Сонячна система. Закони Кеплера.

Мета.

Освітня. Ознайомити з законами Кеплера. Повторити закон всесвітнього тяжіння. Ознайомитися з методами визначення розмірів та маси нашої планети.

Розвиваюча. Розвивати логічне та образне мислення, просторову уяву.

Виховна. Виховувати культуру наукового мислення.

Тип уроку. Комбінований урок.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Астрономія: 11 кл.: підручник для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/ В. Сиротюк, Ю. Мирошніченко.-К.: Вид-во “Генеза”, 2018 -165 с.: іл.
• Відео. Почему все планеты круглые? (Час показу 02:20 хв)
• Відео. Візуалізація гравітації (Час показу 09:59 хв)

План

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Сонячна система. Закони Кеплера.

Сонячна система.

Сонячна система — планетна система, що включає в себе центральну зірку — Сонце, і всі природні космічні об'єкти, що обертаються навколо Сонця.

Зоря - масивне гаряче тіло, що випромінює світло і має всередині джерело енергії.

Планетою сонячної системи вважають астрономічний об'єкт, що обертається навколо Сонця, має достатню масу для того, щоб під дією власної гравітації набути кулястої форми та домінує на своїй орбіті.

 За Нептуном навколо Сонця обертаються ще тисячі малих планет, які майже не освітлюються промінням Сонця. За межами Сонячної системи починається зона тяжіння інших зір.

Закони Кеплера. Йоганн Кеплер визначив, що Марс рухається навколо Сонця по еліпсу, а потім було доведено, що й інші планети теж мають еліптичні орбіти.

Перший закон Кеплера: всі планети обертаються навколо Сонця по еліпсах, а Сонце розташоване в одному з фокусів цих еліпсів. Головний наслідок із першого закону Кеплера: відстань між планетою і Сонцем не залишається сталою.

Точка орбіти, де планета наближається на найменшу відстань до Сонця, називається перигелієм, а найвіддаленіша точка від центра Сонця - афелієм.

Велика піввісь земної орбіти називається астрономічною одиницею. 

Ступінь витягнутості еліпса характеризується ексцентриситетом  - відношенням відстані між фокусами 2с до довжини великої осі 2а.

Орбіта Землі має маленький ексцентриситет  і майже не відрізняється від кола, для якого  . Сума відстаней у перигелії та афелії дорівнює великій осі еліпса. Супутники планет теж рухаються по еліптичних орбітах, причому у фокусі кожної орбіти розміщений центр відповідної планети.

Швидкість об’єкта в перигелії можна визначити за формулою , в афелії - .

Другий закон Кеплера: радіус-вектор планети за однакові проміжки часу описує рівні площі.

Головний наслідок другого закону Кеплера полягає в тому, що під час руху планети по орбіті з часом змінюється не тільки відстань планети від Сонця, але і її лінійна та кутова швидкості. Згідно з другим законом Кеплера, взимку швидкість Землі більша і становить 30,38 км/год, а влітку - менша 29,36 км/год. У липні земля рухається повільніше, тому тривалість літа в Північній півкулі більша, ніж у Південній. Цим пояснюється, що середньорічна температура в Північній півкулі Землі вища, ніж у Південній.

Третій закон Кеплера: квадрати сидеричних періодів обертання планет навколо Сонця відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт.

Великий англійський фізик і математик Ісаак Ньютон довів, що фізичною основою законів Кеплера є фундаментальний закон всесвітнього тяжіння (сформульований у 1687 році), який не тільки зумовлює рух планет у Сонячній системі, але й визначає взаємодію зір у Галактиці.

Закон всесвітнього тяжіння: будь-які два тіла з масами   і  притягуються із силою, величина якої пропорційна добуткові їхніх мас, та обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Таємниця закону всесвітнього тяжіння полягає в тому, що ми не знаємо, яким чином передається на величезній відстані притягання між тілами. Від часу відкриття цього закону вчені придумали десятки гіпотез, але наші знання про суть гравітаційної взаємодії не набагато більші, ніж за часів Ньютона. Правда, фізики відкрили ще 3 таємничі взаємодії між матеріальними тілами, які передаються на відстані: електромагнітна взаємодія, сильна та слабка взаємодія між елементарними частинками в атомному ядрі. Серед цих чотирьох різновидів взаємодії гравітаційні сили є найслабкішими. Наприклад, в порівнянні з електромагнітними силами гравітаційне притягання в 1039 разів слабше, але чомусь тільки гравітація керує рухом планет, а також впливає на еволюцію цілого Всесвіту.

Відео. Почему все планеты круглые? (Час показу 02:20 хв)

Відео. Візуалізація гравітації (Час показу 09:59 хв)

3. Запитання до уроку.

Запитання 10.1. Сформулюйте І закон Кеплера. Дайте ґрунтовне пояснення.

Запитання 10.2. Сформулюйте ІІ закон Кеплера. Дайте ґрунтовне пояснення.

Запитання 10.3. Сформулюйте ІІІ закон Кеплера. Дайте ґрунтовне пояснення.

Запитання 10.4. Сформулюйте закон всесвітнього тяжіння. Для яких тіл він виконується?

Запитання 10.5. Назвіть зорю, яка не входить до жодного сузір’я.

4. Домашнє завдання.

Підручник. §7-8.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

Тестування. Сонячна система. Закони Кеплера.Відповіді учнів

5. Перевір себе.

6. Для допитливих.