Математика в астрономии

Цель данных занятий – познакомить с природой планет и звезд, строением Солнечной системы и звездных систем, научить правильно объяснять многие наблюдаемые астрономические явления, определять расстояния до небесных тел, их размеры. При этом сознательно выделены именно элементарные математические формулы и расчеты, приводимые для подтверждения строгости и логичности астрономии и ее достижений. На основе этих расчетов обучающиеся смогут самостоятельно провести аналогичные вычисления. Это продиктовало выбор задач, предлагаемых для решения.

При отборе учебного материала важное значение имеет выявление нравственного, эстетического содержания разнообразных астрономических явлений, что прослеживается как в теоретической части, так и при решении задач.

Учащимся нужно показывать, что ценность науки определяется не только тем, что она помогает создать материальные блага, среди которых мы живем. Наука формирует и интеллектуальную атмосферу.

Предмет астрономии исключен из школьного курса общеобразовательных школ. Однако в реальной жизни мы постоянно сталкиваемся с элементами астрономии. Поэтому возникла необходимость познакомить обучающихся с основными понятиями и определениями астрономии, показать неизменную связь астрономии с математикой. В процессе изучения данного курса обучающиеся учатся не бояться «больших чисел», используют координатную плоскость для построения созвездий, знакомятся с основными характеристиками звезд, планет Солнечной системы, созвездий и т.п. При изучении полезно сделать акцент на самостоятельной работе, ограничившись только небольшими вводными определениями и понятиями, но с последующим обсуждением результатов.

В астрономии и в математике, либо в этих областях одновременно мы обнаружим довольно интересные зависимости. Разумеется, явления, охватывающие несколько областей, оказываются значительно богаче и интереснее. И дело не в том, что возрастает число возможных взаимосвязей между элементами астрономии или математики, а в том, что обогащается сам метод изучения происходящих в них явлений.

Цели обучения спецкурса

• Мотивация.
  • Повышение и углубление знаний учащихся.
  • Активизация изучения обучающимися учебного материала по математике и астрономии.
  • Повышение интереса обучающихся к астрономии.
• Учебные задачи.
  • Углубить и обобщить знания обучающихся, полученные из обязательного курса математики.
  • Показать практическое приложение изучаемой в данной теме теории.
  • Показать взаимосвязь математики с астрономией.
  • Развивать у учащихся умение самостоятельно и творчески работать с дополнительной литературой при подготовке докладов.
• Воспитательные задачи.
  • Воспитание высокой культуры математического мышления.
  • Воспитание у учащихся чувства коллективизма и умение сочетать индивидуальную работу с коллективной.

Данный курс разработан для обучающихся 9 классов общеобразовательных школ. Уровень изложения курса скорректирован с учетом способностей учащихся по данной тематике.
Изучение вопросов начинается с разъяснения понятий.

Учебно-тематический план

Содержание программы

1. Введение в астрономию. Строение Солнечной системы. Что изучает астрономия, ее значение. Связь астрономии с другими науками. Движение планет. Сидерические (звездные) и синодические периоды обращения планет. Законы Кеплера – законы движения небесных тел. Обобщение и уточнение Ньютоном законов Кеплера. Определение расстояний до тел Солнечной системы и размеров этих тел. Пространственные скорости звезд.

2. Солнце и звезды. Планеты и их спутники. Физическая природа тел Солнечной системы, их происхождение. Земля – Луна. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Марс). Планеты – гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон). Солнце.

3. Решение задач. Итоговое занятие – зачетная работа.

Перечень ключевых слов:

1. Астрономия – наука о Вселенной («астрон» – звезда и «номос» – закон).
2. Афелий – наиболее удаленная от Солнца точка орбиты планеты.
3. Горизонтальный экваториальный параллакс – угол, под которым со светила, находящегося на горизонте, был бы виден экваториальный радиус Земли.
4. Небесная механика – раздел астрономии, исследующий движения небесных тел под действием их взаимного притяжения.
5. Параллакс – угол, под которым из недоступного места виден базис (в пределах Солнечной системы в качестве базиса используется экваториальный радиус Земли).
6. Парсек – расстояние до звезды, которое соответствует параллаксу в 1`` (от слов «параллакс» и «секунда»).
7. Перигелий – ближайшая к Солнцу точка орбиты планеты.
8. Периоды обращения планеты
   • сидерический (звездный)– промежуток времени, в течениекоторого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите;
   • синодический – промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты.
9. Пространственная скорость – скорость, с которой звезда движется в пространстве относительно Солнца.
10. Световой год – расстояние, которое свет проходит за год.
11. Угловой радиус светила – угол, под которым земному наблюдателю видны небесные тела Солнечной системы.

Список литературы:

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач по астрономии: Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1980 – 56 с.
2. Дагаев М. М., Чаругин В.М. Книга для чтения по астрономии: Астрофизика: Учебное пособие для учащихся 8 – 10 кл. – М.: Просвещение, 1988. – 207 с.
3. Зигель Ф.Ю. Астрономическая мозаика. – М.: Наука, 1987. – 176 с.
4. Зигель Ф.Ю. Юный астроном. – М.: Детгиз, 1956.– 223 с.
5. Левитан Е.П. Астрономия: Учебник для 11 кл. общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 1994. – 207 с.
6. Малахова Г.И., Страут Е.К. Дидактический материал по астрономии: Пособие для учителя. – 3-е изд., перераб. – М.: Прсвещение, 1989. – 96с.
7. Математика в школе: Научно-теоретический и методический журнал. – №5 – 2003.
8. Н. Неуймина. Хочу все знать: Научно-художественный сборник. – Л.: Детская литература, 1990. – 320 с.
9. Шур Я.И. Когда? – М.: Детская литература, 1968. – 288 с.
10. Эврика-90 / Сост. В. Ксионжек. – М.: Молодая гвардия, 1990. – 304 с.

Приложение