ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА ПО АСТРОНОМИИ «ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЁЗД»
| Предмет | Астроносмия |
| Тема урока | ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЁЗД |
| Тип урока | Урок «открытия» нового знания |
| Дата урока | |
| Цели урока | Образовательные: рассмотреть вопросы, связанные с жизнью звёзд различной массы и её отражение на диаграмме «спектр–светимость»; гравитационный коллапс и взрыв белого карлика в двойной системе из-за перетекания на него вещества звезды-компаньона; гравитационный коллапс ядра массивной звезды в конце её жизни. Оценка возраста звёздных скоплений Проследить межпредметные связи астрономии, связи с жизнью; актуализация изучения предмета, необходимость умения читать и понимать диаграммы; вырабатывать навыки работы с диаграммами; и делать оценку звездных скоплений, а также познакомить с различными методиками изучения звезд Воспитыватькультуру поведения при фронтальной, индивидуальной и групповой работе. |
| Планируемые результаты | Предметные: Развитие пространственного, логического мышления, творческого потенциала личности. Знать - важнейшие закономерности мира звёзд; - диаграммы «спектр–светимость» и «масса–светимость»; - способ определения масс двойных звёзд; - основные параметры состояния звёздного вещества: - плотность, - температура, - химический состав, - физическое состояние; - важнейшие понятия: - годичный параллакс, - светимость, - абсолютная звёздная величина; - устройство и назначение телескопа; - устройство и назначение рефракторов и рефлекторов Уметь применять основные положения ведущих физических теорий при объяснении природы Солнца и звёзд; - решать задачи на расчёт расстояний до звёзд по известному годичному параллаксу и обратные, на сравнение различных звёзд по светимостям, размерам и температурам; - анализировать диаграммы «спектр–светимость» и «масса–светимость»; - находить на небе звёзды Личностные:Формирование положительного отношения к учению, готовности и способности, обучающихся к саморазвитию и самообразованию Метапредметные: 1. Умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формировать для себя новые задачи в учебе и познавательной деятельности; 2. Умение самостоятельно планировать пути достижения целей; 3.Умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата; 4. Умение оценивать правильность выполнение учебной задачи, собственные возможности ее решения; |
| Методы и формы обучения | Методы:интерактивный (объяснительно-иллюстративный, демонстративный), проблемный. Формы:фронтальная, индивидуальная, работа в парах |
| Основные понятия | Протозвезда, диаграммы Герцшпрунга-Росселя, мощность излучения звезды, возраст звезд и их спектральный класс, основные процессы в звездах |
| Межпредметные связи | Физика, история, математика |
| Ресурсы: - основные - дополнительные | ПК, презентация, https://www.youtube.com/embed/jXy9SlRh7ek Учебник «Астрономия», тетрадь, |
Организационная структура урока
| Этапы урока | Обучающие и развивающие компоненты, задания и упражнения | Деятельность учителя | Деятельность учащихся | Универсальные учебные действия |
| I. Мотивация к учебной деятельности (2 – 3 мин) Цели: эмоциональная, психологическая и мотивационная подготовка учащихся к восприятию учебного материала. | - Добрый день. Сегодня вы продолжаем изучать тему «Астрофизика и звёздная астрономия». Но прежде давайте обратимся к тому материалу, который вам уже знаком. Внимание на экран. (Презентация, слайды 2-5) | Создает условия для возникновения у учеников внутренней потребности включения в учебную деятельность. Задает вопросы. Обобщает высказывания учащихся. | Слушают учителя. Отвечают на поставленные вопросы, при необходимости дополняют друг друга. | Личностные:понимают необходимость учения, выраженного в преобладании учебно-познавательных мотивов. Коммуникативные:высказывают собственное мнение; слушают друг друга, строят понятные речевые высказывания |
| II. Актуализация знаний Цели: подготовка к активному и осознанному усвоению нового материала. Формулирование темы урока и постановка цели. | Проверка домашнего задания в виде интерактивного текста, включающего основные понятия, которые изучены в данной теме, такие как: - основные виды телескопов - разрешающая способность телескопа - строение солнечнойb атмосферы - внутреннее строение и источники энергии Солнц - основные характеристики звезд - виды звезд А теперь давайте подумаем, а какие вопросы, связанные с звездами мы еще не рассматривали? И что мы с вами должны будем затронуть на этом уроке? Как вы думаете звезды «живые» Давайте сформулируем тему нашего урока: (слайд 6) - Какая будет цель урока? (слайд 7) | Организует осведомленность и обсуждение. Обобщает высказывания учащихся. | Слушают учителя. Рассуждают, высказывают свое мнение. Формулируют тему и цели урока. Записывают в тетрадь тему урока. | Познавательные:слушают учителя, извлекая нужную информацию. Коммуникативные:высказывают собственное мнение, обосновывают свою точку зрения, слушают друг друга. Регулятивные:самостоятельно формулируют тему и цели урока после предварительного обсуждения. |
| III. Изучение нового материала Цели: дать конкретные представления о эволюции звезд, Звездообразование, диаграмме Герцшпрунга – Рессела, Основные фазы в эволюции звезды,, Звезда как динамическая саморегулирующаяся система. Постановка и решение проблемы. | Просмотрhttps://www.youtube.com/embed/jXy9SlRh7ek Понятие звездной эволюции Звезды – грандиозные плазменные системы, в которых физические характеристики, внутреннее строение и химический состав изменяются со временем. Время звездной эволюции, разумеется, очень велико, и мы не можем непосредственно проследить эволюцию той или иной конкретной звезды. Это компенсируется тем, что каждая из множества звезд на небе проходит некоторый этап эволюции. Суммируя наблюдения, можно восстановить общую направленность звездной эволюции (по диаграмме Герцшпрунга – Рессела она отображается главной последовательностью и отступлением от нее вверх и вниз). Современная теория строения и эволюции звезд объясняет общий ход развития звезд в хорошем согласии с данными наблюдения. Основные фазы в эволюции звезды – ее рождение (звездообразование); длительный период (обычно стабильного) существования звезды как целостной системы, находящейся в гидродинамическом и тепловом равновесии; и, наконец, период ее «смерти», т.е. необратимое нарушение равновесия, которое ведет к разрушению звезды или к ее катастрофическому сжатию. Ход эволюции звезды зависит от ее массы и исходного химического состава, который, в свою очередь, зависит от времени образования звезды и ее положения в Галактике в момент образования. Чем больше масса звезды, тем быстрее идет ее эволюция и тем короче ее «жизнь». Для звезд с массой, превышающей солнечную массу в 15 раз, время стабильного существования оказывается всего около 10 млн лет. Это крайне незначительное время по космическим меркам, ведь время, отведенное для нашего Солнца, на 3 порядка выше – около 10 млрд лет. Как по отношению к истории человечества, так и по отношению к истории звезд можно говорить об их поколениях. Каждое поколение звезд имеет особые закономерности формирования и эволюции. Например, звезды первого поколения образовались из вещества, состав которого сложился в начальный период существования Вселенной – почти 75% водорода и 25% гелия с ничтожной примесью дейтерия и лития. В ходе, по-видимому, достаточно быстрой эволюции массивных звезд первого поколения образовались более тяжелые химические элементы (в основном вплоть до железа), которые впоследствии были выброшены в межзвездное пространство в результате истечения вещества из звезд или их взрывов. Звезды последующих поколений уже формировались из вещества, содержащего 3-4% тяжелых элементов. Поэтому, говоря о звездной эволюции, надо различать по крайней мере три значения этого понятия: эволюция отдельной звезды, эволюция отдельных типов (поколений) звезд и эволюция звездной материи как таковой. В дальнейшем мы будем иметь в виду закономерности эволюции отдельных звезд. Процесс звездообразования. Звездообразование – это процесс рождения звезд из межзвездного газа, газопылевых образований, облаков. Процесс звездообразования продолжается непрерывно, он происходит и в настоящее время. Как мы уже отмечали, для каждого поколения звезд характерны конкретные условия звездообразования. Кроме того, первые поколения звезд образовывались в основном в области галактического центра, во всем его объеме. В дальнейшем, в связи с тем, что межзвездный газ все больше концентрировался в плоскости Галактики, звездообразование происходило и происходит сейчас в этой галактической плоскости. Звезды образуются не в одиночку, а группами, скоплениями, что является результатом гравитационной конденсации, сжатия (коллапса) громадных объемов межзвездного газа, газопылевых облаков. Этот процесс хорошо описывается теорией. Кроме того, имеются многочисленные наблюдательные данные рождения звезд. Их число особенно увеличилось с возникновением радио- и инфракрасной астрономии, для диапазонов которых газ и пыль прозрачны. Звездообразование начинается со сжатия и последующей фрагментации (под действием гравитационных сил) протяженных холодных облаков молекулярного межзвездного газа. Масса газа должна быть такой, чтобы действие сил гравитации преобладало над действием сил газового давления. При современных температурах межзвездного газа (10-30 К) его минимальная масса, которая может конденсироваться, коллапсировать, составляет не менее тысячи масс нашего Солнца. Каждый из образовавшихся фрагментов может в свою очередь разделяться на отдельные фрагменты (так называемая каскадная фрагментация). Последняя серия фрагментов и представляет собой материал, из которого непосредственно формируются звезды. По мере сжатия в таком фрагменте постепенно выделяются ядро и оболочка. Ядро – это центральная, более плотная и компактная часть, достигшая гидростатического равновесия. Оболочка – это внешняя, протяженная, продолжающая коллапсировать часть газопылевого фрагмента. (Из материала оболочки впоследствии при ее преобразовании в газопылевой диск могут образовываться окружающие звезду планеты.) Процесс конденсации сопровождается возрастанием магнитного поля, ростом давления газа. Долгое время оболочка остается плотной и непрозрачной, что делает рождающуюся звезду невидимой в оптическом диапазоне. (Зато ее можно зафиксировать средствами радио- и инфракрасной астрономии.) Так постепенно формируются протозвезды – грандиозные непрозрачные массы межзвездного газа со сформировавшимся ядром, в которых гравитация уравновешивается силами внутреннего давления. С образованием протозвезды рост массы ее ядра не прекращается. Масса ядра продолжает увеличиваться а счет выпадения газа на ядро из оболочки (аккреция). Силы гравитации растут и разогревают ядро, которое претерпевает качественные изменения, в том числе возрастают его светимость и давление излучения. Затем рост ядра и конденсация газа из оболочки прекращаются. Оболочка постепенно «сдувается» излучением и рассеивается. А ядро со стороны приобретает вид звездного объекта. Этот процесс гравитационного сжатия длится относительно недолго (от сотен тысяч до нескольких десятков млн лет) и заканчивается тогда, когда температура в центре достигает тех значений (10-15 млн градусов), при которых включается другой источник энергии – термоядерные реакции. Сжатие при этом прекращается и процесс звездообразования завершается: протозвезда окончательно превращается в звезду. Теория звездообразования не только описывает его общий ход, но и позволяет выделить факторы, которые могут замедлять или стимулировать звездообразование. К замедляющим факторам относятся: незначительная масса протозвезды, высокая скорость вращения газопылевого облака, сильное магнитное поле и др. Стимулирующими звездообразование процессами являются: ударные волны, порожденные вспышками сверхновых звезд; ионизационные фронты; столкновение облаков; звездный ветер (поток плазмы от горячих звезд) и др. Например, если масса протозвезды очень мала (менее 0,08 массы Солнца), то ее гравитационное сжатие происходит очень медленно, а температура в ядре никогда не достигает значений, необходимых для начала термоядерной реакции. Такие протозвезды будут сжиматься очень и очень долго (время их гравитационного сжатия превышает время жизни Галактики), постепенно превращаясь в так называемые черные карлики. Звезда как динамическая саморегулирующаяся система. Таким образом, источниками энергии у большинства звезд являются водородные термоядерные реакции в центральной зоне. В ходе этих реакций водород превращается в гелий, выделяя громадное количество энергии. Водород – главная составная часть космического вещества и важнейший вид ядерного горючего в звездах. Запасы его в звездах настолько велики, что ядерные реакции могут протекать в течение миллиардов лет. При этом, до тех пор пока в центральной зоне весь водород не выгорит, свойства звезды изменяются мало. В недрах звезд, при температурах более 10 млн К и огромных плотностях, газ обладает давлением в миллиарды атмосфер. В этих условиях звезда может находиться в стационарном состоянии лишь благодаря тому, что в каждом ее слое внутреннее давление газа уравновешивается действием сил тяготения. Если внутри звезды температура по какой-либо причине повысится, то звезда должна раздуться, так как возрастает давление в ее недрах. И, наоборот, если температура внутри звезды, а значит и давление, понизится, то радиус звезды уменьшается. Такое состояние называется гидростатическим равновесием. Следовательно, стационарная звезда представляет собой плазменный шар, находящийся в состоянии гидростатического равновесия. Стационарное состояние звезд характеризуется еще и тепловым равновесием, которое означает, что процессы выделения энергии в недрах звезд, процессы теплоотвода энергии из недр к поверхности и процессы излучения энергии с поверхности должны быть сбалансированы. Если теплоотвод превысит тепловыделение, то звезда начнет сжиматься и разогреваться. Это приведет к ускорению ядерных реакций, и тепловой баланс будет вновь восстановлен. Таким образом, звезда представляет собой тонко сбалансированный «организм», она оказывается саморегулирующейся системой. Причем чем звезда больше, тем быстрее она исчерпывает свой запас энергии. После выгорания водорода в центральной зоне звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать, но только в тонком слое вблизи поверхности этого ядра. Постепенно они перемещаются на периферию звезды. Звезда принимает гетерогенную структуру. Выгоревшее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка – расширяться. Оболочка разбухает до колоссальных размеров, внешняя температура становится низкой, и звезда переходит в стадию красного гиганта. С этого момента жизнь звезды начинает клониться к закату. Полагают, что на стадии красного гиганта наше Солнце увеличится настолько, что заполнит орбиту Меркурия. Правда, Солнце станет красным гигантом примерно через 5 млрд. лет. Так что особых оснований для беспокойства у жителей Земли нет. Ведь солнечная система образовалась всего лишь 5 млрд. лет назад. Для красного гиганта характерна низкая внешняя температура, но очень высокая внутренняя. С ее повышением в термоядерные реакции включаются все более тяжелые ядра. На этом этапе (при температуре свыше 150 млн. К) в ходе ядерных реакций осуществляется синтез более тяжелых, чем гелий, химических элементов. Физкультминутка | Создает условия для получения учениками опорных знаний: Объясняет новый материал. Вовлекает учащихся в самостоятельную познавательную деятельность | Слушают учителя. Знакомятся с видеофрагментом, Рассуждают, высказывают свое мнение. Формулируют определения, что такое звездообразование, основные фазы эволюции звезды,. Записывают в тетрадь определение Обсуждают. | Познавательные:просматривая видеофрагмент и объяснение учителя извлекая нужную информацию, а так же самостоятельно находят ее в материалах учебника. Анализируют, сравнивают, учатся понимать информацию, делают выводы. Коммуникативные:высказывают собственное мнение; слушают друг друга, задают вопросы, отвечают на вопросы. Личностные:положительное отношение к познавательной деятельности, желание приобретать новые знания, умения, совершенствовать имеющиеся. |
| IV. Закрепление нового Цель: закрепить знания по теме. Организовать индивидуальную работу (или работу в группах). Обнаружить и устранить пробелы. | Задачи ао теме с использованием диаграммы Герцшпрунга – Рессела (приложение 1 и 2) | Организует практическую работу. | Все учащиеся выполняют практическое задание в тетради, обсуждая и проверяя друг друга в парах (группах). Кто выполнил задание объясняет и показывает выполнение на классной доске. | Познавательные:понимать информацию, использовать ее для решения учебных задач, анализировать, сравнивать, делать выводы. Коммуникативные:осуществлять совместную деятельность в парах (группах) с учетом выполнения конкретного задания. Личностные:осознавать свои трудности, стремиться к их преодолению. |
| V. Рефлексия учебной деятельности (3 мин) Цели: определение степени усвоения темы урока классом. Сделать выводы. Поблагодарить учащихся за работу на уроке. | А сейчас я предлагаю Вам сделать оценку своей работы на уроке, используя предложенные высказывания (те которые вам ближе) КАК ПРИЯТНО ЗНАТЬ, ЧТО ТЫЧТО-ТО ЗНАЕШЬ. МОЛЬЕР (На этом уроке, я поняла, что я что-то знаю, и мне было очень приятно это осознавать.Я поверила в свои силы) Я ЗНАЮ, ЧТО Я НИЧЕГО НЕ ЗНАЮ СОКРАТ (Я открыл для себя очень много нового. Я даже не подозревал, что порой за обычными порой явлениями кроются большие и удивительные открытия. И у меня появился интерес узнать об этом еще больше.) ПОЗНАНИЕ НАЧИНАЕТСЯ С УДИВЛЕНИЯ АРИСТОТЕЛЬ (Этот урок был для меня открытием. На протяжении всего урока я не переставала удивляться тому, что все в мире взаимосвязано и как наука шагнула далеко вперед и познании галактики в которой мы живем) | Обеспечивает рефлексивную деятельность учащихся, их оценивания. Учитель выставляет и комментирует отметки. И демонстрирует на экране выводы по теме урока. | Оценивают эффективность своей деятельности на уроке, самоосознают возникшие трудности и способы их преодоления. Делают выводы. | Регулятивные:адекватно оценивать свои достижения, осознавать трудности, искать причины их преодоления. Личностные:способность к самооценке своих действий, поступков. |
| VII. Домашнее задание (1-2 мин) | Учебник стр.103-106 Подготовить сообщение по одной из тем: - Возраст сверхновый скоплений - Жизнь звезд - Диаграмма Герцшпрунга – Рессела - Звездообразование | Объясняет домашнее задание | Записывают домашнее задание |