Таблица основания для разработки сценария гипотеза горячей вселенной

Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение.
план-конспект урока по астрономии (11 класс) на тему

Урок №31 «Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Урок 31. Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение

Цель: Познакомить учащихся с моделью «горячей Вселенной», реликтовым излучением; сформировать представление о физических условиях на ранних стадиях расширения Вселенной.

— объяснение образования гелия с использования модели горячей Вселенной;

— объяснение возникновения реликтового излучения, как доказательство теории Большого взрыва

— мотивация на продуктивную учебную деятельность.

Оборудование: проектная доска, проектор, презентация к уроку, раздаточный материал.

Приветствие участников образовательного процесса.

Проверяет готовность учащихся к уроку. Отмечает отсутствующих.

Готовятся к уроку.

Просмотр видеофильма «У Вселенной было начало.NICA — Вселенная в лаборатории» https://www.youtube.com/watch?v=xSxKtGYv7jY

Выдает раздаточные листы (см. приложение №1). Акцентирует внимание на основных моментах фильма, которые необходимо отразить.

Смотрят фильм, заполняют раздаточные листы.

Изучение нового материала

Где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной.

Какие наблюдения указывают на высокие температуры вещества Вселенной в начале расширения. Реликтовое излучение.

Объясняет новый материал, используя презентацию. Акцентирует основные и важные моменты по данной теме. Задает вопросы, помогает делать выводы.

Делают записи в тетради, работают с учебником, отвечают на вопросы (ответы находят в параграфе).

Закрепление нового материала

Ответы на вопросы после параграфа стр.133

Помогает отвечать, задает наводящие вопросы (по необходимости).

Отвечают, используя учебник. Делают соответствующие выводы и записывают их в тетрадь.

Обобщение изученного материала, оценка работы учащихся.

Подводит итоги урока с участием учащихся, оценивает их работу, задает домашнее задание.

Слушают учителя, отвечают на вопросы, записывают домашнее задание.

Раскрытие содержания этапов урока.

1. Организационный этап. (1 мин.)

— Проверка готовности учащихся к уроку;

— Определение отсутствующих на уроке.

2. Мотивационный этап. (9 мин)

Тема нашего урока: Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучение. (1 слайд)

Для погружения в тему урока я предлагаю Вам посмотреть видеофильм «У Вселенной было начало.NICA — Вселенная в лаборатории» (2 слайд).

Вам необходимо заполнить раздаточный лист, который лежит на столе. (см. приложение №1). В нем акцентировано внимание на основные моменты фильма, которые необходимо дописать и закончить.

Какое другое название имеет теория Большого взрыва? Ответить на этот вопрос, вам поможет учебник. Откройте его на странице 132. (Учащиеся работают с учебником. Отвечают на вопрос).

Откройте свои тетради и запишите тему урока.

Что нового сегодня мы узнаем? (Используя учебник, учащиеся отвечают) .

3. Этап изучения нового материала.

До образования звезд вещество в основном состояло из водорода, простейшего химического элемента. Первые звезды были водородные. (3 слайд)

Как образовался гелий в недрах звезд? (4 слайд) Он образовался в результате термоядерной реакции. Данную реакцию вы видите на доске, запишите ее в тетрадь.

Затем часть их вещества возвращалась или в межзвездную среду при взрывах сверхновых, или при спокойном сбросе вещества, или в процессах сходных с солнечным ветром.

И з сброшенного вещества формировалось новое поко л е н и е з вёзд. (5 слайд)

Существует гипотеза, что весь наблюдаемый во Вселенной гелий образовался в недрах звезд. (6 слайд)

Проверить это предположение можно прочитав учебник на странице 132. (Учащиеся работают с учебником).

В термоядерных реакциях синтеза гелия из водорода в недрах Солнца каждую секунду выделяется 4 · 10 26 Дж энергии. При образовании одного ядра гелия выделяется энергия ΔЕ = 4,8 · 10 –12 Дж. Поэтому каждую секунду в Солнце образуется 10 38 ядер атомов гелия, или 6, · 10 11 кг гелия. Полагая, что возраст Галактики близок к возрасту Вселенной: 1,3 · 10 10 лет = 3,9 · 10 17 с, легко подсчитать массу гелия, которая могла бы образоваться во всех звёздах (10 11 звёзд) за этот промежуток времени: 6,7 · 10 11 кг/с · 10 11 · 3,9 · 10 17 с = 2,6 · 10 40 кг.

Исходя из этого в 1946 году Георгий Гамов, американский физик российского происхождения, пришел к выводу, что основная масса гелия образовалась на ранней стадии расширения Вселенной. (7 слайд)

Георгий Антонович Гамов (4 марта 1904 — 19 августа 1968) — ученый-энциклопедист, ученый-теоретик и одновременно ученый-экспериментатор экстракласса, крупный физик и астрофизик, написавший большую часть своих работ в США. Ему принадлежат три научных открытия «нобелевского ранга» — в области теории альфа-распада, теории «Большого Взрыва» и в теории генетического кода. При этом Гамов не получил ни одной Нобелевской премии, а только премию ЮНЕСКО в 1956 году. (8 слайд).

Образование гелия в термоядерных реакциях возможно лишь при температуре свыше нескольких миллионов кельвинов, то на ранних этапах расширения Вселенная была не только плотной, но и горячей. (9 слайд) Поэтому принятая в настоящее время модель

расширяющейся Вселенной получила название модели «горячей» Вселенной.

Модель «горячей» Вселенной получила эмпирическое подтверждение в 1965 году в открытии реликтового излучения американскими учеными Робертом Уилсоном и Арно Пензиасом. (10 слайд)

В 1963 году перед ними была поставлена задача выяснить природу шумов в радиодиапазоне, создающих помехи для радиосвязи. Отметя целый ряд вероятных причин (вплоть до загрязнения антенн голубиным пометом), они пришли к выводу, что источник стабильного фонового шума находится за пределами нашей Галактики. Иными словами, это был космический радиационный фон, предсказанный астрофизиками-теоретиками, включая Роберта Дика, Джима Пиблза и Георгия Гамова. (11 слайд)

Что такое реликтовое излучение? (Учащиеся работают с учебником на странице 133).

Итак, реликтовое излучение — фоновое космическое излучение, спектр излучения строго соответствует спектру излучения абсолютно черного тела с Т=2,7К, максимум в спектре излучения приходится на длину волны – 1мм. (12 слайд)

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, оставшегося от ранних этапов эволюции Вселенной.

4. Этап закрепления нового материала.

В заключение нашего сегодняшнего урока, давайте ответим на вопросы: (13 слайд)

1. Что я сегодня узнал?

— Когда образовалась Вселенная? В результате чего?

— Из чего состоит вещество?

— Объясните, почему современная модель расширяющейся Вселенной названа моделью горячей Вселенной?

2. Продолжите фразы: Я понял, что… Мне захотелось…

5. Этап подведения итогов.

Сегодня мы изучили интересную тему, запишите домашнее задание. (14 слайд)

§ 36, стр. 134 (кластер по главе «Строение и эволюция Вселенной»). Подготовить сообщения по вопросам для обсуждения.

1. В.М. Чаругин «Астрономия. 10–11 кл.», учебник, М, Просвещение, 2018г.

2. Презентация, сделанная с использованием учебника В.М. Чагурина, картинок из Яндекса.

3. Видео урок https://www.youtube.com/watch?v=xSxKtGYv7jY « У Вселенной было начало. NICA — Вселенная в лаборатории »

«У Вселенной было начало. NICA — Вселенная в лаборатории»

1. Теория относительности А.Эйнштейна — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. А.А.Фридман — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Э. Хаббл — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. А.А. Гамов — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Р.Вильсон и А.Пензиас — __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Вселенная образовалась ________млрд лет назад в результате _____________________________________________________________________________

7. Строение вещества

Атом – атомное ядро + электрон

8. Кварк-глюонная плазма образовалась __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. от Большого взрыва до наших дней

10 -44 c 10 -33 c 10 -10 c 10 -6 c 3мин 300000лет 1млрд лет 13,7млрд t

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Уро к изучения нового ма териала в 9 классе. Содержит конспект и презентацию к уроку.

Презентация сделана для дистанционных курсов по астрономии в издательстве «Просвещение».Она использовалась для конспекта урока «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение» по .

План-конспект был сделан для курсов по астрономии. В нем используется презентация размещенная на сайте.

Цель: Познакомить учащихся с понятием «горячая Вселенная» — теорией большого взрыва, реликтовым излучением. Рассказать о физических условиях на начальных стадиях расширения Вселенной.

Цель: Познакомить учащихся с наиболее актуальной моделью «рождения Вселенной» — «горячей Вселенной», реликтовым излучением, как доказательством справедливости теории.

Цели урока: •Познакомиться с моделью «горячей Вселенной».•Узнать, где, когда и как образовалось основное количество гелия во Вселенной.•Выяснить, ка.

Источник

Таблица основания для разработки сценария гипотеза горячей вселенной

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.Организация целевого пространства. Мотивация к деятельности. Актуализация знаний.

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 ).

4.Организация рефлексивного пространства. Составление таблицы или общего кластера по теме «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение». Этап «Рефлексия».

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

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 · 10 26 Дж энергии. При образовании одного ядра гелия выделяется энергия ΔЕ = 4,8 · 10 –12 Дж. Поэтому каждую секунду в Солнце образуется 10 38 ядер атомов гелия, или 6, · 10 11 кг гелия. Полагая, что возраст Галактики близок к возрасту Вселенной: 1,3 · 10 10 лет = 3,9 · 10 17 с, легко подсчитать массу гелия, которая могла бы образоваться во всех звёздах (10 11 звёзд) за этот промежуток времени: 6,7 · 10 11 кг/с · 10 11 · 3,9 · 10 17 с = 2,6 · 10 40 кг.

Вывод: Это составляет 13% от всей массы Галактики (масс всех звёзд Галактики 2 · 10 41 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).

Источник