Конспект урока по физике. Группа № 96 профессия «Повар, кондитер» , 1 курс. Тема: «Солнечная система». Ход урока

Преподаватель:Ракова Н.С. rakovanatasha@yandex.ru

Конспект урока по физике

Дата03.05.2021


28.04	03.05	-	07.04

Группа № 96 профессия «Повар, кондитер» , 1 курс

Урок № 144

Тема: «Солнечная система»

Форма работы: индивидуальная, электронное обучение

Тип урока:урок изучения нового материала

Цель урока: сформировать понятия о планетах, астероидах, метеорах, метеоритах, кометах; добиться усвоения представления о строении солнечной системы, об общих свойствах планет земной группы и планет – гигантов, о природе тел Солнечной системы; изучить их некоторые характеристики; дать характеристику Луне и системе Луна-Земля объяснить фазы луны; повторить и конкретизировать понятия о затмениях; ввести и объяснить приливные явления.

Используемая литература:Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика 11 класс, Издательство Просвещение, 2018

https://uchebnikionline.ru/uchebniki/11-klass/fizika-11-klass-myakishev-buhovcev-charugin

Интернет ресурсы: видео урок по теме «Солнечная система»https://videouroki.net/video/56-stroieniie-solniechnoi-sistiemy.html

https://www.youtube.com/watch?v=7JGtQdFjJLs

Ход урока

1. Организационный этап.Здравствуйте, ребята! На этом уроке мы изучим новую тему: «Солнечная система».

Основной этап

С данной темы начинается изучение астрономии, и начнается, конечно, с Солнечной системы.

Известно, что движение звезд на небосклоне привлекало людей с древнейших времен. Однако, правильное представление о строении солнечной системы пришло не сразу. Раньше считалось, что Земля – это центр Вселенной, а всё остальное движется вокруг неё. Многие звёзды ассоциировались с божествами, поскольку люди привыкли относить к «божественной деятельности» всё то, что они не в силах объяснить, основываясь на своих знаниях.

Таким образом, во времена Николая Коперника использовалась геоцентрическая система – то есть, система отсчёта, связанная с Землей. Коперник доказал, что всё-таки, Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. В связи с этим ввели гелиоцентрическую систему, то есть, систему отсчета, связанную с Солнцем. В ней наиболее просто описать движение различных небесных тел, видимых с Земли.

Итак, на сегодняшний день хорошо известно, что наша планета, Земля, вращается вокруг Солнца – звезды, которая образует нашу систему. Вместе с Землёй вокруг Солнца вращаются и другие планеты: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. У некоторых планет есть спутники: больше всего их у Юпитера и Сатурна. У Земли имеется один спутник – это Луна.

И то, Луна непропорционально массивный и большой спутник для Земли, поэтому, Луна постепенно удаляется, и возможно, когда-то перестанет быть спутником нашей планеты. Спутник Плутона – Харон, по размерам немногим уступает самому Плутону и находится на сравнительно близком расстоянии. Поэтому, система Плутон-Харончасто рассматривается как двойная планета.

Плутондо недавнего времени считался классической планетой, но впоследствии его отнесли к карликовым планетам, и теперь он является одним из крупнейших транснептуновых объектов. Под транснептуновыми объектами подразумеваются все объекты, вращающиеся в Солнечной системе, радиус орбиты которых больше, чем радиус орбиты Нептуна (эти объекты образуют пояс Койпера, который и является условной границей Солнечной системы).

За земной год Солнце проходит путь, который называют эклиптикой.

Только не надо думать, что Солнце реально оказывается в этих созвездиях. Оно оказывается на фоне этих созвездий для наблюдателя с Земли. Это происходит, потому что Земля вращается вокруг Солнца. Например, с 21 января, по 19 февраля, Солнце видно на фоне созвездия Водолея. Понять это довольно просто. Попробуйте расставить несколько фигурок или картинок полукругом. В центр этого полукруга положите небольшой шарик. Если вы будете смотреть на шарик под разными углами, то он будет оказываться на фоне разных картинок.

Всего различают 88 созвездий, видимых с Земли. Особое положение среди этих созвездий занимают 12 созвездий, которые называются зодиакальными. В астрономии часто используют небесный экватор, то есть, проекцию земного экватора на небесную сферу.

На рисунке показаны эклиптика и небесный экватор. Если говорить проще, то небесный экватор – это воображаемый эллипс, по которому равномерно двигается условная точка, называемая средним солнцем. Это условная точка, к которой привязаны средние солнечные сутки. Реальные солнечные сутки колеблются в зависимости от положения Солнца на эклиптике.

Именно с расположением Земли относительно Солнца связаны времена года. Мы привыкли считать, что зима начинается в декабре, весна начинается в марте, лето – в июне, а осень – в сентябре. На самом деле, это не совсем так: у нас есть четыре времени года, которые разделяются днями равноденствия и солнцестояния. Именно эти дни и определяют реальную смену времен года. 22 декабря северное полушарие наиболее отвёрнуто от Солнца, поэтому и становится холоднее, то есть наступает зима. А 22 июня – наоборот: северное полушарие наиболее повернуто к Солнцу, становится теплее, и наступает лето. Аналогично, астрономическая весна наступает 21 марта, а астрономическая осень – 23 сентября. Эти дни называются днями равноденствия (поскольку продолжительность дня составляет ровно половину суток). В южном полушарии всё наоборот: зима в июне, лето в декабре, весна в сентябре, а осень – в марте.

Итак, именно на движении планет и звезд основывается исчисление времени. Например, год – это полный оборот вокруг Солнца, а сутки – это полный оборот вокруг своей оси. Скажем, год на Меркурии длится всего 88 Земных суток. Но при этом Меркурий поворачивается вокруг своей оси лишь за 59 суток. То есть на Меркурии сутки длятся две третьих года, как это ни странно звучит для нас. Зато на Марсе, сутки почти равны земным суткам. Они составляют примерно 24 часа 39 минут. А вот год длится почти 2 земных года – 687 земных суток. Вообще, помимо Марса и Меркурия с Земли невооружённым глазом видно Венеру, Юпитер и Сатурн.

Сегодня практически никто не сомневается в том, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Но, на чем основано это предположение? На самом деле, это не просто предположение, а состоятельная теория, которую не так сложно обосновать. Дело в том, что если Земля вращается вокруг Солнца, то наиболее близкие звезды должны периодически смещаться на небосклоне по отношению к далеким звездам. Это подтверждено многочисленными наблюдениями. Подобное смещение называется параллактическим, а угол, под которым со звезды виден радиус Земной орбиты, называется параллаксом. Конечно, радиус орбиты Земли хорошо известен, поэтому, зная параллакс той или иной звезды, можно вычислить расстояние между ней и Солнцем. Из-за огромных расстояний, параллакс, как правило, очень мал, поэтому часто используется приближённые вычисления (для очень малых углов синус угла равен самому углу в радианах).

где r – расстояние от Солнца до звезды,

а₀ – средний радиус орбиты Земли, км,

p – параллакс в радианах.

Рассмотрим некоторые величины, используемые в астрономии. Существует такая величина, как астрономическая единица – это расстояние от Земли до Солнца, которое составляет приблизительно 150 миллионов километров. Рассмотрим указанную выше формулу. Угол в радианах можно перевести в угловые секунды.

Тогда расстояние до звезды будет измеряться в парсеках. Исходя из представленной формулы

Например, ближайшая к нам звезда (a-Центавра) имеет параллакс, равный 0,751 угловых секунд, то есть расстояние до этой звезды составляет 1,33 парсека (буквой a, как правило, обозначается самая яркая звезда в созвездии).

Рассмотрим общие сведения о Солнечной системе. Солнечная система образовалась примерно четыре с половиной миллиарда лет назад в результате гравитационного сжатия газового облака. Меркурий, Венера, Земля и Марс являются меньшими планетами – их называют внутренними планетами или планетами земной группы. Эти планеты состоят из металлов и силикатов (под силикатами подразумеваются всевозможные минералы). Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун называются внешними планетами (или газовыми гигантами).

Действительно, эти планеты во много раз превосходят размеры Земли и состоят в основном из газов. В составе Юпитера и Сатурна доминируют водород и гелий, а в составе Урана и Нептуна также присутствует метан и угарный газ. Плутон классифицируется как карликовая планета. Он, в основном состоит изо льда и горных пород, а его размеры относительно малы: он примерно в три раза меньше Луны.

Стоит отметить, что орбиты Нептуна и Плутона пересекаются: Нептун совершает три оборота вокруг Солнца за то время, за которое Плутон совершает два оборота вокруг Солнца. Примечательно то, что, несмотря на это, Плутон не оказывается к Нептуну ближе чем на 17 а.е., в то время как к Урану он может приблизиться на 11 а.е. в определенных случаях.

Несомненно, о каждой из планет Солнечной системы существует множество интересных фактов, которые невозможно осветить все эти факты в рамках одной темы. Поэтому приведем таблицу, в которой даны основные сведения о Солнце и девяти ближайших к Солнцу планетах. В таблице указано расстояние от каждой планеты до Солнца, но следует понимать, что имеется ввиду среднее расстояние, поскольку оно непостоянно из-за того, что орбиты планет не являются окружностями.

	Солнце	Меркурий	Венера	Земля	Марс	Юпитер	Сатурн	Уран	Нептун
Масса, кг	1,99×10³⁰	3,3×10²³	4,87×10²⁴	5,97×10²⁴	6,4×10²³	1,9×10²⁷	5,68×10²⁶	8,68×10²⁵	1,02×10²⁶
Средний Радиус, км	6,69×10⁶	2439,7	6051,8		3389,5
Плотность, кг/м³
Расстояние до Солнца, км		5,79×10⁷	1,08×10⁸	1,5×10⁸	2,28×10⁸	7,79×10⁸	1,49×10⁹	2,88×10⁹	4,51×10⁹
В сравнении с массой Земли		0,055	0,815		0,107	317,6		14,6	17,16
В сравнении с радиусом Земли		0,38	0,95		0,53	10,5		3,97	3,85

Обратите внимание, что, несмотря на свои огромные (по сравнению с Землей) размеры, планеты-гиганты имеют сравнительно небольшую массу. Например, плотность Сатурна меньше плотности воды, то есть, если бы существовал достаточно большой океан, то Сатурн мог бы в нем плавать. Марс занимает особое положение среди остальных планет, поскольку всерьёз рассматривается как возможная колония Земли в будущем. На сегодняшний день установлено, что температура на Марсе колеблется от минус 153 ºС до плюс 20 ºС. Разумеется, такие колебания неприемлемы для жизни человека, но существует целая программа по созданию на Марсе атмосферы схожей с земной. По оценкам ученых, с современными технологиями это займет примерно 450 лет.

Конечно же, Солнечная система – это крупинка в нашей галактике, а наша галактика – крупинка во Вселенной.

Солнечные и лунные затмения. Периодически Луна частично или полностью заслоняет Солнце — такое явление называется солнечным затмением, оно может произойти во время новолуний. Когда Луна попадает в тень Земли, наступает лунное затмение, которое может наступить во время полнолуний. На протяжении календарного года происходят от 2 до 5 солнечных затмений и от 0 до 3 лунных затмений.

Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает слегка вытянутую в сторону Луны (и противоположную сторону) форму. Там, где Луна выше всего над горизонтом и где ниже всего под горизонтом, будет прилив. На восходе и заходе Луны будут наблюдаться отливы. Во время приливов уровень воды плавно нарастает, достигая наибольшего значения, а затем постепенно снижается до низшего уровня. Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых точках земной поверхности. Солнце, как и Луна, также вызывает приливы. Несмотря на большую удаленность от Земли, но благодаря большой массе Солнца приливы, которые оно вызывает всего в 2,5 раза меньше лунных.

Во время полнолуний и новолуний лунные и солнечные приливы складываются и наблюдаются самые большие приливы. Напротив, когда Луна в первой или последней четверти, во время лунного прилива будет солнечный отлив; действие Солнца вычитается из действия Луны, и приливы бывают существенно меньшими.

Астероид – малая планета; “звездообразный” объект. В ночь на 1 января 1801 года сицилийский астроном Джузеппе Пиацци случайно обнаружил звёздный объект, координаты которого заметно менялись от ночи к ночи. Так была открыта первая из большого числа малых планет – Церера. Диаметр Цереры – 770 км Вскоре были открыты ещё три астероида – Паллада - 490 км, Юнона– 170 км, Веста-380 км.

Сегодня уже известно около 1800 астероидов, орбиты которых хорошо изучены, некоторые из них имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли. Размеры большинства других не превышают 5 – 10 км. Пространство между орбитами Марса и Юпитера заполнено огромным количеством обломков: с размерами больше 1 км – 30 000; с диаметром менее 1 км сотни миллионов. Такое количество астероидов между Марсом и Юпитером наводит на мысль о существовании здесь прежде некой планеты, разрушившейся потом. Этот вопрос остаётся открытым.

Все астероиды лишены атмосферы. Выделяют три группы астероидов (тёмные, светлые, металлические) – по своим химическим характеристикам. Астероиды имеют температуру от -120⁰С до -100⁰С. Все астероиды (взятые вместе) составили бы планету диаметром 1500 км. Астероиды могут стать причиной разрушений на поверхности Земли.

Кометы. Эти небесные светила получили свое название от греческого слова кометас — хвостатая, или косматая, звезда. Прилетают они в основном из пояса Койпера или облака Оорта. Яркие кометы появляются сравнительно редко, в среднем одна комета за 10—15 лет. Слабые же по блеску кометы появляются часто (на фотографиях звездного неба ежегодно обнаруживают несколько комет).

Под действием притяжения Солнца кометы, как и планеты, обращаются вокруг него по вытянутым эллиптическим орбитам.

Самой известной кометой является комета Галлея, названная так в честь первого исследователя комет, который предсказал появление этой кометы. Она движется по очень вытянутой эллиптической орбите - заходит внутрь орбиты Венеры и удаляется за орбиту Нептуна. Последний раз комета появилась в 1986 г. В момент ее прохождения вблизи Солнца для ее изучения был осуществлен полет четырех космических аппаратов, два из которых — «Вега-1» и «Вега-2».

Кометы имеют строение - голова, ядро, хвост. Кометы отличаются от всех других тел Солнечной системы: (своим видом; формой орбит; большими размерами; быстрым и бурным развитием). Массы комет оцениваются в 10¹⁵—10¹⁸ кг. Хвост кометы всегда направлен от Солнца. Хвост растёт с огромной скоростью, около 10⁶ км в сутки, пока не достигнет величины 10⁸ км. В конце концов, комета теряет вещество и распадается на части, образуя метеорный рой.

Каждый метеорный рой обращается вокруг Солнца с постоянным периодом, равным периоду обращения породившей его кометы, и многие из них в определенные дни года встречаются с Землей. В эти дни количество метеоров значительно возрастает, а ecли метеорный рой компактный, то наблюдаются метеорные или звездные дожди, когда в одной ограниченной области неба за одну минуту вспыхивают сотни метеоров.

Метеоры и метеориты. Метеором – называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 80 км при вторжении в земную атмосферу частиц – метеорного тела из межпланетного пространства.

Метеоры (от греческого слова метеорос — парящий в воздухе) — это вспыхивающие в земной атмосфере мельчайшие твердые частицы, которые вторгаются в нее извне с огромной скоростью. Метеоры часто называют падающими звездами. В межпланетном пространстве хаотично движется с различными скоростями множество таких частиц. Массы подавляющего их большинства измеряются десятыми и тысячными долями грамма, в редких случаях — несколькими граммами. Если в атмосферу влетает частица со скоростью свыше 30 км/с, то из-за трения о воздух она быстро раскаляется, вспыхивает и порождает метеор. Чем больше масса и скорость частицы, тем ярче метеорная вспышка. В среднем по всему небу за 1 ч появляются 5—6 ярких метеоров.

Помимо пыли, в межпланетном пространстве движется множество твердых тел размерами от сантиметров до десятков метров. При падении на Землю они получают название метеоритов.

По химическому составу метеориты подразделяют на три группы: каменные, железокаменные и железные. Химические соединения, присутствующие в метеоритах, и их кристаллическая структура показывают, что метеоритное вещество сформировалось в условиях высоких давлений и температур. Возраст метеоритов колеблется обычно в пределах от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов лет.

Самый крупный железный метеорит — Гоба — найден на территории Намибии: он имеет размеры 3x3x1 м, а массу — 60 т.

Из наиболее известных событий на Земле связанных с малыми телами следует выделить – Тунгусский феномен (30 июня 1908 года – тайга Центральной Сибири). Ну, а самым нашумевшим за последнее время – Челябинский метеорит.

Болиды – вторжение массивных метеорных тел вызывающее очень яркие вспышки. Метеор аналог болид (скорость вторжения в атмосферу Земли от 11 до 73 км/с; высота возгорания от 130 до 80 км). Болид напоминает летящий по небу огненный шар.

Основные выводы:И так, астрономия – наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Действительно, у природы много тайн и загадок, раскрывает она их неохотно, поэтому каждая очередная разгадка – важный шаг человечества на пути к познанию мира.

– Солнечная система ограничивается поясом Койпера. В неё входят восемь основных планет, которые мы перечислили на сегодняшнем уроке: это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

– Плутон сегодня считается карликовой планетой и часто рассматривается как двойная планета вместе со своим спутником – Хароном.

– Эклиптика – это путь, который Солнце проходит за земной год на фоне зодиакальных созвездий.

– Небесный экватор – проекция земного экватора на небесную сферу. На небесном экваторе все солнечные сутки равны средним солнечным суткам.

– Параллакс – это изменение положения видимого объекта относительно удаленного фона, в зависимости от положения наблюдателя. В частности, параллакс – это угол, под которым со звезды виден радиус орбиты Земли. Зная параллакс, можно рассчитать расстояние от Солнца до той или иной звезды.

– За 1 астрономическую единицу (а.е.) принято считать среднее расстояние от Земли до Солнца, которое приблизительно составляет 150 миллионов километров.

Домашнее задание: Стр.365, § 99-101, КОНСПЕКТ