Небесные координаты

Категории: Физика

Тэги: ,,

Урок астрономии в 11 классе

Чурюмова Валентина Федоровна, учитель физики и астрономии МКОУ «Городовиковская СОШ № 1 им. Г.Лазарева, г.Городовиковск, Республика Калмыкия

Цель: познакомить учащихся с небесными координатами, картами звездного неба, моделью небесной сферы.

Задачи:
Образовательные:
— научиться строить математическую модель небесной сферы с основными линиями, точками и кругами, а также находить их на демонстрационной модели.
— самостоятельно собрать модель сферы;
— познакомиться с горизонтальной и экваториальной системами координат;
— формирование умения работать с ПКЗН и астрономическими способами ориентирования на местности.
Развивающие:
— используя проблемные ситуации, подвести учащихся к самостоятельному выводу, что вид звездного неба не остается одинаковым в течение года;
— развитие критического мышления в сложных для понимания вопросах;
— развитие навыков организации учебной деятельности.
Воспитывающие:
— содействовать формированию навыка выявления причинно-следственных связей;
— умение оценить результат своей деятельности.
 
Оборудование: интерактивная доска, проектор, компьютер, карта звездного неба, глобус. ПКЗН на каждой парте, клей, линейка, цветные ручки, транспортир, заготовки для модели.
 
Демонстрация: модель небесной сферы (демонстрационная), модель «небесной сферы» с помощью химической колбы.

Ход урока:
 
I. Актуализация опорных знаний. Диктант

  1. Сколько всего созвездий на небе? (88).
  2. Сколько звезд можно насчитать невооруженным глазом на небе? (Около 6000).
  3. Запишите название любого созвездия.
  4. Какой буквой обозначается самая яркая звезда? (α).
  5. В состав какого созвездия входит Полярная звезда? (М.Медведица).
  6. Какие виды телескопов вы знаете? (Рефлектор, рефрактор, зеркально-линзовый).
  7. Назначение телескопа. (Увеличивает угол зрения, собирает больше света).
  8. Назовите известные вам типы небесных тел. (Планеты, спутники, кометы…).
  9. Назовите любую, известную вам звезду.
  10. Специальные научно- исследовательские учреждения для наблюдений. (Обсерватория).
  11. Чем характеризуется звезда на небе в зависимости от видимой яркости. (Звездной величиной)
  12. Светлая полоса, пересекающая небо и видимая в яркую звездную ночь. (Млечный путь)
  13. Как определить направление на север? (по Полярной звезде).

II. Новая тема урока

Как точно описать положение светила на небе? Куда направить свой взгляд или телескоп, чтобы увидеть то, что интересует наблюдателя?
Математики давно применяют способ описания точки в пространстве с помощью системы координат: линейных и угловых. Географические координаты – широта и долгота – являются углами, определяющими положение точки на поверхности Земли. Для описания взаимных положений видимых движений светил удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы в центре с наблюдателем. Такая сфера получила название небесной. Для удобства измерений строят ряд точек, линий, кругов.

Учитель на интерактивной доске рисует окружность, на ней точки зенита, надира, плоскость горизонта, ось мира, точки севера и юга, полуденною линию, точки востока и запада, плоскость небесного меридиана, плоскость небесного экватора. После этого учащиеся выполняют мини-проект.
 
Демонстрация: модель небесной сферы, глобус
Нахождение точек зенита, надира, плоскости горизонта, оси мира, точек севера и юга, полуденной линии, точки востока и запада, плоскости небесного меридиана, плоскости небесного экватора, эклиптики.

Обращаю внимание на параллельность оси мира и земной оси, плоскости небесного и земного экваторов.

Мини-проект «Модель небесной сферы»
Цель проекта: собрать самостоятельно модель небесной сферы.
Задачи:
1. Усвоить понятие основных точек, линий, плоскостей небесной сферы.
2. Нанести основные точки, линии, плоскости на бумажную модель.
3. Совершенствовать и расширять круг общих учебных умений, навыков и способов деятельности:
— навыки поиска информации;
— навыки самостоятельной работы;
— развитие критического мышления в сложных для понимания вопросах;
— умение оценить результат своей деятельности;
— развитие навыков организации учебной деятельности.

Предварительно учащиеся получили задание: из альбомных листов приготовить заготовки деталей (см. рис.)

Круг диаметром 10 см (а), два полукруга (б) и четыре четверти круга (в). Полукруг имеет полоску, а четверть круга два сектора для приклеивания. На рисунке эти детали заштрихованы.
Круг в готовой модели будет небесным меридианом. На нем учащиеся наносят точки зенита Z, надира Z΄, проводят отвесную линию ZZ΄. Далее проводят полуденною линию перпендикулярно отвесной (диаметр). Ось мира проводят под углом φ (широта места наблюдения) к полуденной линии. Отмечают на небесном меридиане точки полюсов мира P и P΄. Соответственно под полюсами мира на полуденной линии отмечают точки севера С (N) и юга Ю (S). Осталось провести проекцию плоскости небесного экватора. Для этого через центр круга проводят линию, перпендикулярно оси мира.
На полукруге отмечают точки востока В и запада З, затем загибают полоску и приклеивают деталь (б) к детали (а). Получили горизонтальную плоскость. После этого приклеивают детали (в) к проекции плоскости небесного экватора. Готовая модель небесной сферы показана на рисунке (г).

Собранная учащимися модель небесной сферы облегчает усвоение основных точек, линий и плоскостей. Она имеет практическое применение в дальнейшем при изучении горизонтальных и экваториальных координат. Мини-проект можно рассматривать как средство формирования учебных умений и интереса к предмету астрономия.

После закрепления понятий точек, линий и плоскостей на небесной сфере переходим к звездным картам.

Учитель на демонстрационной карте, а ученики на ПКЗН находят небесный экватор, круги склонения. Учитель вводит определение небесной координаты склонения δ, единицы измерения, предел изменения от 0 до +90º и от 0 до -90º, она аналогична географической широте.

Далее на экваторе находим точку весеннего равноденствия γ (пересечение эклиптики и экватора), от нее отсчитывается вторая небесная координата – прямое восхождение α, единицы измерения, предел изменения от 0 до 24 ч или от 0 до 360º против часовой стрелки, она аналогична географической долготе.

Такая система координат называется экваториальной. Так как экваториальные координаты звезд не меняются столетиями, поэтому данная система используется для создания карт, атласов, каталогов.
 
Задание
По звездной карте определить, в каких созвездиях находятся звезды, экваториальные координаты которых равны:
а) α = 4 ч 33 мин, δ = + 16º 25´ (Телец)
б) α = 16 ч 26 мин, δ = -26º 19´ (Скорпион)
в) α =20 ч 40 мин., δ= = 45º 06´ (Лебедь)

— Каковы собственные названия этих звезд? (а) Альдебаран, б) Антарес, в) Денеб)

Далее учитель на демонстрационной сфере показывает нахождение экваториальных координат.

На практике часто используют горизонтальную систему координат, которая непосредственно связана с наблюдателем и его местоположением на поверхности Земли.
 
Демонстрация: модель небесной сферы с помощью химической колбы
Колбу наполовину заполнить водой. Закрыть пробкой с продетым в неё стержнем. Наклонить колбу так, чтобы стержень с поверхностью воды составлял угол φ, равный широте места наблюдения. Стержень — это ось мира. Закрепить колбу в этом положении с помощью штатива. На поверхности колбы нанести основные точки небесной сферы: зенит, надир, точку севера и юга, а также небесный меридиан. Эта модель хорошо иллюстрирует горизонтальную систему координат. Достаточно задать положения светила с помощью точки на сфере и провести через неё круг высоты или вертикаль. Мгновенное положение светила относительно горизонта определяется двумя координатами: высотой (h) и азимутом (А).

Горизонтальная система координат указывает положение светила относительного истинного горизонта. Азимут – часть дуги от точки юга до вертикали светила. Обозначается А, измеряется в градусах (от 0 до 360º), отсчитывается по часовой стрелке. Высота светила – угол (часть дуги) между плоскостью истинного горизонта и прямой, проведенной из центра небесной сферы на светило. Обозначается h, измеряется в градусах (от 0 до 90º).

Высота и азимут небесного тела меняются с изменением широты, долготы наблюдателя и времени суток. Эта система координат в каждой конкретной точке местности неподвижна, а движется небесная сфера, что, конечно, неудобно для составления карт и атласов. Этих недостатков лишена экваториальная система координат.
 
III. Итоги урока. Рефлексия
Осознание обучающимися учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса. Определение уровня достижения целей, поставленных в начале урока. Учитель заостряет внимание на конечных результатах учебной деятельности. Подводит итоги урока. Выставляет отметки.
 
IV. Домашнее задание
Используя учебник текст §4 и интернет-ресурсы: сделать чертеж небесной сферы, отметить на ней и подписать основные точки, линии и круги; сделать чертежи горизонтальной и экваториальной системы координат, отметить точкой положение светила, указать координаты.

Литература:

  1. Н.А. Гринченко «Небесная сфера» из надувного шарика./Н.А. Гринченко // Физика в школе. 1990. №5
  2. Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. для 11 классы – М.: Просвещение, 2002
  3. И.Р. Левин. Практическая работа по астрономии. / И.Р. Левин // Физика в школе. 1986. № 6
  4. В.М. Чаругин. Астрономия 10 – 11 классы. М.:«Просвещение», 2018

Источник: infourok.ru