открытый урок "Сидерический и синодический периоды обращения планеты"
план-конспект урока по астрономии (10 класс) на тему

Тема урока: Сидерический и синодический периоды обращения планет

Цель урока: обобщить понятие конфигурации планет; понять различие между сидерическим и синодическим периодами обращения планет; научиться решать задачи на связь сидерического и синодического периодов планет.

Задачи:

• образовательные: воспроизводить определения терминов и понятий «конфигурация планет», «сидерический и синодический периоды обращения планет.
• воспитательные: продолжить воспитание отношение к астрономии как к экспериментальной науке; продолжить работу по формированию умений работать в коллективе (умение высказать свою точку зрения и выслушать точку зрения товарища, умение уважительного отношения к мнению товарища и др.).
• развивающие: продолжить работу по формированию умений делать выводы и обобщения; продолжить развитие мышления, творческих способностей учащихся.

Ход урока:

1. Организационная часть 

Учитель: - (СЛАЙД № 1) (Показ футажа).  Ребята, сегодня у нас с вами немножко необычный урок. Необычность в том, что на уроке присутствуют мои коллеги. Но, мы с вами, как и всегда, работаем в том же режиме и в том же темпе. И еще, я хочу, чтобы сегодня на уроке пищу получил не только ваш ум, но и ваше сердце и душа.

- Прежде чем начать урок, давайте в начале пожелаем друг другу хорошее настроение и настроим себя на плодотворную работу.

2. Проверка домашнего задания.

Учитель: Сегодня у нас урок астрономии, а по словам древнегреческого философа Платона, «Астрономия заставляет душу смотреть вверх и ведет нас из этого мира в другой» (Слайд 3)

Учитель: Ребята, давайте вспомним, что мы изучали на прошлом уроке?

Ученик: На прошлом уроке мы изучали конфигурации планет и их видимость. (Слайд 4)

Учитель: Когда мы говорили о конфигурациях, то на какие две группы делились планеты?

Ученик: Внутренние и внешние.

Учитель: Какие же планеты называются внутренними? И какие планеты относят к ним?

Ученик: Планеты, орбиты которых расположены внутри земной орбиты, называются нижними, или внутренними. К внутренним планетам относят Меркурий и Венеру. (Слайд 5)

Учитель: Какие планеты называются внешними?

Ученик: Планеты, орбиты которых расположены вне земной орбиты, называются верхними, или внешними. Это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. (Слайд 6)

Учитель: Что такое конфигурации планет?

Ученик: Конфигурации планет - это характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли.

Учитель: Одинаковы ли конфигурации внешних и внутренних планет?

Ученик: Нет, различны.

Учитель: Назовите конфигурации у нижних, или внутренних планет?

Ученик: Это верхнее соединение, нижнее соединение, восточная и западная элонгация. (Слайд 7)

Учитель: Расскажите о верхнем и нижнем соединении внутренних планет?

Ученик: При верхнем и нижнем соединении планета, Солнце и Земля находятся на одной прямой. При верхнем соединении Солнце находится между планетой и Землей. При нижнем соединении планета находится между Солнцем и Землей. При нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а при верхнем соединении она дальше всего.

Учитель: Что такое элонгация?

Ученик: Элонгация -это конфигурация, соответствующая максимальному угловому удалению внутренней планеты от Солнца. Элонгация бывает восточной и западной. При восточной элонгации планета находится к востоку от Солнца, при западной – к западу от Солнца.

Учитель: Когда можно наблюдать лучше всего внутренние планеты?

Ученик: Внутренние планеты могут наблюдаться при элонгации только вблизи Солнца, и только по утрам и вечерам перед восходом или сразу после захода Солнца. При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной – на востоке незадолго перед восходом Солнца. (Слайд 8)

Учитель: Кстати, видимость Меркурия не превышает часа, видимость Венеры - 4 часа. Наибольшая элонгация Меркурия -28◦, а Венеры - 47◦. Из-за близости Меркурия к Солнцу увидеть эту планету невооруженным глазом удается редко.

(Слайд 9) Так выглядит Венера на закате (вечером). Она к востоку от Солнца, т.е. находится в восточной элонгации (несмотря на то, что она заходит вместе с Солнцем на западе.) Роль играет, с какой стороны от Солнца находится Венера – к востоку или к западу от Солнца.

Учитель: Назовите конфигурации у внешних планет?

Ученик: Это соединение, противостояние, восточная и западная квадратуры. (Слайд 10)

Учитель: Что такое соединение и противостояние?

Ученик: При соединении Солнце находится между планетой и Землей. При противостоянии планета расположена в точке, диаметрально противоположной Солнцу. При противостоянии планета находится ближе всего с Землей.

Учитель: Что такое квадратура?

Ученик: Квадратуры – наибольшие угловые удаления внешней планеты от Солнца. Это конфигурация, в которой Земля, Солнце и планета образуют в пространстве прямоугольный треугольник. При расположении планеты в 90◦ к востоку от Солнца называется восточной квадратурой; при расположении планеты в 90◦ к западу от Солнца называется западной квадратурой. (Слайд 11)

Учитель: Какая конфигурация наиболее благоприятная для наблюдения внешних планет?

Ученик: Противостояние – самая благоприятная для наблюдений планеты: она восходит вечером и заходит утром, т. е. видна всю ночь, максимально сближается с Землей.

Учитель: Правильно, планета в противостоянии имеет значительный блеск и наибольший угловой диаметр. А можно ли увидеть и в какое время суток внешнюю планету, находящуюся в квадратуре?

Ученик: Да. При западной квадратуре планета восходит во второй половине ночи (восходит около полуночи и видна до рассвета), при восточной квадратуре планета видна в первой половине ночи (восходит после захода Солнца и заходит вблизи полуночи).

(Слайд 12) При различных конфигурациях планеты изменяют свою форму. На слайде мы видим изменение видимого диаметра внутренних планет. Она при верхнем соединении имеет малый диаметр круглой формы. При восточной элонгации диаметр увеличивается и освещена правая сторона планеты, при нижнем соединении планета вообще не освещена, при западной элонгации освещена левая сторона планеты. Внутреннюю планету можно пронаблюдать при восточной и западной элонгации (либо утром перед восходом Солнца, либо вечером после захода Солнца).

(Слайд 13) На следующем слайде мы видим изменение диаметра внешних планет. Обратите внимание, при противостоянии планета имеет максимальный диаметр, но и, правильно вы сказали, при восточной и западной квадратуре тоже мы можем увидеть планету.

Учитель: Пусть S-Солнце, T-Земля, P1-внутренняя планета, P2-внешняя планета. Назовите различные конфигурации внутренних и внешних планет.

Ученики отвечают:

(Слайд 14 и 15)

Учитель: В какое время суток (утром или вечером) будет видна Венера, если она расположена так, как показано на рисунке г? Слайд 16.

Ученик: Так как Венера- внутренняя планета Р1, она расположена в западной элонгации, следовательно, её можно увидеть утром.

3.Актуализация знаний.

Учитель: Показ футажа. Слайд 17. А теперь вспомните движение Луны, конкретно о сидерическом и синодическом месяцах Луны. Что такое сидерический месяц и чему он равен?

Ученик: Сидерический месяц (звездный)- период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчета, связанной со звездами. Он равен 27,3 суток.

Учитель: Что такое синодический месяц и чему он равен?

Ученик: Синодический месяц - промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами. Он равен 29,5 суток.

Учитель: Разница между синодическим и сидерическим месяцами Луны составляет примерно 2 суток, т. к. Земля сама смещается относительно Солнца.

4. Изучение нового материала

Учитель: Рассмотрим теперь сидерический и синодический периоды на примере планет. И тема нашего урока – Сидерический и синодический периоды обращений планет. Как вы думаете, какова цель нашего урока? (Слайд 18)

Ученик: Узнать, что такое сидерический и синодический периоды обращений планет, выявить различия между ними, установить между ними связь.

Учитель: Все планеты вращаются вокруг Солнца. Все они расположены на разных орбитах и потому время в течение которого они совершают полный оборот вокруг Солнца различно. Это время называется сидерическим периодом. Сидерический (звездный) период обращения (Т) - это промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите. (Слайд 19)

Учитель: Представим, что в какой-то момент времени Земля, Солнце и любая планета выстроились на одной линии. Засекаем этот момент. Далее планеты пошли вращаться по своим орбитам и через какой- то промежуток времени снова оказались на одной линии. Этот промежуток времени называется синодическим периодом. Синодический период (S) – это промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты. (Слайд 20).

Учитель: Как вы думаете, сидерический период будет равен синодическому?

Ученики: Нет.

Учитель: Через промежуток времени, равный, например, сидерическому периоду Земли, внутренняя планета обгонит Землю, а внешняя отстанет от неё, т.е. первоначальная конфигурация планет не восстановится. Следовательно, синодический период не равен сидерическому. Между обоими периодами существует зависимость, её легко установить.

Скажите, чему равен сидерический период Земли, т. е. через какой промежуток времени Земля совершает полный оборот вокруг Солнца?

Ученик: 1 год.

Учитель: Сидерический период Земли будем обозначать Т○. Сколько градусов в полной окружности?

Ученик: 360◦

Учитель: В течение суток по орбите сместится нижняя планета на дугу – 360/Т, а Земля – 360/Т○. Разность этих перемещений и есть суточное смещение внутренней планеты – 360/S.

Для внутренней планеты, которая движется по орбите быстрее Земли: 360/S=360/Т – 360/Т○, или 1/S=1/Т – 1/Т○.

Для внешней планеты, которая движется медленнее, чем Земля: 1/S=1/Т○-1/Т. Это уравнения синодического движения. (Слайд 21)

5. Решение задач

Учитель: Перед нами циферблат часов. Здесь есть секундная, минутная и часовая стрелки. Какая стрелка движется быстрее всего?

Ученик: Секундная.

Учитель: А затем?

Ученик: Затем минутная, а потом часовая стрелки.

Учитель: Ребята, а теперь свяжите как – то циферблат часов с нашей темой урока.

Ученик: Движение секундной стрелки аналогично обращению вокруг Солнца внутренних планет. Минутная стрелка показывает перемещение Земли, часовая – перемещение внешних планет.

Учитель: Встречи секундной и минутной стрелок происходят чаще, чем минутной и часовой. Кроме того, точки встречи располагаются в разных частях циферблата. Для реального движения планет это означает наблюдение одинаковых конфигураций в разных точках орбит в различное время.  А теперь решим такую задачу.

Задача. Через какой промежуток времени встречаются на циферблате часов минутная и часовая стрелки? (Слайд 22)

Часовая стрелка (более медленная) –аналог движения внешней планеты, поэтому 1/S=1/Т○-1/Т; S=ТТ○/(Т-Т○).

Минутная стрелка – аналог движения Земли.

Учитель: Скажите, чему равен период вращения минутной стрелки?

Ученик: Т○=1час,

Учитель: Чему равен период вращения часовой стрелки?

Ученик: Т=12часов.

S=12/(12-1)=12/11=1,(09) ч.

Задача. Сидерический период обращения Марса равен 1,88 лет. Предыдущее противостояние Марса случилось 22 мая 2016 года. В каком году и в каком месяце случится следующее? (Слайд 23)

Ученик идет к доске.

Марс – верхняя планета, поэтому воспользуемся формулой 1/S=1/Т○-1/Т. Здесь Т○=1 год, Т=1,88 лет. 1/S=(T-T○)/ТТ○ или S=ТТ○/(Т-Т○). S=1,88∙1/(1,88-1)=1,88/0,88=2,14 года. Поэтому следующее противостояние будет в 2018 году. 14∙365/100=51 день. Это месяц – июль. Значит, скоро этим летом можно пронаблюдать планету Марс. На самом деле, 27 июля 2018 года Марс будет максимально близко к Земле- противостояние Марса с Солнцем. Красная планета оказывается на одной линии с Солнцем и его диск хорошо просматривается с Земли. (Слайд 24)

А теперь послушайте маленький доклад о противостоянии Марса.

         Марс – это ближайший сосед Земли. Его орбита находится немного дальше от Солнца, и он делает полный оборот вокруг него примерно за 2 земных года. За это время Земля перегоняет своего более медленного соседа, в определенный момент оказывается между ним и Солнцем. Такой момент астрономы называют противостоянием, и именно в это время Красная планета находится ближе всего к нам и ее удобно изучать. Стоит отметить, что каждое противостояние отличается разным расстоянием между Землей и Марсом. Это обусловлено тем, что орбиты планет не круговые, а эллиптические, причем у Красной планеты она более вытянута по сравнению с земной. Самыми интересными являются летние противостояния, поскольку в это время Марс максимально сближается с Землей. Так, если противостояние приходится на зиму, то расстояние между планетами составляет около 100 млн км, но уже к концу лета оно сокращается до 56-60 млн км. Такие противостояния случаются всего раз на 15-17 лет и среди астрономов они известны как «великие». В такие периоды Марс очень хорошо просматривается, поэтому ученые получают возможность более досконально изучить его поверхность. Почти каждое «великое» противостояние приносило новые открытия в природе Красной планеты. Кстати, в июле 2018 году нас ждет именно такое явление. Среди всех известных науке противостоянием самым знаменитым считается событие 5 сентября 1877 года, когда астроном из США открыл миру существование двух спутников Марса – Деймоса и Фобоса. В последний раз астрономы наблюдали «великое» противостояние 28 августа 2003 года, когда Марс приблизился к Земле на рекордные 55,79 млн км. Марс в 2018 году почти повторит этот результат и окажется на расстоянии в 55,57 млн км от нас.

Задача. Чему равен звездный период обращения Юпитера, если его синодический период равен 400 суткам. (Слайд 25)

Ученик идет к доске.

Юпитер – верхняя планета, поэтому воспользуемся формулой 1/S=1/Т○-1/Т. Здесь Т○=1 год=365 сут, Т=400сут. 1/T=(S-T○) /SТ○ или T=SТ○/(S-Т○). T=400∙365 / (400-365)=146000/35=4171 сут=11,4 лет.

Кстати, противостояние Юпитера будет 9 мая 2018 года.

(Задача. (к доске) (если останется время) (Слайд 26) Нижние соединения Венеры повторяются каждые 1,6 года. За сколько земных суток эта планета делает полный оборот вокруг Солнца?

Венера - внутренняя планета, поэтому 1/S=1/Т – 1/Т○. Т=ST○/(S+T○)   T=1,6∙1/(1,6+1)= 1,6/2,6=0,62 сут.)

6. Подведение итогов

Учитель: А теперь обобщим изученную тему. Что такое сидерический период обращения планеты? (Слайд 27)

Ученик: Сидерический (звездный) период обращения (Т) - это промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите.

Учитель: Что такое синодический период обращения планеты?

Ученик: Синодический период (S) – это промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты.

Учитель: Мы сегодня решили несколько задач, а теперь сравните сидерический и синодический периоды обращения внутренних планет?

Ученик: Сидерический период меньше синодического периода обращения внутренних планет.

Учитель: Сравните сидерический и синодический периоды обращения внешних планет?

Ученик: Сидерический период больше синодического периода обращения внешних планет.

Учитель: А теперь послушайте доклад об условии видимости планет в 2018 году.

Ученик: Видимость планет в 2018 году достаточно благоприятна. Меркурий в течение года достигнет 4 утренних (январь, апрель, август, декабрь) и 3 вечерних (март, июль, ноябрь) элонгаций, не отходя от Солнца более чем на 27 градусов. Для Венеры в 2018 году благоприятным временем для наблюдений будет вторая половина года (17 августа - вечерняя элонгация 46 градусов, а 27 октября - нижнее соединение с Солнцем). Для Марса 2018 год - благоприятное время для наблюдений, т.к. 27 июля планета достигнет великого противостояния при максимальном, видимом диаметре более 24 угловых секунд. Наилучшая видимость Юпитера относится к первой половине года с противостоянием 9 мая. Сатурн также лучше всего виден в первом полугодии с противостоянием 27 июня. Уран и Нептун являются осенними планетами, т.к. вступают в противостояние с Солнцем, соответственно, 24 октября и 7 сентября.

7. Рефлексия. (Слайд 28)

Учитель: А теперь, ребята, продолжите предложения.

Сегодня на уроке я узнал (вспомнил)…….  (узнал, что такое сидерический и синодический периоды планеты, установил зависимость между ними)

Теперь я могу………… (зная синодический период планеты, можно вычислить звездный период обращения вокруг Солнца, и наоборот)

Было интересно……….  проводить аналогию синодического и сидерического периода планет с циферблатом часов.

Было трудно……….  рассчитывать следующее противостояние Марса

8. Домашнее задание.п.11(2), упр. 9 (Слайд 29) По желанию, составить задачи на уравнение синодического движения, к примеру: «Синодический период обращения воображаемой внутренней планеты составляет три года. Скольким суткам равнялся бы звездный период обращения этой планеты вокруг Солнца?» И решить данную задачу.

9.Выставление оценок.

Спасибо всем за урок! (Слайд 30) Я надеюсь, что урок пошел вам на пользу! Все молодцы! Кстати, я читала в интернете, что примерно через 30 лет самой актуальной профессией будет космический гид, и может быть кому –то пригодятся те знания, которые я даю вам на уроке астрономии. Показ футажа (Слайд 31)

Самоанализ урока

         Данный урок по астрономии является уроком № 12 в системе уроков по разделу «Строение Солнечной системы». Тема урока: Сидерический и синодический периоды обращения планет.

Цель: обобщить понятие конфигурации планет; понять различие между сидерическим и синодическим периодами обращения планет; научиться решать задачи на связь сидерического и синодического периодов планет.

Задачи:

• образовательные: воспроизводить определения терминов и понятий «конфигурация планет», «сидерический и синодический периоды обращения планет.
• воспитательные: продолжить воспитание отношение к астрономии как к экспериментальной науке; продолжить работу по формированию умений работать в коллективе (умение высказать свою точку зрения и выслушать точку зрения товарища, умение уважительного отношения к мнению товарища и др.).
• развивающие: продолжить работу по формированию умений делать выводы и обобщения; продолжить развитие мышления, творческих способностей учащихся.

Это урок комбинированный (повторение, изучение материала, решения задач). Он включал в себя 8 этапов: Организационная часть, проверка домашнего задания, актуализация знаний, изучение нового материала, решение задач, подведение итогов, рефлексия, домашнее задание. Чтобы добиться цели урока, я подобрала содержание урока: примеры, вопросы, задания, соответствующие возрастным особенностям. Материал урока оказался интересным для учащихся. В ходе урока была организована фронтальная работа учащихся.

На уроке мною использовались следующие средства обучения: проекционный материал, различные источники информации. Темп урока динамичный. Распределение времени было рациональное. Мне удалось уложиться по времени. Мне было легко вести урок. Учащиеся включались в работу активно. Результаты урока совпадают с целью урока. Я полагаю, что все научились решать задачи на связь сидерического и синодического периодов планет, что подтверждают результаты самоконтроля и самооценки учащихся. Домашнее задание имеет оптимальный объем, поэтому не вызовет затруднения у учащихся. По желанию ребята могут составить задачу на данную тему, что предполагает творческий характер. В целом урок можно считать эффективным.