Разработка урока астрономии по теме "Эволюция Вселенной"
план-конспект урока по астрономии (11 класс) по теме

Этап урока

Виды работы, формы, методы, приемы

Содержание педагогического взаимодействия

Формируемые УУД

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Организационный

Диалог

Приветствует учеников, озвучивает тему урока

 Приветствуют учителя, записывают тему урока в тетрадь

Проверка ДЗ с прошлого урока

Фронтальный опрос

Предлагает ответить на вопросы:

• в чем суть фотометрического парадокса?
• с помощью чего возможно разрешение данного парадокса?

• чем Вселенная отличается от метагалактики?
• Какие модели Вселенной были предложены Фридманом и в чем их главные отличия?

Отвечают на вопросы учителя, используя материал ранее изученных параграфов 34,35.

Анализируют ответы одноклассников.

По необходимости исправляют ошибки

Познавательные: умение слушать, анализировать услышанное, умение формулировать свои мысли и логично их излагать.

Регулятивные: умение осуществлять самооценку, умение оценивать правильность ответов других учеников.

Коммуникативные: умение владеть монологической и диалогической речью

Мотивационный этап

Работа в группа,

Работа с учебником

Работа с таблицами

Делит учеников на 3 состава 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?

1 группа работает с учебниками физики, астрономии, а также а таблицей "Ранний нуклеосинтез во Вселенной". Через 5 мин поисков ответов ученики первой  группы начинают отвечать на предложенные вопросы (см. приложение 1), демонстрируют всему классу таблицу

2 группа 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)

Познавательные: Мысленная обработка полученной информации,

анализ услышанного, определение границ знания и незнания, поиск и выделение необходимой информации, структурирование знаний, анализ текста.

Регулятивные: Составление плана действий и последовательности действий при выполнении  расчетов, корректировка ответов учащихся, анализ информации.

Коммуникативные: согласование действий и учет мнений в процессе дискуссии, умение работать в команде, прислушиваться к мнению собеседника, выдвижение гипотезы и ее обоснование, установление причинно-следственных связей

Мотивационный этап

Проблемный вопрос

А теперь, работая в парах, сравните массу гелия, который выработан всеми звездами Галактики и массой гелиево-водородных звезд, населяющих нашу Галактику. Сравнимы ли эти величины?? Сделайте вывод.  Предложите варианты объяснения наблюдаемого результата.

Ученики в парах высчитывают отличие в массах, составив пропорцию:

2*1041 - 100%

5*1040 - х%

Следовательно

х = 5*1040*100%:2*1041=

=25%

Делают вывод, что гелий, выработанный звездами нашей Галактики составляет лишь 25%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

Лекция учителя

Работа с таблицами

Работа в парах.

Работа с таблицами

Работа с учебником

Лекционный материал:

Более точные подсчеты показывают, что гелий, выработанный звездами нашей Галактики, составляет не 25, а 13% от общей массы всего гелия. Но всё равно очевидно, что гелий действительно должен был начать образовываться еще раньше, чем возникли звезды и сама Галактика.

Именно к такому выводу пришел российский ученый Георгий Гамов.

Он предположил , что еще до образования масштабных структур (галактик, звезд, планет) гелий уже существовал, но тогда он мог возникнуть на ранних этапах эволюции Вселенной.

Так как для его образования должны протекать термоядерные реакции, а они требуют очень высоких температур, то Вселенная в момент зарождения должна быть очень горячей, что не противоречит идее Большого взрыва, потому что в момент взрывов действительно реализуются высокие температуры. Такая модель получила название "горячей Вселенной".

На сегодняшний день выделяют несколько этапов эволюции Вселенной, которые были ею пройдены от точки сингулярности в момент Большого Взрыва до наших дней.

Рассмотрим их и проанализируем главные отличия этих этапов друг от друга, изучив таблицы "Ранняя Вселенная" и "Периоды эволюции Вселенной.

Итак, мы видим, что через 10 с после Большого Взрыва вещество отделилось от излучения. И это излучение пронизывало Вселенную тогда и должно пронизывать Вселенную и до сих пор. Но оно   должно было остыть согласно формуле

Более точные расчеты дают температуру 3 К. Георгий  Гамов и его американские коллеги предсказали существование такого излучения в рамках модели "Горячей Вселенной" и даже предсказали его температуру: 3-5 К. (учитель рассказывает по плакату "Реликтовое излучение", смотри приложение 6)

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.

Излучение с такой малой длиной волны называют микроволновым излучением. Оно действительно было обнаружено экспериментально в 1965 году. Астрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон изучали излучение межзвездной среды нашей Галактики и в общем "шуме" выявили волны, явно не имеющие отношения к сигналам, рождаемым нашей Галактикой, так как эти радиоволны приходили из космоса со всех сторон с одинаковой интенсивностью .Это излучение пронизывало весь объем Вселенной. Казалось, что пространство излучает волны так, как будто оно нагрето до температуры 3.5 К. что и совпадало с температурой предсказанного Гамовым излучения.

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.

Ученики рассматривают в учебник изображение Гамова Георгия Антоновича.

Кратко записывают в тетради суть гипотезы Гамова о горячей Вселенной.

Изучают таблицы (смотри приложение 4 "Таблицы")

Заполняют в тетради таблицу "Этапы развития Вселенной" (смотри приложение 5)

Ученики изучают таблицу "Реликтовое излучение",  делают примерный расчет, какую температуру могло бы иметь излучение на данный момент:

Т=

1010К:(4*1017 с)1/2=

=15 К

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

Ученики кратко записывают в тетради историю открытия реликтового излучения.

Анализируют снимок распределения микроволнового реликтового излучения из параграфа 36 в учебнике Чаругина.

Познавательные: поиск и выделение необходимой информации, структурирование знаний, анализ текста, выведение следствий из полученной информации.

Регулятивные: прогнозирование, предвосхищение результата и уровня усвоения знаний, осуществление актуального контроля на уровне произвольного внимания.

Коммуникативные: развитие умения работать в паре, умения слушать и слышать товарищей, грамотно формулировать вопросы по изучаемой теме.

Рефлексия

Беседа

Учитель предлагает ученикам завершить фразы:

1. Сегодня я узнал…

2. Было трудно…

3. Я понял, что…

4. Я почувствовал, что…

5. Я  попробую…

6. Меня удивило…

7. Мне захотелось…

8. Расскажу дома, что …

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. Я попробую дома рассказать всем интересные факты об эволюции Вселенной
6. Меня удивило то, что излучение, возникшее в момент рождения Вселенной существует до сих пор
7. Мне захотелось еще глубже и серьезнее изучать астрономию
8. Расскажу дома, что наша Вселенная за ничтожно малое время расширилась от точки до гигантских размеров

Познавательные: трансформация полученной информации в языковую форму с эмоциональной окраской.

Регулятивные: самоанализ эмоций, полученных от урока.

Коммуникативные: развитие монологической речи,  языковое выражение внутренних ощущений

Домашнее задание

Беседа

Учитель озвучивает ДЗ на следующий урок

Ученики записывают ДЗ:

1. Прочитать параграф 36

2. Подготовить ответы на вопросы после параграфа

3. Приготовить доклад на тему "Жизнь и деятельность Г.Гамова"