Методические рекомендации по выполнению практических и лабораторных работ по астрономии
методическая разработка по астрономии

Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Колледж отраслевых технологий «Краснодеревец»

Рассмотрено и принято

Педагогическим советом

СПб ГБПОУ «Колледж отраслевых

технологий   «Краснодеревец»

                                                      Протокол №____ от «____»__________2021 г.

Утверждено

приказом директора №____от «____»_____2021 г.

_______________З.Ш. Джгамадзе

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению практических и лабораторных работ обучающимися

по дисциплине ОДБ. 07 АСТРОНОМИЯ

профессия 08.01.24 Мастер столярно-плотничных, паркетных и стекольных работ

Санкт - Петербург

2021

Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ по дисциплине ОДП.13 Физика разработаны в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины ОДБ.07 Астрономия по профессии 08.01.24 Мастер столярно-плотничных, паркетных и стекольных работ

Организация – разработчик:

Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Колледж отраслевых технологий «Краснодеревец»

Разработчик: 

Биче-оол Елена Григорьевна, преподаватель СПб ГБПОУ «Колледж отраслевых технологий «Краснодеревец»

Пояснительная записка

Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ разработаны в соответствии с рабочей программой учебной дисциплины ОДБ.07 Астрономия по профессии 08.01.24 Мастер столярно-плотничных, паркетных и стекольных работ.

Целью практических работ является овладение знаниями, умениями и навыками по учебной дисциплине «Астрономия». Практические работы содержат открытые вопросы, схемы, ситуации и таблицы. Для выполнения практических работ, обучающиеся должны использовать учебники, методические указания для выполнения лабораторных и практических работ, электронные образовательные ресурсы. При выполнении практической работы необходимо внимательно ознакомиться с заданиями. Перед выполнением практической работы преподаватель проводит инструктаж по выполнению задания, который включает перечень правил безопасности, ознакомление с целью, содержанием, сроками выполнения, ориентировочным объемом работы, основные требования к результатам работы, критерии оценки.

В результате выполнения практических работ обучающийся должен обладать следующими предметными результатами:

ПК1. сформированность представлений о месте астрономии в современной научной картине мира; понимание роли астрономии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

ПК2. владение основополагающими астрономическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование астрономической терминологией и символикой;

ПК3. владение основными методами научного познания, используемыми в астрономии: наблюдением, описанием, измерением; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных наблюдений и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

ПК4. сформированность умения давать количественные оценки и производить расчеты по астрономическим формулам;

ПК6.  сформированность собственной позиции по отношению к астрономической информации, получаемой из разных источников.

Выполнять практическую (лабораторную) работу необходимо в соответствии с полученным заданием. После выполнения работы необходимо представить отчет о проделанной работе с анализом полученных результатов и выводом по работе.

Отчет о проделанной работе следует выполнять в тетрадях для практических (лабораторных) работ.

Содержание отчета указано в описании лабораторной (практической) работы.

Таблицы и рисунки следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки, циркуля и т. д.) карандашом с соблюдением СИ.

Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр.

Вспомогательные расчеты можно выполнить на отдельных листах, а при необходимости на листах отчета.

Если обучающийся не выполнил практическую работу или часть работы, то он может выполнить работу или оставшуюся часть во внеурочное время, согласованное с преподавателем.

Критерии оценки практических работ

Оценка письменных работ обучающихся

Ответ оценивается отметкой «5», если:

- работа выполнена полностью;

- в логических рассуждениях и обосновании проблемы нет ошибок;

- расчеты выполнены правильно и в полном объеме;

- сделан анализ проделанной работы и вывод по результатам работы;

- обучающийся может пояснить выполнение любого этапа работы;

- отчет выполнен в соответствии с требованиями к выполнению работы.

Отметка «4» ставится в следующих случаях:

- работа выполнена полностью, но есть некритичные ошибки в расчетах, либо расчеты выполнены не в полном объеме;

Отметка «3» ставится, если:

- допущено не более двух ошибок или более двух – трех неточностей, но обучающийся обладает обязательными умениями по проверяемой теме.

Отметка «2» ставится, если:

- допущены существенные ошибки, показавшие, что обучающийся не обладает обязательными умениями по данной теме в полной мере.

Тематический план

Методические указания по проведению лабораторных работ (и/или практических занятий) составлены на основе требований ФГО СПО к содержанию и уровню подготовки выпускника в соответствии учебным планом и рабочей программой дисциплины «……..».

Практическая работа № 1 «Работа с подвижной звёздной картой (ПЗК)»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: подвижная звездная карта, таблица «Основные сведения о наиболее ярких звёздах».

Цель и задачи: повторить знания о звездах и созвездиях, небесных координатах и звездных картах.

Знать: понятия полюсы мира, ось мира, небесный меридиан, небесный экватор, экваториальные координаты (склонение и прямое восхождение), верхняя и нижняя кульминация светила.

Уметь: пользоваться подвижной звездной картой.

1. Рассмотрите ПЗК, которая состоит из двух частей: карты звёздного неба и накладного круга с небесным меридианом (нить).
2. Внимательно прочитайте задания 1 - 9, выполните указания к ним, запишите полученные ответы.

1. В каком созвездии находится Солнце 15 октября? На карте звёздного неба найдите эклиптику, определите в каком созвездии находится точка эклиптики, соответствующая дате 15 октября.
2. Какие яркие звёзды видны 15 января в 22 часа? Совместите дату 15 января на карте звёздного неба и время 22 часа на накладном круге. Выпишите названия ярких звёзд, используя таблицу «Основные сведения о наиболее ярких звёздах».
3. В какой стороне неба 5 мая в 23 часа видно созвездие Близнецов? Совместите дату 5 мая на карте звёздного неба и время 23 часа на накладном круге. Для определения стороны неба используйте подписи на накладном круге: С – север, Ю – юг, В - восток, З – запад.
4. Когда 10 января происходит верхняя кульминация Спики? Расположите накладной круг так, чтобы меридиан (нить) проходил через звезду Спика (Девы). Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 10 января на карте звёздного неба.
5. Когда 15 февраля происходит нижняя кульминация Веги?  Расположите накладной круг так, чтобы меридиан (нить) проходил через звезду Вега (Лиры) между северным полюсом мира (центр карты звёздного неба) и точкой севера (точка С на накладном круге). Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 15 февраля на карте звёздного неба.
6. Когда 25 мая восходит Альтаир? Расположите накладной круг так, чтобы звезда Альтаир (Орла) находилась на линии горизонта в восточной части неба (внутренний вырез накладного круга вблизи точки В).  Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 25 мая на карте звёздного неба.
7. Когда 10 мая заходит Арктур? Расположите накладной круг так, чтобы звезда Арктур (Волопаса) находилась на линии горизонта в западной части неба (внутренний вырез накладного круга вблизи точки З).  Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 10 мая на карте звёздного неба.
8. Когда 10 мая восходит Солнце? Расположите накладной круг так, чтобы точка эклиптики, соответствующая дате 10 мая, находилась на линии горизонта в восточной части неба (внутренний вырез накладного круга вблизи точки В).  Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 10 мая на карте звёздного неба.
9. Когда 5 октября заходит Солнце? Расположите накладной круг так, чтобы точка эклиптики, соответствующая дате 5 октября, находилась на линии горизонта в западной части неба (внутренний вырез накладного круга вблизи точки З).  Определите время на накладном круге, которое совпадает с датой 5 октября на карте звёздного неба.

Практическая работа № 2 «Определение координат небесных объектов»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Цель и задачи: повторить знания о небесных координатах и способах их определения.

Знать: формулу, связывающую высоту, склонение светила с географической широтой места наблюдения, понятия верхней и нижней кульминации светила.

Уметь: пользоваться формулой, связывающей высоту, склонение светила с географической широтой места наблюдения

1. Разберите решение задачи. Каково склонение звёзд, которые в Москве () кульминируют на высоте ?

Дано:                                                   Решение.

      Запишите формулу высоты светила в верхней кульминации: .

  Преобразуйте формулу и выразите склонение:

Найти:        Рассчитайте склонение: .

    =?            Ответ: склонение звёзд равно .

2. Разберите решение задачи. На какой географической широте звезда Альтаир кульминирует в зените?

Склонение звезды Альтаир (Орла) найдите в таблице «Основные сведения о наиболее ярких звёздах». Высота зенита равна .

Дано:                                                   Решение.

        Запишите формулу высоты светила в верхней кульминации: .

   Преобразуйте формулу и выразите широту: .

Найти:        Рассчитайте широту: .

 ?            Ответ:  северной широты.

3. Разберите решение задачи. Какова высота Солнца в полдень в день зимнего солнцестояния в Мурманске ()?

Полдень – это верхняя кульминация Солнца.  В день зимнего солнцестояния склонение Солнца равно .

Дано:                                                   Решение.

       Запишите формулу высоты светила в верхней кульминации: .

  Рассчитайте высоту:

Найти:        Ответ: (Солнце находится под горизонтом, в Мурманске – полярная ночь).

4. Решите задачу. Каково склонение звёзд, которые в Ростове-на-Дону () кульминируют в зените? 
5. Решите задачу.  На какой географической широте звезда Спика кульминирует на высоте ?
6. Решите задачу. Какова высота Солнца в полдень в день весеннего равноденствия в Новосибирске ()?

Практическая работа № 3 «Конфигурации планет и законы движения планет»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Цель и задачи: повторить конфигурации планет, синодический и сидерический периоды обращения планет.

Знать: конфигурации планет (верхнее, нижнее соединение, противостояние, восточная, западная элонгация, восточная, западная квадратура), верхние, нижние планеты, определения синодического и сидерического периодов обращения планет.

Уметь: определять синодический и сидерический периоды обращения планет при известном сидерическом (звездном) периоде Земли.

1. Разберите решение задачи. Через какой промежуток времени повторяются нижние соединения Меркурия?

Дано:                                               Решение:

Т    = 1год               Определите синодический период Меркурия:

Т     = 0,24 года       Выполните преобразования формулы:

                                 Выполните расчёты: года

Найти: S-?                 Переведите синодический период из лет в сутки:

                                  Ответ: нижние соединения Меркурия повторяются через 117 суток.

2. Разберите решение задачи. Рассчитайте продолжительность года на Венере.

Дано:                                               Решение:

Т    = 1год            Запишите III закон Кеплера:

а       = 1 а.е.         Выполните преобразование формулы:

а     = 0,72 а.е.      Выполните расчёты:

                             Переведите звёздный период в сутки:

Найти: Т    -?      Ответ: год на Венере длится 223 дня.

3. Решите задачу. Через какой промежуток времени повторяются верхние соединения Венеры? 

4. Решите задачу. Рассчитайте продолжительность года на Юпитере.

Практическая работа № 4.

«Определение расстояний и размеров тел в Солнечной системе»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Цель и задачи: повторить три законы Кеплера, способы определения расстояний и размеров небесных тел.

Знать: три закона Кеплера, определения параллактического смещения, горизонтальный параллакс.

Уметь: пользоваться формулой для вычисления расстояния до небесных тел через радиус Земли и горизонтальный параллакс.

1. Разберите решение задачи.    На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его горизонтальный параллакс равен 0,9”?

      Дано:                                                        Решение:

               Запишите формулу суточного параллакса в угловых секундах:          

   R     = 6371 км    Преобразуйте формулу:

     Найти:              Рассчитайте расстояние: км

  r - ?                       Переведите расстояние в а.е.: а.е.

                              Ответ: расстояние до Сатурна 9,7 а.е.

2. Разберите решение задачи.  Чему равен угловой диаметр Солнца, видимый с Венеры?

      Дано:                                                        Решение:

            Переведите расстояние Венеры от Солнца в км:

D    = 1392000 км   Запишите формулу углового радиуса светила:

                                 Угловой диаметр в 2 раза больше углового радиуса:

     Найти: -?     Рассчитайте угловой диаметр:    

                                Переведите угловой диаметр в угловые минуты и градусы:

                                Ответ: угловой диаметр Солнца, видимый с Венеры, .

3. Решите задачу. Чему равен суточный параллакс Юпитера в противостоянии? 

Решите задачу. Чему равен угловой диаметр Солнца, видимый с Марса?           

Практическая работа № 5 «Физические условия на поверхности планет земной группы»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: таблица, которую обучающиеся заполняют, используя необходимую литературу.

Цель и задачи: обобщить знания о физических условиях на поверхности планет земной группы.

Знать: названия планет земной группы и физические условия на них.

Уметь: пользоваться сведениями, полученными из учебника.

1. Прочитайте § 18 Астрономия. Базовый уровень.11 класс: учебник /Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К. Страут – 5-е изд., пересмотр.- М.: Дрофа, 2018.-238, [2] с. : ил.,8 л. цв. вкл.- (Российский учебник). https://fileskachat.com/view/49321_3cf9a43ab2d75571d7866d40c47340e5.html 

§2.5 Астрономия: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования, /[Е.В. Алексеева, П.М. Скворцов, Т.С. Фещенко, Л.А. Шестакова]; под ред. Т.С. Фещенко. - М.: Издательский центр «Академия», 2018. – 256 с

2. Заполните таблицу:

Практическая работа № 6 «Сравнительная характеристика планет»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: таблица «Основные сведения о планетах»

Цель и задачи: обобщить знания о планетах земной группы, планетах гигантах

Знать: названия планет земной группы, планет гигантов и их характеристики.

Уметь: систематизировать полученные знания

По данным таблицы 1 заполните таблицу 2.

Таблица 1. Основные сведения о планетах.

Таблица 2. Сравнительная характеристика планет земной группы и планет- гигантов.

Практическая работа № 7 «Определение основных характеристик звёзд»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Цель и задачи: повторить знания об определении расстояния до звезд, их массы и размеров.

Знать: понятие годичного параллакса звезды, парсек, световой год, большая полуось орбиты звезды, период обращения звезды, двойные звезды.

Уметь: пользоваться формулой для определения расстояния до звезды, формулой для определения массы звезды, полученной из третьего закона Кеплера

1. Разберите решение задачи. Параллакс звезды Арктур 0,085”. Определите расстояние до звезды.

Дано:                                                                 Решение.

   Запишите формулу для определения расстояния:

Найти:           Подставьте значения:  

r - ?                 Выразите расстояние в световых годах:

                     Ответ: расстояние до звезды Арктур 38 св. лет.

2. Разберите решение задачи. Если бы по орбите Земли двигалась звезда с такой же массой, как у Солнца, каков бы был период её обращения?

Дано:                                                                 Решение.

А = 1 а.е.             Запишите формулу для определения массы двойных звёзд:

m1 +m2 = 2M       Преобразуйте формулу, выразив период обращения звёзд:

Найти:                Подставьте значения:         

T - ?                     Ответ: период обращения звёзд был бы равен 0,7 лет.

3. Разберите решение задачи. Во сколько раз Денеб больше Солнца? 

Светимость и температуру поверхности звезды выпишите из таблицы «Основные сведения о наиболее ярких звёздах, видимых в России».

Дано:                                                                 Решение:

L = 16000         Запишите формулу для определения радиуса звезды:

T = 9800 K       Подставьте значения:

T    = 6000 K    

Найти:             Ответ: Денеб больше Солнца в 47 раз.

R - ?

4. Решите задачу. Параллакс звезды Денеб 0,005”. Определите расстояние до звезды.

5. Решите задачу. У двойной звезды период обращения 100 лет. Большая полуось орбиты 40 а.е. Определите сумму масс двойной звезды.

6. Решите задачу. Во сколько раз Капелла больше Солнца?

Практическая работа № 8

«Определение скорости движения звёзд в Галактике»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Цель и задачи: повторить знания о движении звезд в нашей Галактике,

Знать: понятия собственное движение звезд, пространственная, тангенциальная, лучевая скорость звезд

Уметь: пользоваться формулой для определения пространственной скорости звезды, в которую входят тангенциальная и лучевая скорости.

1. Разберите решение задачи. Собственное движение звезды составляет 0,2” в год. Расстояние до неё 10 пк. Какова тангенциальная скорость звезды?

Дано:                                                                 Решение.

       Запишите формулу для определения тангенциальной скорости:

r = 10 пк        Рассчитайте тангенциальную скорость звезды:

Найти:          Ответ: тангенциальная скорость звезды 9,5 км/с.

2. Разберите решение задачи. В спектре звезды из задачи № 1 смещение линии гелия 5876 составляет 0,6. Определите лучевую скорость звезды.

Дано:                                                                 Решение.

   Запишите формулу для определения лучевой скорости звезды при помощи

     спектрального анализа на основании эффекта Доплера: , где  

Найти:            - скорость света.  

             Рассчитайте лучевую скорость звезды:

                       Ответ: лучевая скорость звезды 31 км/с.

3. Разберите решение задачи. Определите пространственную скорость звезды, используя ответы к задачам №№ 1 и 2.

Дано:                                                                 Решение:

  Запишите теорему Пифагора для определения пространственной скорости звезды:

   . Рассчитайте пространственную скорость звезды:

Найти:                       

v - ?                   Ответ: пространственная скорость звезды 32 км/с.

4. Решите задачу. Собственное движение звезды составляет 0,1” в год. Расстояние до неё 50 пк. Какова тангенциальная скорость звезды? 
5. Решите задачу. В спектре звезды из задачи № 4 смещение лабораторной длины волны 5000 составляет 0,17. Определите лучевую скорость звезды.
6. Решите задачу. Определите пространственную скорость звезды, используя ответы к задачам №№ 4 и 5.

Практическая работа № 9 «Наша Галактика. Звёздные скопления и ассоциации. Туманности.»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: Школьный Астрономический календарь, калькулятор, подвижная карта звездного неба.

Цель и задачи: формирование современных представлений о строении нашей Галактике, звёздных скоплениях, туманностях и других объектах Вселенной.

Знать: строение нашей Галактики, понятия звездные скопления, туманности, квазары

Уметь: различать виды звездных скоплений, туманностей, звезд, пользоваться формулами для определения периода обращения звезд, расстояния до звезд, скорости звезд.

Ход работы

1. Укажите правильные утверждения

 1.1 Галактику Млечный Путь можно представить в виде …

       А. …гигантского звёздного шара.

       Б. …огромного сплюснутого диска из звёзд.

       В. …огромной не имеющей определённой формы совокупности звёзд.

1.2 Диаметр диска нашей Галактики составляет…

      А. …100 000 а.е.

      Б. … 100 000 световых лет.

      В. … 10 000 пк

1.3 Рассеянные скопления…

       А. …состоят из нескольких десятков или сотен звёзд главной последовательности.

       Б. …содержат от нескольких десятков до нескольких тысяч звёзд.

       В. …состоят из космической пыли.

1.4 Шаровые скопления…

      А. …состоят из десятков или сотен тысяч субкарликов и красных гигантов.

      Б. … в слабый телескоп выглядят как туманные пятна.

      В. …состоят из нескольких десятков или сотен звёзд главной последовательности.

1.5 Какие объекты входят в состав нашей Галактики?

      А. …Звёзды и их скопления.

      Б. …Газопылевые туманности.

      В. …Квазары.

1.6 Какие существуют виды туманностей?

      А. …Светлые туманности.

      Б. …Тёмные туманности.

      В. …Газовые диффузные туманности.

2. Ответьте на вопросы.

2.1 Какова структура нашей Галактики?

2.2 Где расположено Солнце в Галактике?

2.3 Пользуясь звёздной картой, проследите, через какие созвездия проходит Млечный Путь.

2.4 Чем различаются рассеянные и шаровые скопления?

2.5 Чему равна масса нашей Галактики? Как её можно оценить?

2.6 По каким признакам различаются между собой диффузные и планетарные туманности?

3. Решите задачи.

3.1 Определите период обращения Солнца вокруг центра масс Галактики, зная, что орбитальная скорость Солнца равна 220 км/с, а его расстояние от центра Галактики составляет 8 000 пк.

3.2 Лучевая скорость Арктура равна 5,2 км/с, а тангенциальная 121км/с. Определите угол, образованный направлением движения звезды с лучом зрения.

Практическая работа № 10 «Оценивание расстояний и размеров объектов во Вселенной»

Количество часов 1

Материально-техническое обеспечение: фотографии космических объектов, учебник, планшет или персональный компьютер с доступом в Интернет.

Цель и задачи: закрепить знания об объектах Вселенной

Знать: космические объекты Вселенной и их характеристики

Уметь: идентифицировать космические объекты по их снимкам или иллюстрациям;

систематизировать космические объекты по их удалённости от поверхности Земли;

по их размерам.

Дополнительные сведения:

Наряду с традиционными астрономическими объектами в поле деятельности астрономов сегодня находятся и искусственно созданные объекты – спутники, космические станции, космические аппараты. Астрономические объекты (небесные тела) и космические аппараты, находящиеся за пределами земной атмосферы в космическом пространстве, называются космическими объектами.

Ход работы

1.Внимательно рассмотрите фотографии космических объектов.

2.Определите, какие космические объекты изображены на снимках (укажите тип объекта и, если это возможно, его название.

3.Систематизируйте объекты в порядке увеличения их размеров от меньших к большим (запишите название объектов или их номера).

4.Расположите объекты по их удалённости от поверхности Земли: от самых близких до самых далёких (запишите название объектов или их номера).

5.Запишите последовательность объектов, сортируя их по удалённости от поверхности Солнца. Укажите возможные варианты в изменении порядка объектов при такой сортировке.

Вопросы для закрепления материала.

- Перечислите объекты (не менее 7), которые изучает астрономия.

- Какие из перечисленных объектов вы могли бы наблюдать невооружённым глазом?