МПК Магнитопорошковый метод. Удк 372. 8 53 16 ббк 74. 262. 22 С серия Классический курс основана в 2007 году
 Скачать 6.65 Mb.
|
|
II. Рассказ с элементами беседы строится последующему плану Модель строения Солнца ядро, центральная часть с фотосферой, атмосфера-обо- лочка (рис. 142, см. рис. 141). Характеристики частей Солнца и типичных процессов в них 1) плотное ядро — термоядерные реакции, теплопередача излучением и конвекцией в плазме 2) атмосфера-оболочка — механическое движение газа, излучение электромагнитных волн, выброс заряженных частиц. Обязательно нужно обсудить вопрос почему рисунку 142 больше соответствует подпись Модель строения Солнца, а не подпись Строение Солнца Характеристики основных типов звёзд и основных процессов лучше всего представить в сравнении с помощью таблицы Таблица Тип звёзд Характеристики объекта Характеристики типичных процессов Звёзды главной последовательности — газовый шар. Температура в центре до 10 7 К. Состав — водород и гелий Размеры в десятки раз больше Солнца, светимость в сотни раз больше Термоядерные реакции в центре. Излучение света в течение миллиардов лет Излучение красного цвета. Образование химических элементов вплоть до железа втер- моядерных реакциях Рис. 142 Тип звёзд Характеристики объекта Характеристики типичных процессов Белые карлики Нейтронные звёзды Чёрные дыры Размеры — тысячи километров, плотности порядка 10 4 —10 8 кг/м 3 Плотности порядка 10 17 кг/м 3 , размеры — десятки километров, иногда вращение с большой скоростью — пульсар Малые размеры (десятки километров, массы порядка массы нескольких Солнц (10 МС, громадные плотности Малая светимость Пульсар — радиоисточник с высокой стабильностью и периодичностью сигнала излучения По теории для чёрной дыры вторая космическая скорость должна быть больше скорости света. Чёрная дыра ничего не излучает, но поглощает всё: и вещество, и излучение Этапы жизни звезды возникновение, функционирование, превращение в новый объект. Вопросы для обсуждения можно ли в самом деле считать, что звёзды умирают, если даже в случае взрыва сверхновой звезды остаётся, например, нейтронная звезда Можно ли проследить за жизнью отдельной звезды На основании чего учёные убеждены в эволюции звёзд? Во что превращаются звёзды в конце жизни. Отработка изученного материала может быть организована а) при работе с учебником по материалу параграфов главы б) в возможных сообщениях школьников об открытиях пульсаров, чёрных дыр в) прикол- лективном выполнении и комментировании модели рисунка пульсара (рис. В заключение урока делают обобщение о применении физических знаний, полученных на Земле, к весьма далёким объектами явлениям. Во-первых, всегда есть проблема применения знаний к новым объектам. Физики, например, установили, что законы механики неприменимы к микромиру. А применимы ли они к мегами- ру? Опыт теоретических и экспериментальных исследований убеждает наши физические Рис. Продолжение законы хорошо применимы и для других звёздных миров Вывод мир обладает единством. Хотя очевидно, что нас ещё ждут здесь открытия. Во-вторых, физические законы позволяют, хотя бы качественно, объяснять и даже предсказывать существование уникальных астрономических объектов и явлений. Например, объяснять такие факты наблюдений, как белые карлики, пульсары, чёрные дыры. Но главное — на основе физических знаний можно активно искать (что весьма трудно) такие необычные объекты во Вселенной. В-третьих, физика развивается при применении физических знаний к объектам мегамира: совершенствуются теоретические модели пространства—времени, физических процессов внутри звёзд, предсказываются новые свойства вещества и излучения и т. д. Вопросы для выделения главного как объясняет наука излучение звёздами громадной энергии в течение миллиардов лет Какие типичные изменения происходят со звездой Ответ. Сжатие газопылевого облака и образование протозвезды, повышение температуры звезда главной последовательности — термоядерные реакции, излучение света выгорание водорода и образование красного гиганта некоторые звёзды в итоге не могут удержать оболочку, и остаётся только ядро — белый карлик массивные звёзды могут взрываться как сверхновые, в течение нескольких дней светят как миллиард Солнц, в результате чего звезда превращается в нейтронную звезду или чёрную дыру) Может ли входе термоядерных реакций образовываться кислород (См. фрагмент текста учебника нас) Чем звёзды отличаются от планет Из чего состоят звёзды? IV. Домашнее задание § 104*, 105; упр. нас (ЕГЭ). Урок 7. Галактики и их характеристики Задачи урока ввести понятие о новом астрономическом объекте галактике охарактеризовать состав и строение галактик, описать их типичные свойства ввести понятие о квазаре и представить его модель обозначить экспериментальное открытие скоплений галактик рассмотреть закон Хаббла и показать его значение. План урока Этапы урока Время, мин Приёмы и методы Повторение Изучение нового материала Совершенствование знаний. Подведение итогов Домашнее задание 20—25 10 Фронтальный опрос по рисункам учебника Рассказ учителя. Доклады школьников. Записи в тетрадях Демонстрация видеоматериалов сих обсуждением Сообщение учителя 268 I. Организуется фронтальное повторение изученного с помощью вопросов что такое звезда Каковы строение и характеристики типичной звезды — Солнца Какие группы звёзд известны Какие физические процессы происходят со звёздами? Почему период пульсара сравнительно мал (рис. 15.3 учебника Предлагаем следующий план изучения нового материала Определение галактики как звёздной системы. Её характеристики состав, движение, масса и др Типы галактик эллиптические, спиральные, неправильные рис. XI, XII, XIV, XVIII на цветной вклейке учебника. Вопросы для обсуждения по рисункам к какому типу относится наша Галактика Чем могут различаться спиральные галактики рис. XI и XIV на вклейке учебника Чем различаются эллиптические и спиральные галактики Ответ. Формой, числом звёзд, их движением О квазаре возможно краткое сообщение школьника домин. Вопросы для рассмотрения является ли квазар звездой Где находятся квазары Ответ. В далёких, до 5 млрд св. лет, галактиках) Почему их обнаружили экспериментально Ответ. Их светимость в сотни раз больше светимости целой галактики) Что такое квазар Ответ. Ядро галактики сравнительно небольшое, одного порядка с размерами Солнечной системы скопление вещества с массой, в миллионы раз большей массы Солнца мощный источник оптического, радио- и рентгеновского излучений) Можно ли экспериментально обнаружить структуру квазара Ответ. Пока это проблематично, так как геометрические размеры объекта очень малы, а расстояние до него велико Группы галактик. Метагалактика как экспериментально фиксируемый мир галактик (их порядка сотни миллиардов, межгалактическая среда. Галактики в Метагалактике располагаются существенно плотнее, чем звёзды в галактике. Причём подсчёт числа галактик по разным направлениям свидетельствует об однородности и изотропности, те. одинаковом по направлениям пространственном распределении галактик. Экспериментально зафиксирована нестационарность галактик активность, выбросы вещества, процессы звездообразования в них и др Экспериментальное изучение спектров галактик при их расшифровке привело к научному факту, свидетельствующему об их разбегании друг от друга, те. о нестационарности их распределения в пространстве. В 1912 г. американский астроном В. Слайфер обнаружил красное смещение спектральных линий в спектрах галактика в 1929 г. известный американский астроном Э. Хаббл сформулировал закон v = Hr, где Н — постоянная Хаббла, а r — расстояние между галактиками, те. чем дальше галактика от нас (или от любой другой галактики, тем больше скорость её удаления. Целесообразно решить задачу на закон Хаббла. 1. Оцените расстояния от Земли до самых удалённых галактик Краткое решен и е. Если знать значение H =(55—75) км/(с·Мпк) и учесть существование предельной скорости движения объектов 3·10 8 мс, то можно оценить возможные размеры Вселенной. Например, при H =55 км/(с·Мпк) и предельной скорости 3·10 8 мс получаем r = 3 10 55 10 8 3 · c · мм Мпк »10 4 Мпк. При другом значении постоянной Хаббла имеем тот же порядок вели- чины. Подчеркнём, что это предельная оценка. В реальности размеры наблюдаемого мира должны быть меньше. В настоящее время другими методами экспериментально измерено расстояние до одной из самых удалённых галактик оно оказалось немногим более 5000 Мпк. Напомним, что расстояние 1 Мпк свет проходит примерно за 3,3 млн лет. Это — громадное расстояние Школьники должны понимать сложности точного определения постоянных величин. Выделение главного на уроке лучше всего организовать вокруг вопроса об изученных структурных образованиях Вселенной (планеты, звёзды, галактики, туманности, квазары, группы галактик, Метагалактика) с помощью доступного иллюстративного материала. Вопросы известны ли планеты у других звёзд? Как они обнаружены ведь размеры их малы, асами они не светят Ответ. Методом изучения движения звезды, на которое планета оказывает гравитационное влияние) Чем различаются планеты (звёзды, галактики Домашнее задание § 106, 107; упр. нас (ЕГЭ); индивидуально напомнить о докладах. Урок 8*. Решение задач (резерв учителя) Урок 9*. Конференция Строение и эволюция Вселенной» По данной теме возможен традиционный урок другим вариантом является лекция в планетарии. Но эффективнее познавательная активность обеспечивается организацией интересной самостоятельной работы. Предлагаем по материалу учебника (§ 108*) организовать конференцию с докладами последующим темам. Вселенная как фундаментальный астрономический объект. Весь наш мир в целом называют Вселенной. Основные известные параметры Вселенной состав, возраст, размеры, средняя плотность вещества, скорости движения вещества, излучения и поля. Демонстрация и комментарий обобщающей таблицы 55. 2. Методы исследования в астрономии. Физические методы в астрономии развивались вместе с физикой. Приведём примеры. Исторически первыми и важными по результатам стали методы классической механики. Сих помощью были определены координаты планет, звёзд, в итоге были построены карты звёзд- ного неба. Развитие физической оптики привело к появлению нескольких фундаментальных методов в астрономии. Первым по праву является спектральный анализ. Были открыты многие свойства и спектральные классы звёзд. Изучение светимости звёзд позволяет оценить их размеры и температуры их поверхностей. Открытие в физике излучений разных длин волн привело к возникновению радиоастрономии, рентгеновской и гамма-астро- номии. Так, например, с помощью рентгеновского излучения были открыты чёрные дыры Ядерная физика позволила понять механизм излучения звёз- дами громадной энергии в течение длительного времени — это термоядерные реакции. Статистическая физика даёт метод оценки возраста вещества метеорита на основе экспериментальных данных радиоактивного распада урана. Можно подготовить пример решения задачи по оценке возраста упавшего метеорита. Факты. На Землю упал метеорит, в составе которого учёные довольно точно измерили процентное содержание урана и свинца. Период полураспада урана известен — 4,5·10 9 лет. Была поставлена задача измерить массу элементов. Оказалось, что масса урана 92 238 U — 238 кг, а масса свинца 82 206 Pb — 206 кг, те. имеем количество вещества урана, равное 10 3 моль, и такое же количество вещества свинца. Теоретическая модель. Предполагается, что в момент образования в состав метеорита входил только уран 92 с другими минералами. Согласно теории ядро урана в результате последовательного радиоактивного распада превращается в ядро стабильного изотопа свинца 82 Решение задачи. Из теории ясно, что одно ядро урана входе распада в конечном итоге превращается водно ядро свинца, те. в нашем случае число частиц урана за время жизни метеорита уменьшилось вдвое. На основе закона радиоактивного распада получаем N N t T 0 0 2 2 = – . Отсюда выражаем время, или t = T, те. прошло около 4,5 млрд лет. Интерпретация. Числовой результат решения хорошо согласуется с другими представлениями о времени возникновения нашей Солнечной системы, он не противоречит известным теоретическим знаниям. Значит, оценка получена верная. Современная модель эволюции Вселенной теоретическая модель Эйнштейна—Фридмана, факт разбегания галактик как подтверждение расширения Вселенной, факт наблюдения реликтового излучения как доказательство образования Вселенной в результате Большого взрыва, проблемы изучения Вселенной. В настоящее время наиболее известной считается теория развития Вселенной в виде модели Большого взрыва. Она была предложена американским физиком русского происхождения Дж. Гамовым (1904—1968). В некий момент времени, по оценкам, 10—20 млрд лет тому назад, масса Вселенной была сосредоточена в области меньшем, но произошёл взрыв и последовавшее за ним расширение, распространение материи. Температура в начальный момент времени была неопреде- лённо велика, более 10 33 К. По теоретическим оценкам, через 272 0,1 с температура понизилась до 10 14 Ка значит, при такой ещё громадной температуре существовало только излучение. Впервые секунды после Большого взрыва при взаимодействии частиц излучения образовывались частицы и античастицы. При дальнейшем расширении Вселенной происходило её охлаждение, под действием гравитационного взаимодействия стали образовываться галактики, звёзды. В 1965 г. американскими астрофизиками А. Пензиасом и Р. Вилсоном было сделано фундаментальное открытие — экспериментально обнаружено реликтовое радиоизлучение. Этот научный факт подтверждает теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной. Интересные книги о Вселенной Можно рекомендовать школьнику выбрать и дать краткую характеристику книги по астрофизике, например 1) Хо к и н г С. Краткая история времени. От Большого взрыва до чёрных дыр. — СПб.: Амфора, 2010; 2) Шк лов с кий И. С. Вселенная. Жизнь. Разум. — М Наука, 1987 (тоже в издательстве журнала Экология и жизнь, Вопросы для дискуссии можно ли экспериментально изучить всю Вселенную Какие методы используются для изучения ранних стадий развития Вселенной Ответ. Во-первых, это теоретическое моделирование на основе физических законов и теорий. Во-вторых, спектральный метод, так как свет отдал ких объектов идёт миллиарды лети несёт нам информацию о ранней стадии развития Вселенной) В чём особенности методов исследования астрономических объектов Ответ. Обычно эти объекты нам напрямую недоступны, исследуют их на больших расстояниях, что сразу накладывает ограничения. Например, нереально определить форму и размеры звёзд в галактиках. В подавляющем большинстве случаев мы не можем обнаружить планеты вокруг звёзд и др. Методы исследования в астрономии сильно зависят от уровня развития физики) Возникают ли входе изучения Вселенной вопросы, на которые пока физика не может ответить Ответ. Да. Например что было до Большого взрыва Как долго будет расширяться Вселенная В чём заключается эволюция чёрных дыр) Почему в космологии такое большое значение имеет открытие реликтового излучения Ответ. Реликтовое излучение — излучение вещества на ранней стадии возникновения Вселенной, которое дошло до нас. По мере расширения Вселенной температура излучения падала, теория предсказала энергию квантов излучения, и экспериментально это было подтверждено. Энергия кванта реликтового излучения вне- сколько тысяч раз меньше энергии кванта видимого света. Это излучение изотропно, те. одинаково по разным направлениям, что подтверждает модель Большого взрыва. Экспериментально измерив энергию кванта реликтового излучения, можно теоретически рассчитать энергию квантов излучения сразу после Большого взрыва, определить температуру и т. д) Есть ли во Вселенной объекты, которые в настоящее время учёные ещё не открыли ЛИТЕРАТУРА Б ат ы г и н В. В. Законы микромира кн. для внеклас. чтения кл. / В. В. Батыгин. — М Просвещение, 1981. — Мир знаний Браги нс кий В. Б. Удивительная гравитация (или как измеряют мир) / В. Б. Брагинский, А. Г. Полнарёв.— М Наука (Библиотечка Квант. — Вып. 39). 3. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности / Л. Бриллюэн. — М Мир, 1972. 4. Б рой ль Л. де. Революция в физике (новая физика и кванты) / Л. де Бройль. — М Атомиздат, 1965. 5. Б ро н штейн М. П. Солнечное вещество. Лучи икс. Изобретатели радиотелеграфа / М. П. Бронштейн. — М Римис, 2013. 6. Бэр н хе м Р. Атлас Вселенной для детей / Р. Бэрнхем. — М Ридерз Дайджест, 2001. 7. Б ял ко А. В. Наша планета — Земля / А. В. Бялко. — М Наука, 1983. — (Библиотечка Квант — Вып. 29). 8. В ай скоп ф В. Физика в двадцатом столетии / В. Вай- скопф. — М Атомиздат, 1977. 9. Гейзенберг В. Физика и философия часть и целое / В. Гейзенберг. — М Наука, 1989. 10. Дани н Д. С. Вероятностный мир / Д. С. Данин. — М Знание, 1981. — (Жизнь замечательных идей Джем мер М. Эволюция понятий квантовой механики / М. Джеммер. — М Наука, 1985. 12. Дру я нов Л. А. Законы природы и их познание кн. для внеклас. чтения 8—10 кл. / Л. А. Друянов. — М Просвещение, 1982. — (Мир знаний Кл ай н Б. В. В поисках. Физики и квантовая теория / Б. В. Клайн. — М Атомиздат, 1971. 14. Мухи н КН. Занимательная ядерная физика / КН. Мухин. — М Энергоатомиздат, 1985. 15. Мякише в Г. Я. От динамики к статике / Г. Я. Мяки- шев. — М Знание, 1983. 16. Пуанкаре АО науке / А. Пуанкаре. — М Наука, 1990. 17. Сага н К. Космос эволюция Вселенной, жизни и цивилизации К. Саган. — СПб.: Амфора, 2013. 18. С ау ров Ю. А. Квантовая физика модели уроков кн. для учителя / Ю. А. Сауров, В. В. Мултановский. — М Просвещение. С ау ров Ю. А. Электродинамика модели уроков кн. для учителя / Ю. А. Сауров, ГА. Бутырский. — М Просвещение Спасский Б. И. История физики. В 2 ч. Ч. 2 / Б. И. Спасский. — М Высшая школа, 1977. 21. Спиридонов ОП. Свет физика, информация, жизнь / ОП. Спиридонов. — М Просвещение, 1993. 22. Тарасов Л. В. Современная физика в средней школе / Л. В. Тарасов. — М Просвещение, 1990. 23. Физика микромира / под ред. Д. В. Ширкова. — М Советская энциклопедия, 1980. — (Маленькая энциклопедия. Хо к и н г С. Мир в ореховой скорлупке / С. Хокинг. — СПб.: Амфора, 2013. 25. Школьникам о современной физике Акустика. Теория / сост. В. Н. Руденко. — М Просвещение, 1990. 26. Школьникам о современной физике Классическая физика. Ядерная физика / под ред. В. З. Кресина. — М Просвещение Эйнштейн А. Собрание научных трудов Вт. ТА. Эйнштейн. — М Наука, 1967. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Организация мышления и мировоззрения школьников при обучении физике в старшей школе (вместо введения) Об электронной форме учебника . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Тематическое планирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть I. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ (продолжение Глава I. Магнитное поле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава II. Электромагнитная индукция . . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть II. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава III. Механические колебания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава IV. Электромагнитные колебания . . . . . . . . . . . . . . . . Глава V. Механические волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава VI. Электромагнитные волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть III. ОПТИКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава VII. Геометрическая оптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава VIII. Световые волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава IX. Основы специальной теории относительности . . . Глава X. Электродинамика как теория . . . . . . . . . . . . . . . . . Часть IV. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава XI. Световые кванты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава XII. Атомная физика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава XIII. Физика атомного ядра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава XIV. Обобщения современной физики . . . . . . . . . . . . Часть V. ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Глава XV. Основные объекты, явления и закономерности мегамира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Учебное издание iСерия Классический курс» Сауров Юрий Аркадьевич ФИЗИКА Поурочные разработки класс Учебное пособие для общеобразовательных организаций Базовый и углублённый уровни Центр естественно-математического образования Руководитель Центра МН. Бородин Зав. редакцией физики и химии НА. Коновалова Ответственный за выпуск Н. В. Мелешко Редакторы Н. В. Мелешко, Г. Н. Федина Младший редактор Т. И. Данилова Художники ИО. Кабардин, Т. В. Глушкова Художественный редактор Т. В. Глушкова Техническое редактирование и компьютерная вёрстка НА. Разворотневой Корректоры Н. В. Белозёрова, Е. А. Воеводина Налоговая льгота — Общероссийский классификатор продукции ОК 005-93—953000. Изд. лиц. Серия ИД № 05824 от 12.09.01. Подписано в печать 11.08.16. Формат 60 90 1 / 16 . Гарнитура SchoolBookCSanPin. Акционерное общество Издательство Просвещение. 127521, Москва, й проезд Марьиной рощи, 41. |