План-конспект уроку астрономії в 11 класі на тему:
«Модель гарячого Всесвіту»
Автор: Кузенко Данило Володимирович, учитель фізики Тернівського навчально-виховного комплексу с.Терни Лиманського району Донецької області.
Навчальна мета уроку: сформувати в учнів уявлення про модель гарячого Всесвіту, яка лежить в основі сучасної астрономічної картини світу.
Розвивальна мета уроку: розширити знання учнів про навколишній світ.
Виховна мета уроку: виховувати зацікавленість учнів у вивченні Всесвіту, законів його розвитку.
Обладнання: підручник, мультимедійні засоби, лабораторне обладнання.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
ХІД УРОКУ
І. Організаційний момент
ІІ. Актуалізація опорних знань і вмінь
Запитання до класу:
IІІ. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності
Прийом «Проблемне питання»
За період існування нашої цивілізації докорінно змінилися уявлення людини про Всесвіт. Наука, яка вивчає вчення про Всесвіт в цілому та про місце людства в ньому називається космологією. В цій науці на основі фізичних експериментів та астрономічних спостережень сформована сучасна астрономічна картина світу, в якій ключову роль грає теорія Великого вибуху – фізико-космологічна теорія про ранню стадію еволюції Всесвіту, який існував приблизно 13,8 мільярда років тому. Ця теорія ґрунтується на екстраполяції в минуле факту розбігання галактик за законом Габбла та на моделі гарячого Всесвіту.
Тож давайте спробуємо дізнатися про цю теорію більш докладніше. І спробуємо відповісти на проблемне питання: «Чи можна стверджувати, що існуючі космологічні теорії повністю і достовірно пояснюють сучасні астрономічні спостереження? Чи є межа пізнання людиною Всесвіту?».
IV. Вивчення нового матеріалу
Якщо казати про історію космологічної науки, то можна виділити дві основні теорії: теорію стаціонарного Всесвіту і теорію розширення Всесвіту. Згідно першої Всесвіт існував вічно і не змінювався, причому його розширення компенсується постійним творенням речовини. Ця теорія існувала до того часу поки не було експериментально підтверджено існування реліктового випромінювання у 1965 році. Таким чином, основою сучасної астрономічної картини світу пояснення еволюції Всесвіту є модель гарячого Всесвіту.
Теорія гарячого Всесвіту – теорія фізичних процесів у Всесвіті, що розширюється, за якою Всесвіт у минулому мав значно більшу ніж сьогодні густину матерії та дуже високу температуру. Гіпотезу «гарячого Всесвіту» висунули бельгійський священик, астроном і математик Жорж Леметр і американський фізик-теоретик, космолог українського походження Георгій Гамов у 1948 році для пояснення розповсюдженості хімічних елементів та їхніх ізотопів. Вона одержала назву Великий Вибух.
Відповідно до цієї теорії передбачається, що Всесвіт виник спонтанно в результаті вибуху зі стану з дуже високою густиною матерії та величезною енергією. Цей початковий стан матерії називають сингулярністю – точковий об’єм з нескінченною густиною. Розширення Всесвіту не можна розглядати як розширення надгустої матерії у довколишнє середовище, тому що його не існувало. Всесвіт - це все, що існує. Речовина Всесвіту із самого початку однорідно заповнювала весь об’ємний простір. Причини початку розширення Всесвіту до кінця не відомі. У міру його розширення температура знижувалася від дуже великої до дуже малої, що й забезпечило сприятливі умови для утворення зір і галактик.
На підставі моделей Фрідмана було розроблено поетапну фізичну картину еволюції речовини, починаючи з моменту вибуху:
Виникає істотне питання: Яке майбутнє у Всесвіту? Існують дві теоретичні моделі подальшого розвитку Всесвіту – закрита і відкрита.
Закрита модель припускає, що Всесвіт може бути представлений як грандіозна закрита система, що випробовує безліч еволюційних циклів. Цикл розширення змінюється циклом наступного стискання до повернення в сингулярний стан, потім новий вибух тощо. Повний цикл розширення і стискання Всесвіту становить приблизно 100 мільярдів років. Щоразу, повертаючись до сингулярності, Всесвіт втрачає «пам'ять» про минулий стан і може знову «народитися» із зовсім новим набором фізичних констант.
У відкритих моделях Всесвіту розглядаються різні варіанти його «теплової» смерті. Передбачається, що вже через 1014 років багато зір охолонуть і це надалі приведе до відриву планет від своїх зір, а ті, у свою чергу, почнуть залишати галактики. Потім центральні частини галактик колапсують, утворюючи «чорні» діри, унаслідок чого припинять своє існування.
V. Підсумок уроку. Рефлексія
VI. Домашнє завдання
• Опрацювати текст параграфа.
• Підготуватися до підсумкового уроку контролю.
Використанні ресурси:
1. Астрономія: (рівень стандарту, за навч. програмою авт. кол. під керівництвом Яцківа Я. С.): підруч. для 11-го кл. закл. заг. серед. освіти / Володимир Сиротюк, Юрій Мирошніченко. — Київ: Генеза, 2019. — 160 с.
2. Матеріали сайту https://uk.wikipedia.org