Программа по астрономии, 11 класс.
Программа по астрономии для 11 класса, (68 ч, 2 ч в неделю / 34 ч, 1 ч в неделю).Авторы: А.В.Засов, М.В.Медведева.
Программа рассчитанна на учебник А.В.Засова и Э.В.Кононовича "Астрономия" для XI класса школ и классов с углубленным изучением физики и астрономии.
Предлагаемая программа по астрономии может быть использована как в средних общеобразовательных учреждениях (XI класс - 1 ч в неделю), и она представлена в учебном плане совместно с физикой, так и в средних учебных заведениях с углубленным изучением предмета (2 ч в неделю). Таким образом, программа может быть исполь-зована: в специализированных лицеях, гимназиях, школах, классах с физической, астрономической или аэрокосмической направленно-стью; в классах, где астрономия представлена как составная часть физики, для углубленного ее изучения в качестве предмета по выбору или для ее изучения на факультативных занятиях.
Перед данным курсом астрономии, завершающим естественно-математическое образование, стоят следующие задачи:
- дать основы знаний о методах и результатах исследований физической природы небесных тел и их систем, строении и эволюции Вселенной;
- показать роль астрономии в познании фундаментальных знаний о природе, использование которых является базой научно-технического прогресса;
- способствовать формированию у школьников научного мировоззрения, раскрывая современную естественнонаучную картину мира, процесс развития знаний о Вселенной;
- способствовать развитию интеллектуальных способностей подростков и их социальной активности.
Данная программа позволит также усилить аспект гуманитаризации курса астрономии за счет применения исторического подхода к рассмотрению ряда тем:
- изучение жизни и трудов выдающихся астрономов прошлого;
- изучение исторического процесса развития идей, теорий и астрономических приборов;
- получение фундаментальных представлений о выдающихся достижениях науки, техники и уровне развития современных технологий.
Отличительной особенностью данной программы является уделение внимания развитию практических умений и навыков учащихся. Это позволит глубже понять материал школьного курса астрономии; получить о ней представление как о науке, возникшей из практических потребностей человека и не утратившей этого значения в настоящее время.
Практические работы, включенные в программу, имеют для курса астрономии столь же важное значение, как и лабораторные работы в курсах других естественных наук. Формируемые и проверяемые в ходе выполнения практикума умения позволят учащимся:
- применять на практике различные астрономические методы;
- овладевать элементами проведения научно-исследовательской работы;
- соотносить результаты практической деятельности с теорией;
- использовать на практике межпредметные связи.
При проведении двухчасовых занятий в неделю рекомендуется весь курс разбить на две части: лекционную и практическую. Число часов, отводимых для проведения тех или других видов занятий, должно быть приблизительно одинаковым. За счет практических занятий проводятся контрольные работы и зачеты по темам.
В конце программы приводится примерная тематика практических занятий, включающих в себя практикум по решению задач и практические работы.
При проведении практикума по решению задач рекомендуется взять за основу упражнения (номера которых указаны в скобках) из учебника А. В. Засова и Э. В. Кононовича "Астрономия". Естествен-но, эти задачи необходимо дополнить однотипными из имеющихся у преподавателей сборников задач по астрономии с учетом индивидуальной специфики класса, где ведется преподавание.
Предложенный набор практических работ по астрономии охватывает почти все разделы программы. В соответствии с подготовленностью классов, в которых ведется преподавание, работы можно заменять или дополнять другими по желанию и возможностям преподавателя.
При проведении одночасовых занятий рекомендуется ограничиться частью предлагаемых практических работ, которые познакомят учащихся с основными методами астрономических исследований.
Для того чтобы удобно было отделить одну программу от другой, материал, предназначенный для краткого курса, напечатан обычным шрифтом, дополнение к 2-часовым недельным занятиям выделено курсивом. При более коротком курсе эти вопросы могут быть опущены или освещены очень кратко - в том объеме, в котором это необходимо для связи с другими темами.
1. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИЯ. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ АСТРОНОМИИ (17/9 ч)
Предмет астрономия. Пространственно-временные масштабы исследуемой Вселенной. Задачи астрономии на различных исторических этапах (включая современный). Творцы астрономии (Фалес, Анаксагор, Пифагор, Демокрит, Аристотель, Аристарх Самосский, Эратосфен, Гиппарх, Птолемей, Коперник, Бруно, Галилей, Браге, Кеплер). Специфика астрономических исследований. Астрономические наблюдения в древности. Астрономия как основа и венец естественнонаучных знаний.
Созвездия. Ориентация по сторонам света. Небесная сфера и ее основные элементы. Горизонтальная и экваториальная системы координат. Звездные карты. Вид звездного неба на различных широтах. Кульминации светил. Теорема о высоте Полюса мира. Связь высоты и зенитного расстояния светила в кульминации с его склонением и географической широтой наблюдателя.
Движение Луны и смена лунных фаз. Видимое движение Солнца. Эклиптика. Смена сезонов года и тепловые пояса. Условия наступления, типы и периодичность лунных и солнечных затмений.
Понятие о звездном, истинном и среднем солнечном, поясном и декретном времени. Линия смены даты и ее учет в счете суток. Прошлое, настоящее и будущее календаря.
Практическая работа
1. Обзорные наблюдения звездного неба (1/3 ч).
Практическая работа
2. Графическое построение основных элементов небесной сферы.
Практическая работа
3. Определение сезонной зависимости угла падения солнечных лучей в местный полдень на земную поверхность.
Практическая работа
4. Определение условий наступления белых ночей.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Имена выдающихся астрономов; специфику астрономических наблюдений; основные элементы небесной сферы; теорему о высоте Полюса мира; принципы определения горизонтальных и экваториальных координат светил; связь смены сезонов года с годовым движением Земли вокруг Солнца; принципы разделения поверхности Земли на климатические пояса; особенности различных способов счета времени; принципы, лежащие в основе составления календарей.
Учащиеся должны уметь
Находить на небе ярчайшие звезды; работать со звездной картой (определять координаты звезд, положение Солнца в любой день года, видимую область небесной сферы для данной широты в заданное время года и суток).
Решать задачи на определение: высоты и зенитного расстояния светила в моменты кульминации; географической широты точек земной поверхности по астрономическим наблюдениям; лунных фаз; периодов возможного наступления затмений.
2. ДВИЖЕНИЕ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ (9/4 ч)
Видимое движение планет Солнечной системы. Конфигурации планет. Синодический и сидерический периоды планет. Методы определения расстояний до тел Солнечной системы.
Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения. Движение материальной точки под действием силы притяжения (задача двух тел). Обобщение законов Кеплера. Космические скорости на поверхности небесных тел. Движение искусственных спутников и автоматических межпланетных станций.
Практическая работа
5. Взаимосвязь между силой тяготения и силой тяжести.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Понятие астрономической единицы; гелиоцентрическую картину строения Солнечной системы; конфигурации внутренних и внешних планет; законы движения планет; принципы, лежащие в основе выбора траекторий космических станций к телам Солнечной системы.
Учащиеся должны уметь
Решать задачи на определение: синодического и сидерического периодов планет; расстояний до небесных тел и их параллаксов; конфигураций планет.
Решать задачи на использование формул: законов Кеплера; закона всемирного тяготения; 1-й и 2-й космических скоростей.
3. МЕТОДЫ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (8/4 ч)
Электромагнитное излучение. Понятие спектра. Спектры Солнца, планет, звезд, разреженного газа. Спектральный анализ как ключ к тайнам Вселенной.
Назначение, принцип действия и важнейшие характеристики оп-тических и радиотелескопов. Понятие разрешающей способности и проницающей силы телескопа.
Методы определения основных характеристик небесных тел по их спектру: химического состава, скорости, температуры.
Практическая работа
6. Определение химического состава газа по спектру. Оценка температуры абсолютно черного тела по непрерывному спектру.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Возможность использования спектрального анализа для изучения небесных объектов; физический смысл закона Вина и принципа Доплера; принцип работы, назначение и возможности телескопов.
Учащиеся должны уметь
Решать задачи на использование принципа Доплера и закона Вина; оценивать разрешающую способность (дифракционную) телескопов.
Решать задачи на определение массы небесных тел по скоростям орбитального движения.
4. ПРИРОДА ТЕЛ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ (9/5 ч)
Земля как планета. Луна. Синодический и сидерический периоды вращения Луны. Физическая природа Луны. Причины возникновения приливов и их влияние на движение небесных тел.
Физические свойства планет земной группы: Меркурия, Венеры, Марса. Физические свойства планет-гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. Особенности системы Плутон-Харон.
Малые тела Солнечной системы: астероиды, кометы, метеориты. Межпланетная среда.
Практическая работа
7. Изучение методов оценки расстояний до различных тел.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Причины возникновения приливных сил и их влияние на движение тел Солнечной системы, различные свойства тел Солнечной системы.
Учащиеся должны уметь
Пользоваться астрономическим календарем для получения сведений о движении и возможностях наблюдения тел Солнечной системы.
Находить тела Солнечной системы на небе во время наблюдений.
5. ЗВЕЗДЫ И СОЛНЦЕ (10/5 ч)
Понятие об астрофотометрии. Освещенность и звездная величина. Шкала звездных величин.
Звезды. Определение расстояний до звезд. Определение звездных характеристик: температуры, светимости, размеров, массы, плотности. Диаграмма <температура-светимость>, ее физический смысл.
Химический состав звездного вещества. Физические свойства звездного вещества. Внутризвездное равновесие давлений. Темпера-тура в недрах звезд. Источники энергии излучения звезды.
Переменные звезды. Новые звезды. Сверхновые звезды.
Солнце как звезда: общие сведения, внутреннее строение, атмосфера, источник солнечной энергии. Солнечная активность, солнечно-земные связи.
Эволюция и конечные стадии эволюции звезд: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Понятия: звездной величины, параллакса, светимости, главной последовательности, солнечной постоянной, конвекции, конвективной зоны, фотосферы, гранул, хромосферы, солнечной короны, протуберанца, солнечных вспышек, солнечных пятен, солнечного ветра; связь физических характеристик звезд между собой: температуры, светимости, звездной величины, цвета, массы, плотности, размера; связь земных явлений с активностью Солнца; методы определения расстояний (методы геометрического и спектрального параллакса); особенности физического состояния вещества внутри звезд; источники энергии звезд; наблюдательные особенности белых карликов, нейтронных звезд, переменных звезд, новых и сверхновых звезд; особенности эволюции звезд различной массы.
Учащиеся должны уметь
Пользоваться шкалой звездных величин, диаграммой "температура-светимость".
Решать задачи на определение расстояний до звезд, на связь между светимостью, радиусом и температурой звезды.
6. НАША ГАЛАКТИКА (8/4 ч)
Распределение звезд в пространстве. Млечный путь. Структура и размер нашей Галактики. Звездные скопления, их типы.
Способы определения скоростей звезд. Движение Солнца и звезд в Галактике. Положение Солнца в Галактике.
Межзвездные газ и пыль. Образование звезд и планет. Жизнь и разум во .Вселенной.
Практическая работа
8. Определение лучевой скорости движения небесного тела по эффекту Доплера.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Понятия: Млечного пути, Галактики, звездного скопления, рассеянных и шаровых скоплений, тангенциальной и лучевой скоростей, межзвездной среды, разреженного газа, межзвездной пыли, газопылевого слоя, светлых и темных туманностей, космических лучей, гравитационной конденсации, протопланетных дисков; характер движения звезд в диске и сферической составляющей Галактики; общие представления о размере и структуре Галактики, направление на центр Галактики; гипотезы о существовании жизни во Вселенной.
Учащиеся должны уметь
Связывать тангенциальную и лучевую скорости небесного тела с его простран-ственной скоростью; грубо оценивать массу Галактики по скорости кругового движения звезд; различать на фотографиях различные типы звездных скоплений и межзвездных туманностей.
7. ЗА ПРЕДЕЛАМИ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ. СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ (6/3 ч)
Галактики во Вселенной. Ближайшие галактики. Красное смещение и определение расстояний до галактик. Типы, состав и структура галактик. Системы галактик. Радиогалактики. Квазары.
Расширение Вселенной. Необратимость изменений во Вселенной.
Модели Вселенной. Реликтовое излучение.
Основные знания и умения учащихся
Учащиеся должны знать
Понятия: галактик; эллиптических, спиральных и неправильных галактик; скоплений галактик; взаимодействующих галактик; галактик с активными ядрами; радиогалактик; квазаров; реликтового излучения; метод определения расстояний по красному смещению; закон Хаббла; сущность однородных изотропных моделей Вселенной; о возможностях наблюдения далеких галактик в эпоху их "молодости".
Учащиеся должны уметь
Определять расстояние до галактик по красному смещению.
Решать задачи на определение расстояний до галактик.
Объяснять смысл понятий "расширяющаяся Вселенная" и "реликтовое излу-чение".
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Предмет астрономия. Основные вопросы практической астрономии (2/9 ч)
1. Решение задач:
а) на взаимосвязь различных единиц расстояний до небесных тел;
б) на построение основных элементов небесной сферы (пп. 1.7, 2.6).
2. Решение задач на расчет высоты светила в кульминациях (пп. 3.7,4.6).
3. Практическая работа.
1. Обзорные наблюдения звезд-ного неба (1/3 ч).
4. Практическая работа.
2. Графическое построение основных элементов небесной сферы.
5. Практическая работа.
3. Определение сезонной зависимости угла падения солнечных лучей в местный полдень на земную поверхность.
(Здесь и далее ссылка дается на учебник для XI класса школ и классов с углубленным изучением физики и астрономии - А. В. Засов, Э. В. Кононович. "Астрономия".)
6. Практическая работа.
4. Определение условий наступления белых ночей.
7. Решение задач на связь различных систем счета времени (п. 6.5).
2. Движение небесных тел (0/4 ч)
1. Решение задач на расчет синодических и сидерических периодов Луны и планет (п. 8.7).
2. Практическая работа.
5. Взаимосвязь между силой тяготения и силой тяжести.
3-4. Решение задач на применение закона всемирного тяготения и законов Кеплера (пп. 9.4,10.4,11.4).
3. Методы астрофизических исследований (0/4 ч)
1. Решение задач на определение основных характеристик телескопа. 13.7).
2. Решение задач на применение закона Вина и эффекта Доплера (п. 14.5).
3. Практическая работа.
6. Определение химического состава газа по спектру. Оценка температуры абсолютно черного тела по непрерывному спектру.
4. Решение задач на определение масс небесных тел (п. 15.3).
4. Природа тел Солнечной системы (1/4 ч)
1. Решение задач на определение физических характеристик Луны (п. 18.5).
2. Решение задач на нахождение физических характеристик планет Солнечной системы (п. 19.9).
3. Практическая работа.
7. Изучение методов оценки расстояний до различных тел.
4. Решение задач на определение характеристик малых тел Солнечной системы (п. 20.5).
5. Звезды и Солнце (0/5 ч)
1. Решение задач на связь звездных величин небесных тел с их относительной яркостью и приходящей от них энергии (п. 21.3).
2. Решение задач на определение физических характеристик звезд (размеров, массы, светимости, абсолютной величины); на определение расстояний до звезд (п. 22.10).
3. Решение задач на определение физических характеристик звездного вещества (давления, средней скорости атомов, среднего расстояния между атомами, условий протекания ядерных реакций) (п. 23.5).
4. Решение задач на применение знаний об эволюции звезд (пп. 24.4, 25.6).
5. Решение задач на определение солнечных характеристик и на исследование процессов, протекающих на Солнце (пп. 26.5, 27.4).
6. Наша Галактика (1/4 ч)
1. Решение задач на определение скоростей звезд (п. 29.4).
2. Практическая работа.
8. Определение лучевой скорости движения небесного тела по эффекту Доплера.
3. Практическая работа.
9. Определение расстояний до звезды и ее тангенциальной скорости.
4. Решение задач на определение физических характеристик межзвездной среды (п. 30.5).
7. За пределами нашей Галактики. Строение и эволюция Вселенной (0/2 ч)
1-2. Решение задач на использование закона Хаббла (пп. 32.7, 33.5).
Оригинал: В помощь учителю
