Урок 5. Видимое движение Солнца
Тема. Видимое движение Солнца
Цели урока.
Учащиеся должны:
1. формулировать определения понятий: эклиптика; точки осеннего и весеннего равноденствий; точки летнего и зимнего солнцестояний;
2. объяснять причины изменения положения Солнца на небесной сфере в течение года и суток; изменения положения точек равноденствия; причины и условия наступления полярной ночи;
3. прогнозировать вероятность наступления полярных ночей на данных географических широтах;
4. интерпретировать чертеж небесной сферы со всеми точками и линиями;
5. находить на карте линию эклиптики, точки равноденствия и солнцестояния;
6. определять по карте, в каком созвездии находится Солнце в указанный день и решать обратную задачу, время восхода и захода Солнца;
Основные понятия. Эклиптика; точки осеннего и весеннего равноденствий; точки летнего и зимнего солнцестояний, полярные день и ночь.
Демонстрационный материал. Подвижная карта звездного неба. Планетарий. Иллюстрации.
Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение заданий с помощью электронного планетария и подвижной карты звездного неба.
Мировоззренческий аспект урока. Формирование научного подхода к изучению мира на примере объяснения видимого движения Солнца.
Использование новых информационных технологий. Работа с интерактивным электронным планетарием.
План урока.
Краткое содержание урока | Формы использования планетария | Время, мин | Приемы и методы |
1. Изложение нового материала: · причины смены дня и ночи, · причины наличия климатических поясов, · причины смены сезонов года, · эклиптика, · точки равноденствий и солнцестояний · зодиакальные созвездия и знаки Зодиака | Иллюстрации модели, электронный планетарий | 12 | Беседа, объяснение учителя |
2. Практическая работа с картой. | подвижная карта, планетарий | 12 | Беседа |
3. Видимое движение Солнца в течение года: · траектория движения Солнца в течение года, · продолжительность дня в разное время года, · полярный день и полярная ночь, · зависимость видимого движения Солнца от географической широты места наблюдения, | Иллюстрации, планетарий | 10 | Объяснение учителя, беседа |
4. Самостоятельная работа с планетарием и подвижной картой. Решение теста | Иллюстрации, планетарий | 10 | самостоятельная работа |
6. Домашнее задание | 1 | Запись на доске учителя |
Конспект урока.
Весь ритм жизни человека подчинен видимому движению Солнца. Смена дня и ночи, смена сезонов года связаны с положением Солнца не небосводе, а в действительности происходит благодаря вращению Земли вокруг своей оси и движению Земли вокруг Солнца.
Задание учащимся: объясните причины смены дня и ночи.
Вспомните из курса географии, почему существуют климатические пояса? Так как Земля имеет шарообразную форму, то солнечные лучи падают под разными углами на раз
личные участки Земли, следовательно, эти участки по-разному прогреваются. Например, посмотрите, на полярные области лучи падают вскользь, поэтому солнечная энергия не поглощается и поверхность не нагревается. А на экваториальные области лучи падают практически отвесно, и поглощаются полностью. Климат данной местности зависит от количества поглощенной солнечной энергии. Мысленно представьте вращение Земли вокруг своей оси, угол падения солнечных лучей не изменятся в течение суток.
Чтобы объяснить причины смены сезонов года, рассмотрим движение Земли по орбите вокруг Солнца в течение года. Заметим, что орбита Земли практически не отличается от окружности, поэтому расстояние от Земли до Солнца не сильно изменяется в течение года. Земная ось наклонена к плоскости земной орбиты под углом 66˚,5 и сохраняет свое направление в пространстве неизменным. Вследствие трех причин: движения Земли, наклона оси вращения и постоянство угла наклона во времени, периодически изменяются условия освещения и обогревания земных полушарий, т. е. происходит смена сезонов года.
Допустим, 22 декабря Земля находится в точке 1 своей орбиты. На какое полушарие лучи падают более отвесно, т. е. под большим углом? Значит, в северном полушарии в это время лето. В противоположной точке орбиты 3 – лучи падают отвесно на южное полушарие, значит, лето наступило в южном полушарии.
Интерактивная модель «Времена года»
Задание учащимся
1. Предположите, каким образом происходит смена сезонов года на планете подобной Земле, только движущейся по более вытянутой орбите.
2. Предположите, каким образом происходит смена сезонов года на Венере? Марсе?
Рассмотрим движение Земли только в течение года. Предположим, что Земля не вращается вокруг своей оси, а только движется по орбите. Тогда в разные дни года Солнце проецируется в разные точки небесной сферы: если Земля находится в положении А, то наблюдателю кажется, что Солнце занимает положение А`. Через сутки Земля сдвинется по орбите на 1˚ и займет положение В (360˚ - один полный оборот – за 365 суток). А наблюдатель увидит, что Солнце сместилось на небесной сфере на 1˚, но в противоположном направлении.
Если мы нанесем положения Солнца в полдень в течение года на сферу, то его годовой траекторией будет окружность. Видимый путь Солнца в течение года на небесной сфере называется эклиптикой.
Нарисуем небесную сферу и укажем линию экватора, ось мира, эклиптику.
Интерактивная модель «Небесная сфера»
Вопросы учащимся.
1. Определите угол между плоскостью эклиптики и плоскостью земной орбиты.
2. Определите угол между плоскостью эклиптики и осью Земли, мира.
3. Определите угол между экватором и эклиптикой.
Точки пересечения эклиптики с экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия. Точки эклиптики, равноудаленные от точек равноденствий, называются точками солнцестояния.
Вопросы учащимся.
1. Укажите на чертеже точки солнцестояний.
2. На какой угол от экватора отстоят точки солнцестояний?
Задание учащимся.
С помощью электронного планетария найдите линию эклиптики. Назовите созвездия, которые пересекает эклиптика. (Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Змееносец, Стрелец, Козерог, Водолей).
Большинство этих созвездий имеют названия живых существ (кроме созвездия Весы). Поэтому пояс созвездий, через который проходит путь Солнца, называется зодиакальным (от греческого слова “зодиакос” - животное). Древние разделили эклиптику на 12 равных частей по числу месяцев в году. Каждая часть оказалась равной 300 дуги. Каждая такая часть называется знаком Зодиака. На эти участки эклиптики приходится некоторое зодиакальное созвездие, и знаки Зодиака получили свое название согласно названию этого созвездия. Вы, наверно, заметили, что созвездие Змееносца оказалось тринадцатым, лишним. Кроме того, протяженность зодиакальных созвездий различна, а Знаков зодиака одинакова, если измерять вдоль эклиптики. Поэтому знаки Зодиака не совпадают с зодиакальными созвездиями.
Задание учащимся.
С помощью функции «Измерение угловых расстояний» в электронном планетарии определите протяженность зодиакальных созвездий вдоль эклиптики и запишите в виде таблицы в тетради.
Возьмите подвижную карту звездного неба. Найдите эклиптику. Чтобы определить положение Солнца на эклиптике, нужно северный полюс мира (центр карты) соединить воображаемой прямой с указанной датой (на внешнем крае карты). Точка пересечения этой линии с эклиптикой и есть положение Солнца в этот день в полдень, т. е. в верхней кульминации.
Задания учащимся. Задания выполняются с помощью подвижной карты звездного неба, а все ответы проверяются с помощью электронного планетария.
1. Определите положение Солнца 24 августа. Какая яркая звезда находится вблизи Солнца в этот день? ( a Тельца).
2. В каких созвездиях находятся точки весеннего и осеннего равноденствий? (Девы и Рыбы)
3. Определите даты равноденствий. (В этих точках Солнце находится 21–22 марта и 22 сентября).
4. Найдите на карте точки летнего и зимнего солнцестояний (отстоят на 90° от точек равноденствия и находятся на эклиптике или точки наиболее удаленные от экватора). В каких созвездиях находятся точки летнего и зимнего солнцестояний? (Стрелец и Близнецы).
5. Определите даты солнцестояний. (В этих точках Солнце находится 21–22 июня и 22 декабря).
6. Подумайте, всегда ли даты равноденствий были такими? Вспомните явление прецессии. Прецессия в переводе означает «предварение равноденствий». Т. е. вследствие прецессии каждый год Солнце пересекает экватор чуточку раньше, чем в прошлом. Во времена строительства египетских пирамид точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Тельца.
Орбиты всех планет лежат почти в одной плоскости, кроме Плутона и Меркурия, поэтому планеты следует искать в поясе зодиакальных созвездий.
Мы рассмотрели движение Земли по орбите и следствие этого движения – кажущееся движение Солнца по небесной сфере. Учтем теперь вращение Земли вокруг своей оси. Предположим, Земля находится в точке А своей орбиты и не движется по ней, а только вращается вокруг своей оси. За одни сутки Земля сделала один полный оборот вокруг своей оси – Солнце сделало полный оборот вокруг оси мира. Траекторией видимого движения Солнца является окружность, центр которой лежит на оси мира.
Но, за это время Земля сместилась по орбите на 1˚, следовательно, Солнце сместилось по эклиптике тоже на 1˚. Значит, через сутки Солнце придет уже в другую точку эклиптики. И новая суточная траектория Солнца будет смещена относительно предыдущей на 10, то есть траектория суточного движения Солнца – виток спирали.
Движение Земли по орбите и ее вращение происходят одновременно. Совместим годовое движение Солнца по эклиптике и его суточное движение.
Вопросы учащимся
1. Что представляет собой траектория Солнца в течение года? (Спираль)
2. Каково угловое расстояние между витками спирали?
3. На какое максимальное расстояние удаляется Солнце от экватора? В какие дни это происходит?
4. Когда Солнце в течение суток движется точно по экватору?
Интерактивная модель «Суточный путь Солнца»
Рассмотрим движение Солнца относительно горизонта. Для этого необходимо вспомнить теорему о высоте полюса мира: высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения. Нарисуйте небесную сферу, укажите на ней линии экватора и эклиптики.
Вопросы и задания учащимся
1. Если наблюдатель находится на широте 55°, то как расположен горизонт относительно оси мира? (под углом 55°).
2. Чему равен угол между экватором и горизонтом? (90° – 55° = 35°).
3. Укажите положение Солнца на эклиптике в день летнего солнцестояния. Изобразите суточный путь светила в день летнего солнцестояния.
4. Сравните длительность дня и ночи в день летнего солнцестояния.
5. Изобразите на чертеже путь Солнца 22 декабря и опять сравните продолжительность дня и ночи.
6. Как вы думаете, почему точки пересечения эклиптики с экватором называются точками равноденствий?
7. Обратите внимание, бывает ли Солнце в наших широтах в зените.
Интерактивная модель «Суточный путь Солнца»
8. Если наблюдатель находится на широте 90°, то, как расположены ось мира и горизонт? (под углом 90°).
9. Чему равен угол между экватором и горизонтом? (0° – совпадают).
10. Под каким углом относительно горизонта и экватора расположится эклиптика?
11. Укажите положение Солнца на эклиптике в день летнего солнцестояния. Изобразите суточный путь светила в день летнего солнцестояния. Зимнего солнцестояния?
12. Каков путь Солнца в следующие сутки? Насколько Солнце приблизится к экватору?
13. Сколько будет примерно длиться полярный день на полюсе?
14. Как движется Солнце в дни равноденствий для наблюдателя на полюсе?
15. Будет ли Солнце в зените в какие либо дни для наблюдателя на полюсе?
Интерактивная модель «Суточный путь Солнца»
16. На каких широтах в принципе возможно наступление полярного дня
17. В каком месте земной поверхности Солнце может находиться в зените?
18.
