План-конспект урока по теме «Модель горячей Вселенной и реликтовое излучение»
Цель урока: сформировать умение учащихся описывать и объяснять современную научную картину мира на основе физических и астрономических знаний
Задачи урока:
ввести понятия “горячая Вселенная”, реликтовое излучение; выяснить, когда и где во Вселенной образовалась основная масса гелия;
развивать умение анализировать, умений делать выводы, применять полученные знания для объяснения явлений;
воспитывать уважение к научным поискам, формирование коммуникационных компетенций, умение говорить и слушать других, формирование мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира.
Оборудование: электронная доска, презентация к уроку, задания теста, задачи для решения на уроке, раздаточный материал с иллюстрацией этапов эволюции Вселенной, жетоны различного цвета для рефлексии.
Структура урока:
|
Этапы урока
|
Время
|
Деятельность учителя
|
Деятельность учащихся
|
|
1. Актуализация знаний. Мотивационный момент
|
12 мин
|
Организует проведение теста по материалу предыдущего урока с последующей проверкой. Создаёт проблемную ситуацию, мотивируя учащихся на изучение нового материала
|
Выполняют тестовое задание
Участвуют в создании проблемной ситуации
|
|
2. Объяснение нового материала
|
15 мин
|
Разрешает проблемную ситуацию с образованием основной массы гелия на ранних этапах существования Вселенной. Вводит понятия “горячая Вселенная”, реликтовое излучение. Демонстрирует фильм «У Вселенной было начало»
|
Конспектируют основные понятия в тетради. Во время просмотра фильма готовят вопросы учителю по его содержанию, фиксируя основные этапы эволюции Вселенной по иллюстрации “Краткая история Вселенной”
|
|
3. Закрепление материала
|
15 мин
|
Организует фронтальное решение качественных и количественных задач по теме урока.
Оценивает работу учащихся на различных этапах урока
|
Выходят к доске для решения задач по вызову учителя, либо по желанию решают задачи самостоятельно. Рефлексия учащихся
|
|
4. Домашнее задание
|
3 мин
|
Даёт необходимые пояснения по выполнению ДЗ
|
|
Ход урока
- Актуализация знаний. Мотивационный момент
- Проведение проверочной работы по § 34-35.
1) Общая теория относительности:
А. связывает свойства материи с геометрией пространства-времени
Б. обобщает теорию тяготения Ньютона для космических масштабов
В. накладывает ограничения на геометрические свойства пространства
Г. утверждает, что гравитационное поле не имеет отношения к искривлению пространства-времени
2) Что указывает на конечность Вселенной:
А. Фотометрический парадокс
Б. Гравитационный парадокс
В. Термодинамический парадокс
Г. Гидростатический парадокс
3) Раздел астрономии, изучающий строение и развитие Вселенной в целом, называется:
А. астрофизика
Б. космология
В. космогония
Г. космонавтика
4) Условие существования расширяющейся модели Вселенной по современным представлениям:
А. Средняя плотность вещества во Вселенной больше критической плотности
Б. Средняя плотность вещества во Вселенной равна критической плотности
В. Средняя плотность вещества во Вселенной меньше критической плотности
Г. Средняя плотность вещества во Вселенной меньше или равна критической плотности
5) Согласно космологической модели Вселенной её возраст оценивается в:
А. 5млрд. лет
Б. 5 млн. лет
В. 13 млрд. лет
Г. 13 млн. лет
- Проверка ответов и подведение итогов проверки
Ответы: 1) А, Б, В
2) А, Б, В
3) Б
4) Г
5) В
3. Создание проблемной ситуации.
Учитель: где, как и когда образовалась основная масса гелия во Вселенной?
Ученики высказывают свои гипотезы, например, в недрах звёзд. Обоснование: нужна высокая температура, которая присутствует в недрах звёзд.
Учитель объявляет тему урока.
- Объяснение нового материала.
Учитель: Проверим нашу гипотезу.
Масса Галактики 2*1041 кг, масса гелия, образующаяся в Солнце ежесекундно 6,7* 10 11 кг, а за всё время существования Вселенной во всех звёздах 2,6*1040 кг, что составляет только 13% от всей массы Галактики. Вывод: гипотеза не подтвердилась, и основная масса гелия образовалась на ранних стадиях расширения Вселенной ещё до образования звёзд. Значит, Вселенная уже тогда была “горячей” (модель горячей Вселенной Г. Гамова).
Учитель: существуют ли экспериментальные доказательства в пользу модели горячей Вселенной?
Итак, модель горячей Вселенной (теория Большого взрыва) заключается в том, что:
- Вещество вселенной имело огромную плотность и очень высокую температуру
- Существовало и излучение в равновесии с веществом
- По мере расширения Вселенной температура уменьшалась, значит уменьшалась и температура излучения, которая к настоящему времени должна была снизиться до 3 К (теоретический вывод Г. Гамова в 1948 г.)
В 1965 г. было открыто микроволновое излучение, максимум которого приходится на длину волны 1 мм, что согласно закону смещения Вина соответствует 2,7 К!
Это излучение равномерно заполняет видимую Вселенную и характеризует горячее и сверхплотное состояние вещества в начале расширения. Это излучение, оставшееся от ранних этапов расширения Вселенной, получило название реликтового излучения.
Демонстрируется видеофильм «У Вселенной было начало». Задание учащимся: зафиксировать все озвученные в фильме этапы эволюции Вселенной в соответствии с иллюстрацией, выданной учителем. Все ли этапы отражены в видеофильме?
- Закрепление материала:
- Объясните, почему современная модель расширяющейся Вселенной названа моделью горячей Вселенной.
- Что такое реликтовое излучение?
- Возраст Вселенной 13, 5 млрд. лет. Сечас мы наблюдаем в самые мощные телескопы первые галактики, от которых свет идёт почти 12, 5 млрд. лет. Как вы думаете, нарастив мощь телескопов, сможем ли мы увидеть начало Вселенной или хотя бы её первые часы?
- Задача №32: Полагая, что радиус наблюдаемой Вселенной возрастает пропорционально её возрасту, оцените момент времени, когда во Вселенной стали образовываться галактики. (Ответ: около 650 млн. лет)
- Задача №33: Полагая, что радиус наблюдаемой Вселенной возрастает пропорционально её возрасту, а расстояние между галактиками пропорционально радиусу наблюдаемой Вселенной и современная плотность вещества равна 1,3*10-27 кг/м3 , оцените, какой была средняя плотность вещества Вселенной в момент образования галактик. (Ответ: примерно 10-23 кг/м3)
- Задача №34: Полагая, что все масштабы Вселенной меняются пропорционально радиусу Вселенной, а максимум реликтового излучения приходится на длину волны 1 мм, оцените, на какой диапазон длин волн приходился максимум излучения и какой была температура излучения Вселенной в момент образования галактик. (Ответ: 0, 05 мм и 54 К)
- Выставление оценок учащимся, рефлексия учащихся.
- Домашнее задание: §36, подведём итоги с.134, повторить §34, 35, вопросы для обсуждения 2 и 3 (с. 134). Желающие готовят сообщения по темам: «Гравитационный парадокс в космологии и его преодоление на современном этапе», «Термодинамический парадокс в космологии и проблемы его преодоления на современном этапе».
Используемые источники информации:
- В.М. Чаругин. «Астрономия. 10–11 кл.», учебник, М., Просвещение, 2018г.
- В.М. Чаругин. «Методическое пособие. Астрономия 10-11», М., Просвещение, 2017г.
- О.А. Литвинов. «Конструирование урока. Методическое пособие», М., Просвещение, 2017 г.
- Видеофильм https://www.youtube.com/watch?v=xSxKtGYv7jY
- Иллюстрация “Краткая история Вселенной” http://kibermax.info/upload/000/u1/043/7ece0479.jpg
| 
