FY2MP_FPZR Fyzikální pozorování

Pedagogická fakulta
jaro 2011
Rozsah
0/0/1. 1 kr. Ukončení: k.
Vyučující
RNDr. Jan Hollan, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Tomáš Miléř, Ph.D. (cvičící)
RNDr. Jindřiška Svobodová, Ph.D. (náhr. zkoušející)
Garance
prof. RNDr. Vladislav Navrátil, CSc.
Katedra fyziky – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: RNDr. Jan Hollan, Ph.D.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 24 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/24, pouze zareg.: 0/24, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/24
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je získání důležitých až nezbytných zkušeností, o něž se má opírat studium didaktiky fyziky a které lze bezprostředně využít i při výuce na základní nebo jiné škole. Pořízení základních pozorovacích pomůcek z běžných materiálů. Orientace v terénu a na obloze. Odhad úhlové vzdálenosti. Používání sférických souřadnic. Velikost zorného pole. Zápis pozorování. Cvičení v kreslení detailů. Porovnávání vzdáleností, rozměrů apod. Mezní hvězdné velikosti. Hledání objektu. Sluneční hodiny. Základy meteorologie. Praktické pozorování světa kolem nás při výuce na základní škole.Pozorování Měsíce. Západ Slunce a stmívání. Spektra kolem nás. Difrakce světla na kruhovém otvoru. Duhy a halové jevy. Kaustiky. Dírková komora. Polarizace světla denní oblohy. Dopplerův jev. Úhlová měření.
Osnova
  • Seznam povinných úloh Tři kresby Měsíce Pozorujte bez dalekohledu. Měsíc zachyťte pokud možno v různých fázích či natočeních. Jde o zvládnutí techniky polotónové kresby měkkou tužkou tak, aby kresba skutečně odpovídala tomu, co vidíte (nebyly v ní nechtěné artefakty ani nechyběly viditelné rysy), či přesněji, co jste schopni zahlédnout při desetiminutovém úsilí. Měsíc je vhodným objektem, protože na něm není vidět příliš mnoho podrobností. Jde ovšem i o poznání základních rysů jediného kosmického tělesa patrného jako celek s viditelnými detaily. Povšimněte si, jak je to s vázanou rotací Měsíce. Západ Slunce a stmívání Jaký je tvar Slunce, kdy a za co zapadne dolní a horní okraj Slunce, jaké jasové a barevné proměny Slunce a celé oblohy probíhají: studium lomu, rozptylu a případně pohlcování světla v ovzduší formou podrobného chronologického popisu. Místo západu (či navíc) může jít o svítání a východ. Obloha by v daném směru měla být čistá alespoň od úhlové výšky dva stupně nahoru. Spektra kolem nás Příroda je barevná a budoucí učitel fyziky proto potřebuje pastelky -- těmi pak zachytí spektra několika nejběžnějších světelných zdrojů: Slunce, dlouhé zářivky, žárovky, krátké zářivky, rtuťové a vysokotlaké sodíkové výbojky. Spektra vytvoří ,,CD`` či jeho kousek, samotný či v krabičce-spektroskopu (viz např. práci Tomáše Nedvěda, http://www.ped.muni.cz/wphy/NEDVED/cd1.htm). Difrakce světla na kruhovém otvoru Kresba aureoly a korony Slunce při pohledu do kaluže či přes tmavý filtr. Totéž v případě Měsíce. Kresby bodového zdroje -- odrazu Slunce na hodně zakřiveném předmětu -- pozorovaného různě velkými dírkami ve fólii. Fólií může být stará disketa či tmavý film. Malé dírky budou asi i při největší snaze, když budete tenkou jehlou při perforaci otáčet, dost odlišné od kruhu. Duhy a hala Pozorování alespoň nejběžnějšího jevu, totiž (malého) halového prstence o poloměru 22 stupňů kolem Slunce či Měsíce. Stačí popis geometrie a barev, lepší je doplnit i kresbu s údaji o úhlových rozměrech a vzdálenostech. Halové jevy jsou k vidění při lomu světla v ledových krystalcích, ze kterých se skládají cirry a cirrostraty -- kromě uvedeného prstence lze často vidět i vedlejší slunce (parhelia) a sloup (při západu Slunce). Kaustiky jsou obálky oblastí, kudy probíhají odražené či lomené paprsky. V místě kaustiky je hustota světelného toku výrazně zvýšená. Nakreslete kaustiku, kterou vídáte v hrnku, popište kaustiky patrné na slunci na dně vodní nádrže. Dírková komora Povšimněte si výskytu zobrazení ,,přirozenými dírkovými komorami`` (i když může jít o dírky v umělých předmětech). Zhotovte komoru klasickou či se zrcátkem (v ní se malým kouskem zrcátka odráží světlo do temné nepohyblivé prostory). Změřte s její pomocí úhlovou velikost, tvar (zapadajícího) Slunce a úhlovou rychlost jeho pohybu. Vyzkoušejte tři různé průměry nebo tvary dírky a popište obraz, který tak získáte. Může dírka fokusovat (tj. může být neostrost obrazu menší než průměr dírky)? Polarizace světla denní oblohy Noste s sebou jednoduchý detektor polarizace -- obal od magnetofonové kazety (není špatné ji vyložit černým papírem). Která místa oblohy (v tom kterém datu, okamžiku, počasí) na nás svítí nejpolarizovaněji a která nejméně polarizovaně? Jak to závisí na barvě a jasu oblohy? A na denní době? Při kterém úhlu odrazu se nejvíce polarizuje světlo v kaluži? Je někdy obraz oblohy v oknech vysoko nad vámi překvapivě temný? Dopplerův jev Poslouchejte vozidla projíždějící kolem vás. Zkuste odhadnout změnu výšky tónu (aneb poměr frekvencí). Spočtěte z toho odhad rychlosti vozidla a porovnejte takový dopplerovský odhad s odhadem (odhady) získaným jiným způsobem. Pozorujte opakovaně, vyhledávejte i hodně rychlá vozidla. Úhlová měření Zhotovte si moderní Jakubovu hůl: vezměte ,,svinovací metr``, kolmo ke krabičce přiložte tuhý proužek (například z lepenky), začátek ,,metru`` přidržte na lícní kosti a krabičku posuňte tak daleko od sebe, až má proužek stejnou úhlovou délku jako je ta, kterou chcete zjistit. Podělením délky proužku a jeho vzdálenosti od oka (zpaměti) zjistíte velikost daného úhlu (v jakých jednotkách?). Přesnější měření dostanete při užití vizíru, škvíry přilepené na začátek ,,hole`` -- nebudete pak mít problém zejména při nočních měřeních, když máte velkou zorničku. Jako úhloměr si okalibrujte i části své ruky na natažené paži. Pak měřte různé úhly okolo sebe jak rukou, tak i výše popsanou Jakubovou holí (s vizírem a bez něj). Celkem byste měli získat tak na třicet měření alespoň pěti různých úhlů.
Literatura
  • Astro 2001 : báječný vesmír (Variant.) : Báječný vesmír (Souvis.). info
  • POKORNÝ, Zdeněk [astronom] a Jiří GRYGAR. Báječný vesmír (Souvis.) : Astro 2001 : báječný vesmír (Variant.) : Jak vesmír funguje? (Souvis.). Photo by M. Druckmüller, Edited by Jiří Bartoš - Dagmar Sedláčková. Praha: D-data, 1996, 1 počítačo. info
  • KVÍZ, Zdeněk. Jak astronomové zkoumají vesmír. Vyd. 1. Praha: Naše vojsko, 1958, 141 s. info
Výukové metody
Konzultační typ výuky.
Metody hodnocení
Zápočet lze získat kdykoliv po publikování formálně správných záznamů svých pozorování a oznámení této skutečnosti do mailinglistu amper.ped.muni.cz/astro-v nebo vyučujícímu
Informace učitele
http://astro.sci.muni.cz/pub/hollan/a_papers/vyuka/
Jde předmět typu ,,domácí úlohy``, nenáročný na docházku do výuky. Zapsání předmětu umožňuje navštěvovat pravidelné semináře a konzultace v úterý v 19 h na hvězdárně na Kraví hoře (pokud je v tomto termínu na hvězdárně veřejná přednáška, termín konzultace se přesouvá až za její konec). Konzultaci lze získat kdykoliv prostřednictvím elektronické pošty na vyučujícího. Zapsaní studenti dostanou elektronickou poštou odkaz na tuto stránku, kde je níže uveden seznam pozorování, která mají vykonat. Zápočet získají kdykoliv po publikování formálně správných záznamů svých pozorování a oznámení této skutečnosti do mailinglistu amper.ped.muni.cz/astro-v (u publikací, které nejsou elektronicky dostupné, prosím o poskytnutí jejich kopie). Dle zájmu mohou vykonávat i pozorování další, případně s využitím přístrojů hvězdárny. Publikovaný záznam takového nepovinného pozorování, je-li dobře proveden, může po dohodě nahradit některou z explicitně uvedených úloh.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá blokově.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2012, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018.