Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение
Автор: Шустова Людмила Филипповна
Организация: МБОУ «Верх-Рождественская ООШ»
Населенный пункт: село Верх-Рождество, Частинский район, Пермский край
Сценарий урока № 31 по теме
«Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение».
Учитель - Шустова Людмила Филипповна
Предмет – Астрономия.
Тема - «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение».
Продолжительность занятия- 45 минут.
Класс - 11. Учебник - Чаругин В. М. Астрономия 10—11 классы. Учебное пособие для общеобразовательных организаций. Базовый уровень. Просвещение -2018
Образовательное учреждение - Пермский край, Частинский район, село Ножовка, Муниципальное общеобразовательное учреждение «Ножовская средняя общеобразовательная школа».
Авторский медиапродукт - презентация «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение» 15 слайдов (среда POWER POINT)., сценарий урока «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение».
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний с использованием интерактивной технологии коллективной и индивидуальной мыследеятельности К.Я. Вазиной.
Оборудование: интерактивная доска, компьютер, презентация, эволюционные схемы, колекция ЦОР, фрагменты видеоуроков: У Вселенной было начало. Видеоурок «NICA — Вселенная в лаборатории»; Реликтовое излучение.
План урока
Во всем мне хочется дойти до самой сути.
Б. Пастернак
Части - блоки урока (краткое содержание деятельности учителя и учащихся) |
Временная реализация |
1.Организационный момент: Эмоциональный настрой. |
2 минуты |
2.Организация целевого пространства. Мотивация к деятельности. Актуализация знаний. |
10 минут |
3.Организация поискового пространства. Работа в 3 группах. Изучение нового материала по 3 темам в группах: «Модель горячей Вселенной. Реликтовое излучение. Теория Большого взрыва». Отчёт групп в разных формах (Таблица. Кластер. Опорный конспект ). |
20 минут
|
4.Организация рефлексивного пространства. Составление таблицы или общего кластера по теме «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение». Этап «Рефлексия». |
10 минут |
5.Итоги урока. |
3 минуты |
|
|
Цели урока:
Цель: сформировать целостное представление об образовании гелия во Вселенной и её модели, объяснить причины возникновения реликтового излучения как доказательства теории Большого взрыва.
Образовательная цель: обеспечить усвоение темы через осмысление ранее полученных знаний и учебно-исследовательскую деятельность учащихся, основываясь на этапах научного познания. Организовать познавательную деятельность, которая предполагает использование научных наблюдений.
Развивающая: формировать УУД: совершенствовать интеллектуальные способности, мыслительные и исследовательские умения учащихся при работе с различными источниками информации и практическими заданиями, коммуникативные свойства речи, развивать познавательное творчество, собственную оценочную позицию. Развивать умение наблюдать и анализировать явления, а также познавательный интерес при постановке учебной проблемы.
Воспитательная – 1.Формировать материалистическое мировоззрение.
2. Содействовать профориентации учащихся – выбору будущей профессии.
3. Укреплять сотрудничество и общение в малых группах, уважительное отношение к мнению оппонента.
Межпредметные связи: физика (спектральный анализ, термоядерный синтез, скорость света, элементарные частицы); обществоведение (материальность мира и его познаваемость, основные формы существования материи, движение материи, пространство и время); биология (познание сущности жизни на клеточном и молекулярном уровнях).
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, групповая, индивидуальная.
Методы обучения: репродуктивный, наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, исследовательский.
Оборудование: интерактивная доска, компьютер, презентация, эволюционные схемы, колекция ЦОР, фрагменты видеоуроков: У Вселенной было начало. Видеоурок «NICA — Вселенная в лаборатории»; Реликтовое излучение.
Ход урока
1.Организационный этап. Психологический настрой.(2 мин)
Задача. Создать эмоциональный настрой учащихся.
- Учитель.- Доброе утро! Я рада вас приветствовать на уроке астрономии. Желаю вам новых открытий и хорошей работоспособности. Начнем урок с проверки знаний и выявления проблемы.
Мы продолжим учиться:
- Проводить наблюдения по научным фотографиям и астрономическим картам
- Обобщать результаты наблюдений
- Выдвигать гипотезу
- Проверять гипотезу – проводить исследование научных теорий.
2. Целевое пространство. Мотивация учащихся. Постановка задач в группе и индивидуальных. Актуализация знаний. (10 мин).
Тестовое задание.
1. Раздел астрономии, занимающийся изучением строения Вселенной и процессов,
происходящих в ней, называется:
а) космогонией б) космологией в) космонавтикой г) астрофизикой
2. Соотнесите термины, указанные буквами и определения, указанные цифрами:
а) Вселенная б) Метагалактика в) Галактика г) Звездная система;
1) Самая большая наблюдаемая, нестационарная, постоянно эволюционирующая,
расширяющаяся система, не имеющая центра расширения
2) Материальная система, безграничная в пространстве и развивающаяся во времени
3) Вращающаяся система, имеющая в центре мощный источник нетеплового излучения
(не связанный с нагретым газом)
4) Вращающаяся система, имеющая в центре мощный источник теплового излучения
3. Выберите главные космологические признаки Вселенной:
а) анизотропность б) изотропность в) неоднородность г) однородность
д) сингулярность
Ключ к тесту: 1. б) 2. а – 2), б – 1), в – 3), г – 4) 3. б), г)
Выясняем тему урока. Выявление и анализ проблемы. Гипотезы. Проверим исследованием.
- Вспомним, что по современным представлениям, на ранней стадии развития звезда в основном состоит из водорода. Температура внутри звезды столь велика, что в ней протекают реакции слияния ядер водорода с образованием гелия – термоядерные реакции.
Существует гипотеза, что около 30% по массе наблюдаемого во Вселенной гелия образовалось в недрах звёзд.
Проверьте это предположение. (Работа с учебником Стр.132)
В термоядерных реакциях синтеза гелия из водорода в недрах Солнца каждую секунду выделяется 4 · 1026 Дж энергии. При образовании одного ядра гелия выделяется энергия ΔЕ = 4,8 · 10–12 Дж. Поэтому каждую секунду в Солнце образуется 1038 ядер атомов гелия, или 6, · 1011 кг гелия. Полагая, что возраст Галактики близок к возрасту Вселенной: 1,3 · 1010 лет = 3,9 · 1017 с, легко подсчитать массу гелия, которая могла бы образоваться во всех звёздах (1011 звёзд) за этот промежуток времени: 6,7 · 1011 кг/с · 1011 · 3,9 · 1017 с = 2,6 · 1040 кг.
Вывод: Это составляет 13% от всей массы Галактики (масс всех звёзд Галактики 2 · 1041 кг), что существенно меньше наблюдаемой массы гелия.
Исходя из этого в 1946 году астрофизик Георгий Гамов, американский физик российского происхождения (учился вместе с А.Фридманом) и его коллеги разработали физическую теорию начального этапа расширения Вселенной, объясняющую наличие в ней химических элементов синтезом при очень высоких температуре и давлении. Начало расширения по теории Гамова назвали «Большим Взрывом». Соавторами Гамова были Р. Альфер и Г. Бете, поэтому иногда эту теорию называют «α, β, γ-теория» или модель горячей Вселенной.
Модель «горячей Вселенной» - космологическая модель, в которой эволюция Вселенной начинается с состояния плотной горячей плазмы, состоящей из элементарных частиц, и протекает при дальнейшем адиабатическом космологическом расширении, иначе теория Большого взрыва.
3. Поисковое пространство. Работа в 3 группах. (10 минут). Изучение нового материала по 3 темам в группах: «Модель горячей Вселенной. Реликтовое излучение. Теория Большого взрыва». Параграф 36 учебника. Возможен поиск информации в интернете. Проблема: как можно обосновать откуда взялось реликтовое излучение в современной Вселенной, если Вселенная существует много миллиардов лет? (либо проблема, выдвинутая группами).
Отчёт групп в разных формах (Таблица. Кластер. Опорный конспект). (Уровни - базовый, повышенный и высокий). – 10 мин.
Вывод (делают ученики). Как показали наблюдения, это излучение не связано ни с одним из известных небесных тел или их систем. Оно равномерно заполняет видимую Вселенную, т. е. характеризует горячее и сверхплотное состояние вещества в начале расширения. Поэтому это излучение получило название реликтового излучения, т. е. оставшегося от ранних этапов эволюции Вселенной.
Первичное закрепление ( 5 мин).
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ:
1.Возраст Вселенной 13,5 млрд лет. Сейчас мы наблюдаем в самые мощные телескопы первые галактики, от которых свет идёт почти 12,5 млрд лет, так что они излучили свет, когда возраст Вселенной был всего около миллиарда лет. Как вы думаете, нарастив мощь телескопов, сможем ли мы увидеть начало Вселенной или хотя бы первые часы?
2.Как вы думаете, до каких глубин ранней Вселенной мы можем экстраполировать наши знания, хотя общая теория относительности, на которой основана современная космология, применима до нулевых размеров Вселенной?
3.Как вы думаете, что было до того, как возникла Вселенная, которую мы наблюдаем?
4. Рефлексия (5 мин).
Какой продукт мы получили на уроке – новое знание в системе знаний?
(понятие «горячая Вселенная»; крупномасштабную структуру Вселенной; космологические модели Вселенной. Связь средней плотности материи с законом расширения и геометрией Вселенной; радиус и возраст Вселенной).
Уровни усвоения
Базовый |
Повышенный |
Высокий |
1. 2. 3
|
1. 2. 3
|
1. 2. 3
|
- Оцените свои итоги работы на уроке, дополняя предложения:
1.Мне удалось …
2.Меня удивило …
3.Мне понравилось …
4.Я порадовался за …
5.Я могу похвалить себя за …
6.Мне было бы интересно ещё узнать…
- Итоги урока (3 мин).
Мы формулировали следующую проблему: как можно обосновать откуда взялось реликтовое излучение в современной Вселенной, если Вселенная существует много миллиардов лет?
Нашли ли мы ответ на вопрос? Гипотеза подтвердилась?
Я рада, что вы узнали много интересного о нашей Вселенной. Я благодарю вас за урок. Желаю удачи на следующих уроках. До свидания!
Задание на дом: п. 36. По желанию можно написать реферат по изученной теме.
Вопросы. 1. Объясните, почему современная модель расширяющейся Вселенной названа моделью горячей Вселенной.
2. Что такое реликтовое излучение?
3. Полагая, что радиус Вселенной возрастает в зависимости от времени, оцените, когда во Вселенной стали образовываться галактики (время, когда галактики касались друг друга).