Спецвыпуск

Изучение природы Луны. 11-й класс

··· Приёмы и находки ···

Н.В.ГОНЧАР,
с. Стретенка, Приморский кр.

Изучение природы Луны

Обилие данных о Луне создаёт некую методическую трудность при изучении её физической природы – изложить весь материал за время, отведённое школьной программой, оказывается невозможным. Мой опыт показывает, что содержание этих уроков должно сводиться к рассмотрению основных физических характеристик (размеров, массы, средней плотности, вращения, температуры, рельефа, особенностей строения поверхности) Луны и к раскрытию принципов тех методов, которыми они найдены. Важно также рассмотреть причины, обуславливающие отсутствие на Луне атмосферы. Для активизации учащихся и лучшего усвоения содержания следует предусмотреть и самостоятельную работу.

Материал предлагаю распределить следующим образом:

Урок 1. Физические характеристики Луны (размер, масса, средняя плотность, ускорение свободного падение, вращение, температура), методы их определения.

Урок 2. Отсутствие на Луне атмосферы, его причины, рельеф и строение лунной поверхности. (На эту тему, я считаю, надо отводить 2 ч вместо 1 ч, предусмотренного программой.)

Изложение материала на 1-м уроке я начинаю с уже известных учащимся сведений: среднего расстояния от Земли до Луны (a = 384 400 км) и видимого углового диаметра (d = 31' ) или углового радиуса ( = 15,5' 1/4°). На доске показываю заранее подготовленный чертёж. Предлагаю учащимся самостоятельно вычислить линейный радиус Луны по формуле R_Л = a sin.

Из курса математики учащиеся знают, что синусы малых углов пропорциональны самим углам, поэтому можно считать sin = sin1°. Приняв 1/4° и найдя по таблице тригонометрических функций sin1° = 0,0175, получаем R_З = 384 400 · 0,25 · 0,0175 1580 (км).

Указываю на приближённость полученного результата и поясняю причину: несколько занижено значение углового радиуса Луны. Записываю на доске принятое в науке число R_Л = 1738 км, отмечаю допустимость ошибки в 2% при приближённых вычислениях и предлагаю учащимся выразить линейный радиус Луны через средний радиус Земли R_З = 6371 км:

откуда делается вывод о том, что поперечник Луны примерно в 4 раза меньше земного.

Далее напоминаю, что массы небесных тел вычисляются по третьему обобщённому закону Кеплера путём сравнения движения их спутников, и объясняю, что этот метод применим и для определения массы Луны. Расчёт средней плотности Луны не провожу на уроке, только напоминаю, что средняя плотность Земли 5,52 · 10³ кг/м³, пишу на доске значение средней плотности Луны (3,37 · 10³ кг/м³), и отношение этих плотностей.

Сравнив эти значения получаем _Л = 0,61_З. Здесь следует обратить вним ание учащихся на то, что небольшая средняя плотность Луны свидетельствует об отсутствии у неё плотного ядра, аналогичного земному.

Масса Луны и её размеры определяют ускорение свободного падения и параболическую скорость (вторая космическая скорость) на лунной поверхности. Поясняю, что ускорение свободного падения можно найти из закона всемирного тяготения. Далее констатирую, что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше земного:

Параболическая скорость на поверхности Луны определяется по формуле известной из курса физики (расчёт параболической скорости выполняется при наличии времени).

Температура на Луне была установлена наземными наблюдениями: на дневном полушарии она достигает +130 °С, а на ночном понижается до –170 °С. Космические исследования, проведённые на Луне, подтвердили большое различие температур на её дневном и ночном полушариях.

В заключение урока учащиеся должны сделать общие выводы об основных характеристиках Луны в сравнении их с земными.

Домашнее задание: § 13 учебника Е.П.Левитана «Физика-11». – М.: Просвещение, 1994. Вопрос 1, с. 67 (письменно в тетрадь).

На 2-м уроке предлагаю ученикам назвать основные физические условия на Луне, перечислить физические характеристики. Затем приступаю к объяснению отсутствия атмосферы на Луне: сообщаю и записываю на доске значения средних квадратичных скоростей молекул водорода (2240 м/с), азота и угарного газа (по 600 м/с), кислорода (560 м/с). Подчёркивания, что все они превосходят первую космическую скорость (круговая скорость), поэтому выделяющиеся из лунных недр газы улетучиваются в космическое пространство. Вода же не может существовать в жидком состоянии без атмосферного давления.

Поясняю, что атмосфера и вода на Земле постепенно разрушают рельеф, а на Луне изменения рельефа очень слабые и вызываются слабой тектонической деятельностью и падением метеоритов. Работаем с лунным глобусом.

Обобщение и закрепление материала провожу путём самостоятельной работы учащихся с карточками: перечислить формы рельефа, видимые на фотографиях лунной поверхности; показать на лунной карте и назвать два-три моря, два-три кратера.

Далее сообщаю, что лабораторные исследования лунных пород показали сходство их химического состава с земными породами, что свидетельствует о материальном единстве Вселенной. Однако лунный грунт – реголит – более рыхлый. Весь остальной материал учащиеся изучают самостоятельно по учебнику Е.П.Левитана.

ОБ АВТОРЕ. Наталия Владимировна Гончар родилась и выросла в Алма-Ате. В 1985 г. окончила физфак Казахского ГПУ им. Абая. С 1988 г. живёт и работает в с. Стретенка Дальнереченского района Приморского края. С 1999 г. является директором школы. Сын – студент факультета прикладной информатики Дальневосточного ТУ.