Дослід: чому температура на Землі змінюється протягом року? 

Цим цікавим практичним досвідом ділиться у своєму блозі Кріс Келер — викладач природничих наук у 8 класі однієї зі шкіл Техасу. Цей вчитель відомий своєю здатністю зацікавити учнів наукою за допомогою сучасного навчального обладнання й наочних експериментів. Тож спробуйте скористатися його досвідом при поясненні учням явища зміни температури на Землі протягом року.

Що впливає на зміну температури 

Як зазначає сам автор досліду, серед учнів часто побутує хибна думка, що зміна пори року обумовлена різною віддаленістю Землі від небесного світила. Деякі школярі уявляють цей процес наступним чином: влітку Земля опускається до Сонця, а взимку — віддаляється від нього.

Щоб пояснити учням процес зміни пір рок на практиці, Келер зі своєю колегою розробили наукову лабораторію. Вчитель каже, що під час побудови моделі кожного сезону та вимірювання фактичних показань температури, багато учнів щиро дивувалися, просто дивлячись на налаштування, перш ніж вони насправді займалися лабораторною діяльністю. Учні активно коментували побачене: "Зараз я розумію, що таке пряме та непряме сонячне світло" та "От що ви мали на увазі, сказавши, що осьовий нахил не змінюється".

Саме ця модель може чудово продемонструвати, як змінюється нагрівання поверхні планети залежно від кута, під яким на неї падає сонячне світло.

Проведення досліду з глобусами 

В авторському варіанті використовуються чотири глобуси з закріпленими в однаковій точці координат термометрами. Практичним шляхом було встановлено, що найбільша різниця між отриманими даними спостерігається орієнтовно на 60 градусах широти.

Етапи проведення досліду

  1. Всі глобуси розміщуються навколо лампи розжарювання на однаковій відстані, але під різними кутами нахилу осі обертання Землі відносно площини столу.
  2.  Залежно від потужності лампи, необхідно попередньо підібрати таку відстань, на якій показники термометрів будуть максимально широкими. Але обережно: не настільки близько, щоб тепло моделі Сонця могло пошкодити глобус.
  3. Заміряйте температуру за допомогою цифрового датчика. Точність вимірювального обладнання Vernier дозволяє спостерігати значущу різницю між температурами поверхні моделі Землі.
  4. За допомогою двох реєстраторів даних можна вивести всі чотири показники на екран одного комп’ютера. Порівняйте результати.

Можливою модифікацією досліду може бути побудова чотирьох графіків (основаних на часі) зміни температури нагрівання до досягнення стабільного максимуму та охолодження після вимкнення лампи.

Як проводити аналіз даних

Програма Logger Pro дозволяє будувати водночас графіки з усіх датчиків під’єднаних реєстраторів даних. У цьому конкретному випадку необхідно два реєстратора даних, тому що до одного реєстратора можливо максимально під'єднати три аналогових датчика.

Висновки 

Які висновки важливо зробити після проведення цього цікавого досліду, що наочно демонструє рух Землі навколо Сонця та його наслідки? Кріс Келер формулює їх наступним чином:

  • Земля має еліптичну орбіту з радіусом, який змінюється від 90 до 93 мільйонів миль від Сонця.
  • У Землі також є осьовий нахил 23,5°, який, як вважається, походить від протопланети розміром з Марс, що зіткнулася з Землю в прадавні часи, утворивши таким чином наш Місяць.
  • Коли Земля обертається навколо Сонця, цей статичний осьовий нахил утримує півкулі дещо ближче чи далі від Сонця.

Взагалі, вчитель вважає, що зміну пір року залежно від руху Землі навколо Сонця легко сформулювати, але не так легко зрозуміти без ілюстрацій. Саме тому він і провів цей дослід, що дозволяє студентам побачити, як нахил Землі не змінюється протягом усього руху Землі навколо Сонця. Цей нахил змінює кількість прямого сонячного світла, яке отримує кожна півкуля, що й спричиняє на Землі зміну 4 пір року.

Користь проведення досліду з датчиками Vernier 

Ефективним педагогічним прийомом є залучення учнів до створення вищезгаданої моделі та спільне проведення досліду. Для того, щоб отримати максимальний результат, попередньо поясніть їм: якого ефекту ви намагаєтесь досягти. Або навіть запропонуйте учням самим придумати, як змоделювати це явище за допомогою запропонованого обладнання (як форма групової практичної роботи).

Схожі статті

Поради від вчителів та методистів практиків

Як використовувати цифровий бездротовий датчик температури? Ідеї для дослідів і STEM-проєктів...

Поради від вчителів та методистів практиків

Як підготувати учнів до ЗНО з математики 2021? Скористайтеся корисними порадами від вчителя-практика...

Поради від вчителів та методистів практиків

7 освітніх тенденцій 2021: зміна ролі вчителя, STEAM-підхід і нові технології в навчанні