Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Главная страница


Эмпирические законы Кеплера




Скачать 135.32 Kb.
Дата01.07.2017
Размер135.32 Kb.
ТипПлан-конспект
План конспект урока: Эмпирические законы Кеплера.


Дата:

Класс

Предмет:Астрономия

Тема: Эмпирические законы Кеплера


Цель: изучить основные законы движения тел (законы Кеплера)

Задачи:


1.Образовательные:

формирование понятий:

о законах движения космических тел в центральном поле тяготения (законах Кеплера);
– о траекториях движения (орбитах) космических тел и их основных характеристиках;
– об астрономической единице измерения межпланетных расстояний.

2.Воспитательные:

– формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения причин небесных явлений, обусловленных движением космических тел.

3.Развивающие:

– формирование умений решать задачи на применение законов движения космических тел.

Ученики должны знать:

– законы движения космических тел в центральных полях тяготения Кеплера;
– о связи между формой орбиты и скоростью движения космических тел;
значение астрономической единицы расстояний.

Ученики должны уметь: решать задачи на применение законов движения космических тел.




Формировать УУД:
Познавательные: Умение воспринимать, перерабатывать информацию в словесной, образной, символических формах, анализировать и перерабатывать полученную информацию.

Коммуникативные: Сформировать у учащихся умения: высказывать и обосновать свою точку зрения; правильно и грамотно высказывать своё мнение об астрономических явлениях с использованием научной терминологии; речевого взаимодействия на уровне фраз, с соблюдением норм речевого этикета; слушать собеседника и воспринимать большое количество новой информации.

Регулятивные: Сформировывать у учащихся умения: целеполагания; выдвижения и проверки подтверждения своих гипотез; проводить наблюдения и описывать их.

Личностные: сформировать у учащихся умения: понимания важности и актуальности изучения астрономии для дальнейшего развития человеческого общества; самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений; тягу к познанию и изучению предметов и явлений окружающего мира; ценностное отношение к себе и окружающим, к приобретению новых знаний.



Тип: изучения новых знаний



Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, презентация

Методы обучения: мультимедийный метод, сочетающий рассказ,интерактивная модель, интерактивное получение необходимой справочной информации, анимационное сопровождение



Способ организации: традиционный


Ресурсное обеспечение:

Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 1985. – 224 с.

CD "Библиотека электронных наглядных пособий "Астрономия, 9-10 классы". – М.: ООО "ФИЗИКОН", 2003.

http://astr.uroki.org.ua/course18.html

http://pedportal.net/starshie-klassy/fizika/konspekt-uroka-quot-zakony-keplera-quot-389966
Презентация


Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

УУД

1.Организационный момент.

3 мин


Приветствие. Проверка отсутствующих учеников.

Проверяет наличие учебных принадлежностей на столах учеников.

Налаживает дисциплину.


Эмоционально настраиваются на работу.

Личностные: понимать своё место и роль в учебном процессе.

Регулятивные: Психологическая готовность учащихся к уроку.

Коммуникативные: речевое взаимодействие на уровне фраз, с соблюдением норм речевого этикета




2. Актуализация знаний.



Формулирует вопросы с целью актуализации знаний, необходимых для освоения новой темы.

.


Вспоминают, что им известно по изучаемому вопросу

Систематизируют информацию. Взаимодействуют с учителем во время беседы, осуществляемой во фронтальном режиме.




Личностные: формировать устойчивую учебно-познавательную мотивацию и интереса к учению

Коммуникативные: слушать собеседника, строить понятные для собеседника высказывания.

Познавательные: осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной и письменной форме

Регулятивные: Уметь планировать свою деятельность в соответствии с целевой установкой.




3. Изучение нового материала.

Объясняет новую тему. Задает наводящие вопросы для того, чтобы учащиеся самостоятельно дали определение.

Усваивают новую тему урока. Отвечают на вопросы.

Личностные: формирование ответственного отношения к учению, готовности к саморазвитию и самообразованию

Коммуникативные: построение устных высказываний, в соответствии с поставленной задачей

Познавательные: Систематизируют и дифференцируют полученные знания.


4. Закрепление

5. Рефлексия.

6. Домашнее задание


Создает благоприятную обстановку для решения поставленных задач. Задает вопросы по пройденной теме.

Направляет детей на подведение итогов урока.



Отвечают на вопросы. Выполняют задания по пройденной теме.

Подводят итоги, определяют каких результатов они достигли.



Личностные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками

Коммуникативные: осознанное речевое воспроизведение с полным пониманием.

Регулятивные: cамостоятельно активизировать мыслительные процессы, контролировать правильность сопоставления информации, корректировать. Контролировать собственное время, правильность и очередность высказываний своих и собеседника в процессе работы.

Познавательные: достигать поставленной цели за счет собственных ресурсов памяти, мышления.

Самостоятельное обобщение полученной информации

Познавательные: анализировать результаты собственной деятельности. Определять существующие пробелы в полученных знаниях, на их основе формулировать дальнейшие цели.



Коммуникативные: высказывать собственное мнение, слушать других.

Регулятивные: Осуществлять самоконтроль и самооценку.



Конспект урока

Этапы урока:

  1. Организационное начало урока. (2 мин.)

  2. Актуализация знаний. (10 мин.)

  3. Изучение новой темы. (20 мин.)

  4. Закрепление. (10 мин.)

  5. Домашнее задание. (1 мин.)

  6. Рефлексия (2 мин.)

Содержание урока.

    1. Организационное начало урока. (2 мин)

Здравствуйте! Садитесь. Кто сегодня отсутствует? (отмечаем отсутствующих в журнале). Итак, сегодня у нас новая тема: «Эмпирические законы Кеплера». Открываем тетради, записываем число, тему урока.

2. Актуализация опорных знаний. . (10 мнн)
3. Сообщения учащихся.

Сообщение 1.

Еще тысячи лет назад было замечено, что по расположению небесных светил можно предсказать разливы рек, а значит, и урожаи, составлять календари. По звездам – находить правильный путь для морских кораблей. Люди научились вычислять сроки затмений Солнца и Луны. Так родилась наука астрономия. Название ее произошло от двух греческих слов: “астрон”, что значит звезда, и “номос”, что по-русски значит закон. То есть наука о звездных законах. Чтобы объяснить движение планет, высказывались различные предположения. Знаменитый греческий астроном Птолемей во II веке до нашей эры считал, что центром Вселенной является Земля, вокруг которой вращаются Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн.Развитие торговли между Западом и Востоком в XV веке предъявило повышенные требования к мореплаванию, дало толчок к дальнейшему изучению движения небесных тел, астрономии.В 1515 году великий польский ученый Николай Коперник (1473 – 1543), очень смелый человек, опровергнул учение о неподвижности Земли. По учению Коперника, в центре мира находится Солнце. Вокруг Солнца обращается пять известных к тому времени планет и Земля, которая также является планетой, и ничем не отличается от других планет. Коперник утверждал, что вращение Земли вокруг Солнца совершается за год, а вращение Земли вокруг своей оси происходит за сутки. Идеи Николая Коперника продолжали развивать итальянский мыслитель Джордано Бруно, великий ученый Галилео Галилей, датский астроном Тихо Браге, немецкий астроном Иоганн Кеплер. Высказаны первые догадки, что не только Земля притягивает к себе тела, но и Солнце притягивает к себе планеты.

Сообщение 2 ( биография Кеплера).



3.Изучение новой темы

Слайд №2. Ребята, и на прошлом уроке, и из прозвучавшего выступления, вы узнали: с древнейших времен считалось, что небесные тела движутся по «идеальным кривым» – окружностям.

Слайд №3. И в теории Николая Коперника, создателя гелиоцентрической системы мира, круговое движение также не подвергалось сомнению.

Слайд №4. Но наблюдаемое положение планет не соответствовало предвычисленному в соответствии с теорией их кругового движения.

Вопрос ученикам: Почему?

В XVII веке ответ на этот вопрос искал немецкий астроном Иоганн Кеплер.

Пояснить учащимся, что планеты Венера и Юпитер были сфотографированы в небе над их селом.



Слайд №5. В своей работе Иоганн Кеплер использовал результаты многолетних наблюдений датского астронома Тихо Браге.

Иоганн Кеплер родился в Германии в бедной протестантской семье. Учился в духовной семинарии, где познакомился с гелиоцентрической системой Николая Коперника. После окончания учебы его не допустили к богословской карьере, обвинив в свободомыслии. Кеплер получил должность школьного учителя математики. В 1600 г. он приехал в Прагу, где в это время жил и работал знаменитый датский астроном Тихо Браге.

Тихо Браде более 20 лет проводил многочисленные наблюдения небесных светил, в том числе в течение 16 лет вел наблюдение Марса. Ему удалось добиться высокой точности измерений на инструментах без оптических приспособлений (1-2').

После смерти Браге Иоганн Кеплер получил материалы его многочисленных исследований.

Тщательно изучая движение Марса, Иоганн Кеплер обнаружил, что орбита Марса не окружность, а имеет вытянутую форму эллипса.

Слайд №6. Иоганн Кеплер смог построить орбиту Марса, считая, что планета движется вокруг Солнца. Оказалось, что орбиту Марса можно было принять за окружность только в том случае, если ошибка в определении положений Марса достигали бы 3'. Точность же наблюдений составляла 2', и им вполне удовлетворяла другая кривая – эллипс, причем Солнце оказалось в фокусе эллипса, а не в его центре.

Эллипс определяется как геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от двух заданных точек (фокусов F1 и F2) есть величина постоянная и равная длине большой оси.

Линия, соединяющая любую точку эллипса с одним из его фокусов, называется радиусом-вектором этой точки.

Степень отличия эллипса от окружности характеризует его эксцентриситет е, равный отношению расстояний между фокусами к большой оси: е = F1F2 / A1A2 .

При совпадении фокусов (е = 0) эллипс превращается в окружность.

Слайд №7. Кеплер исследовал движения всех известных в то время планет и эмпирически вывел три закона движения планет относительно Солнца. Первый и второй законы были опубликованы в 1609 году, третий – в 1619 году. Позднее было установлено, что эти законы применимы не только к движению планет, но и к движению их естественных и искусственных спутников.

Слайд №8. Первый закон Кеплера:

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Слайд №9. Орбиты планет – эллипсы, мало отличающиеся от окружностей, так как их эксцентриситеты малы.

Слайд №10. Большая полуось орбиты планеты – это ее среднее расстояние от Солнца.

Среднее расстояние Земли от Солнца принято в астрономии за единицу расстояния и называется астрономической единицей:

1 а.е. = 149 600 000 км.

Ближайшую к Солнцу точку орбиты называют перигелием (греч. пери – возле, около; Гелиос – Солнце), а наиболее удаленную – афелием (греч. апо – вдали).



Слайд №11. По эллипсам движутся не только планеты, но и их естественные и искусственные спутники. Ближайшая к Земле точка орбиты Луны или искусственного спутника Земли называется перигеем (греч. Гея или Ге – Земля), а наиболее удаленная – апогеем.

Слайд №12. Второй закон Кеплера (закон равных площадей):

Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.

Слайд №13. Планеты движутся вокруг Солнца неравномерно: линейная скорость планет вблизи перигелия больше, чем вблизи афелия.

Действительно, если планета проходит путь и по большей дуге М1М2 (вблизи перигелия) и по меньшей дуге М3М4 (вблизи афелия) за одинаковое время, значит линейная скорость планет вблизи перигелия больше, чем вблизи афелия.

Так у Марса вблизи перигелия скорость равна 26,5 км/с, а около афелия – 22 км/с.

У некоторых комет орбиты настолько вытянуты, что вблизи Солнца их скорость доходит до 500 км/с, а в афелии снижается до 1 см/с.



Слайд №14.


Интерактивная модель «Законы Кеплера»
Слайд №15. Третий закон Кеплера:

Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит: T12/T22=a13/a23

Из третьего закона следует, что скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем скорости далеких.

Третий закон имел огромное значение для определения относительных расстояний планет от Солнца. Сидерический период обращения нетрудно вычислить по известному из наблюдений синодическому периоду, который с достаточной точностью определялся из наблюдений еще в эпоху, предшествующую работам Кеплера. При этом за единицу расстояний принималась астрономическая единица.

Слайд №16. Законы Кеплера.

Учащиеся записывают законы Кеплера в тетрадь.




  1. 4.Закрепление нового материала (фронтальный опрос).

Слайд №17. (Правильные ответы показываются на экране после ответов учащихся)

Вопрос ученикам: Какое расстояние называется астрономической единицей?

Ожидаемый ответ: Среднее расстояние Земли от Солнца называется астрономической единицей.

Вопрос ученикам: Сколько километров в 1 астрономической единице?

Ожидаемый ответ: 149 600 000 км.

(Правильные ответы показываются на экране после ответов учащихся)

Вопрос ученикам: Сформулируйте первый закон Кеплера?

Ожидаемый ответ: Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Вопрос ученикам: Сформулируйте второй закон Кеплера?

Ожидаемый ответ: Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равные площади.

Вопрос ученикам: Сформулируйте третий закон Кеплера?

Ожидаемый ответ: Квадраты сидерических периодов обращений двух планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

Слайд №18.

Дидактическая игра “Веришь – не веришь” 

Учитель читает утверждение, если ученик с ним согласен, то записывает в тетради “5”, если не согласен – “0”.



  1. Орбиты всех планет Солнечной системы имеют общий фокус.

  2. Законы Кеплера применимы к искусственным спутникам планет.

  3. При движении планеты от перигелия к афелию скорость планеты возрастает.

  4. Потенциальная энергия планеты максимальна в афелии.

  5. Отношение кубов больших полуосей орбит двух планет равно 16. Следовательно, период обращения одной планеты больше периода другой в 4 раза.

Слайд №19.

Правильные ответы: 55055. (слайд 22)

Решение задачи.



Слайд №20.

Задача. Замечено, что противостояния некоторой планеты повторяются через 2 года. Чему равна большая полуось ее орбиты?

Пояснение учителя: Задача такого содержания полностью соответствует тем задачам, которые решали Коперник и Кеплер при изучении характера движения планет Солнечной системы.

С необходимыми объяснениями ученики из 4-х схем выбирают одну, на которой изображено противостояние внешней планеты. Эта схема и остается на экране.

Далее ученики определяют, что для решения задачи необходимо использовать как соотношение между сидерическим (звездным) и синодическим периодами, так и формулу третьего закона Кеплера.

Один ученик вызывается к доске, остальные решают задачу в тетрадях.

При выполнении расчетов учеником, работающим у доски, используется программа "Инженерный калькулятор" персонального компьютера. Ход вычислений проецируется на экран.

Дано: S=2 года Найти: а – ? Решение: T2/T2=a3/a3 a3= a3T2/T2=T2

Т=1 год 1/S=1/T – 1/T T=TS/(S-T)=S/(S-1)=2

а=1 а.е. a= (T2)1/3=(22)1/3=41/3=1,59 а.е.



Ответ: орбита этой гипотетической планеты близка к орбите Марса (см. табл. на стр. 215: Sм=1,88 г., aм=1,52 а.е.)

5. Рефлексия (2мин):
В конце давайте проведем рефлексию:

Продолжите фразу по очереди начиная с первой парты


Сегодня я узнал…              

Было интересно…          

Было трудно…                    

Я понял, что…                        

Я научился…                  

Меня удивило…  


Ребята, сегодня на уроке мы познакомились с такими понятиями, как орбита планеты, афелий (апогей), перигелий (перигей), астрономическая единица, эллипс и с одним из способов его построения; изучили законы Кеплера.

Законы были выведены эмпирически. Кеплер лишь описал, как движутся планеты, но не объяснил причин движения. Это удалось сделать лишь во второй половине XVII в. Ньютону, и этому будет посвящен наш следующий урок.



Слайд №21.
6. Домашнее задание.

1) Изучить материала учебника Е.П. Левитана читать § 9,



выполнить задания № 1 и №2 на стр. 42.

  • Содержание урока. Организационное начало урока. (2 мин)
  • 2. Актуализация опорных знаний. . (10 мнн) 3. Сообщения учащихся.
  • 3.Изучение новой темы Слайд №2.
  • Слайд №3.
  • Слайд №8. Первый закон Кеплера: Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Слайд №9.
  • Слайд №12.
  • Слайд №14. Интерактивная модель «Законы Кеплера» Слайд №15.
  • Слайд №16. З аконы Кеплера.
  • Слайд №18. Дидактическая игра “Веришь – не веришь”
  • Слайд №19. Правильные ответы: 55055. (слайд 22)
  • Слайд №21. 6. Домашнее задание.