Инфоурок Астрономия КонспектыПлан-конспект урока на тему: Внутреннее строение и источники энергии звезд. Происхождение химических элементов».

План-конспект урока на тему: Внутреннее строение и источники энергии звезд. Происхождение химических элементов».

Скачать материал
библиотека
материалов

Астрономия. 10 класс. Дата______________

Урок №__________Тема урока: «Внутреннее строение и источники энергии звезд. Происхождение химических элементов».

Тип урока: изучение нового знания.

Цели урока:

Образовательная:

-объяснить физическую сущность источников энергии звезд;

-описать внутреннее строение звезд, Солнца и способы передачи энергии из центра к поверхности;

-показать, что только термоядерные реакции могут обеспечить наблюдаемую светимость звезд;

-выполнять познавательные и практические задания (в том числе с использованием средств ИКТ);

-найти энергию, выделяющуюся в основных ядерных реакциях на звездах.(задача)

Развивающая:

- продолжать формировать умения получать и отбирать информацию из различных источников (включая средства массовой информации и интернет-ресурсы) и критически ее оценивать;

-формировать навыки самостоятельной работы с книгами и техническими средствами информационных технологий.

Воспитательная:

- развитие интереса к предмету, коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками.

Планируемые результаты:

Предметные:

- формировать представления о многообразии звезд, о размерах и природе Солнца, образовании химических элементов;

-описывать процессы термоядерных реакций протонно-нейтронного цикла;

-объяснять процесс переноса энергии внутри звезды.

Метапредметные:

Познавательные

- интерпретировать аналитически полученные закономерности для характеристик звезд;

-овладевать навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования,

Регулятивные- уметь самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные;

- соотносить физические законы и закономерности для объяснения явлений и процессов, наблюдаемых на звездах и вокруг них;

Коммуникативные - формулировать логически обоснованные высказывания и выводы; выполнять групповую работу; оценивать свою работу и работу одноклассников.

Личностные:

- формировать познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности учащихся;

-организовывать целенаправленную познавательную деятельность в ходе самостоятельной работы;

-участвовать в обсуждении и высказывать мнение по поводу полученных результатов аналитических выводов;

- развивать коммуникативную компетентность в общении и сотрудничестве со сверстниками в процессе образовательной деятельности;

- усваивать новые понятия и термины, формировать уверенность в приобретенных знаниях;

- повышать собственную самооценку по результатам работы на уроке;

- расширять кругозор.

ТСО Оборудование: Средства ИКТ (ЭФУ, программы, приложения, ресурсы сети Интернет)

Компьютер с проектором и колонками или интерактивная доска (ИД), у учащихся - персональные средства доступа в сеть Интернет (планшеты, смартфоны, телефоны, ноутбуки).

  1. Учебник «Астрономия.10-11» Чаругин В.М.

2. Электронная презентация, творческие работы учащихся, рисунки, иллюстрирующие

внешний вид Солнца; фотографии звезд.

3. http://astrogalaxy.ru/042a_Sun.html (коллекция материалов о Солнце портала «Астрогалактика»)

4. https://vk.com/doc13786033_450711078?hash=3875b2f35021ab6467&dl=cace658ff565438c23 (инфографика «Солнце»)


Структура урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний и умений. Постановка цели и задач урока.

3. Изучение нового материала.

4. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

5. Рефлексия.

Технологии, применяемые на уроке:

-сотрудничества,

-игрового обучения,

-взаимообучения,

-здоровьесберегающая,

-ИКТ,

Ход урока.

1. Организационный этап (1 минута)

Учитель. Здравствуйте те, кто весел сегодня,

Здравствуйте те, кто грустит,

Здравствуйте те, кто общается с радостью,

Здравствуйте те, кто молчит.

Улыбнитесь, пожалуйста, те, кто готов сегодня трудиться и получать знания!

Здравствуйте!

  1. Актуализация опорных знаний и умений. (Вопросы учебника, кроссворд, просмотр ОК)(1 мин)

Учитель. Как заманчиво

Стать астрономом,

Со Вселенною близко знакомым!

Необыкновенная

Вокруг Земли Вселенная!

Ребята! Как вы думаете, почему я начала урок с этого четверостишия.

Ученики. Мы изучаем тему «Солнце и звезды».

Учитель. С какими небесными телами мы познакомились на прошлых уроках?

Ученики. Астероиды, кометы, метеоры, метеориты….

Учитель. Вот сейчас мы и проверим, как хорошо вы усвоили материал. Ребята, сегодня на урок мы пригласили звездочета. Он будет моим главным

помощником. Я вручаю ему колпак и волшебную палочку. Звездочет за каждый правильный ответ будет вручать звездочку.

Кроссворд (Слайд 1).

По горизонтали :

1. Астроном, открывший комету, посещающую окрестности Земли каждые 76 лет.

2. Небольшое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца обычно по вытянутым орбитам.

3. Упавшее на Землю космическое тело.

4. Часть кометы вытягивающаяся на миллионы километров.

5. Главная часть кометы.

По вертикали:

1. Небольшое планетоподобное небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите

вокруг Солнца. Известны также как малые планеты.

2. Явление, возникающее при сгорании в атмосфере Земли осколков комет или астероидов.

Учитель. Вы молодцы. Продолжаем наш урок.

На доске высвечивается звездное небо (слайд 2).

Учитель читает стихотворение.

Звездочки ясные,

Звездочки частые

В небе высоком горят

Словно поют они песни прекрасные –

С вами они говорят!

Небо огромное,

Небо бездонное

Звезд как песчинок не счесть.

Все же, поверьте,

Звезда путеводная

В жизни у каждого есть!

Учитель. Ребята, как вы думаете, о чем мы сегодня будем говорить на нашем уроке?

Ученик. О звездах.

Учитель. А почему мы сегодня будем говорить о звездах?

Ученик. А они также небесные тела, часть Вселенной.

Учитель. Тема нашего урока – «Внутреннее строение и источники энергии звезд. Происхождение химических элементов».

Постановка цели и задач урока и мотивация (3 минут).

План нашего урока.

1). Представления о звездах в древности.

2). Многообразие звезд.

3). Солнце – ближайшая к нам звезда.

4).Внутреннее строение звезд.

5). Источники энергии звезд.

6). Происхождение химических элементов. Используя план, попробуйте определить цель нашего урока.

Ученики: иметь представление о многообразии звезд, о размерах и природе Солнца, внутреннем строении и источниках энергии звезд. Происхождении химических элементов.

Учитель. Скажите, а как вы обо всем этом узнаете?

Ученики. Высказывают предположения, что узнают у учителя, одноклассников.

Учитель. Нет, сегодня я вам много рассказывать не буду. Материал, в основном, будете добывать самостоятельно. Вы будете учиться работать с текстом, выбирать главное, составлять схемы, слушать выступления одноклассников.

А поможете вы сами себе, вы ведь и так много знаете: при подготовке к уроку вы побывали

«астрономами», «литераторами», «историками». Вы работаете в «Листах успеха» (Приложение 1).

3. Изучение нового материала (16 минут)

Учитель. Расслабьтесь, сядьте удобно, закройте глаза и представьте себе горы, теплая звездная ночь. Мы находимся на вершине горы, видим бездонное черное «небо», усеянное крупными звездами. Но подняться по трапу и занять места в космолете мы сможем, если прочитаем

телеграмму, в которой некоторые слова не видны. (Слайд 4).

Ученик, не позабудь:

В космонавты держишь …

Главным правилом у нас –

Выполнять любой …

Космонавтом хочешь стать –

Должен много-много …

Любой космический маршрут

Открыт для тех, кто любит …

Ученики. Пытаются прочитать телеграмму.

Ученик, не позабудь:

В космонавты держишь путь.

Главным правилом у нас –

Выполнять любой приказ.

Космонавтом хочешь стать –

Должен много-много знать.

Любой космический маршрут

Открыт для тех, кто любит труд.

Учитель. Итак, задание выполнено, и наша ракета отправляется в полет. (Слайд 5).

Звездочет. (Слайд 6). Звездочет читает стихотворение.

Далекие звезды над нами горят,

Зовут они в гости пытливых ребят.

Собраться в дорогу не трудно для нас,

И вот мы к полету готовы сейчас.

Скомандует диктор: «Внимание! Взлет!»

И наша ракета помчалась вперед.

Прощально мигнут и растают вдали

Огни золотые любимой земли.

1). Представления о звездах в древности.

Учитель. А начнем мы наш урок с представлений о звездах в древности. (Слайд 7).

В конце выступления ответьте на вопросы:

- Как представление о звездах изменил Джордано Бруно? Слово «историкам».

Историки. Человек связывал со звёздным небом свою судьбу, настоящее, прошлое и будущее. Древние египтяне считали, что, когда люди разгадают природу звезд – наступит конец света. Еще у древних людей возникла необходимость в умении ориентироваться на местности, передвигаясь к своему жилищу или к местам охоты.

Мы уже знаем, что Вселенную на схемах Аристотеля, Птолемея, Аристарха Самосского и Николая Коперника замыкала сфера неподвижных звезд.

Представление о звездах изменил Джордано Бруно. Он высказал мысль, что звезды огромны, как солнце, что они с громадными скоростями несутся в различных направлениях, окруженные «Свитами» планет. Древние греки любовались созвездиями, имеющими практически такой же вид, как и в

наше время. Они вырисовали в небе фигуры из звезд. Значит, история наименования созвездий началась десятки тысяч лет назад.

Одним из величайших астрономов древности был самаркандец Улугбек, точность его наблюдений и расчетов была потрясающей, а все это происходило во времена, когда еще никто не задумывался о телескопах в далеком XV веке.

А что о звездах говорит современная наука, мы узнаем сегодня.

Учитель. Как представление о звездах изменил Джордано Бруно?

Ученики. Он высказал мысль, что звезды огромны, как солнце, что они с громадными скоростями несутся в различных направлениях, окруженные «Свитами» планет.

2). Многообразие звезд.

Учитель. Наш выступающий закончил свою речь словами «А что о звездах говорит современная наука, мы узнаем сегодня».

Переходим к изучению следующего вопроса «Многообразие звезд». (Слайд 8).

Мне требуется помощь Звездочета. (Выходит Звездочет. )

- Уважаемый Звездочет, сколько же звезд на небе?

Звездочет. Звезд на небе великое множество. Они расположены очень далеко от нашей планеты, поэтому кажется на ночном небе лишь мерцающими точками.

Невооруженным глазом люди могут увидеть примерно 6 тысяч звезд (Слайд 9), но в телескоп и бинокль (Слайд 10) значительно больше.

(Слайд 11) Ученым известны многие и многие миллиарды звезд.

Учитель. Спасибо, уважаемый Звездочет. (Слайд 12).

Ребята, в 1 половине 20 века французский писатель Антуан де Сент-Экзюпери написал повесть «Маленький принц». Вы читали эту сказку.

Ученики. Отвечают.

Учитель. О чем это произведение?

Эта повесть о мальчике - Маленьком Принце. Он жил на планете, у которой не было названия, а только номер. Так уж была мала эта планета. И этот мальчик всегда задавал один-единственный вопрос: «Если звезды зажигают – значит, это кому-нибудь нужно?»

Учитель. А что, звезды, действительно, кто-то зажигает? Узнаем у «астрономов».

А вы слушаете внимательно. Астроном вам задаст вопросы по данному материалу.

Астрономы. Звезды рождаются и умирают. Но только жизненный путь звезды длится несколько миллиардов лет. И, конечно же, человек в течение только своей жизни не в состоянии проследить за звездой - от рождения и до ее конца.

В далеком холодном космическом пространстве, в течение многих миллионов лет частицы пыли и газа, притягиваясь друг к другу и находясь в постоянном движении, образовали пылегазовые облака. Постепенно они уплотнялись, сжимались и начинали вращаться быстрее,

и в итоге происходило рождение новой звезды. Звезда «умирает», когда «выгорает» весь водород – топливо. Звезда остывает и гаснет.

Ученик-астроном. Задает вопросы

- Человек в течение своей жизни в состоянии проследить за звездой.

- Что является топливом планеты.

Учитель. Что же такое звезды?

Ученики. (Слайд 13). Звезды – это огромные пылающие раскаленные газовые шары большой массы.

Учитель. Как вы думаете, как различаются звезды?

Ученики. Звезды различаются по цвету и по размерам.

Учитель. По предложенному тексту заполните схему «Температура и цвет звезд» (Слайд 14).

Обозначьте температуру. Красить нужно аккуратно, это также будет оцениваться.

Текст. Красные звезды самые холодные. Температура на поверхности таких звезд достигает 30000. Температура на поверхности Солнца достигает 60000. Оно имеет желтый цвет. Более холодные звезды имеют белый цвет и температуру 100000. Звезды, имеющие самую высокую температуру, окрашены в голубой цвет – температура поверхности таких звезд достигает 400000.

Проверяем выполнение работы (Слайды 15)

Учитель. Итак, на какие типы делятся звезды по цвету.

Учитель. А сейчас мы с вами составим схему «Различие звезд по размерам».

Приклейте маленькие схемы себе на Листы успеха.

По материалу на 68 странице учебника (3 абзац) составьте схему « (Слайд 16).

Я не знаю, как выполнять эту схему. У вас имеется изображение Солнышка. Зачем-то я просила принести клей. Предлагаю вам самим совершить открытие.

Учитель. Вручает «интересную звездочку» за самую интересную схему.

Учитель. А какие интересные факты о звездах вы нашли.

ЗВЁЗДЫ ЗВЁЗДЫ

сверхгиганты В сотни раз >

гиганты в сотни раз >

карлики в десятки раз < или =


Красные 3 000º

Жёлтые 6 000º

Белые 10 000º

Голубые 40 000º

Ученик. Самая близкая звезда – Проксима Центавра. Она находится от Солнца на расстоянии 4, 25 световых лет. Световой год равен 10 триллионам километров. Если бы до нее лететь на космической ракете, то путешествие заняло бы 70 тысяч лет. Самая яркая звезда из ближайших звезд – Сириус (с греческого – «опаляющий») в созвездии Большого Пса. Температура на ее поверхности – 10000 градусов. Самая большая звезда Мю Цефея (диаметр – 1,6 миллиарда километров). Помещенная в центр Солнечной системы эта звезда поглотила бы все планеты по Сатурн включительно.

Радиус звезды Бетельгейзе (созвездие Ориона) - в 400 раз больше радиуса Солнца.

УЧИТЕЛЬ:ЯДЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ  ЭНЕРГИИ  ЗВЕЗД (ПРЕЗЕНТАЦИЯ)

Вопрос об источниках звездной энергии был поставлен почти сразу после открытия закона сохранения энергии, когда стало ясно, что излучение звезд обусловлено какими-то энергетическими превращениями и не может происходить вечно. Неслучайно первая гипотеза об источниках энергии звезд принадлежит Роберту Майеру, человеку, открывшему закон сохранения энергии. Он полагал, что источником энергии Солнца является непрерывное выпадение на его поверхность метеорных тел. Расчеты, однако, показали, что этого источника явно недостаточно. Гельмгольц и лорд Кельвин пытались объяснить длительное излучение Солнца его медленным сжатием, сопровождающимся выделением гравитационной энергии. Эта очень важная для современной астрономии гипотеза оказалась, однако, несостоятельной для объяснения излучения Солнца в течение миллиардов лет.

      На рубеже XIX и XX веков было сделано одно из великих открытий в истории человечества – обнаружена радиоактивность. Потребовалось не одно десятилетие, чтобы ядерная физика стала на прочную научную основу. Уже к 20-м гг. нашего века стало ясно, что источник энергии Солнца и звезд следует искать в ядерных превращениях. Однако указать конкретные процессы, происходящие в недрах звезд, не было возможности. Первым указал на возможность ядерных реакций в недрах Солнца сэр Артур Эддингтон. Было очевидно, что радиоактивный распад( α и β) не мог обеспечить необходимый выход энергии.

       Среди десятков замечательных открытий в ядерной физике одно оказалось особенно важным по тем последствиям, к которым привело его использование в практической жизни. Это было открытие ядерных реакций.

      Ядерной реакцией  называется превращение исходного атомного ядра при взаимодействии с какой-либо частицей в другое ядро, отличное от исходного.

     Общим признаком ядерной реакции и радиоактивного распада является превращение одного атомного ядра в другое. Но радиоактивный распад происходит самопроизвольно, без внешнего воздействия, а ядерная реакция вызывается действием бомбардирующей  частицы. Исторически первую ядерную реакцию осуществил Эрнст Резерфорд в 1919 году.

                                 147 N + 42 He →   178 O +11H     

    В настоящее время установлено, что ядерные реакции могут происходить с любым атомным ядром как при столкновениях ядер, так и при столкновениях частиц с ядрами. Для осуществления реакции под действием положительно заряженной частицы необходимо, чтобы частица обладала кинетической энергией, достаточной для преодоления кулоновского отталкивания. Нейтральные частицы могут обладать сколь угодно малой энергией.

     Ядерные реакции бывают двух типов – идущие с поглощением или выделением  энергии. Использую закон связи массы и энергии Е=Мс2 можно по разности масс частиц, вступающих в реакцию, и масс частиц-продуктов определить изменение энергии частиц. Если Мо  •Мпродукта, то энергия выделяется, если наоборот, энергия поглощается. Энергия, освобождающаяся  при ядерной реакции, называется выходом ядерной реакции. Выход реакции обычно лежит в пределах от 1 до сотен МэВ, что в миллионы раз превосходит выход энергии при химической реакции.

      Рассмотрим источники энергии звезд. В звездных недрах самым распространенным веществом является  водород в ионизованном состоянии. Существуют два пути превращения водорода в гелий, отличающиеся разной последовательностью реакций. Это протон-протонная  реакция (р-р цикл) и углеродно-азотная реакция ( С-N цикл).

       Р-Р ЦИКЛ.

Эта реакция начинается со столкновения двух протонов с образованием ядра дейтерия:

                         11Н+11Н→21Н+1e+ν      1010 лет

Даже в условиях звездных недр эта реакция происходит крайне редко -  каждый протон имеет шанс превратиться в дейтерий только раз в насколько миллиардов лет. Найдем энергетический выход этой реакции:

Е=(2*1,00783 – 2, 01410)*931,5 МэВ=1,45 МэВ

   Образовавшиеся ядра дейтерия «жадно», через несколько секунд, «захватывают» протон и превращаются в изотоп гелия-3.

      21Н+11Н→32Не+γ        5 сек.

Энергетический выход реакции составляет

Е=(1,00783+2,01410-3,01602)*931,5 МэВ=5,51 МэВ.

После этого возможны три пути ядерных реакций.

  1. Чаще всего изотоп гелия-3 будет взаимодействовать с подобным себе ядром:

                         32Не+32Не→42Не+11Н+11Н      106 лет

Е=(2*3,01602-4,00260-2*1,00783)*931,5 МэВ=12,84 МэВ.

Суммарный выход энергии составляет 1,45+5,51+12,84 МэВ=19,80 МэВ.

  1. Второй путь состоит из нескольких реакций:

   32Не+42Не→74 Ве+γ

   74Ве+11Н→85 В+ν

    85 В→84 Ве+о1е+ν

    84 Ве→42Не+42Не+γ

  1. Третий путь начинается также,  как  второй:

32Не+42Не→74Ве+γ

74Ве+о-1е→73 Li +ν

73 Li + 11Н→84 Ве

84 Ве→42Не+42Не+γ

Подавляющее большинство реакций идет по первому пути, но роль «побочных» путей отнюдь не мала. Благодаря им появляются легкие элементы – бор, бериллий, литий.

С - N цикл. Этот цикл состоит из 6 реакций.

126С+11Н→137N+ν

137N→136C+o1e+γ

136C+11H→147N+γ

147N+11H→158O+γ

158O→157N+01e+ν, 157N+11H→126C+42He

В углеродно-азотном цикле не происходит изменение числа ядер углерода, углерод служит лишь катализатором реакции, а продукт реакции – ядро гелия, образуется из 4 протонов, которые в разное время один за другим присоединились к углероду и образующимся из него изотопам.

      Часть энергии, выделяющейся при реакции, уносится гамма-квантами и нейтрино, поэтому реальный выход энергии примерно на 5% меньше рассчитанного.

       Найдем теперь энергетический выход углеродно-азотного цикла и сравним его с выходом протон - протонного цикла.

   126  С m=12,00000  а.е.м        158O  m=15,00307  а.е.м

    136C  m=13,00335  а.е.м         157N m=15,00011   а.е.м

    137 N m=13,00574   а.е.м        147N m=14,00307   а.е.м

     Сравним энергетические выходы – 19,80 МэВ у р - р цикла и 26,73 МэВ у С - N цикла. В каких звездах происходит протон - протонная реакция? Очевидно, в тех, где запасы водорода велики, а масса и светимость  сравнимы с массой и светимостью Солнца, т.е. это карлики главной последовательности. Углеродно-азотный цикл происходит в массивных звездах с большой светимостью – гигантах и сверхгигантах.

Успехи ядерной физики привели к полному объяснению природы источников звездной энергии.

Физкультминутка. Гимнастика для глаз. (1мин.)

3). Солнце – ближайшая к нам звезда.

Учитель. Отгадайте загадку.

Ты весь мир обогреваешь

Ты усталости не знаешь,

Улыбаешься в оконце,

И зовут тебя все ... Ученик. Солнце. (Слайд 21).

Учитель. А почему люди называют Солнце «солнышком?»

Ученик. Солнце - величайший источник света и тепла, дающий жизнь и развитие всему живому на Земле.

Учитель. Переходим к следующему вопросу. Слушаем выступление историков и отвечаем на вопрос: «Как наши предки называли Солнце?»

Историки. С древних времен люди выделяли Солнце среди других небесных светил. Наши далекие предки прятались от своих врагов в пещерах и выходили из них только при свете Солнца. По Солнцу путешественники находили свой путь среди бескрайних просторов суши и океана. В Древней Греции Солнцу поклонялись как божеству, называя его Гелиос. Египтяне бога Солнца называли Ра, наши предки славяне – Ярило. В честь Солнца слагали гимны. Вот один из гимнов древнегреческого поэта Гомера, посвященный богу Солнца.

Солнце в движении вечном бледнеть заставляет светила.

Солнце сияньем пурпурным Земли заливает пределы.

Солнце – друг земледельца, ко всем морякам благосклонно.

Солнце – дней и ночей божество, - венец и начало.

Только его одного из богов, царящего в мире.

Нам и надо лицезреть.

Учитель. Как наши предки называли Солнце? Ученики. Ярило.

Учитель. А сейчас мы посмотрим фрагмент электронного учебника, послушаем астрономов. Вам необходимо сказать, к какому типу относится Солнце по размерам и по цвету.

Астрономы. Солнце – ближайшая к нам звезда. Это единственная звезда, которую мы можем наблюдать днем, в то время как остальные звезды видим только ночью. Солнце – это центр нашей солнечной системы. На небе Солнце выглядит круглым, и почти такого же размера как

полная Луна. Но диаметр Солнца примерно в 400 раз больше диаметра Луны и в 109 раз больше земного диаметра. Масса Солнца в 750 раз больше всех планет. Расстояние от Земли до Солнца -150 млн. км. Температура на поверхности Солнца 60000, а внутри Солнца достигает 15 млн 0. Наше Солнце сформировалось примерно 5 млрд. лет из межзвездного облака. В течение еще 5 млрд. лет оно будет сжигать свой газ, пока резервы последнего не истощаться. Но перед тем как умереть, Солнце увеличиться в размерах, а потом начнет уменьшаться и совсем исчезнет

Ученики. Солнце – это желтый карлик.

Учитель. Я тоже готовилась к уроку. И нашла следующую загадку о Солнце. Чем-то она мне не понравилась.

Голубой платок,

Красный клубок.

Гигант катается,

Людям улыбается.

Ученик. Солнце – желтый карлик, а не красный гигант.

Учитель 1. Источник энергии Солнца. (ПРЕЗЕНТАЦИЯ)
Излучает L
?=3,876.1026 Дж/с –огромнейшие потери энергии. Закон сохранения →откуда восполняется энергия, превращаясь в излучение.

  В 1931г Ханс Альбрехт Бете указывает, что источником энергии в звездах является ядерный синтез. В 1937г открывает термоядерную реакцию, а в 1939г в работе “Генерация энергии в звездах” строит количественную теорию ядерных процессов внутри звезд, найдя цепочку (цикл) ядерных реакций, проводимых к синтезу гелия. (Ноб. лауреат).

   Внутри Солнца (звезд) Н ионизирован - т.е. в виде ядер протона 11 Н. Двигаясь с очень большими скоростями (при Т>10 млн.К) протоны несколько сближаются, преодолевая электрические силы отталкивания, что вступают в действия ядерные силы и начинается реакция (термоядерная) с выделением энергии. На Солнце возможны две группы термоядерных реакций такого типа:  протон-протонный (водородный) цикл и углеродный цикл (цикл Бете). Наиболее вероятно, что на Солнце преобладает протон-протонный цикл:
1Н+1Н→2D+е+   (позитрон + нейтрино+дейтерий+2,2Мэв).
2D+1H>3He+γ   (гамма-квант+тритий+ 5,5Мэв).
3Не+3Не→4Не+1Н+1Н   (гелий+протон+протон+12,8Мэв)  и все снова, т.е. внутри Солнца (звезд) водород выгорает, превращаясь в гелий (из 4 ядер 1Н образуется ядро 4Не).При этом выделяется огромная энергия. Например рассчитаем выделение энергии при "сгорании" 1гр водорода.

Т.к. М?=2.1030 кг, то Н гореть еще 150 млрд.лет, но горит в центре только 0,1М?, следовательно еще гореть Солнцу примерно  5-7 млрд. лет. Все виды излучения ежесекундно уносят порядка ~ 4 млн.т. Высвобождаемая энергия превышает недельную выработку электроэнергии на всём земном шаре и сравнима с энергией землетрясений и ураганов.

    Нейтрино - элементарная частица, появляющаяся в ходе термоядерной реакции, проникает свободно через звезды, планеты. Регистрируя их с помощью нейтринных телескопов (глубоко под землей, над водой) можно “заглянуть” внутрь Солнца. Нейтринные телескопы имеются в шахте Хоумстейк (штат Южная Дакота, США), в Японии (система "Камиоканде"), на Байкале и другие. В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери (Sudbury Neutrino Observatory) были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно «нейтринные осцилляции»), так и в солнечном веществе («эффект Михеева — Смирнова — Вольфенштейна»). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена.

2. Внутреннее строение Звезды- Солнце.

 Конвективная зона - происходит перемешивание вещества. нагретые слои поднимаются к фотосфере и остыв, уступают место нижним более нагретым.
  Зона излучения (Зона лучистого переноса) – (от 0,3R до 0,7R) здесь происходит процесс переноса энергии излучаемой ядром в вышележащие слои путем многократного поглощения и последующего ее переизлучения с постепенным увеличением длины волны и понижения температуры. Образовавшиеся в процессе ядерного синтеза фотоны с высокой энергией сталкиваются с электронами и ионами, порождая повторное световое и тепловое излучение. Лучистый теплообмен – передача тепла между нагретыми телами, обусловленная процессом испускания, переноса, отражения, поглощения и пропускания лучистой энергии. Промежуток времени, за который энергия, произведённая в ядре, достигает конвективной зоны, может измеряться миллионами лет. В среднем этот срок составляет 170 тысяч лет. hello_html_m483ad8a4.pnghello_html_m2840329c.jpg

   Ядро - Центральная часть Солнца с радиусом примерно 150 000 километров, в которой идут термоядерные реакции. Плотность вещества в ядре составляет примерно 150 000 кг/м³ (в 150 раз выше плотности воды и в ~6,6 раз выше плотности самого плотного металла на Земле — осмия), а температура в центре ядра — более 14 миллионов градусов. Анализ данных, проведённый миссией SOHO, показал, что в ядре скорость вращения Солнца вокруг своей оси значительно выше, чем на поверхности. В ядре осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества, однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2×1027 тонн. В общепринятой теоретической модели Солнца (так называемой "Стандартной модели") предполагается, что подавляющая часть энергии вырабатывается реакциями прямого синтеза водорода c образованием гелия, и только лишь 1,5% - реакциями так называемого цикла CNO, в котором в процессе реакции углерод циклически превращается сначала в азот и кислород, после чего реакция снова приводит к образованию углерода.
   Гелиосейсмология – наука изучающая колебания Солнца. В солнечной атмосфере распространяются акустические волны подобие звуковых в воздухе: распространяются как вертикальные, так и горизонтальные волны с длинами волны 103 - 104 км. Колебания носят резонансный характер и происходят с периодом около 5 минут (лежат в диапазоне примерно от 3 до 10 мин). Амплитуда колебаний от 100 – 200 м/сек до 1 – 2 км/сек в хромосфере. Впервые обнаружили колебания Р. Лейтон, Р. Нойс и Дж. Саймон в 1960-х годах.
   В солнечных пятнах колебания период колебаний составляет 2 – 3 минуты. Это так же резонансные колебания, а резонатором является хромосферные колебания над пятнами.
   Все перечисленные резонансные колебания в солнечной атмосфере могут возбуждаться волновыми силами из конвективной зоны. В тех случаях, когда единый волновой процесс охватывает все Солнце, говорят о пульсации Солнца как звезды. Были открыты колебания с периодом 2ч40мин с амплитудами в 20 км (около 10-30% от диаметра Солнца) едва уловимые для самой чувствительной аппаратуры. Наблюдаются так же пульсации с периодом в 20 – 40 минут. Точные измерения продолжительности солнечных затмений, а также прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца показали, что в XVII веке диаметр Солнца превышал нынешний примерно на 2000 км ,то есть на 0,1%.

p=4ρGM/R.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ (Слайды) Просмотр, обсуждение, выводы.

3. Первичное Закрепление материала (10 мин). СОСТАВЛЕНИЕ КОЛЛЕКТИВНОГО ОПОРНОГО КОНСПЕКТА «ЗВЕЗДА-СОЛНЦЕ»
1. Задача:  На сколько худеет Солнце за 1 минуту? (Е=?mc2=Lt, ?m= Lt/c2=3,876.1026 .60/(3.108)22,6.1012кг)
2. Задача: Какая энергия поступает в оз. Песчаное, имеющее площадь 1,2 кв.км, в течение 1 минуты в ясную погоду, если высота Солнца над горизонтом 45о, а через атмосферу проходит 80% солнечной энергии? Когда Солнце на этой высоте? (из E=e1.S.t и e1=0,8. q.sin a получим Е=55,2 млрд. Дж. Из формулы h=90-φ+δ, учитывая что φ=54о, получим δ =9о, по ПКЗН это октябрь или апрель).
3. Задача: Сравните количество энергии, которое выделяется при вспышке, с количеством энергии, выделяющимся при взрыве мегатонной бомбы (410 Дж). (Приняв, что при вспышке выделяется 1025 – 1026 Дж, находим: эта энергия в миллиарды раз превосходит энергию, выделяющуюся при взрыве мегатонной бомбы).
4. CD- "Red Shift 5.1" - положение и характеристики Солнца в данный момент времени.

III. Итог урока (5мин)
1. Откуда Солнце черпает неиссякаемый источник энергии?
2. Что такое протон-протонный цикл?
3. Как вычислить излучаемую Солнцем энергию, дефект массы?
4. Что представляет собой внутреннее строение Солнца?
5. Как происходит перенос энергии из недр на поверхность?
6. Оценки.

Дифференцированное домашнее задание с разъяснением и инструктажем по выполнению: §20, вопросы стр. 122,(1,2*; 3**ПР №6***(2 мин)

Дополнительно: Какое количество энергии выделилось бы, если бы Солнце целиком состояло из водорода и весь водород превратился бы в гелий? На сколько лет хватило бы водорода для поддержания нынешней светимости Солнца? (Решение. При «сгорании» 1 кг водорода выделяется примерно 6,3·1014 Дж. Масса Солнца 2·1030 кг. Если принять, что Солнце целиком состоит из водорода, то при сгорании этого количества водорода выделилось бы 12,6·1044 Дж. Ежегодно Солнце излучает примерно 12,6·1033 Дж. Следовательно, для поддержания нынешней светимости Солнца водорода хватило бы на 1011 лет. (Очевидно, что реальное время поддержания нынешней светимости Солнца должно быть меньше полученного значения).

Учитель. Температура на поверхности Полярной звезды – 70000, она в 46 раз больше Солнца. К какому типу звезд она относится?

Ученик. Желтоватый гигант.

4. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция (3 минут)

Учитель. Ждут нас быстрые ракеты,

Чтоб и к звездам и к планетам,

На какую захотим,

На такую полетим.

Долго в космосе летали,

Но нам времени не жаль,

Мы к вопросу прилетели,

Чтоб ответить всем на пять.

Проверка изученного материала. Игра «Сигнальные карточки» - «да», «нет» (Слайд 29)

Звезды – это раскаленные газовые шары большой массы (Да)

Диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли (Да)

Температура белых звезд – 3000 градусов. (Нет, 10000 градусов))

Солнце – это красный карлик (Нет, желтый карлик)

Полярная звезда находится в созвездии Большой Медведицы.(Нет, Малой Медведицы)

Радиус звезды Бетельгейзе в 400 раз больше Солнца. (Да)

5. Рефлексия (2 минуты)

Учитель подводит итог урока. После само- и взаимооценки выставляет оценки учащимся.

-Что вам понравилось сегодня на уроке?

- Если настроение хорошее, Поднимите зеленую карточку, если не очень, то красную.





Приложение. Шаблон для коллективного конспекта урока « ЗВЕЗДА- СОЛНЦЕ»




ЗВЕЗДА-Солнце

Ответ

Кем предложен

Какие проявления солнечной активности существуют?



Какова периодичность солнечной активности?



Как влияет Солнце на Землю?



Что такое “протон-протонный цикл”? Как он связан с Солнцем?



Что является источником энергии Солнца?



Что такое солнечная постоянная?



Что позволяет вычислить закон Стефана-Больцмана?



С помощью какого инструмента астрономы изучают Солнце?



Каков химический состав Солнца? Как его определили?



К каким типам небесных тел относят Солнце? По каким признакам?



Основные характеристики Солнца (не менее 5)



Внутреннее строение Солнца



Атмосфера Солнца (по слоям, с указанием протяженности каждого слоя)



Интересная информация (по желанию)







  • Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
    Пожаловаться на материал
Скачать материал
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Проверен экспертом
Общая информация
Скачать материал
Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Курс профессиональной переподготовки «Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе»
Курс профессиональной переподготовки «Управление персоналом и оформление трудовых отношений»
Курс повышения квалификации «Методика написания учебной и научно-исследовательской работы в школе (доклад, реферат, эссе, статья) в процессе реализации метапредметных задач ФГОС ОО»
Курс повышения квалификации «Экономика предприятия: оценка эффективности деятельности»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС педагогических направлений подготовки»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности по подбору и оценке персонала (рекрутинг)»
Курс повышения квалификации «Маркетинг в организации как средство привлечения новых клиентов»
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания астрономии в средней школе»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинга в туризме»
Курс повышения квалификации «Страхование и актуарные расчеты»
Курс профессиональной переподготовки «Астрономия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Деятельность по хранению музейных предметов и музейных коллекций в музеях всех видов»
Курс профессиональной переподготовки «Риск-менеджмент организации: организация эффективной работы системы управления рисками»
Курс профессиональной переподготовки «Организация системы менеджмента транспортных услуг в туризме»
Курс профессиональной переподготовки «Методика организации, руководства и координации музейной деятельности»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.