Урок "Астрономия фундаментальная наука. История развития астрономии. Связь астрономии с другими науками".

Класс 11                                                              Урок №1                               

Тема     Астрономия – фундаментальная наука.  История развития астрономии. Связь астрономии с другими науками. Астрономия и астрология. Значение астрономии для формирования мировоззрения человека.
Цели.
Образовательная. Ввести понятия астрономии как фундаментальной науки, которая изучает объекты Вселенной и Вселенную в целом. Ознакомить с основными этапами истории развития астрономии, ее отраслями, связью с другими науками. Выяснить значение астрономии для формирования мировоззрения человека.
Развивающая. Развивать предметную компетентность, расширять жизненный опыт.
Воспитательная. Воспитывать культуру научного мышления.
Тип урока. Урок усвоения новых знаний.
Оборудование• Астрономия: 11 кл.: учебник для общеобразоват. учеб. заведений.: уровень стандарта, академический уровень/ М. П. Пришляк; под общ. ред. Я. С. Яцкива. - Х.: Вид-во "Ранок", 2011.- 160 с.: ил., карточки с тестовыми заданиями.
 

Ход урока
 

І. Организационный момент.

                                   1). Приветствие, проверка посещаемости.

                                   2). Ознакомление учащихся с вопросами курса астрономии 11 класса

ІІ. Изучение нового материала.

1)История развития астрономии.

Астрономия (от греч. «астрон» - «заря», «номос» - «закон») - наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Астрономия изучает всю совокупность небесных объектов: планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, Солнце, звезды, звездные скопления, туманности, галактики, а также вещество и поля, заполняющие пространство между светилами. Слово космос в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. Еще в Древней Греции ученые понимали, что во Вселенной действуют какие-то законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную.
Астрономия существенно отличается от других отраслей естествознания. В основе других естественных наук лежит эксперимент. Физики или химики могут искусственно создавать те или иные условия и исследовать, как изменение этих условий влияет на протекание определенного процесса. Основа астрономии - наблюдения. Изучая потоки электромагнитных волн от небесных светил, астрономы не только смогли определить расстояния до них, исследовать физические условия в их недрах, установить химический состав их атмосфер, выяснить внутреннее строение, но и наметить пути их эволюции на протяжении миллиардов лет. Можно сказать, что современная астрономия держится на трех «китах»:
• во-первых, это мощные телескопы с самыми разнообразными вспомогательными приборами и свет регистрирующими приспособлениями;
• во-вторых, вся совокупность законов, идей и методов теоретической физики, установленных и разработанных за последние триста лет;
• в-третьих, весь сложный и разнообразный математический аппарат в сочетании с возможностями современной вычислительной техники. В современной астрономии астрономы не только собирают информацию о далеких мирах, но и проводят эксперименты в окружающем и дальнем космическом пространстве.
Вселенная - все сущее, что расположено на Земле и за ее пределами.

2). Связь астрономии с другими науками.                                                                                       Современная астрономия является настолько развитой наукой, что делится на более десяти отдельных дисциплин, в каждой из которых используются только ей присущие методы исследований, типы инструментов, понятийный аппарат:
• Астрометрия разрабатывает методы измерения положений небесных светил и угловых расстояний между ними, она же решает проблемы измерения времени.
• Небесная механика выясняет динамику движения небесных тел.
• Астрофизика изучает физическую природу, химический состав и внутреннее строение зрение.
• Звездная астрономия изучает строение нашей Галактики и других звездных систем.
• Вопросами происхождения и развития небесных тел занимается космогония.
• Развитием Вселенной в целом - космология (от греч. «космос» - «Вселенная», «гон» - «происхождение», «логос» - «учение»).
3) История развития астрономии. С давних времен небо поражало воображение людей своей загадочностью, но много веков оно оставалось для них недосягаем, а потому священным. Фантазия людей населила небо могучими существами - богами, которые управляют миром и даже решают судьбу каждого человека. Ночью призрачное сияние зрение очаровывало людей, поэтому выдумка древних астрономов объединила отдельные звезды в фигуры людей и животных - так появились названия созвездий. Потом были замечены светила, которые движутся среди звезд, - их назвали планетами (с греческого - блуждающая).
Первые астрономические записи, найденные в древнеегипетских гробницах, датируемых XXI-XVIII вв. до н. э. Так, известно, что уже за 3000 лет до н. э. египетские жрецы за первой утренней появлением ярчайшей звезды земного звездного неба Сириус определяли время наступления разлива реки Нил. В древнем Китае за 2000 лет до н. э. видимые движения Солнца и Луны были настолько хорошо изучены, что китайские астрономы предсказывали наступление солнечных и лунных затмений.
Было по крайней мере три причины, что обусловили и стимулировали зарождение и развитие астрономии. Первый и, безусловно, самый древний стимул - это практические потребности людей. Для первобытных кочевых племен, занимавшихся охотой, очень важным обстоятельством было чередование темных безлунных и светлых лунных ночей, что требовало наблюдений за изменением фаз Луны.
С ритмичной сменой времен года связан летний цикл жизни земледельцев. Для народов Междуречья, Египта, Китая очень важным было предсказания разливов крупных рек, в долинах которых они жили. А это требовало, как наблюдений за высотой Солнца над горизонтом в течение года, так и сопоставление событий на Земле с видом звездного неба. Опираясь на эти наблюдения, люди уже издавна разработали определенные системы счета времени - календари.
Наблюдая восход Солнца утром и его закат вечером, они смогли выделить для ориентации в пространстве одно из главных направлений - направление восток-запад. Слово «ориентироваться» происходит от латинского «орієнс», что означает «восток», а также «восход Солнца».
Для установки направлению ночью люди запоминали расположение на небе ярких зрение и их отдельных характерных групп, выясняли условия видимости светил на небе в течение года.
Вторым стимулом для тщательных наблюдений звездного неба, а в целом - для накопления астрономических знаний и развития астрономии, были астрологические предсказания.
Уже в III тыс. до н. э. древние вавилоняне внимательно следили за движением так называемых «блуждающих светил», которые, в отличие от неподвижных звезд, не занимали постоянных положений на небе, а двигались, перемещаясь из созвездия в созвездие. От древних греков до нас дошла их общее название-планеты, от римлян - собственные названия: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. К числу планет в те времена относили еще и Солнце и Луна, потому что они также «блуждали» небом по созвездиям.
Не зная истинных причин движения планет на небе, древние наблюдатели составили представление, по которому Солнце, Луна и упомянутые пять светил является «глашатаями воли богов». Более 4000 лет назад зародилась астрология - необоснованное с позиций современной науки попытки за положением планет на небе предвидеть ход событий на земле: погоду и урожай, мир или войну для государства, судьбу правителя, а впоследствии - и каждого человека.
Третьим, наверное, самым главным стимулом для развития астрономии было неудержимое желание человеческой мысли проникнуть в суть вещей, осознать истинное положение Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и развитие. То есть астрономия удовлетворяла потребность человека в объяснении происхождения и развития окружающего мира. Играя огромную мировоззренческую роль, астрономия всегда занимала видное место в духовной жизни человечества. Вот что писал по этому поводу А. Пуанкаре: «Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна, потому что она прекрасна. Она показывает нам, какая ничтожен человек телом и величественная она духом, ибо ум его в состоянии объять сияющие бездны, где его тело - лишь темная точка, в состоянии насладиться их безмолвной гармонией. Так мы приходим к осознанию своего могущества, и это осознание ... делает нас сильнее».
Астрономия зарождалась в разных уголках планеты: в Междуречье, Китае, Египте - везде, где, осознав себя, человек организовывала свою жизнь в определенном сообществе. Понятное дело, в те времена ответы на вопросы о строении и происхождении окружающего мира и о месте Земли в нем люди давали на основании своих непосредственных впечатлений и ощущений. Поэтому не случайно сложилось представление о том, что Земля неподвижна и находится в центре мира. Как очевидный факт принималось, что Солнце, Луна и весь небосвод вращаются вокруг нее. Долгое время у людей не было оснований сомневаться даже в том, что Земля плоская. Результаты длительных наблюдений, в частности видимых движений Луны, Солнца, планет, передавались из поколения в поколение. Со временем они помогли смоделировать движения этих светил и благодаря этому вычислять их положение среди зрение на много лет вперед. Самое совершенное это удалось сделать греческому ученому Клавдию Птолемею около 150 г. н. э. Его геоцентрическая модель мира была так тщательно проработана, что ее использовали почти 1500 лет.
В величественное здание современной астрономии укладывали кирпичи сотни ученых всех стран.
4). Вклад учених в развитие астрономии.

Николай Коперник (1473-1543) «сдвинул Землю, остановив Солнце».                                                            Иоганн Кеплер (1618-1621) на основании двадцатилетних наблюдений Тихо Браге (1546-1601) установил законы движения планет.                             

Галилео Галилей (1564-1642), построив первый телескоп и направив его в небо, открыл четыре спутника Юпитера, фазы Венеры и многое другое. Эти открытия утверждали гелиоцентрическую модель мира Коперника.
Исаак Ньютон (1643-1727), обобщив законы Кеплера о движении планет, открыл закон всемирного тяготения и заложил основы небесной механики.

Уильям Гершель (1738-1822) создал модель нашей Галактики - гигантские, но конечных размеров системы зрение.

Йозеф Фраунгофер (1787-1826) впервые использовал спектральный анализ в астрономии.

Эдвин Хаббл (1889-1953) доказал, что за пределами нашей Галактики есть несметное число других таких же звездных систем и что этот мир галактик расширяется.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) создал теорию относительности, которая стала фундаментом космологии.
Современная астрономия, оставаясь фундаментальной наукой, имеет огромное прикладное значение и непосредственно связана с научно-техническим прогрессом человечества. Изучение разнообразных небесных тел, которые могут находиться в условиях очень высоких и очень низких температур, плотностей и давлений, обогащает важными данными «земные» науки - физику, химию и т.д. Законы небесной механики положен в основу теории движения космических аппаратов, а практическую космонавтику представить без астрономии вообще невозможно. Исследования Луны и планет позволяют значительно лучше изучать нашу Землю.
Кроме того, астрономия является одной из главнейших наук, благодаря которым создается научная картина мира - система представлений о самых общих законах строения и развития Вселенной и ее отдельных частей. И эта научная картина мира, в большей или меньшей степени, становится элементом мировоззрения каждого человека.
5). Основные термины, понятия в астрономии (запись в тетрадь)

Солнечная система - планетная система, включающая в себя центральную звезду - Солнце-и все естественные космические объекты, вращающиеся вокруг Солнца.
Количественный состав Солнечной системы:
• Солнце (звезда) – 1,  Планеты – 8,   Планеты-карлики – 3,   Спутники планет - более 150,
• Астероиды - свыше 500 000,   Кометы - более 1 000 000,       Метеорная вещество
Звезда - массивное горячее тело, излучающее свет и имеет внутри источник энергии.
Галактиками называют гравитационно-связанные звездные системы, содержащие миллиарды звезд. 

Планета - холодное в сравнении с зарей космическое тело, вращающееся вокруг звезды и светящееся его отраженным лучами.
Относительно Солнца планеты располагаются в такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. За Нептуном вокруг Солнца вращаются еще тысячи малых планет, которые почти не освещаются лучами Солнца.
Наша Солнечная система входит в состав Галактики Млечный (Молочный) путь.

Наша Галактика - это огромная система, в которой вращаются вокруг центра 400 млрд. лет.
Измерения космических расстояний. Расстояния в космическом пространстве такие большие, что измерять их в обычных для нас единицах неудобно, поэтому астрономы выбрали единицами измерения астрономическую единицу и световой год.
Астрономическая единица (а.е.) - среднее расстояние от Земли до Солнца. Свет преодолевает это расстояние за 8,3 минуты.
1 а.е.=149 597 870,7 км

Световой год - единица длины (внесистемная), которая исчисляется расстоянием, которое свет проходит за один год.
Поскольку скорость света в вакууме равна с =299 792 458 м/с, а Юлианский год составляет 31 557 600 секунд, то

1 св. год = 9 460 730 472 580,8 км ≈ 9,46•10 ¹⁵ м≈9,46•10 ¹³км.
За пределами Солнечной системы, на расстоянии более чем 100 000 а.е., начинается зона притяжения других звезд.

ІІІ. Закрепление изученного материала.

Тестовые задания на карточках.

 1. Какое тело расположено в центре геоцентрической системы мира?
А. Солнце  Б. Юпитер  В. Сатурн  Г. Земля   Д. Венера
2. Какую планету открыл Коперник?А. Марс  Б. Сатурн  В. Уран  Г. Землю  Д. Юпитер
3. Что измеряется световыми годами? А. Время Б. Расстояние до планет 

В. Период вращения  Г. Расстояние до зрение   Д. Расстояние до Земли
4.  Как переводится с греческого слово “планета”?
А. Волосатая заря  Б. Хвостатая звезда  В. Блуждающая  Г. Туманность  Д. Холодное тело
5.  Какую структуру имеет наша галактика? А. Эллиптическую Б. Спиральную

 В. Неправильный Г. Шарообразную.  Д. Цилиндрическую
6. Первые исследования Галактики как звездной системы начал:
А) Г. Галилей; Б) В. Гершель;  В) Е. Хаббл;  Г) А. Эйнштейн.
7. Астрономия - это наука:
А. о звездах, их поведение, развитие и движение  Б. которая изучает небесные тела, явления и процессы на них    В. о Вселенной  Г. которая изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие
8.Гелиоцентрическая система объясняет петлеобразный движение планет:
А. разницей скорости движения Земли и планеты по орбитам;  Б. обращением Земли вокруг оси;  В. сообщением движения Солнца по эклиптике и движения планет вокруг Солнца;  Г. изменением скорости движения планеты по орбите;  

Д. взаимным притяжением планет.
9. Кто развивал теорию о строении Вселенной, согласно которой существует жизнь на других планетах?
А. К. Птолемей;  Б. И. Кеплер;  В. М. Коперник;  Г. Г. Галилей;  Д. Дж. Бруно.
10. Указать неверное утверждение. Астрономия - это наука:
А. о небесных светилах;  Б. о законах движения небесных светил;
В. о возможности по расположению планет на небе предвидеть ход событий на Земле;
Г. о строение и развитие небесных светил;    Д. о строении и развитии Вселенной в целом.
11. Какие причины стимулировали зарождение и развитие астрономии? 1) практическая потребность людей; 2) астрологические предсказания; 3) желание человеческой мысли проникнуть в суть вещей осознать истинное место Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и развитие.
А. 1 и 2;   Б. 3 и 1;   В. 1,2,3;   Г. правильных ответов нет.
12. В астрономии для измерения расстояний чаще всего используют такие единицы:
А. световой год;  Б. сутки;  В. миллиметр;  Г. парсек;  Д. астрономическая единица.
13.Вселенная - это...
А. совокупность планет и звезд;  Б. Млечный путь и все остальные Галактики;
В. все сущее, что находится на Земле и за ее пределами;  Г. планеты Солнечной системы;
Д. звезды, планеты, астероиды.
14. Гелиоцентрическую систему мира предложил:
А. Пифагор;  Б. Птолемей;  В. Коперник;  Г. Галилей;  Д. Ньютон.
15. В центре геоцентрической системы мира находится:
А. Луна;  Б. Солнце;  В. Земля;  Г. звезды;  Д. Марс.

IV Рефлексия. Подведение итогов урока.

V. Домашнее задание.
Учебник: $1,2 изучить, тест с. 13, 20 выполнить.

Решить задачи

1. Вычислите количество секунд в году.
2. Радиус Земли 6400 км. Расстояние до Луны 380 000 км. Выразите расстояние до Луны в земных радиусах.