Ученики на Учителя.com


Конспект урока по астрономии "Развитие представлений о строении мира"

Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Лицей №7»
Городского округа Саранск
Республики Мордовия
Конспект урока по астрономии
ТЕМА
Развитие представлений о строении мира
Подготовила
учитель физики и астрономии
Ахметова Нязиля Джафяровна
Г.о.Саранск
2019
Цели урока: рассказать о развитии гелиоцентрических представлений.
Личностные: высказывать убежденность в возможности познания системы
мира.
Метапредметные: устанавливать причинно-следственные связи смены
представлений о строении мира; характеризовать вклад ученых в станов-
ление астрономической картины мира.
Предметные: воспроизводить исторические сведения о становлении и
развитии гелиоцентрической системы мира, объяснять петлеобразное
движение планет с использованием эпициклов и дифферентов.
Основной материал
Становление системы мира Аристотеля. Геоцентрическая система мира
Птолемея. Достоинства системы и ее ограничения. Гелиоцентрическая
система мира Коперника. Проблемы принятия гелиоцентрической системы
мира. Преимущества и недостатки системы мира Коперника. Границы
применимости гелиоцентрической системы мира. Подтверждение
гелиоцентрической системы мира при развитии наблюдательной астрономии.
Методические акценты урока.
Представляемая на уроке тема отличается своей направленностью на
поддержку становления у учащихся целостной астрономической картины
мира. Тема обладает потенциалом в формировании мировоззренческих пози-
ций учащихся. Учитывая достаточный запас элементарных знаний,
полученных учащимися при изучении других курсов (физика, география,
история), в ходе занятия приоритетными выступают вербальные методы
ведения урока — проблемный диалог, лекция с элементами диалога и т. д.
При этом в начале урока учащиеся получают следующее задание: в
ходе беседы самостоятельно законспектировать основные характеристики
каждой из систем мира.
После рассмотрения теоретических основ двух систем мира, важно
обсудить те основные характеристики, которые смогли в ходе беседы
законспектировать учащиеся. Далее можно рассмотреть ряд заданий.
Наглядные пособия: таблица «Солнечная система»; кинофрагмент «Видимое
и истинное движение планет» или кинокольцовка. «Видимая петля Марса»;
стержневой планетарий или другая модель планетной системы; презентация:
петлеобразное движение планеты, гелиоцентрическая система, открытия
Галилея.
Ход урока:
I. Коррекция знаний.
а) Итоги контрольных работ. Работа над ошибками
б) Работа по карточкам
II. Изучение новой темы
План изложения нового материала:
1. Краткие сведения о телах, входящих в состав Солнечной системы.
2. Геоцентрические представления о мире.
3. Реакционная сущность геоцентризма (антропоцентризма).
4. Создание Коперником гелиоцентрической системы — революция в
мировоззрении.
5. Значение научной и просветительной деятельности Д. Бруно, Г. Галилея и
М. В. Ломоносова.
Учитывая достаточный запас элементарных знаний, полученных
учащимися при изучении других курсов (физика, география, история), в ходе
занятия опираюсь на вербальные методы ведения урока — лекция с
элементами диалога.
При этом в начале объяснения учащимся даю следующее задание: в ходе
беседы самостоятельно законспектировать основные характеристики каждой
из систем мира.
В процессе организации проблемного диалога акцентирую внимание
учащихся на следующих аспектах.
1. Создание геоцентрической, а затем и гелиоцентрической систем мира
сопровождалось значительной поддержкой результатов наблюдения
звездного неба. Так, астрономы Древнего Китая аккуратно регистрировали
вспышки новых звезд и появление ярких комет, еще в IV в. до н. э. был
составлен первый звездный каталог, содержащий сведения о 800 звездах.
Каталог Гиппарха включал 1022 звезды, распределенные по 48 созвездиям.
При сравнении координаты некоторых звезд его каталога с координатами,
полученными предшественниками, значительно расходились, что
объяснялось прецессией оси земного шара. В обсерватории Улугбека с
максимальной точностью был измерен наклон эклиптики к экватору,
продолжительность года, составлены «Новые астрономические таблицы»,
содержащие каталог 1018 звезд. Тихо Браге составил новые солнечные и
планетные таблицы, звездный каталог, уступавший по числу звезд, но
превосходивший существовавшие по точности.
2. Геоцентрическая система, претерпев два важнейших этапа в своем
развитии, выражена в системе мира Аристотеля, а затем Птолемея. Переход
обусловлен практическими потребностями в более точных вычислениях
положения планет. При этом построение самой системы отвечает
последовательности «теория» «факты» (здесь уместны слова Гегеля: «Если
факты не соответствуют теории, тем хуже для фактов»),
3. Достоинством теории Аристотеля является логика научного
доказательства и ряд правильных суждений, например о причине затмений.
4. В системе Птолемея центры эпициклов Меркурия и Венеры лежат на
прямой, соединяющей Землю и Солнце, что позволяло согласовать реальное
движение планет с геоцентрическим движением.
5. Причиной, способствовавшей разработке гелиоцентрической системы
мира Коперником, являлась сложность и громоздкость системы мира
Птолемея. При этом первоначально система Коперника хуже объясняла
видимые движения планет: в гелиоцентрической системе мира Коперника
были оставлены «идеальные» движения и для Земли, и для планет.
Громоздкая же система Птолемея точнее описывала реальное движение. И
секрет этой устойчивости — в «изобретении» Птолемеем гармонического
анализа за полтора тысячелетия до Фурье: любое сложное движение в
природе молено разложить на сумму круговых и равномерных движений,
причем такое представление может быть как угодно точным — все
определяется количеством членов в указанной сумме. Таким образом, ложная
в физической основе система с математической точки зрения являлась
идеальной теоретической схемой.
6. Наряду с громоздкостью системы Птолемея, как причины для разработки
новой теории, нельзя обойти и другую причину, которая заключалась в
изменении мышления человека эпохи Возрождения. Из истории учащиеся
могут вспомнить, что если в центре внимания Античности — природно-
космическая жизнь, то в эпоху Возрождения — развитие человека
разностороннее, знания и навыки становятся самоцелью, человек — творец
себя и всей природы.
7. Среди преимуществ системы Коперника — объяснение данной системой
таких явлений, как смена
дня и ночи, видимого годичного движения Солнца, петлеобразного движения
планет.
8. Построение системы мира Коперника отвечает последовательности
«факты - теория». Именно опытные факты наблюдательной астрономии,
которая началась с Г. Галилея и И. Кеплера, позволила победить
гелиоцентрической системе мира.
Антропоцентризм —
идеалистическое воззрение, согласно которому человек есть средоточие
Вселенной и цель всех совершающихся в мире событий.
Сторонники геоцентрической системы: Арстотель и Птолемей.
Система мироустройства Птолемея позволяла вычислять положения планет
относительно звёзд на будущее время, а также предсказывать наступление
солнечных и лунных затмений.
Опровергли данную систему Н.Коперник, Дж.Бруно, Г.Галилей.
Гелиоцентрическая система мира — представление о том, что Солнце
является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и
другие планеты.
Открытия Галилео Галилея в астрономии
В 1609 г. Галилео Галилей самостоятельно построил свой первый телескоп
с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Сначала его телескоп давал
увеличение примерно в 3 раза. Вскоре ему удалось построить телескоп,
дающий увеличение в 32 раза. Сам термин телескоп ввёл в науку тоже
Галилей (по предложению Федерико Чези). Ряд открытий, которые сделал
Галилей при помощи телескопа, способствовали
утверждению гелиоцентрической системы мира, которую Галилей активно
пропагандировал, и опровержению взглядов геоцентристов Аристотеля и
Птолемея.
Телескоп Галилея
Телескоп Галилея в качестве объектива имел одну собирающую линзу, а
окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт
неперевернутое (земное) изображение. Главными недостатками
галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения.Такая система
все ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных
любительских телескопах.
Первые телескопические наблюдения небесных тел Галилей провёл 7 января
1610 года. Они показали, что Луна, как и Земля, имеет сложный рельеф —
покрыта горами и кратерами. Известный с древних времен пепельный свет
Луны Галилей объяснил результатом попадания на нее солнечного света,
отражённого Землёй. Всё это опровергало учение Аристотеля о
противоположности «земного» и «небесного»: Земля стала телом
принципиально той же природы, что и небесные светила, а это служило
косвенным доводом в пользу системы Коперника: если другие планеты
движутся, то естественно предположить, что движется и
Земля. Галилей обнаружил также либрацию Луны (медленное ее
колебание) и довольно точно оценил высоту лунных гор.
Планета Венера представилась Галилею в телескопе не блестящей точкой, а
светлым серпом, подобным лунному (Фазы Венеры) .
Интереснее всего оказалось наблюдение яркой планеты Юпитер. В
зрительную трубу Юпитер показался астроному уже не яркой точкой, а
довольно большим кружком. Около этого кружка на небе были три
звездочки, а через неделю Галилей открыл и четвертую звездочку.
Глядя на рисунок, можно удивиться, почему Галилей не сразу открыл все
четыре спутника: ведь они так хорошо видны на фотографии! Но нужно
вспомнить, что телескоп у Галилея был очень слабым. Оказалось, что все
четыре звездочки не только следуют за Юпитером в его движений по небу,
но и обращаются вокруг этой большой планеты. Итак, у Юпитера было
найдено сразу четыре луны - четыре спутника
Ио,Европа,Ганимед,Колисто).. Тем самым Галилей опроверг один из
доводов противников гелиоцентризма: Земля не может вращаться вокруг
Солнца, поскольку вокруг неё самой вращается Луна. Ведь Юпитер заведомо
должен был вращаться либо вокруг Земли (как в геоцентрической системе),
либо вокруг Солнца (как в гелиоцентрической). Полтора года наблюдал
Галилей период обращения этих спутников, но точность оценки была
достигнута только в эпоху Ньютона. Галилей предложил использовать
наблюдения затмений спутников Юпитера для решения важнейшей
проблемы определения долготы на море. Сам он не смог разработать
реализацию подобного подхода, хотя работал над ней до конца жизни;
первым успеха добился Кассини (1681), однако из-за трудностей наблюдений
на море метод Галилея применялся в основном сухопутными экспедициями,
а после изобретения морского хронометра (середина XVIII века) проблема
была закрыта.
Галилей открыл также (независимо от Фабрициуса и Хэрриота) солнечные
пятна (тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно
на 1500 К по сравнению с окружающими участками).
Существование пятен и их постоянная изменчивость опровергали тезис
Аристотеля о совершенстве небес (в отличие от «подлунного мира»). По
результатам их наблюдений Галилей сделал вывод, что Солнце вращается
вокруг своей оси, оценил период этого вращения и положение оси
Солнца.
Галилей установил также, что Венера меняет фазы. С одной стороны, это
доказывало, что она светит отражённым светом Солнца (насчёт чего в
астрономии предшествующего периода не было ясности). С другой стороны,
порядок смены фаз соответствовал гелиоцентрической системе: в теории
Птолемея Венера как «нижняя» планета была всегда ближе к Земле, чем
Солнце, и «полновенерие» было невозможно.
Галилей отметил также странные «придатки» у Сатурна, но открытию кольца
помешали слабость телескопа. 50 лет спустя кольцо Сатурна открыл и описал
Гюйгенс, в распоряжении которого был 92-кратный телескоп.
Галилей утверждал, что при наблюдении в телескоп планеты видны как
диски, видимые размеры которых в различных конфигурациях меняются в
таком соотношении, какое следует из теории Коперника. Однако диаметр
звёзд при наблюдениях с телескопом не увеличивается. Это опровергало
оценки видимого и реального размера звезд, которые использовались
некоторыми астрономами как аргумент против гелиоцентрической системы.
Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как
сплошное сияние, открылся Галилею в виде отдельных звёзд, что
подтвердило догадку Демокрита, и стало видно громадное количество
неизвестных ранее звёзд.
Галилей написал книгу «Диалог о двух системах мира», в которой подробно
обосновал, почему он принимает систему Коперника, а не Птолемея.
Основные положения этого диалога следующие:
▪ Венера и Меркурий никогда не оказываются в противостоянии, а это
означает, что они вращаются вокруг Солнца, и их орбита проходит
между Солнцем и Землёй.
▪ У Марса противостояния бывают. Из анализа изменений яркости при
движении Марса Галилей сделал вывод, что эта планета тоже
вращается вокруг Солнца, но в данном случае Земля
находится внутри её орбиты. Аналогичные выводы он сделал для
Юпитера и Сатурна.
В этом году (27.08.2018г) астрономы наблюдали великое
противостояние Марса, которое наблюдается в 300лет один раз.
Осталось выбрать между двумя системами мира: Солнце (с планетами)
вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Солнца. Наблюдаемая
картина движений планет в обоих случаях одна и та же, это
гарантирует принцип относительности, сформулированный самим
Галилеем. Поэтому для выбора нужны дополнительные доводы, в числе
которых Галилей приводит бо
́
льшую простоту и естественность модели
Коперника (однако отверг систему Кеплера с эллиптическими орбитами
планет).
Галилей разъяснил, отчего земная ось не поворачивается при обращении
Земли вокруг Солнца; для объяснения этого явления Коперник ввёл
специальное «третье движение» Земли. Галилей показал на опыте, что ось
свободно движущегося волчка сохраняет своё направление сама
собой («Письма к Инголи»):
«Подобное явление очевидным образом обнаруживается у всякого тела,
находящегося в свободно подвешенном состоянии, как я показывал
многим; да и вы сами можете в этом убедиться, положив плавающий
деревянный шар в сосуд с водою, который вы возьмете в руки, и затем,
вытянув их, начнете вращаться вокруг самого себя; вы увидите, как
этот шар будет поворачиваться вокруг себя в сторону, обратную вашему
вращению; он закончит свой полный оборот в то же самое время, как вы
закончите ваш».
Галилей сделал серьёзную ошибку, полагая, что явление приливов
доказывает вращение Земли вокруг оси. Но он приводит и другие серьёзные
аргументы в пользу суточного вращения Земли:
▪ Трудно согласиться с тем, что вся Вселенная совершает суточный
оборот вокруг Земли (особенно учитывая колоссальные расстояния до
звёзд); более естественно объяснить наблюдаемую картину вращением
одной Земли. Синхронное участие планет в суточном вращении
нарушало бы также наблюдаемую закономерность, согласно которой,
чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется.
▪ Даже у огромного Солнца обнаружено осевое вращение.
Чтобы доказать вращение Земли, Галилей предлагает мысленно представить,
что пушечный снаряд или падающее тело за время падения немного
отклоняются от вертикали, но приведенный им расчёт показывает, что это
отклонение ничтожно.
Галилей также сделал верное замечание, что вращение Земли должно влиять
на динамику ветров. Все эти эффекты были обнаружены много позже.
Открытия Галилео Галилея в астрономии (записи в тетрадях)
1. Луна, как и Земля, имеет сложный рельеф — покрыта горами и кратерами.
( довольно точно оценил высоту лунных гор).
2. Известный с древних времен пепельный свет Луны Галилей объяснил
результатом попадания на нее солнечного света, отражённого Землёй.
3. Либрацию Луны (медленное ее колебание).
4. Установил также, что Венера меняет фазы.
4. Четыре спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.
5. Солнечные пятна (тёмные области на Солнце, температура которых
понижена примерно на 1500 К по сравнению с окружающими участками).
6. Доказал вращение Солнца вокруг своей оси, оценил период этого
вращения и положение оси Солнца.
7. Млечный путь, который невооружённым глазом выглядит как сплошное
сияние, открылся Галилею в виде отдельных звёзд.
III Закрепление
После рассмотрения теоретических основ двух систем мира, важено
обсудить те основные характеристики, которые смогли в ходе беседы
законспектировать учащиеся. Далее можно рассмотреть ряд заданий.
1. В повести Г. Голубева «Улугбек» есть следующая фраза: «...Марс и Венера
движутся в одну сторону — с запада на восток, потом останавливаются и
вдруг направляются обратно на запад, и так несколько раз за ночь...»
Укажите ошибку в приведенном отрывке.
2. Вычислите, во сколько раз скорость звезды с. Девы превышала бы
скорость света, если согласно геоцентрическим воззрениям она в суточном
обращении двигалась бы в плоскости земного экватора на расстоянии 10
15
км
от Земли.
Домашнее задание. § 10; практическое задание.
На первый взгляд кажется, что исправить атмосферное искажение
изображений при наблюдениях с помощью телескопа невозможно —
неизвестно, каково было исходное изображение и как именно его испортила
неоднородная атмосфера. Но подобная оптическая система существует и
называется адаптивной оптикой. Раскройте принципы, на которых
базируется система адаптивной оптики.
Темы проектов
1. Обсерватория Улугбека.
2. Система мира Аристотеля.
3. Античные представления философов о строении мира.
ЛИТЕРАТУРА
Учебники и учебные пособия
1. Воронцов-Вельяминов Б. А. , Е.К. Страут. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс.
М.: Дрофа, 2018.
2. Кунаш М.А. Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б.А.Воронцова-
Вельяминова, Е.К.Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс» М.: Дрофа, 2018.
3. Воронцов-Вельяминов Б. А. Сборник задач по астрономии. — М.: Просвещение,
1980.
4. Астрономия/Дагаев М. М., Демин В. Г., Климишин И. А., Чаругин В. М. — М.:
Просвещение, 1983.
5. Дагаев М. М. Книга для чтения по астрономии. — М.: Просвещение, 1980.
Интернет-ресурсы
http://universetoday-rus.com/blog/2013-ll-01-38 — Гелиоцентрическая система
мира. http://nasha-vselennaia.ru/?p=1823 — Эллинистическая астрономия.
Скачать материал

Педагогика - еще материалы к урокам: