Урок физики в 11 классе. Тема урока. Закономерности в мире звезд. Цель




Скачать 155.33 Kb.
Дата 25.08.2016
Размер 155.33 Kb.
Урок физики в 11 классе.
Тема урока. Закономерности в мире звезд.
Цель:

Обучающая - рассмотреть основные характеристики звезд, установить взаимосвязь между цветом звезды, температурой, светимостью и звездной величиной. Научиться определять расстояние до звезд. Путем сравнения и анализа звездных характеристик , получить диаграмму « цвет-светимость» .


Развивающая - развить навыки логического мышления, уметь находить причинно- следственные связи.
Воспитывающая - развивать любознательность , прививать интерес к естественным наукам , формировать научное мировоззрение, коммуникативную и информационную компетентности.
Средства обучения: компьютерная презентация, видео «Вселенная глазами телескопа Хаббла», таблицы с характеристиками звезд, диаграмма «Герцшпрунга-Ресселя», спектр Солнца.

Ход урока.


I Организационный момент.

II Актуализация опорных знаний.




  1. Видео «Вселенная глазами телескопа Хаббла».

Открылась бездна звезд полна;

Звездам числа нет, бездне дна.

М. В. Ломоносов, «Вечернее размышление о божием величестве...»


Какие эмоции вызывают у вас картины звездного неба? На какие наводит мысли?


Красота звездного неба пробуждает у кого-то светлые романтические чувства, кого-то склоняет к глубокому размышлению над истоками мироздания, к исследованию вселенной.

Многие века звездное небо вдохновляло людей: это нашло отражение в литературе и религии. Помните роман Ефремова «Туманность Андромеды». Некоторые боги отождествлялись с отдельными звездами, а люди думали, что перемещение звезд влияет как-то на их судьбу. Многие храмы были ориентированы на звезды(Узкий коридор часто был направлен строго на полярную звезду, а в навигации яркие звезды являются ориентиром).

Самые яркие звезды у каждого народа получали свои имена (Алголь, Сириус и т.д.).
А как вы думаете на просторах вселенной царит хаос или есть какой-то порядок?

Что бы не гадать , а уметь с научной точки отвечать на подобные вопросы я приглашаю вас на время урока стать астрономами и разобраться в некоторых особенностях звездного мира.

Скажите, что вы знаете о звездах? Почему одни светят голубоватым светом, а другие желтым, каковы температуры звезд, почему они мерцают? Так давайте же сегодня постараемся расширить свои познания в этой области физики и астрономии.
Но прежде чем мы приступим к процессу познания, я предлагаю вам выполнить тестовое задание. (Каждому выдается отдельный тест (Приложение 1).
II. Формирование новых знаний.
И так, тема нашего урока «Закономерности в мире звезд»
План.


  1. Определение расстояний до звезд.

  2. Сравнительные характеристики звезд (температура, цвет, светимость, звездная величина)

  3. Диаграмма «Цвет-светимость»

  4. Группы звезд.

  5. Эволюция звезд.

Звезды, светящиеся горячие тела подобные нашему Солнцу , в недрах которых выделяется огромная энергия. Они различаются по размеру, температуре, яркости. Солнце типичная, ближайшая к нам звезда, у которой виден диск. Именно изучая Солнце, удалось понять природу всех звезд. Солнце кажется нам ярче и больше других звезд . Почему? Да только лишь потому, что оно намного ближе к земле чем другие звезды. На каком расстоянии находится от нас Солнце? (150 000 000км)

Другие звезды во много раз дальше. Часто скопление звезд напоминало людям какое-то животное или фигуру. Такие образования назвали созвездиями. Например: созвездие Девы, Льва, Лиры.
Как же определить расстояние до звезды. Впервые попытался это сделать Коперник, но ему это не удалось. Это сделал русский академик В.Я.Струве.

Он определил расстояние до звезд при помощи параллакса. Вот и у вас сейчас будет возможность определить и оценить расстояние на котором находятся звезды, сравнить их с расстоянием на котором находится от Земли Солнце.

Какими двумя способами можно определить расстояние до звезд?

(при помощи параллакса или видимой и абсолютной звездной величине). В настоящее время измеряют при помощи параллакса.

Давайте вспомним:


  1. Что такое параллакс? (это угол под которым со стороны светила видна большая полуось земной орбиты, если она перпендикулярна лучу зрения). Что собой представляет орбита у земли? Кто открыл законы движения планет?

  2. Чему равна большая полуось земной орбиты? (1а.е.)

  3. Чему равна 1а.е.? (1а.е.= 150 000 000км)

  4. Запишите формулу по которой можно определить расстояние?

D= a /sinp а- большая полуось земной орбиты;

При малых углах sinp=p/206265 " , где р выражено в сек. дуги.
Тогда получим D= 206265 "/ р ( а.е.)
Если измерять расстояние в парсеках, то : D= 1/ р ( пк)
Расстояние в пк равно обратной величине годичного параллакса, выраженному в сек.



  1. И так, расстояние до звезд можно измерять в парсеках и астрономических единицах, а еще в каких единицах ?

(В световых годах, в километрах, хотя из-за больших расстояний км астрономы пользуются крайне редко.)


  1. Что такое световой год?

(Это расстояние которое проходит свет в течение года)


  1. Каковы соотношения между пк, св.г, а.е. и км?

(1пк= 3,26 св.г. = 206265а.е. =3 *1013 км)



ЗАДАНИЕ №1 (на столах таблицы и макеты звезд)
1-я группа
1.Оцените расстояние (в парсеках) до звезды Ахирт(G) из созвездия Кассиопея.
2-я группа

1. Определите расстояние в парсеках до звезды Талитха(М) из созвездия Б. Медведица.


3-я группа

1.Пользуясь данными таблицы “Физические характеристики звезд» определите расстояние до самой горячей и далекой звезды Альфа из созвездия Жирафа(О).

(Приложение2)

Оцените рассчитанные расстояния до звезд с расстоянием до Солнца.


Написать на доске полученные результаты, а также необходимые табличные величины (параллакс,М и Т) и сделать вывод.

Приложение3


ВЫВОД: чем меньше параллакс , тем дальше от нас звезда.
После того как научились определять расстояние до звезд, было установлено, что звезды отличаются по видимой яркости не только из-за различия расстояния до них, но и вследствие различия их светимости.

СВЕТИМОСТЬ (L)- это мощность излучения световой энергии по сравнению с мощностью излучения Солнца.

Сравнивать звезды можно по светимости в том случае, если рассчитать их видимую яркость( звездную величину). Древние греки разделили все звезды по яркости на 6 классов. 1-я звездная величина –самые яркие звезды.

Различают видимую звездную величину и абсолютную звездную величину.

Видимая звездная величина - это та яркость звезды которую она имеет на расстоянии D.

Абсолютная звездная величина это яркость звезды которую она имела бы на стандартном расстоянии 10пк.

Сейчас определены и составлены таблицы звездных величин для многих звезд.

Зная звездные величины астрономы определили светимость звезд (составлены таблицы светимостей звезд).L=2.512 5-М
У звезд ВЫСОКОЙ СВЕТИМОСТИ абсолютная звездная величина отрицательна

( М=-9) , а у звезд с малой светимостью положительна (М=+17).

Причем, чем выше светимость звезд тем более массивны звезды.

(белые карлики этой зависимости не подчиняются)


ТАБЛИЦЫ СВЕТИМОСТЕЙ И АБСОЛЮТНОЙ ЗВЕЗДНОЙ ВЕЛИЧИНЫ.

Вы наверное обращали внимание на различный цвет звезд? Цвет звезды и спектр связаны с ее температурой. Есть красные звезды, они более холодные, оранжевые и желтые звезды имеют температуру выше чем у красных, белые и голубые звезды самые горячие. Различие температур обуславливает различие спектров, которые позволили разделить звезды по классам.


(РАССМАТРЕТЬ ТАБЛИЦЫ )_
Спектральный класс звезд.
М-красные

K - оранжевые

G- желтые

F-желтоватые

A-белые

O,B- голубые



Класс Температура (К)
О (голубые) 30000-60000

В (бело-голубые) 10000- 30000

А (белые) 7500-10000

F (желто –белые) 6000-7500

G(желтые) 5000 -6000

К (оранжевые) 3500 – 5000

М (красные) 2000- 3500
Вы видите что температура большинства звезд лежит в пределах от 2000 до 60000К.
От температуры зависит не только цвет звезды, но и мощность ее излучения. Мощность излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени температуры Е=σТ4 (закон Стефана-Больцмана).Постоянная σ -5,67 *10-8 Вт/м2* К4

Излучение Солнца близко к абсолютно-черному телу. Длина волны на которую приходит максимум излучения абсолютно–черного тела определяется законом

Вина λm;* T= в, в- постоянная Вина. в=3000 мкм*К.

Максимум излучения Солнца приходится на длину волны λm=4,8 *10-7 м. Тогда можно определить температуру солнца.


Посмотрите к какому классу относятся звезды расстояние до которых вы определяли.
Расположите звезды на доске в соответствии с их характеристиками.
Мы получили удивительную закономерность.

ИМЕЕТСЯ интересная связь между спектральным классом звезд (температурой) и их светимостью.



Звезды наибольшей светимости самые горячие.
Такую точно закономерность получили ГЕРЦШПРУНГ (датский астроном) и PЕССЕЛЬ (американский астроном). Полученная ими диаграмма называется диаграмма ГЕРЦШПРУНГА –РЕССЕЛЯ или диаграмма «Цвет- светимость».
Оказывается, в природе не существует произвольных комбинаций массы, светимости, температуры и радиуса звезды. Место звезды на диаграмме определяется ее массой и возрастом.
(ПОКАЗ СЛАЙДА)

На этой диаграмме четко выделяется ГЛАВНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЗВЕЗД, которая простирается от верхнего левого угла до нижнего правого. На этой последовательности располагается и наше солнце. Затем красные гиганты, сверхгиганты, и белые карлики.


4. Задание для желающих учащихся.

(Пользуясь предложенными сайтами, найдите фотографии красных гигантов и белых карликов, охарактеризуйте эти звезды. Укажите адрес электронной страницы где вы получили информацию о данном группе звезд.


В это время остальные учащиеся класса решают задачи.

Задача №1

Сколько времени потребуется свету, чтобы пройти расстояние от Солнца до Земли? Расстояние от Солнца до Земли 150*106 км.

t=s/ct=150*109м/3*108 =500с=8,4мин
Задача №2

Пользуясь законом Вина оцените температуру наружных слоев Солнца, если максимум излучения приходится на длину волны 4,8 *10-7 м.


Т=в/λm Т=3*10-3/0,5 * 10-6 =6*103 К

5.Место звезды на диаграмме определяется ее массой и возрастом, следовательно диаграмма отражает эволюцию звезд.

( сообщение ученика о эволюции звезд)

По спектру звезд можно определить химический состав звезд, а также температуру, скорость движения. Главный компонент всех звезд водород.
Почему же звезды все время мерцают?

(Во – первых, из- за звездного газа и пыли которые периодически застилают звезды, а также за счет преломления световых лучей идущих от звезд в земной атмосфере).

Почему днем не видно звезд? (Рассеянный атмосферой солнечный свет значительно ярче света звезд, поэтому их не видно).

Можно ли долететь до любого созвездия? (Нет, т.к. только с земли нам видятся звезды так, что получаются какие-то фигуры. Но если бы какой-либо астронавт стал приближаться к своей цели, он обнаружил бы, что данного созвездия нет6 он увидел бы другие созвездия.


В космосе темно. Почему? В космосе нет ничего ,что могло бы отражать свет. Свет виден только тогда когда он отражается от какого – либо предмета и попадает в глаза.

Задание на дом.

§121 Для желающих ( Определить расстояние до Солнца через видимую и абсолютную звездную величину) (М=m+5- 5lg D ) lgD=0,2(m-M)+1
Д/з : §121
Для желающих: определить расстояние до Солнца через видимую и абсолютную звездную величину)

(М=m+5 - 5 lg D ) lg D=0,2(m-M)+1



Рекомендуемые электронные ресурсы по данной теме.
Адреса сайтов:
ru.wikipedia.org/wiki

http://www.allplanets.ru/spektr_klass.htm

http://mystars2005.narod.ru/s_02.html (о красныхгигантах и голубыхгигантах

http://crydee.sai.msu.ru/~mir/Star_Life.site/Evolution/HR_diagram/ms.htm(главная последоват)

http://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E5%EB%FB%E9_%EA%E0%F0%EB%E8%EA (белые карлики)

http://hercules.elte.hu/~frei/galaxy.catalog.html

www.astro.washington.edu

http://www.geocities.com/Area51/Corridor/2120/

http://seds.lpl.arizona.edu/messier/more/local.html

http://www.ucolick.org/~raja/AAS193_pressrel_cartoon.gif

Приложение1.



Тест №1
1.Какое небесное тело располагается в центре в моделях Вселенной

по Аристотелю и Птолемею?


а) Луна; б) Солнце; в) Земля; г) Звезда
2. Кто первым для исследования небесных тел стал использовать телескоп?
а) Николай Коперник; б) Джордано Бруно; в) Галилео Галилей; г) Птолемей
3.Какая самая маленькая планета Солнечной системы?
а) Марс; б) Земля; в) Плутон; г) Юпитер
4.Самая дальняя от Солнца планета нашей системы?
а) Венера; б) Плутон; в) Меркурий; г) Сатурн
5.Расстояние от Земли до Солнца

а) 150 000 000 км б) 200 000 км в) 5 000 000 км г) 1010 м


6. В какой зоне Солнца протекают ядерные реакции?

а) в «лучистой» зоне б) в конвективной зоне в) в атмосфере г) в ядре

7) Сколько законов Кеплера?

а)5 б)3 в)4 г)1


Тест №2


1.Сколько планет входит в состав Солнечной системы,

а) 6 б) 8 в) 10 г) 9

2.Каково расстояние от Земли до Солнца?

а) 100 000 км б) 150 000 000 км в) 1010 км г) 10 000км

3.Кто открыл законы движения планет?

а) Коперник б) Ньютон в) Галилей г) Кеплер


4.Есть ли у Луны атмосфера?

а) да б) нет


5) Сколько планет входят в состав планет земной группы?
а) 6 б) 4 в) 10 г) 9
6) Какая планета-гигант?
а) Сатурн; б) Венера; в) Плутон; г) Марс

7)Видна ли нам обратная сторона Луны?

а)да б)нет в ) периодически

Тест №3
1)По каким орбитам движутся планеты в Солнечной системе?

а) эллипс б) окружность в) парабола г) гипербола
2)Какова средняя температура Солнца?

а)6000К б) 500К в) 1000К г) 3000К


3).На какой планете находится большое красное пятно?
а) Нептун; б) Сатурн; в) Юпитер; г) Марс
4)Во сколько раз Луна меньше Земли по диаметру?
а) 7 б) 4 в) 10 г) 2

5) В какой зоне Солнца протекают термоядерные реакции?

А) ядро б) конвективная зона в) «лучистая « зона г) атмосфера
6) Чему равен один парсек?

А) 1 а.е. б) 3,26 св.г. в) 1 000 000км

7)Самая большая планета из группы планет –гигантов.

А) Юпитер б)Сатурн в)Уран г)Плутон


Тест №4
1)Какие основные химические элементы входят в состав Солнца?

а)водород, углерод б) водород, азот в)водород, кислород г) водород,гелий

2)Параллакс равен:

а) 10 5км б) 15 * 1010 м в) 3* 1013 км г) 106 км

3) У какой планеты больше линейная скорость вращения вокруг Солнца, у Земли или Меркурия?

а) Земля б) Меркурий


4) Во сколько раз Луна меньше Земли по массе?

а) 4 б) 81 в) 10 г) 100

5)Какая планета-гигант?
а) Сатурн; б) Венера; в) Плутон; г) Марс
6) Каково соотношение между парсеком и световым годом?
А) 1св.г.=10 пк б) 1пк=3,26св.г в) 1 св.г= 30 000 пк г)1пк= 105 св.г.
7) Какая планета расположена дальше от Солнца?

А)Земля б) Марс в)Сатурн г)Сатурн

Тест№5
1)Чему равна большая полуось земной орбиты?

а) 1а.е. б) 1000пк в) 1пк г)1000 км

2)Солнце – это..

а) планета б) звезда в) комета г) астероид

3) Одинаков ли химический состав планет земной группы и планет гигантов?

а)нет б) да

4) Как изменяется плотность Солнца по мере продвижения от наружнего слоя к ядру?

а) уменьшается б) увеличивается

5) Расстояние до звезд:

а)D= 206265"/ pв) D=г) D=


6) Какая планета холоднее Венера или Плутон?

а)Венера б)Плутон

7) На каком небесном теле есть вулканы и кратеры?

а)Луна б) Солнце в)Земля


Тест №6
1)С какой скоростью распространяется свет от Солнца?

А)3* 108 км/с б) 105 км/с в) 1000км/ч г)1011 км/с
2) Сколько планет входит в состав планет-гигантов?

А) 6 б)5 в)7 г)3


3) Все планеты движутся по элепсам в одном из фокусов которых находится

А)Солнце б)Луна в) Земля г) Марс


4) В состав лунного грунта в основном входят

А)железо б)базальты в) углерод г)водород

5) Параллакс это …… под которым со стороны светила видна большая полуось земной орбиты

А) угол б) отрезок в) радиус Земли г) луч

6)По спектру можно определять

А)химический состав небесных тел б) размер тел в)плотность тел

7) У какой планеты больше период обращения вокруг Солнца?

А) Марс б) Земля в) Юпитер


Приложение 2



Звезда

Созвездие

m

M

Класс

Параллакс



Алкайд

Б. Медведица

1,9

-1,6

В3

0,022



Альферац

Андромеда

2,1

-0,3

В8

0,034



Альгеба

Лев

2,1

-0,5

К0

0,030



Альдебаран

Телец

0,9

-0,7

К5

0,048



Альнитак

Орион

1,8

-5,5

О9

0,002



Альсухаль

Паруса

2,3

-3,9

К4

0,005



Альтаир

Орел

0,8

2,3

А7

0,200



Альфа

Жираф

4,3

-5,0

О9

0,001



Альфард

Гидра

2,0

-0,4

К4

0,018



Альхена

Близнецы

1,9

-0,6

А0

0,031



Арктур

Волопас

-0,1

-0,2

К1

0,091



Арнеб

Заяц

2,6

-5

F0

0,003



Ахирт

Кассиопея

3,5

4,6

G0

0,168



Барнарда

Змееносец

9,7

13,5

М5

0,552



Беллатрикс

Орион

1,6

-3,3

В2

0,011



Бетельгейзе

Орион

0,5

-5,5

М2

0,008



Вега

Лира

0,04

0,6

АО

0,123



Везен

Б. Пес

1,8

-7,1

F8

0,002



Денеб

Лебедь

1,3

-8,8

А2

0,004



Денебола

Лев

2,1

1,6

А3

0,077



Зосма

Лев

2,6

0,7

А4

0,042



Канопус

Киль

-0,7

-4,7

F0

0,017



Капелла

Возничий

0,1

-0,5

М1

0,076



Кастор

Близнецы

1,6

0,6

А1

0,063



Кохаб

М. Медведица

2,1

-0,5

К4

0,031



Мен

Волк

2,3

-2,5

В1

0,005



Мерак

Б. Медведица

2,4

0,41

А1

0,042



Мирак

Андромеда

2,1

-1,9

М0

0,016



Мирфак

Персей

1,8

-4,3

F5

0,006



Мирцам

Б. Пес

2,0

-4,5

В1

0,005



Мицар

Б. Медведица

2,3

0,35

А1

0,037



Наос

Корма

2,2

-6,3

О5

0,002



Нодус-1

Дракон

3,2

-1,8

В6

0,010



Поллукс

Близнецы

1,1

1,1

К0

0,097



Полярная

М. Медведица

2,3

-4,9

F8

0,004



Процион

Малый Пес

0,4

2,7

F5

0,286



Ригель

Орион

0,1

-7

В8

0,004



Ротанев

Дельфин

3,6

1,3

F5

0,033



Сердце Карла

Гончий пес

2,9

0,3

А0

0,030



Сириус

Б. Пес

-1,5

1,4

А1

0,370



Спика

Дева

1,0

-3,6

В1

0,013



Талитха

Б. Медведица

3,14

7,2

М0

0,650



Фомальгаут

Южная рыба

1,2

1,9

А3

0,143



Хамаль

Овен

2

0,2

К2

0,043



Хедус-1

Возничий

3,7

-3,3

К4

0,004

Приложение3



Звезда

Температура

звезды, К



Расстояние до звезды,

D


Параллакс,

p


Звездная величина,

М


Талитха(М)













Ахирт(G)













Альфа(О)














База данных защищена авторским правом ©infoeto.ru 2022
обратиться к администрации
Как написать курсовую работу | Как написать хороший реферат
    Главная страница