Прямолинейное распространение света и измерение расстояний в астрономии

Разделы: Физика


Место и урока в изучаемой теме: второй урок по теме; на первом уроке изучены понятия – свет, источники света, световой луч, тень, полутень; рассмотрены опыты и явления, подтверждающие прямолинейное распространение света.

Форма урока: практикум.

Цели урока:

  • формирование методологических умений учащихся: методы измерения расстояний в земных условиях и космическом пространстве;
  • развитие познавательного интереса через самостоятельное решение практической задачи; развитие критического мышления, навыков групповой самоорганизации, умения вести диалог;
  • воспитание усидчивости, умения преодолевать трудности, аккуратности в выполнение практической работы.

Оборудование: компьютер с мультимедийным проектором, картон, лист бумаги, булавки, измерительная линейка, карандаш.

Ход урока

Содержание Методические комментарии
Организационный этап (5 мин.)
Фронтальный опрос по содержанию материала изученного на прошлом уроке:

- Что такое свет?

- Приведите примеры, подтверждающие закон прямолинейного распространения света.

В обсуждении участвуют все обучающиеся. Наиболее удачные ответы оцениваются.
Постановка проблемы (3 мин.)
В астрономии известны расстояния до планет Солнечной системы.

 

Планета Расстояние до Солнца в млн. км. Наименьшее расстояние до Земли в млн. км.
Меркурий 57.91 91.6
Венера 108.21 41.4
Земля 149.60 78.3
Марс 227.94 0
Юпитер 777.8 628.4
Сатурн 1427.0 1277.4
Уран 2869.6 2721.4
Нептун 4496.7 4347.4

 

- Как можно измерить эти расстояния?

- Как можно измерить расстояния до недоступного объекта?

Возможные варианты ответа:

- по времени между посланным и вернувшимся сигналом,

- радиолокация.

Поиск решения проблемы (5 мин.)
Задание: вытяните вперёд правую руку с поднятым вверх большим пальцем, посмотрите на палец, закрыв ладонью поочерёдно, то правый, то левый глаз.

- Почему меняется положение пальца на фоне предметов в классе?

- Как это явление можно использовать?

Определение расстояния до недоступного объекта.

В ходе обсуждения можно подвести ученика к понятию “базис”, предложить повторить аналогичное действие не меняя глаз, а изменяя его положение (разные точки стола). Проанализировать, как меняется смещение в зависимости от размера базиса.
Практическая работа (20–25 мин.)
Практическая работа: “Оценка расстояния до недоступного объекта”.

Оборудование: картон, лист бумаги, булавки, измерительная линейка, карандаш.

На листе бумаги отмечаем базис – АВ, в точках А и В устанавливаем булавки. Меняя положения одного и того же глаза из точки В в точку А получаем воображаемый прямоугольный треугольник АВМ, на бумаге – лучи АС и ВК (булавки в точках А, N,K,В). Проводим отрезок CD параллельный МВ. Из подобия треугольников, сделав необходимые измерения, находим МВ.

С помощью рулетки измеряем это расстояние. Оцениваем величину расхождения измеренного значения и реального расстояния и, по возможности, рассматриваем пути повышения точности эксперимента.

Другие варианты работы:

- Провести в точке А прямую АЕ параллельную МВ, построить прямоугольный треугольник АСЕ, найти ctg САЕ, САЕ=АМВ, найти МВ.

- Если добавить в набор инструментов транспортир, то можно САЕ измерить транспортиром.

Заключение (5 мин.)
Измерение расстояний в астрономии.

Перемещение Земли по орбите вызывает годичный параллакс (угол, под которым со светила виден радиус земной орбиты, перпендикулярный лучу зрения).

У близких звезд он имеет заметное значение, хотя и не превышает 1". Если угол параллакса p мал и выражен в радианах, а длина перпендикулярной к направлению на объект базы составляет B, то расстояние до объекта равно D=B/p.

Перемещение наблюдателя вследствие вращения Земли вызывает изменение суточного параллакса - угла, под которым со светила виден радиус Земли, проведенный в место наблюдения. Если светило наблюдается на горизонте, то его суточный параллакс принимает максимальное значение и называется горизонтальным параллаксом. Средний горизонтальный параллакс Солнца 8.8", Луны - 57'. (www.astronet.ru).

Материал для этого этапа в достаточном количестве содержится в сети Internet, в свободном доступе, поэтому он может быть использован учениками для выполнения творческих заданий.

(astronet.ru, astrogalaxy.ru, astronom-us.ru и др.)

Домашнее задание (2 мин.)
- Измерить расстояние до нескольких объектов в своей квартире.

- От чего зависит точность измерения расстояния таким методом?

Не ставится цель проанализировать строго по правилам вычисления погрешности измерения. Главное, чтобы ученик понял, что любое измерение требует аккуратности в выборе метода, учёта погрешности, неоднократности измерения.

При подготовке урока использованы ресурсы сети Internet: astronet.ru, astrogalaxy.ru, astronom-us.ru, astro.uni-altai.ru, statistic.su.