行星
地球和太空

教学外产上

实践活动11-14

将系外行星带入教室的课程相关活动。

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系外行星是围绕太阳以外的恒星运行的行星。天文学家已经发现了数千颗这样的行星。通过以下五个活动,将这一令人兴奋的新研究领域带入课堂:

1:探测系外行星

2:宜居带的系外行星

3:外产密度

4:Exoplanet气氛

5:外产上的一天和季节

行星的轨道运动
地球和太空

探测系外行星

实践活动11-14

在这个活动中,学生们使用一盏灯和聚苯乙烯球来模拟天文学家如何使用凌日法探测系外行星。


设备和材料

  • 灯(带蛋白石球形灯泡的比较理想)
  • 各种大小的聚苯乙烯球
  • 竹制烧烤串(长度约30厘米)
  • 摄像头
  • 轻型格斗软件

每个学生都需要一份说明和作业表的影印本。

健康与安全技术说明

要求学生在建造模型时要小心,因为串可能很敏锐。警告学生不要直接盯着灯。此活动使用一块名为Light Grapher的软件,该软件检测从网络摄像头的输入来以图形方式显示模型星的亮度。

的实践活动

  1. 学生们应该立起一盏灯来代表他们的恒星,把一个球绑在棍子或竹签上来代表他们的系外行星。
  2. 然后他们应该把他们的球在竹签/棍子穿过他们的灯的前面,并产生一个光曲线。你将需要解释如何使用光照技师软件。
  3. 一旦学生制作了一个光线曲线,它们应该预测光线的形状如何改变更大,更快的外延。鼓励他们考虑他们需要保持常量的变量(例如轨道的半径)以测试他们的预测。

下载资源

下面的资源包括老师的笔记,学生的工作表和说明。

行星
地球和太空

居住区的外产

实践活动11-14

学生研究温度如何随热源距离的变化而变化,并将其与行星温度联系起来。


设备和材料

(每组2至4名学生)

  • 安装在支架中的辐射加热器或250 W红外灯泡
  • 2个温度计(一个灯泡发亮,另一个灯泡变黑)
  • 2夹紧并站立
  • 米规则
  • 图纸纸

每个学生都需要一份说明和作业表的影印本。

健康与安全技术说明

学校不再推荐使用带有碗形火元件的旧电源辐射加热器。参阅CLEAPSS实验室手册11.9.2的安全信息和替代方案。一个240 W的红外灯泡工作良好。

谨防烫伤:告诉学生一旦感受到任何东西就会停下来。如果使用灯,警告学生不要直接看光线,因为它将非常亮。

的实践活动

  1. 学生们用温度计测量离辐射加热器不同距离的温度。他们应该在一个良好的距离(大约70厘米)开始,并朝它移动。
  2. 学生们可能会意识到,当他们接近加热器时,温度会上升。
  3. 发光的灯泡温度计应该显示较低的温度,因为它反射辐射走。变黑的温度计吸收辐射比较好。
  4. 在学生画完图表后,讨论他们的结果,并解释为什么温度会随着离恒星/加热器的距离而降低。
  5. 还要询问学生他们认为该图表将改变更强大的加热器/明星。

下载资源

以下资源包括教师笔记,学生工作表和指示。

行星
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太阳系外行星的密度

实践活动11-14

学生使用铁和沙子来模拟地球的组成,并估计其铁芯占据了地球的一部分。


设备和材料

(每组2至4名学生)

  • 平衡
  • 量筒
  • 钢球轴承或钢块。2或3厘米宽
  • 沙子

每个学生还需要指令和工作表的复印件

健康与安全技术说明

如果使用滚珠轴承,请提醒学生,如果任何落在地板上,他们必须迅速拿起,以便在他们身上。为每组一道菜来保持它们。平衡上的一点点薄纸将阻止它们滚动。

的实践活动

  1. 通过展示一个钢球(代表地核)和一些橡皮泥来介绍这个活动。讨论它们不同的密度。解释如何计算密度和引入单位。
  2. 将一层橡皮泥缠绕在球周围以代表披风和地壳。关于平均密度可以说什么?
  3. 您可以通过将球浸入量的圆筒上的水中测量球+橡皮泥的质量和体积,然后增加覆盖量的橡皮泥。然而,砂是代表岩石的更好的材料,因为它的密度更接近地球表面上的岩石的密度。
  4. 他们应该发现,随着加入更多的砂,平均密度比钢的密度降低。
  5. 活动结束后,你可能想讨论一下地球的组成。解释说,虽然地壳的密度与沙子相似,但地幔中的岩石密度更高

下载资源

以下资源包括教师笔记,学生工作表和指示。

行星
地球和太空

外产大气压

实践活动11-14

学生们使用衍射光栅来观察来自不同来源的光谱,并推断出我们如何计算出在系外行星的大气中存在哪些化学物质。

制备和安全

本生灯注意事项请参阅CLEAPSS实验室手册9.10.2。警告学生不要直接盯着灯。

设备

每组学生需要:

  • 使用荧光灯和钠灯
  • 使用其他光源(如荧光灯、LED手电筒、气体放电管)
  • 本生灯火焰
  • 衍射光栅或分光镜
  • 氯化钠 - 几粒
  • 记号笔

过程

问学生:

  1. 通过衍射光栅或分光镜观察白炽灯。
  2. 用其他光源重复。
  3. 看看本生灯发出的光。在火焰中加入几颗盐晶体,火焰就会变成橙色。
  4. 观看你的表演:白炽灯照射在本生灯的火焰上,观察氯化钠加入火焰时的影子。
  5. 手表您执行相同的演示,但使用钠灯代替灯丝灯。

讨论提示

  • 是存在的频谱的所有颜色?
  • 任何颜色比其他颜色更亮吗?
  • 为了演示,是什么造成了阴影?

教学笔记

重要的是,学生可以观察一些光源。您可能希望在房间周围放置几个房间,让学生从一个到另一个人向另一个移动,按照他们的观点来录制他们的观察。或者,您可以在房间前面设置每个来源,以便所有学生都可以同时看到相同的源和频谱。

一些学生可能发现很难观察光谱。如果你提供了手持分光镜,告诉他们如何改变狭缝的宽度,让更多或更少的光进入。如果他们使用未安装的衍射光栅,他们应该把衍射光栅靠近一只眼睛,直接看光源。然后,通过看向一边,他们应该看到一个光谱。用卡片或纸盖住大部分格栅,留下一个小缝。

演示介绍了光吸收的想法。学生将熟悉如何形成阴影的想法,但它们可能不会认为这是光的吸收。他们可能永远不会想到气体是否可以吸收光线。

学习的结果

解释光谱如何告诉我们行星大气中存在的元素。

下载资源

以下资源包括教师笔记,学生工作表和指示。

昼夜循环
地球和太空

系外行星上的白天和季节

实践活动11-14

学生们模拟围绕恒星运动的行星,并推断出白天和季节与地球上的不同之处。

制备和安全

当串可能是尖锐的时候,要求学生在建造外产上的时候要小心。警告学生不要直接盯着灯

设备

每组学生需要:

  • 灯(带蛋白石球形灯泡的比较理想)
  • 各种大小的聚苯乙烯球
  • 竹制烧烤串(长度约30厘米)
  • 记号笔

过程

问学生:

  1. 小心地通过球推串以制作一个外延
  2. 标记出竹签穿过球的南北两极。
  3. 绘制一条线绕球表示Exoplanet的赤道。
  4. 让他们的系外行星绕轴旋转,并和他们的伴侣讨论为什么会有白天和黑夜。
  5. 倾斜系外行星的轴,让它围绕恒星慢慢转动。讨论地球在北半球什么时候会经历夏季,什么时候会经历冬季。
  6. 模拟一个轨道上的外延,轨道在恒星上与它的明星(一个锁定的星球)。
  7. 模拟一个高度椭圆轨道的系外行星。

讨论提示

  • 一个系外行星的一天会持续多久?
  • 会有季节吗?
  • 生活中的一个星球上的生活吗?

教学笔记

对于潮汐锁定的行星来说,没有季节变化。地球的一边将永远处于日光和炎热中,另一边将永远处于黑暗和寒冷中。在这两个区域之间会有一个过渡带,可能是适合生命存在的地方。或者,生命可能存在于地表之下。

带有高度椭圆轨道的外延轨道将具有季节性变化,但它们不会像地球上的那些。整个星球将同时经历同一季节:夏季最接近其明星和冬季的最远。在一年的过程中,其轨道可能会将地球进出“可居住区”,终身条件被认为是最有利的。一年中的一年中的生命可能会发展为冬眠,或者在温度过高时疏动。

学习的结果

学生描述了如何在外产上的日子和季节以及对该星球的终身影响的影响。

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