Разработка урока по теме: Модель горячей вселенной и реликтовое излучение.
план-конспект урока по физике (11 класс)
Цель: Познакомить учащихся с наиболее актуальной моделью «рождения Вселенной» - «горячей Вселенной», реликтовым излучением, как доказательством справедливости теории.
Задачи:
Обучающая: сформировать: - понятия: модель «горячей Вселенной», реликтовое излучение, возраст Вселенной, факта
расширения Вселенной как свидетельства «Большого взрыва»;
- представления о физических процессах , протекающих на последовательных
этапах развития молодой вселенной;
- представления о научно- экспериментальных свидетельствах,
подтверждающих теорию «Большого взрыва»
Развивающая: развивать - навыки логического мышления, анализа и обобщения фактов;
- навыки самостоятельной работы с первоисточниками: текстом, таблицами,
фото и видео материалами.
Воспитывающая: формирование - коммуникативных навыков, умение говорить и слушать других.
-патриотизма, как чувства гордости за вклад в развитие науки советских и российских
Ученых: А Фридман , Г Гамов
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
razrabotka_uroka_po_astrofizike.docx | 306.83 КБ |
Предварительный просмотр:
Разработка урока по теме:
Модель горячей вселенной и реликтовое излучение.
Цель: Познакомить учащихся с наиболее актуальной моделью «рождения Вселенной» - «горячей Вселенной», реликтовым излучением, как доказательством справедливости теории.
Задачи:
Обучающая: сформировать: - понятия: модель «горячей Вселенной», реликтовое излучение, возраст Вселенной, факта
расширения Вселенной как свидетельства «Большого взрыва»;
- представления о физических процессах , протекающих на последовательных
этапах развития молодой вселенной;
- представления о научно- экспериментальных свидетельствах,
подтверждающих теорию «Большого взрыва»
Развивающая: развивать - навыки логического мышления, анализа и обобщения фактов;
- навыки самостоятельной работы с первоисточниками: текстом, таблицами,
фото и видео материалами.
Воспитывающая: формирование - коммуникативных навыков, умение говорить и слушать других.
-патриотизма, как чувства гордости за вклад в развитие науки советских и российских
Ученых: А Фридман , Г Гамов
План урока:
1. Мотивация (2-3 мин): просмотр фрагмента фильма: Как появилась Вселенная с последующим фронтальным
обсуждением https://www.youtube.com/watch?v=vjali2TKFeQ
2. Восстановление опорных знаний и постановка цели урока(3-4 мин): беседа с учащимися
- ранние представления о Вселенной - космологические модели
- суть и значение открытия Хаббла.
3. Изучение нового материала(26 мин):
а) просмотр видео фрагмента и фронтальная работа с ним (состивить хронографию представлений на
развитие Вселенной ):
https://www.youtube.com/watch?v=xSxKtGYv7jY «У Вселенной было начало»
б) изучение модели «горячая Вселенная» с использованием таблыцы
и видеофрагмента https://www.youtube.com/watch?v=wMV2TYmgxGs
подробное изучение физических процессов в момент «Большого взрыва»
Ученые считают, что самые ранние периоды зарождения Вселенной — продлившиеся от 10-43 до 10-11 секунды после Большого взрыва, — по прежнему являются предметом споров и обсуждений. Если учесть, что те законы физики, которые нам сейчас известны, не могли существовать в это время, то очень сложно понять, каким же образом регулировались процессы в этой ранней Вселенной. Кроме того, экспериментов с использованием тех возможных видов энергий, которые могли присутствовать в то время, до сих пор не проводилось. Как бы там ни было, многие теории о возникновении Вселенной в конечном итоге согласны с тем, что в какой-то период времени имелась отправная точка, с которой все началось.
Сингулярность:
Самый ранний из известных периодов эволюции Вселенной. В это время вся материя содержалась в единственной точке бесконечной плотности и температуры. Планковская эра предположительно длилась от 0 до 10-43 секунды.. Ввиду экстремальных температур и бесконечной плотности материи состояние Вселенной в этот период времени было крайне нестабильным. После этого произошли периоды расширения и охлаждения, которые привели к возникновению фундаментальных сил физики.
Приблизительно в период с 10-43 до 10-36 секунды во Вселенной происходил процесс столкновения состояний переходных температур. Считается, что именно в этот момент фундаментальные силы, которые управляют нынешней Вселенной, начали отделяться друг от друга. Первым шагом этого отделения явилось появление гравитационных сил, сильных и слабых ядерных взаимодействий и электромагнетизма.
В период примерно с 10-36 до 10-32 секунды после Большого взрыва температура Вселенной стала достаточно низкой (1028 К), что привело к разделению электромагнитных сил (сильное взаимодействие) и слабого ядерного взаимодействия (слабого взаимодействия)
Инфляция: С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась эпоха инфляции, которая продлилась с
10-32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени. Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот период была равномерно заполнена энергией высокой плотности, а невероятно высокие температура и давление привели к ее быстрому расширению и охлаждению.
В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц — античастиц, что, как считается, привело к доминированию материи над антиматерией в современной Вселенной.. С этого момента Вселенная стала остывать, начала образовываться и соединяться материя.
Охлаждение: Со снижением плотности и температуры внутри Вселенной начало происходить и снижение энергии в каждой частице. Это переходное состояние длилось до тех пор, пока фундаментальные силы и элементарные частицы не пришли к своей нынешней форме.
Например, ученые считают, что на 10-11 секунде после Большого взрыва энергия частиц значительно уменьшилась.
В течение первых минут расширения Вселенной начался период нуклеосинтеза (синтез химических элементов). Благодаря падению температуры до 1 миллиарда кельвинов и снижения плотности энергии примерно до значений, эквивалентных плотности воздуха, нейтроны и протоны начали смешиваться и образовывать первый стабильный изотоп водорода (дейтерий), а также атомы гелия. Тем не менее большинство протонов во Вселенной остались в качестве несвязных ядер атомов водорода.
Затем электроны объединились с этими ядрами водорода и образовали атомы (опять же преимущественно водорода), в то время как радиация отделилась от материи и продолжила практически беспрепятственно расширяться через пространство. Эту радиацию принято называть реликтовым излучением, и она является самым древнейшим источником света во Вселенной.
С расширением реликтовое излучение постепенно теряло свою плотность и энергию и в настоящий момент его температура составляет 2,7260 ± 0,0013 К (-270,424 °C), а энергетическая плотность 0,25 эВ (или 4,005×10-14 Дж/м³; 400–500 фотонов/см³). Реликтовое излучение простирается во всех направлениях и на расстояние около 13,8 миллиарда световых лет.
Структуризация.
В последующие несколько миллиардов лет более плотные регионы почти равномерно распределенной во Вселенной материи начали притягиваться друг к другу. В результате этого они стали еще плотнее, начали образовывать облака газа, звезды, галактики и другие астрономические структуры, за которыми мы можем наблюдать в настоящее время. Этот период носит название иерархической эпохи. В это время та Вселенная, которую мы видим сейчас, начала приобретать свою форму. Материя начала объединяться в структуры различных размеров — звезды, планеты, галактики, галактические скопления, а также галактические сверхскопления, разделенные межгалактическими перемычками, содержащими всего лишь несколько галактик.
4.Закрепление нового материала и рефлексия(10 мин):
в виде комбинированного опроса:
Устно: Описать с помощью таблицы модель «Горячая Вселенная»
Письменно (фронтально)
-открытия, послужившие поводом к созданию новой космологической модели Вселенной.
- как был определен возраст Вселенной?
- Что сегодня на уроке было для вас: -новым - интересным - полезным
Мы получили представление о современных научных взглядах появления Вселенной, а какова перспектива ее дальнейшего развития…?
5. Домашнее задание(2 мин): а) § 95,96 Вопросы стр.411, 419
б) индивидуальные задания: презентазия- доклад «будущее Вселенной»
Оборудование, УМК, дополнительные материалы:
1. Компьютер, интерактивная доска.
2. В.А. Касьянов « ФИЗИКА 11» углубленный уровень, М., Дрофа, 2018г.
2. . В.М. Чаругин «Астрономия. 10–11 кл.», учебник, М, Просвещение, 2018г.
3. видеоприложения: https://www.youtube.com/watch?v=vjali2TKFeQ
https://www.youtube.com/watch?v=xSxKtGYv7jY
4. раздаточный материал:
Название эпохи | Физические процессы | Время, прошедшее с момента Большого Взрыва | Температура |
Рождение классического пространства-времени | Вселенная рождается из состояния сингулярности, из пространственно-временной «пены» | 5∙10–44 c | 1032 К |
Стадия инфляции | Вселенная начинает расширяться, появляются возмущения плотности, из которых потом образуются скопления галактик. Появляется барионная асимметрия | 5∙10–44–10–36 c | более 1028 К |
Рождение вещества | Появляется горячая плазма, состоящая из элементарных частиц, «кваркового супа» | начиная с 10–36 c | 1028 К |
Радиационная стадия | Вещество и излучение находится в равновесии. На каждый барион приходится 109 фотонов | вплоть до 10–4 c | до 1013 К |
Стадия рекомбинации | Аннигиляция частиц и античастиц с образованием квантов излучения | вплоть до 1 с | 5∙1012–1013 К |
Первичный нуклеосинтез | Образуются протоны и нейтроны. Синтез ядер водорода и гелия, а также лития и берилия | 1–200 с | 109–1010 К |
Стадия рекомбинации водорода | Вещество становится прозрачным. Образование реликтового излучения | 1 с – 1 000 000 лет | 4500–3000 К |
Возникновение галактик | Начало возникновения звезд и галактик | 1 миллиард лет | 30 К |
Современная эпоха | Существование галактик и звезд. Расширение Вселенной продолжается | 15–20 миллиардов лет | 2,725 К |
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Презентация "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение".
Презентация сделана для дистанционных курсов по астрономии в издательстве "Просвещение".Она использовалась для конспекта урока "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение" по ...
План-конспект урока "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение".
План-конспект был сделан для курсов по астрономии. В нем используется презентация размещенная на сайте....
Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение.
Урок №31 "Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение....
Статья по астрономии "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение"
Цель: Познакомить учащихся с понятием «горячая Вселенная» — теорией большого взрыва, реликтовым излучением. Рассказать о физических условиях на начальных стадиях расширения Вселенной...
Презентация к уроку по астрономии Урок №31 "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение"
Цели урока: •Познакомиться с моделью «горячей Вселенной».•Узнать, где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной.•Выяснить, ка...
Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение
План-конспект урока астрономии в 11 классе по теме "Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение"...