Урок по физике на тему: "Планеты земной группы"

БУ «Мегионский политехнический колледж»

Открытый урок по астрономии

в 11 классе

ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ

Преподаватель физики:

Магомедов А.М.

г.Мегион – 2018г.

ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ

        ЦЕЛЬ: рассмотреть вопросы физической природы планет земной группы.

        ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ:

а) общеобразовательные – формирование понятий об основных физических характеристиках планет земной группы;

б) развивающие – формирование умения анализировать информацию;

в) воспитательные – формирование научного мировоззрения учащихся в ходе знакомства с историей изучения и природой планет земной группы; развитие экологического мышления учащихся.

        УЧЕНИКИ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

Ÿ  основные характеристики планет как класса космических тел;

Ÿ  строение и физические характеристики Земли;

Ÿ  физические характеристики и отличительные особенности планет земной группы – движение, массу, размеры и плотность (в сравнении с земными), внутреннее строение, рельеф, физические условия на поверхности и особенности происхождения.

УЧЕНИКИ ДОЛЖНЫ УМЕТЬ:

Ÿ  пользоваться справочными данными астрономических календарей для наблюдений за небесными телами.

ПЛАН УРОКА

Этап урока	Содержание	Методы изложения	Время, мин.
I	Проверка домашнего задания	Фронтальный опрос, беседа	10
II	Изложение нового материала: 1.            Общие характеристики планет земной группы. 2.            Внутреннее строение планет земной группы. 3.            Поверхности и атмосферы планет земной группы.	Рассказ учителя	30
III	Подведение итогов урока. Домашнее задание		5

        МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

        Этап I

      При фронтальном опросе учащиеся отвечают на вопросы (при возникающих затруднениях можно воспользоваться справочными данными из учебника).

1.   На самом близком расстоянии от Солнца обращается планета Меркурий.

2.   На самое близкое расстояние к Земле подходит планета Венера.

3.   Самый короткий период обращения вокруг Солнца среди планет-гигантов имеет планета Юпитер.

4.   Самая большая по размеру планета земной группы – Земля.

5.   Самую большую массу имеет планета Юпитер.

6.   Самое близкое значение массы к массе Земли имеет планета Венера.

7.   Самую большую среднюю плотность имеет планета Земля.

8.   Быстрее всех вокруг оси вращается планета Юпитер.

9.   Не имеют спутников планеты Меркурий и Венера.

   10. К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс.

        Этап II

      Напомнив учащимся основные сведения о строении Солнечной системы, необходимо отметить особую роль планет как небесных тел, на которых возможна жизнь. На протяжении многих лет источником знаний о планетах были визуальные, фотографические, фотометрические и спектральные наблюдения. В настоящее время данные этих наблюдений весьма существенно уточнены и дополнены благодаря радиоастрономическим наблюдениям и исследованиям с помощью космических аппаратов.

      Учащимся необходимо объяснить, что основными физическими характеристиками планет являются масса, размер, средняя плотность, скорость вращения вокруг оси. Важными здесь являются также средняя плотность и химический состав атмосферы, угол наклона оси планеты к плотности ее орбиты, расстояние от Солнца, а также количество спутников. Именно по основным физическим характеристикам планеты делятся на две группы.

      Изучение планет земной группы можно начать с краткого обзора основных сведений о литосфере, гидросфере, атмосфере и магнитосфере Земли, а затем перейти к характеристикам каждой из планет. Более наглядно изложение материала можно провести при параллельном рассмотрении одних и тех же характеристик для всех планет. Здесь важно не только сообщать готовые данные, но и указать методы, с помощью которых эти данные были получены. Учащиеся должны четко знать такие физические характеристики Земли, как ее размеры (средний радиус), масса и средняя плотность. Другие планеты рассматриваются на основе сравнения с Землей.

      Непосредственному исследованию внутреннего строения Земли доступен лишь очень незначительный по толщине (6-10 км) верхний слой земной литосферы. Основным методом исследования более глубоких (чем это доступно при бурении скважин) слоев литосферы Земли являются сейсмические исследования. При землетрясениях или взрывах в теле Земли возникают сейсмические волны, которые, испытав преломление и отражение в недрах планеты, регистрируются сейсмографами в различных точках земной поверхности. Скорость распространения волн зависит от плотности и упругих свойств среды, в которой они распространяются. Исследования позволили выделить в строении недр Земли две главные части: твердую оболочку – мантию, и жидкое ядро, расположенное глубже 3 тыс. км. В самом центре Земли находится сходное с твердым телом внутреннее ядро, образованное под действием огромного давления.

      В дополнение к материалу, изложенному в учебнике, следует рассказать учащимся о тепловом балансе Земли. За миллиарды лет существования нашей планеты установилось равновесие, при котором Земля излучает в космос то же количество энергии, что и получает от Солнца. Излучение энергии происходит преимущественно в инфракрасном (тепловом) диапазоне длин волн, активно поглощаемом молекулами водяного пара и углекислого газа. Поэтому даже незначительные колебания в концентрации этих газов в атмосфере оказывают огромное влияние на тепловой баланс Земли и формирование климата. Благодаря так называемому парниковому эффекту средняя температура Земли на 40⁰ С выше эффективной температуры, обусловленной потоком солнечной энергии и тепловым излучением Земли. Без парникового эффекта в атмосфере температура на поверхности Земли составляла бы около – 24⁰ С и жизнь бы стала невозможной. Парниковый эффект сглаживает суточные перепады температуры до 15⁰ С.

      На данном уроке можно дополнительно (с пропедевтической целью) ознакомить учащихся с ролью магнитосферы Земли и схемой образования радиационных поясов. Если бы у Земли отсутствовала магнитосфера, космическая радиация убила бы на ней все живое. Однако большая часть космических лучей отклоняется магнитным полем Земли, а часть захватывается, и лишь наиболее энергичные частицы достигают верхних слоев атмосферы, в основном в области земных полюсов, и вызывают свечение разряженных газов – полярные сияния. Материал о магнитном поле и радиационных поясах Земли тесно связан с проблемами солнечно-земных связей.

      Демонстрируемые на уроке фотоснимки, рисунки и другие наглядные пособия позволят учащимся представить сравнительные размеры планет, особенности их вращения вокруг осей и т. д. Не следует увлекаться использованием на уроке многочисленных числовых данных, более эффективной в этом случае будет работа со справочными таблицами.

      На этом уроке ряд вопросов можно увязать с экологическими проблемами Земли. При рассмотрении атмосфер планет земной группы следует обратить внимание учащихся на образование облачного покрова Венеры. Изучение облаков на Венере имеет не только большой научный, но и практический интерес в связи с проблемой защиты окружающей среды от загрязнения на Земле. Дело в том, что венерианский туман сходен по ряду свойств с земными туманами-смогами, вызванными промышленными и транспортными выбросами в атмосферу. Земные смоги, нарушающие экологическое равновесие и вызывающие многие нежелательные последствия, возникают в результате накопления в воздухе сернистого ангидрида, который, окисляясь, образует капельки серной кислоты. Под действием солнечного излучения такой туман не рассеивается, а даже сгущается. Разобравшись в сложных процессах, которые происходят в облаках Венеры, ученые могут внести вклад в решение проблемы защиты атмосферного воздуха Земли от загрязнения.

      В связи с увеличением доли углекислого газа в земной атмосфере в настоящее время обсуждаются вопросы о роли парникового эффекта для земной атмосферы. Большое значение при этом приобретает выяснение эволюции парникового эффекта, погоды и климата на Венере. Поскольку погодообразующие процессы на Венере не столь сложны, как на Земле, изучение более простой венерианской модели погоды и климата может оказаться полезным для решения задач земной метеорологии. Можно обратить внимание учащихся на одну особенность: почти все детали рельефа Венеры носят женские имена. Равнины названы в честь мифологических персонажей (Русалки, Снегурочки, Бабы-Яги), крупные кратеры – в честь выдающихся женщин, а меленькие – личными женскими именами.

      Марс – единственная планета, где наблюдаются глобальные пылевые бури. Марсианские пылевые бури в ряде отношений аналогичны земным. Поэтому их изучение имеет большое значение.

      Знакомство учеников со сведениями об эволюции планет земной группы будет способствовать формированию общенаучных понятий о познаваемости мира, единстве законов физики для всей Вселенной, взаимосвязи и взаимообусловленности природных явлений.

      Эволюция Меркурия определялась близостью к Солнцу и малой массой планеты. Поверхность Меркурия нагревалась лучами близкого светила и взрывами при столкновениях с мелкими планетезималями. По-видимому, Меркурий был первой из полностью сформировавшихся планет. Самые ранние стадии эволюции Венеры, ее внутреннее строение и химический состав, вероятно, сходны с земными, но в дальнейшем пути их развития сильно разошлись. Эволюция Марса была обусловлена небольшой массой планеты и удаленностью от Солнца. Гравитационная дифференциация вещества была не столь глубокой и полной, как у других планет земной группы.

      Для закрепления материала урока учащимся дается задание, которое они могут выполнять, пользуясь учебником.

Ÿ  Закончите предложения.

        Вариант 1.

1.   Самый большой перепад дневной и ночной температур поверхности у планеты Меркурий.

2.   Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом.

3.   Планета земной группы, средняя температура поверхности которой ниже 0⁰ С, - это Марс.

4.   Большая часть поверхности покрыта водой у планеты Земля.

5.   В состав облаков входят капельки серной кислоты у планеты Венера.

        Вариант 2.

1.   Планета, суточный перепад температур поверхности которой  составляет около 100⁰ С, - это Марс.

2.   Планеты, температура поверхности которых бывает выше +400⁰ С, - это Меркурий и Венера.

3.   Планета, в атмосфере которой часто происходят глобальные пылевые бури, - это Марс.

4.   Практически не имеют атмосферы планеты Меркурий и Плутон.

5.   Планета, обладающая биосферой, - это Земля.

Этап III

      При выполнении домашнего задания учащиеся заполняют следующую таблицу с основными физическими характеристиками планет земной группы:

Физические характеристики планет	Меркурий	Венера	Земля	Марс
Масса (в массах Земли)	0,055	0,816	1,000	0,107
Диаметр (в диаметрах Земли	0,382	0,949	1,000	0,532
Плотность, кг/м3	5,43	5,24	5,52	3,95
Период вращения	58,8 суток	243 суток (обратное)	23 ч 56 мин	24 ч 37 мин
Атмосфера: Ÿ  давление Ÿ  химический состав	Практически нет	95 атм	1 атм	1/150 атм
		96,5 % СО2, 3,5 % N2	78 % N2, 21 % О2 и др.	95 % СО2, 2,5 % N2 и др.
Температура поверхности, 0С	+430 днем; -170 ночью	+480	От +60 до +17 днем;  -80 ночью	От +15 до -60 днем; -120 ночью
Число спутников	-	-	1	2
Названия спутников	-	-	Луна	Фобос, Деймос

        После заполнения таблицы ученики делают выводы, в которых указываются сходства и различия между планетами земной группы.

        Выводы: так как Меркурий практически лишен атмосферы, то на его поверхности наблюдается рекордный перепад температур (более чем на 500⁰ С). Облака на Венере и пылевые бури на Марсе напоминают нам, что на Земле необходимо ограничить выбросы пыли и промышленных отходов в атмосферу, что позволит сохранить привычные условия существования и развития жизни.

Краткое описание документа:

ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ

ЦЕЛЬ: рассмотреть вопросы физической природы планет земной группы.

ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ:

а) общеобразовательные – формирование понятий об основных физических характеристиках планет земной группы;

б) развивающие – формирование умения анализировать информацию;

в) воспитательные – формирование научного мировоззрения учащихся в ходе знакомства с историей изучения и природой планет земной группы; развитие экологического мышления учащихся.

УЧЕНИКИ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

• основные характеристики планет как класса космических тел;
• строение и физические характеристики Земли;
• физические характеристики и отличительные особенности планет земной группы – движение, массу, размеры и плотность (в сравнении с земными), внутреннее строение, рельеф, физические условия на поверхности и особенности происхождения.

УЧЕНИКИ ДОЛЖНЫ УМЕТЬ:

• пользоваться справочными данными астрономических календарей для наблюдений за небесными телами.

ПЛАН УРОКА

Этап урока	Содержание	Методы изложения	Время, мин.
I	Проверка домашнего задания	Фронтальный опрос, беседа	10
II	Изложение нового материала: Общие характеристики планет земной группы. Внутреннее строение планет земной группы. Поверхности и атмосферы планет земной группы.	Рассказ учителя	30
III	Подведение итогов урока. Домашнее задание		5

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Этап I

При фронтальном опросе учащиеся отвечают на вопросы (при возникающих затруднениях можно воспользоваться справочными данными из учебника).

• На самом близком расстоянии от Солнца обращается планета Меркурий.
• На самое близкое расстояние к Земле подходит планета Венера.
• Самый короткий период обращения вокруг Солнца среди планет-гигантов имеет планета Юпитер.
• Самая большая по размеру планета земной группы – Земля.
• Самую большую массу имеет планета Юпитер.
• Самое близкое значение массы к массе Земли имеет планета Венера.
• Самую большую среднюю плотность имеет планета Земля.
• Быстрее всех вокруг оси вращается планета Юпитер.
• Не имеют спутников планеты Меркурий и Венера.

10. К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс.

Этап II

Напомнив учащимся основные сведения о строении Солнечной системы, необходимо отметить особую роль планет как небесных тел, на которых возможна жизнь. На протяжении многих лет источником знаний о планетах были визуальные, фотографические, фотометрические и спектральные наблюдения. В настоящее время данные этих наблюдений весьма существенно уточнены и дополнены благодаря радиоастрономическим наблюдениям и исследованиям с помощью космических аппаратов.

Учащимся необходимо объяснить, что основными физическими характеристиками планет являются масса, размер, средняя плотность, скорость вращения вокруг оси. Важными здесь являются также средняя плотность и химический состав атмосферы, угол наклона оси планеты к плотности ее орбиты, расстояние от Солнца, а также количество спутников. Именно по основным физическим характеристикам планеты делятся на две группы.

Изучение планет земной группы можно начать с краткого обзора основных сведений о литосфере, гидросфере, атмосфере и магнитосфере Земли, а затем перейти к характеристикам каждой из планет. Более наглядно изложение материала можно провести при параллельном рассмотрении одних и тех же характеристик для всех планет. Здесь важно не только сообщать готовые данные, но и указать методы, с помощью которых эти данные были получены. Учащиеся должны четко знать такие физические характеристики Земли, как ее размеры (средний радиус), масса и средняя плотность. Другие планеты рассматриваются на основе сравнения с Землей.

Непосредственному исследованию внутреннего строения Земли доступен лишь очень незначительный по толщине (6-10 км) верхний слой земной литосферы. Основным методом исследования более глубоких (чем это доступно при бурении скважин) слоев литосферы Земли являются сейсмические исследования. При землетрясениях или взрывах в теле Земли возникают сейсмические волны, которые, испытав преломление и отражение в недрах планеты, регистрируются сейсмографами в различных точках земной поверхности. Скорость распространения волн зависит от плотности и упругих свойств среды, в которой они распространяются. Исследования позволили выделить в строении недр Земли две главные части: твердую оболочку – мантию, и жидкое ядро, расположенное глубже 3 тыс. км. В самом центре Земли находится сходное с твердым телом внутреннее ядро, образованное под действием огромного давления.

В дополнение к материалу, изложенному в учебнике, следует рассказать учащимся о тепловом балансе Земли. За миллиарды лет существования нашей планеты установилось равновесие, при котором Земля излучает в космос то же количество энергии, что и получает от Солнца. Излучение энергии происходит преимущественно в инфракрасном (тепловом) диапазоне длин волн, активно поглощаемом молекулами водяного пара и углекислого газа. Поэтому даже незначительные колебания в концентрации этих газов в атмосфере оказывают огромное влияние на тепловой баланс Земли и формирование климата. Благодаря так называемому парниковому эффекту средняя температура Земли на 40⁰ С выше эффективной температуры, обусловленной потоком солнечной энергии и тепловым излучением Земли. Без парникового эффекта в атмосфере температура на поверхности Земли составляла бы около – 24⁰ С и жизнь бы стала невозможной. Парниковый эффект сглаживает суточные перепады температуры до 15⁰ С.

На данном уроке можно дополнительно (с пропедевтической целью) ознакомить учащихся с ролью магнитосферы Земли и схемой образования радиационных поясов. Если бы у Земли отсутствовала магнитосфера, космическая радиация убила бы на ней все живое. Однако большая часть космических лучей отклоняется магнитным полем Земли, а часть захватывается, и лишь наиболее энергичные частицы достигают верхних слоев атмосферы, в основном в области земных полюсов, и вызывают свечение разряженных газов – полярные сияния. Материал о магнитном поле и радиационных поясах Земли тесно связан с проблемами солнечно-земных связей.

Демонстрируемые на уроке фотоснимки, рисунки и другие наглядные пособия позволят учащимся представить сравнительные размеры планет, особенности их вращения вокруг осей и т. д. Не следует увлекаться использованием на уроке многочисленных числовых данных, более эффективной в этом случае будет работа со справочными таблицами.

На этом уроке ряд вопросов можно увязать с экологическими проблемами Земли. При рассмотрении атмосфер планет земной группы следует обратить внимание учащихся на образование облачного покрова Венеры. Изучение облаков на Венере имеет не только большой научный, но и практический интерес в связи с проблемой защиты окружающей среды от загрязнения на Земле. Дело в том, что венерианский туман сходен по ряду свойств с земными туманами-смогами, вызванными промышленными и транспортными выбросами в атмосферу. Земные смоги, нарушающие экологическое равновесие и вызывающие многие нежелательные последствия, возникают в результате накопления в воздухе сернистого ангидрида, который, окисляясь, образует капельки серной кислоты. Под действием солнечного излучения такой туман не рассеивается, а даже сгущается. Разобравшись в сложных процессах, которые происходят в облаках Венеры, ученые могут внести вклад в решение проблемы защиты атмосферного воздуха Земли от загрязнения.

В связи с увеличением доли углекислого газа в земной атмосфере в настоящее время обсуждаются вопросы о роли парникового эффекта для земной атмосферы. Большое значение при этом приобретает выяснение эволюции парникового эффекта, погоды и климата на Венере. Поскольку погодообразующие процессы на Венере не столь сложны, как на Земле, изучение более простой венерианской модели погоды и климата может оказаться полезным для решения задач земной метеорологии. Можно обратить внимание учащихся на одну особенность: почти все детали рельефа Венеры носят женские имена. Равнины названы в честь мифологических персонажей (Русалки, Снегурочки, Бабы-Яги), крупные кратеры – в честь выдающихся женщин, а меленькие – личными женскими именами.

Марс – единственная планета, где наблюдаются глобальные пылевые бури. Марсианские пылевые бури в ряде отношений аналогичны земным. Поэтому их изучение имеет большое значение.

Знакомство учеников со сведениями об эволюции планет земной группы будет способствовать формированию общенаучных понятий о познаваемости мира, единстве законов физики для всей Вселенной, взаимосвязи и взаимообусловленности природных явлений.

Эволюция Меркурия определялась близостью к Солнцу и малой массой планеты. Поверхность Меркурия нагревалась лучами близкого светила и взрывами при столкновениях с мелкими планетезималями. По-видимому, Меркурий был первой из полностью сформировавшихся планет. Самые ранние стадии эволюции Венеры, ее внутреннее строение и химический состав, вероятно, сходны с земными, но в дальнейшем пути их развития сильно разошлись. Эволюция Марса была обусловлена небольшой массой планеты и удаленностью от Солнца. Гравитационная дифференциация вещества была не столь глубокой и полной, как у других планет земной группы.

Для закрепления материала урока учащимся дается задание, которое они могут выполнять, пользуясь учебником.