Тема урока: «Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение».
Цель: формирование у учащихся представления об этапах эволюции Вселенной
Задачи урока:
v Предметные
· Познакомиться с научными фактами, свидетельствующими о различных этапах эволюционных процессов во Вселенной;
· охарактеризовать понятие «темная энергия»;
· проанализировать современную космологическую модель возникновении и развития Вселенной с опорой на гипотезу Г. А. Гамова.
v метапредметные
· высказывать собственную позицию, участвовать в обсуждении, уважать позицию оппонентов.
· составлять информацию из различных источников.
· владение формами устных и публичных выступлений
· использование справочной и дополнительной литературы
v личностные
· продолжить формирование мировоззренческой картины мира
· оценивание своей учебной деятельности
Оборудование:
· экран
· мультимедиа-проектор
· компьютер
· презентация к уроку
· таблицы "Основные термоядерные реакции в звездах", "Ранняя Вселенная", "Периоды Эволюции Вселенной", Реликтовое излучение"
План урока (45 мин):
1. Организационный этап - 1 мин
2. Проверка домашнего задания - 8 мин
3. Мотивационный этап: проблемная ситуация - "откуда водород во Вселенной?" - 15 мин
4. Изучение нового материала: суть теории "большого взрыва" и реликтового излучения, этапы эволюции Вселенной - 17 мин
5. Рефлексия - 3 мин
6. Домашнее задание - 1 мин
Формы работы на уроке:
· фронтальная беседа
· работа в группах
· видео
· работа с материалом учебника
· работа с таблицами
Технологическая карта урока: «Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение».
Этап урока |
Содержание педагогического взаимодействия |
Формируемые УУД |
|
Деятельность учителя |
Деятельность обучающихся |
||
Организационный |
Приветствует учеников |
Приветствуют учителя |
|
Проверка ДЗ |
Предлагаю ответить на проблемные вопросы по теме предыдущего урока: · В чем суть фотометрического парадокса? · С помощью чего возможно разрешение данного парадокса? · Чем Вселенная отличается от метагалактики? Проанализируйте ответы по критериям: · правильность · полнота содержания |
Отвечают на вопросы учителя, используя материал ранее изученных параграфов 34,35.
Анализируют ответы одноклассников.
По необходимости исправляют ошибки |
Формирование · умения развернуто, правильно с точки зрения астрономии, и обоснованно формулировать мысли · построение высказываний с точки зрения норм литературной речи |
Актуализация знаний и целеполагание.
Мотивационная деятельность обучающихся. |
Я приглашаю вас поучаствовать в постановке темы урока и формулирование задач урока. Для этого вернемся немного назад. Мы говорили о Вселенной. Что вы помните? Ответьте на вопросы: 1. Что мы знаем о Вселенной? 2. А знаем ли мы как и когда образовалась Вселенная с точки зрения современной астрономии и физики? 3. Кто из вас что-либо знает об образовании Вселенной, а кто ничего не знает? Поддерживаю ответы учащихся на вопросы для актуализации полученных знаний. Сегодня мы с вами попытаемся построить модель развития Вселенной, т.е. определить основные этапы ее развития и состояние материи. Сообщаю тему урока. «Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение». Делю учеников на 2 состава по 3 группы в каждом составе для одновременной работы в малых группах и каждой группе предлагает своё задание. 1 группа: необходимо найти ответы на такие вопросы: · Из чего преимущественно состоят звезды? · Из чего образуется гелий в недрах звезд? · В ходе каких реакций образуется гелий в ядрах звезд? · Каковы условия, необходимые для поддержания термоядерных реакций? 2 группа (в нее должны войти сильные ученики, хорошо владеющие математикой): нужно составить план расчета количества гелия во Вселенной и рассчитать примерную массу всего гелия, выработанного звездами за время существования Вселенной, опираясь на такие факты · в недрах Солнца каждую секунду вырабатывается 4×1026 Дж энергии · при образовании 1 ядра гелия выделяется 4,8×10-12 Дж энергии · время существования Вселенной примерно 1,3 ×1010 лет · количество звезд в нашей Галактике примерно определено (спросить у 3 группы) · масса всех звезд нашей Галактики 2×1041 кг 3 группа: найти в электронных справочниках такую информацию · сколько гелия во Вселенной наблюдают сегодня физики и астрономы · Сколько примерно звезд в нашей Галактике? · Какова примерно их общая масса?
Слушаю отчеты о работе групп. Предлагаю оценить свою деятельность и результаты с образцом. |
Отвечают на вопросы учителя Определяют личные задачи урока
Записывают тему в тетрадь.
1 группа работает с таблицей ""Основные термоядерные реакции в звездах". Через 5 мин поисков ответов ученики первой группы начинают отвечать на предложенные вопросы (см. приложение 1), демонстрируют всему классу таблицу
2 группа работает с учебником и делает расчет количества гелия во Вселенной и через 10 мин работы один представитель от данной группы начинает оформлять расчеты на доске (см. приложение 2)
3 группа работает с электронными энциклопедиями в интернете (выход через собственные телефоны) и через 7 мин работы отчитывается о результатах поиска, представляя данные на доске (см. приложение 3)
Анализируют ответы одноклассников.
Дают оценку своей деятельности. |
Формирование · Умения определения индивидуальных и коллективных учебных задач
Формирование · Умения постановки целей самообразовательной деятельности. · подбор и группировка материалов по определенной теме, · структурирование знаний, · анализ текста.
· Составление плана действий и последовательности действий при выполнении расчетов,
· согласование действий и учет мнений в процессе дискуссии,
· работать в команде, прислушиваться к мнению собеседника
· выдвигать гипотезы и обосновывать ее
· устанавливать причинно-следственные связи |
А теперь, предлагаю поработать с полученными результатами. Работая в парах, сравните массу гелия, который выработан всеми звездами Галактики с массой гелиево-водородных звезд, населяющих нашу Галактику. Сделайте вывод.
Предложите варианты объяснения наблюдаемого результата. |
Ученики в парах высчитывают отличие в массах, составив пропорцию: 2×1041 - 100% 2,6×1040 - х% Следовательно х = 2,6×1040×100% / 2×1041 = 13% Делают вывод, что гелий, выработанный звездами нашей Галактики составляет лишь 13% от всего наблюдаемого гелия в Галактике. То есть гелия больше, чем могут выработать звезды.
Ученики выдвигают предположение, что гелий должен либо еще чем-то вырабатываться, но чем? Либо он стал возникать раньше, чем появились сами звезды, и к моменту их образования часть гелия уже существовала во Вселенной. |
||
Изучение нового материала |
Лекционный материал: Видео «У Вселенной было начало». На сегодняшний день выделяют несколько этапов эволюции Вселенной, которые были ею пройдены от точки сингулярности в момент Большого Взрыва до наших дней. Доказательство правильности этой теории открытие реликтового излучения. Учитель показывает видео "Реликтовое излучение. В физике существует закон смещения Вина, связывающий температуру излучения и длину волны данного излучения: λMAX=b/Т, где Т - температура в К, а b=2,9*10-3К*м (постоянная величина). Рассчитайте, какова должна быть максимальная длина волны такого излучения к сегодняшнему моменту времени. Этот фоновый шум идущий от всех частей Вселенной и пронизывающий ее равномерно и был идентифицирован, как излучение, рожденное в первые секунды эволюции Вселенной. А потому его назвали "реликтовым" излучением. Корень "Реликт" в переводе с латинского означает "Остаток". Это излучение осталось от Большого взрыва и до сих пор пронизывает весь объем расширяющейся Вселенной.
Предлагаю, используя полученную информацию из видео, результатов работы в группах и их обсуждения построить модель «горячей» Вселенной с помощью интерактивной доски.
Информация о временных отрезках и состоянии материи закрыты, но есть подсказки. Необходимо расставить подсказки по местам. |
Смотрят видео и фиксируют основные этапы эволюции Вселенной.
Смотрят видео и фиксируют основные характеристики реликтового излучения.
Ученики записывают математический вид закона Вина в тетрадь и делают расчеты: λMAX=2,9*10-3К*м/3К=0.96*10-3 м≈1 мм
Обучающиеся обсуждают 1 минуту и по желанию выходят к доске, чтобы расставить подсказки по местам.
|
Формирование · Умения выведение следствий из полученной информации.
Формирование · Умения определение соотношения компонентов объекта
|
Рефлексия |
Учитель предлагает ученикам завершить фразы: 1. Сегодня я узнал… 2. Было трудно… 3. Я понял, что… 4. Я почувствовал, что… 5. Меня удивило… |
Ученики делятся впечатлениями от урока: 1. Сегодня я узнал, что На этапе рождения Вселенная была горячей 2. Было трудно анализировать отличия этапов развития Вселенной 3. Я понял, что излучение с течением времени может остывать и менять длину волны 4. Я почувствовал огромные масштабы нашей Вселенной 5. Меня удивило то, что излучение, возникшее в момент рождения Вселенной, существует до сих пор |
Формирование · Умения трансформация полученной информации в языковую форму с эмоциональной окраской · развитие монологической речи, языковое выражение внутренних ощущений |
Домашнее задание |
Озвучиваю ДЗ |
Ученики записывают ДЗ: |
Приложение 1
1. Звезды преимущественно состоят из водорода и гелия: водорода примерно 70%, гелия чуть меньше 30% и менее 1% - остальные элементы таблицы Менделеева
2. Гелий в недрах звезды образуется именно из водорода, поэтому доля водорода со временем уменьшается, а доля гелия возрастает.
3. В центре ядра звезды протекают термоядерные реакции, что и приводит к превращению водорода в гелий, это называется "выгоранием водорода".
4. Для возникновения и поддержания термоядерных реакций необходима высокая температура, не менее 108 градусов. В ядре звезды вещество находится под огромным давление верхних слоев, оно сжато, а потому сильно разогрето (по законам физики).
Приложение 2
Расчеты по плану:
1. Найдем число атомов гелия, ежесекундно вырабатываемых на Солнце
N=4*1026:4,8*10-12=0.83*1038≈1038 атомов за секунду
2. Через количество вещества ν=m/M=N/NА найдем массу гелия ежесекундно вырабатываемого Солнцем
m=M*N/NA=4*10-3 кг/моль*1038 атомов за сек./6.02*1023 1/моль=0.67*1012=6.7*1011 кг/с гелия
3. Найдем время в секундах, прошедшее с начала возникновения Вселенной
t=1.3*1010*365*24*3600 с ≈ 4.09*107*1010 с =4*1017 с
4. Посчитаем общую массу гелия выработанного всеми звездам в нашей Галактике (Млечный Путь):
m (общ)= 6.7*1011 кг/с *4*1017 с*1*1011 звезд=26.4*1039 кг≈2,6*1040 кг
Приложение 3
1. "Гелий во Вселенной
По современным подсчетам 76% космической массы приходится на водород и 23% на гелий; на все прочие элементы остается только 1%. Таким образом, мировую материю можно назвать водородно-гелиевой. Эти два элемента главенствуют в звездах, планетарных туманностях и межзвездном газе." (с сайта http://eldisblog.com/post236165047/)
2. "На данный момент практически ответить на вопрос — сколько звезд в нашей галактике точно нельзя, но астрономы оценивают количество светил в 200-400 миллиардов в зависимости от способа подсчета." (с сайта http://spacegid.com/kolichestvo-zvezd-v-mlechnom-puti.html)
3. Полная масса звезд Галактики оценивается в 2 • 1044 г, что составляет сто миллиардов масс Солнца (2•1033 г). ( с сайта http://astrogalaxy.ru/636.html)
Приложение 4 "Таблицы"
Приложение 5"Таблица "Реликтовое излучение"
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.