Конспект урока астрономии солнце строение солнца

Солнце. Внутреннее строение Солнца
план-конспект урока по астрономии (11 класс) на тему

Урок астрономии. (Технологическая карта)

Скачать:

Предварительный просмотр:

Название методической разработки: Урок по астрономии «Солнце, состав и внутреннее строение»

Автор разработки: Черанёва Алёна Игоревна

Солнце, состав и внутреннее строение

Астрономия (базовый уровень)

Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К.Страут

Личностные: формировать ответственное отношение к учению, готовность к саморазвитию и самообразованию; формировать компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками; формировать устойчивую учебно-познавательной мотивацию и интерес к учению.

Метапредметны е: осуществлять поиск решения задач, критически оценивать информацию, использовать модельно-схематические средства для представления существенных связей и отношений.

Предметные : воспроизводить физические сведения о Солнце, объяснять внутреннее строение Солнца и его атмосферы, объяснять изменение температуры от поверхности к центру, понимать причины образования пятен на Солнце, применять закон Стефана-Больцмана для нахождения температуры Солнца

Планируемые образовательные результаты

Знать /понимать : Строение Солнца, солнечной атмосферы. Проявления солнечной активности: пятна, вспышка, про туберанцы. Закон Стефана –Больцмана.

-познавательные: поиск обобщенных способов решения задач; критическое оценивание информации; использование различных модельно-схематических средства для представления существенных связей и отношений.

— регулятивные: осуществление самонаблюдения, самоконтроля, самооценки в процессе урока; формирование умения самостоятельно контролировать свое время и управлять им.

— коммуникативные: организация и планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; построение устных и письменных высказываний в соответствии с поставленной задачей.

формирование ответственного отношения к учению, готовности к саморазвитию и самообразованию; формирование компетентности в общение и сотрудничестве со сверстниками; формирование устойчиво учебно-познавательной мотивации и интереса к учению

Средства ИКТ (ЭФУ, программы, приложения, ресурсы сети Интернет)

Ноутбук, мультимедийный проектор, колонки, планшет у каждого ученика.

1. Рисунок «Солнце» (строение Солнца и его физические параметры)

1. Коротенькое видео о Солнце. https://r2—sn-hxb54vo-n8me.googlevideo.com/videoplayback
2. Приложение 3.

Организационная структура урока

Образовательные задачи (планируемые результаты)

Используемые ресурсы, в т.ч. ЭФУ (для ЭФУ укажите названия конкретных объектов и страницу)

Психологически настроить учащихся на учебную деятельность.

Добрый день! Я рада нашей встрече. Надеюсь, что наш урок пройдет интересно, с большой пользой для вас.

Ученики слушают учителя и настраиваются на изучение и восприятие нового материала.

Сообщают об отсутствующих.

Поставить познавательную задачу.

Видеоролик «Коротенькое видео о Солнце»

Посмотрите маленький видеоролик и скажите, что мы сегодня будем изучать? И что бы вы хотели еще узнать об этом объекте.

Просматривают ролик. Отвечают на вопросы учителя. Ставят цель урока.

1. Постановка учебной задачи (8 минут)

Активизация знаний учащихся, необходимых для изучения нового материала), формирование мотивации учащихся.

Тест (приложение 1)

Начнем наш урок с того, что мы уже знаем про Солнце. Вспомним и ответим на вопросы теста.

Контролирует работу. Организует работу по взаимопроверке и оцениванию.

Выполняют взаимопроверку, оценивают полученные результаты сравнивая ответы с ключом. Оценивают работу друг друга. (Приложение 4)

1. Открытие «новых знаний» (20 минут)

«Открытие» новых знаний, а именно знакомство с общими сведениями о солнце; с солнечой постоянной; закон Стефана –Больцмана, состав и строение Солнца, атмосфера Солнца. качественных и количественных задач.

ЭФУ , параграф 21 п.1-3,

Рисунок «Солнце» (строение Солнца и его физические параметры)

Дает задание: «У вас на столах опорный конспект( Приложение 2) с сокращениями и недостающими данными. Ваша задача в парах на полях ОК сделать расшиф-ровку аббревиатуры, дополнить ОК данными. И составить связный рассказ о Солнце . Через 10 минут заслушаем ваши работы.» Контролирует работу учащихся, консультирует. Организует выступление учеников и обсуждение их выступлений.

Организует оценивание учащимися своей работы в парах

Работают с ОК, и ЭФУ читают текст, рассматривают рисунки, Слайд-шоу просматривают видео ЭФУ , дополняют ОК. Учащиеся одной пары выступают через 10 минут. Остальные слушают, дополняют.

Оценивают качество своей работы.

1. Закрепление новых знаний (13 минут)

Воспроизведение изученного материала на уровне логических рассуждений, и

самостоятельном применение при решении количественных задач.

Источник

Конспект урока по астрономии: «Строение Солнца. Солнечная активность» (11 класс)

Учитель: Дашко Татьяна Леонидовна

Уровень образования: базовый

Тема: « Строение Солнца, солнечной атмосферы. Солнечно-земные связи»

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности.

Время проведения: 1 полугодие

Участники: 11 класс

Цель: формирование фундаментального астрономического понятия «звезда» на примере рассмотрения физической природы и основных характеристик Солнца как ближайшей и наиболее изученной звезды.

Общеобразовательные — формирование понятий:

— об основных характеристиках Солнца как космического тела: массе, размерах, плотности, движении, химическом составе и состоянии вещества, магнитном поле, возрасте и т.д.
— о внутреннем строении Солнца (ядре, зонах лучистого переноса и конвекции) и солнечной атмосфере (фотосфере, хромосфере, короне);
— об основных параметрах внутреннего строения (температуре, давлении, плотности газа и т.д.)

— об энергетике Солнца;
— о космических явлениях, наблюдаемых в атмосфере Солнца (грануляция, пятна, факельные поля, протуберанцы, вспышки, солнечный ветер).

1) Формирование научного мировоззрения учащихся:

— в ходе знакомства с определенным типом космических объектов – звездами и при рассмотрении основных физических характеристик Солнца как ближайшей из звезд;
— при изучении материала об энергетике Солнца.

2) Атеистическое воспитание учащихся в результате опровержения мифа о «сотворении мира» в свете данных о природе и возрасте Солнца как звезды, рядовой по своим параметрам. Политехническое воспитание при знакомстве учащихся с применениями научных знаний о Солнце в практической деятельности человека.

Развивающие — формирование умений:

— анализировать информацию, объяснять свойства космических объектов на основе важнейших физических теорий;
— решать задачи на расчет основных параметров Солнца с использованием законов механики, молекулярной физики и термодинамики.

Ученики должны знать:

— об основных физических характеристиках Солнца (приближенные значения соответствующих числовых величин;);
— о внутреннем строении (ядре, зонах лучистого переноса и конвекции) и структуре атмосферы (фотосфере, хромосфере, короне) Солнца;
— о возможности расчета параметров внутреннего строения Солнца (температуре, давлении, плотности газа и т.д.) на основе законов физики;
— основные сведения о термоядерных реакциях в недрах Солнца как основе звездной энергетики;
— астрономические величины (температура фотосферы, температура и давление в центре Солнца, массу и размеры Солнца в сравнении с земными).

Ученики должны уметь:

— анализировать учебный материал, использовать обобщенный план для изучения космических объектов, делать выводы;
— решать задачи на расчет основных параметров Солнца с использованием законов механики, молекулярной физики и термодинамики.

Наглядные пособия и демонстрации:

— презентация «Солнце»
— таблицы: «Солнце»; «Строение Солнца»; «Солнечная система».

Задание на дом: Изучить материала учебников:
— Б.А. Воронцов-Вельяминова: § 22 (1, 2); упр. 19.

Лекция, беседа, рассказ учителя

Закрепление изученного материала. Решение задач

Работа у доски, самостоятельное решение задач в тетради

Подведение итогов урока. Домашнее задание

Урок начинается с объявления о начале изучения новой, одной из важнейших в курсе астрономии, темы «Солнце и звезды». Учитель объясняет школьникам цель и задачи изучения новой темы: изучение физической природы звезд и звездных систем. Внимание учащихся обращается на следующие положения:

1. Звезды — отдельный самостоятельный тип космических тел, качественно отличающийся от других космических объектов.
2. Звезды – один из наиболее распространенных (возможно, наиболее распространенный) тип космических тел.
3. Звезды сосредотачивают в себе до 90% видимого вещества в той части Вселенной, в которой мы живем и которая доступна нашим исследованиям.
4. Атомы вещества, из которого состоит наша планета и мы сами образовались свыше 6 миллиардов лет назад в недрах звезд.
5. От ближайшей из звезд – Солнца — зависит существование и развитие жизни на Земле.

Затем в ходе фронтального опроса и беседы с учениками мы повторяем и актуализируем знания о природе Солнца и звезд, обретенные школьниками ранее на уроках природоведения, естествознания, физики среднего и старшего звена, и астрономии. Следует проверить понимание понятий «космические объекты», «космические тела» и «космические системы».

Далее следует лекционное изложение нового материала. Оно начинается с рассмотрения основных физических характеристик и внутреннего строения Солнца как ближайшей и наиболее подробно изученной звезды. Строение Солнца можно продемонстрировать при помощи соответствующей таблицы (при этом экономится учебное время), но для более качественного усвоения материала учениками лучше поэтапно, с соответствующими пояснениями, воспроизвести его на доске (а ученики перерисовывают ее в свои тетради).

Масса Солнца 1,989× 10 30 кг, в 333434 раз превышает массу Земли и в 750 раз — всех планетных тел Солнечной системы. Радиус Солнца 695990 км, в 109 раз больше земного. Средняя плотность солнечного вещества 1409 кг/м 3 , в 3,9 раза ниже плотности Земли. Ускорение силы тяжести на экваторе 279,98 м/с 2 (28 g). Экватор Солнца наклонен под углом 7,2 к плоскости эклиптики. Сидерический период вращения на экваторе равен 25,38 суток и увеличивается по направлению к полюсам (до 32 суток на широте 60 ). Солнце обладает магнитным полем со сложной структурой средней напряженностью 1-2 Гс.

Возраст Солнца около 5 млрд. лет.

Видимая звездная величина (блеск) Солнца -26,6 m . Мощность общего излучения Солнца 374× 10 21 кВт. Светимость Солнца 4× 10 20 Вт. Земля получает 1/2000000000 часть солнечной энергии: на площадку в 1 м 2 , перпендикулярную солнечным лучам за пределами земной атмосферы приходится 1,36 кВт лучистой энергии.

Температура видимой поверхности (фотосферы) Солнца 5770 К. Спектральный класс Солнца G2.

Химический состав Солнца: водород — 71 %, гелий — 26,5 %, остальные элементы 2,5 %. Солнце не содержит в своем составе неизвестных на Земле химических элементов.

Агрегатное состояние солнечного вещества – ионизированный атомарный газ (плазма). Вглубь Солнца, с увеличением температуры и давления, степень ионизации растет вплоть до полного разрушения атомов в ядре Солнца.

Внутреннее строение Солнца:

1. Ядро (зона термоядерных реакций) — центральная область, простирающаяся на 1/3 радиуса Солнца от его центра, вблизи которого при давлении до 2× 10 18 Па, температуре 1,5- 1,6× 10 7 К и плотности плазмы до 16 г/см 3 протекают термоядерные реакции превращения ядер атомов водорода в ядра атомов гелия, сопровождающиеся выделением колоссальной энергии. Ядро вращается как единое твердое тело с периодом 22-23 суток.

2. Зона лучистого переноса (расстояния от 1/3 до 2/3 R) – область, в которой выделяющаяся в солнечном ядре энергия передается наружу, от слоя к слою, в результате последовательного поглощения и переизлучения электромагнитных волн. Плавно распределяясь по возрастающему объему вещества, энергия (и, в соответствии с законом Вина, длина) электромагнитных волн постепенно уменьшаются от 10 -11 -10 -12 Дж (g — и жесткое рентгеновское излучение) на границе с ядром до 10 -16 Дж (жесткий ультрафиолет) на границе с конвективной зоной, где плотность плазмы составляет около 0,16 г/см 3 при давлении до 10 13 Па и температуре до 10 6 К.

3. Зона конвекции (0,29 R) простирается почти до самой видимой поверхности Солнца. В ней происходит непрерывное перемешивание (конвекция) солнечного вещества со скоростью от 1 м/с в глубине зоны до 2-3 м/с на границе с фотосферой. В энергию магнитного поля преобразуется до 0,1 % от всей поступающей в конвективную зону тепловой энергии Солнца. На дне конвективной зоны с 22-летней периодичностью накапливается намагниченная плазма, образующая мощный магнитный слой. На глубины 0,8-0,9 R появляются первые нейтральные атомы – сначала гелия, затем водорода, выше их концентрация увеличивается.

Выше простирается атмосфера Солнца, в которой выделяется ряд следующих областей:

Фотосфера (сфера света) — слой газов толщиной 350-700 км. В нижнем слое фотосферы, обладающем температуре 8000 К при давлении солнечного вещества до 10 6 Па наблюдается гранулы — ячейки верхнего яруса конвективной зоны размерами около 700 км и временем существования до 8 минут — восходящие потоки раскаленных газов. Гранулы разделяются темными промежутками шириной до 300 км. Убывание температуры в наружных слоях фотосферы приводит к тому, что в спектре видимого излучения Солнца, почти полностью возникающего в фотосфере, наблюдаются темные линии поглощения. Они называются фраунгоферовыми в честь немецкого оптика Й. Фраунгофера (1787-1826), впервые зарегистрировавшего в 1814г. несколько сотен таких линий. По той же причине (падение температуры от центра Солнца) солнечный диск с края кажется более темным. Светлые участки фотосферы , на которых поверхность Солнца разогрета до 7000-10000 К, называются факельными полями (флоккулами). Отдельные участки фотосферы с пониженной до 4000-4500 К температурой по контрасту с раскаленной окружающей поверхностью воспринимаются как черные солнечные пятна.

Фотосфера условно считается «видимой поверхностью» Солнца (хотя на самом деле это тонкий слой раскаленного ионизированного газа) потому, что в вышележащих слоях солнечной атмосферы плотность вещества уменьшается настолько, что мы видим фотосферу Солнца сквозь эти слои, которые можем наблюдать лишь в особых обстоятельствах или при помощи специальных приборов.

Хромосфера толщиной около 10 4 км наблюдается во время полных солнечных затмений как красноватое кольцо вокруг Солнца. Её температура составляет десятки и сотни тысяч кельвин. Выше 1500 км хромосфера представляет собой совокупность сравнительно плотных и горячих (6000-15000 К) газовых струй и волокон. На высоту 4000-5000 км со скоростью 20 км/с поднимаются редкие изолированные столбы солнечного вещества – хромосферные спикулы диаметром 500-3000 км, занимающие до 0,5 % солнечной поверхности. На высоту от 10 4 –10 5 км вздымаются протуберанцы — сравнительно холодные плотные облака солнечного вещества разнообразной, часто причудливой формы. Время от времени наблюдаются хромосферные вспышки – термоядерные взрывы с выделением энергии до10 25 Дж.

Корона – внешняя, наиболее разреженная часть солнечной атмосферы, обладает очень сложной и постоянно изменяющейся структурой. Корона разделяется на внутреннюю (Т 6 К) и внешнюю (Т 6 К), образующую на расстоянии в несколько радиусов Солнца поток солнечного вещества — заряженных частиц (е — , р) и электромагнитного излучения — солнечный ветер, «дующий» со скоростью от 350-400 км/с на экваторе до 700 км/с на полюсах Солнца. Лучше всего хромосферу и корону наблюдать со спутников и орбитальных космических станций в УФ-вых и рентгеновских лучах.

Солнце и звезды светят потому, что в их недрах происходят термоядерные реакции превращения ядер атомов водорода в ядра атомов гелия.

Вы уже знаете, что массы звезд в сотни тысяч раз, в миллионы раз превышают массу Земли. Такая огромная масса порождает очень сильное давление верхних слоев вещества звезды на вещество вблизи её центра. Температура и давление вглубь звезды очень быстро растут: так, если температура видимой поверхности Солнца составляет около 6 000 К, то к центру Солнца она возрастает до 15 000 000 К при давлении до 2× 10 18 Па! В недрах более массивных звезд температура и давление еще выше.

Звезды почти целиком состоят из водорода и гелия: Солнце содержит 71% водорода, 26,5% гелия и лишь 2,5% других, более тяжелых химических элементов.

Под действием высоких температур и давлений в центрах звезд ядра атомов водорода — протоны — сближаются так тесно, что силы ядерного притяжения преодолевают силы электрического отталкивания. В результате этого взаимодействия протоны объединяются, образуя ядра атома гелия. Процесс идет в 3 этапа с огромным выделением энергии.

Эти термоядерные реакции носят название протон-протонного цикла. В более массивных звездах помимо реакций протон-протонного цикла протекают более мощные термоядерные реакции азотно-углеродного цикла, в которых ядра атомов азота и углерода являются катализаторами термоядерных реакций превращения водорода в гелий.

Водород – «звездное топливо», «сгорающее» в недрах звезд для того, чтобы они могли жить и светить. С течением времени близ центра Солнца и других звезд становится все меньше водорода и все больше гелия.

Чем меньше масса звезды, тем ниже давление и температура в её недрах, тем слабее, с меньшим выделением энергии идут термоядерные реакции, тем дольше «сгорает», превращаясь в гелий, водород в ядре звезды и тем дольше она живет. У красных тусклых звезд-карликов долгий век — они живут десятки миллиардов лет.

Наше Солнце — желтая, средняя по своим характеристикам звезда класса G живет уже 5 миллиардов лет, и будет светить еще почти 8 миллиардов лет.

Существование звезд обусловлено равновесием сил тяготения и упругости (газового давления)

Наше Солнце и другие звезды можно сравнить со сверхмощными — мощностью в миллиарды миллиардов земных водородных бомб! – естественными, природными термоядерными бомбами, непрерывно взрывающимися в течение миллионов и миллиардов лет.

Почему же этот сверхмощный взрыв не разрывает, не распыляет звезду в космическом пространстве? Этому мешает сила всемирного тяготения.

Масса звезд настолько велика, что сила тяготения мешает веществу звезды разлетаться в окружающем пространстве, притягивает его к центру звезды.

На каждую частицу вещества внутри звезды постоянно действуют две силы: одна из них — сила давления световых лучей и раскаленного газа, возникающая в ходе термоядерных реакций в недрах звезды, отталкивает эту частицу вещества прочь от звезды; другая — сила тяготения — стремится притянуть её обратно. Эти силы равны по величине, но противоположны по направлению. Они уравновешивают друг друга миллионы и миллиарды лет.

Солнечно-земные связи. Солнце оказывает огромное влияние на явления, происходящие на Земле. Коротковолновое его излучение определяет важнейшие физико-химические процессы в верхних слоях земной атмосферы. Видимые и ИК лучи являются основными поставщиками тепла для Земли. В различных странах мира, в том числе и в нашей стране, проводятся работы по более широкому использованию солнечной энергии для хозяйственных и промышленных целей. Солнце не только согревает и освещает Землю. Проявление солнечной активности сопутствует возникновению целого ряда геофизических явлений. Потоки заряженных частиц, ускоренные во вспышках, влияют на магнитное поле З. и вызывают магнитные бури, которые приводят к проникновению заряженных частиц в более низкие слои атмосферы, отчего и возникают полярные сияния. Коротковолновое излучение С. Усиливает ионизацию верхних слоев атмосферы, что сильно влияет на условия распространения радиоволн, иногда нарушается радиосвязь. Оказалось, то активные процессы на С., влияя на атмосферу и магнитное поле З., косвенным образом влияют и на сложные процессы органического мира – как животного, так и растительного. Эти воздействия и механизм в настоящее время исследуются учеными.

На заключительном этапе урока можно предложить ученикам выполнить 1-3 задачи.

Какая энергия поступает за 1мин. от Солнца в озеро площадью 1 км в ясную погоду, если высота Солнца над горизонтом 30, а атмосфера пропускает 80% излучения?

Решение: Т.к. солнечная постоянная составляет 1,36 кВт/м 2 (за пределами атмосферы), то на 1м 2 озера за 1 сек поступает энергия, равная

1,36*10 3 Дж/(с*м 2 )*0,8*0,5=544 Дж/(с*м 2 ), а на всю его площадь за 1 мин:

544 Дж/(с*м 2 ) 60с*10 6 м 2 =3,3*10 10 Дж.

Какая мощность излучения в среднем приходится на 1 кг солнечного вещества?

Решение: зная полную мощность излучения Солнца (его светимость L =4 10 26 Вт) и его массу (М=2 10 30 кг), нетрудно рассчитать, что искомая величина составляет 2 10 -4 Вт/кг.

Итоги урока: ответить на вопросы учителя, анализируя усвоенный материал.

Источник