Планируемые результаты освоения курса
Личностными результатами освоения астрономии являются:
Метапредметными результатами освоения астрономии являются:
1. освоение регулятивных универсальных учебных действий:
2. освоение познавательных универсальных учебных действий:
3. освоение коммуникативных универсальных учебных действий:
Предметными результатами освоения астрономии на базовом уровне являются:
Содержание курса
Введение в астрономию
Строение и масштабы Вселенной. Какие тела заполняют Вселенную. Каковы их характерные размеры и расстояния между ними. Какие физические условия встречаются в них. Вселенная расширяется. Современные методы наблюдений. Где и как работают самые крупные оптические телескопы. Как астрономы исследуют гамма-излучение Вселенной. Что увидели гравитационно-волновые и нейтринные телескопы.
Астрометрия
Звёздное небо. Созвездия северного полушария. Навигационные звёзды. Движение Солнца по эклиптике. Петлеобразное движение планет. Небесный экватор и небесный меридиан. Экваториальная и горизонтальная система небесных координат. Видимое движение небесных светил. Петлеобразное движение планет, попятное и прямое движение планет. Эклиптика, зодиакальные созвездия. Неравномерное движение Солнца по эклиптике. Движение Луны. Фазы Луны и синодический месяц, условия наступления солнечного и лунного затмений. Причины наступления солнечных затмений. Сарос и предсказания затмений. Время и календарь. Звёздное и солнечное время, звёздный и тропический год. Устройство лунного и солнечного календаря, проблемы их согласования. Юлианский и григорианский календари.
Небесная механика
Представления о строении Солнечной системы в античные времена и в средневековье. Гелиоцентрическая система мира, доказательство вращения Земли вокруг Солнца. Параллакс звёзд и определение расстояния до них, парсек. Открытие И.Кеплером законов движения планет. Открытие закона всемирного тяготения и обобщённые законы Кеплера. Определение масс небесных тел. Космические скорости. Расчёты первой и второй космической скорости и их физический смысл. Полёт Ю.А. Гагарина вокруг Земли по круговой орбите. Межпланетные перелёты. Понятие оптимальной траектории полёта к планете. Время полёта к планете и даты стартов. Луна и её влияние на Землю. Лунный рельеф и его природа. Приливное взаимодействие между Луной и Землёй. Удаление Луны от Земли и замедление вращения Земли. Прецессия земной оси и предварение равноденствий.
Строение солнечной системы
Современные представления о Солнечной системе. Состав Солнечной системы. Планеты земной группы и планеты-гиганты, их принципиальные различия. Облако комет Оорта и Пояс Койпера. Размеры тел солнечной системы. Планета Земля. Форма и размеры Земли. Внутреннее строение Земли. Роль парникового эффекта в формировании климата Земли. Исследования Меркурия, Венеры и Марса, их схожесть с Землёй. Влияние парникового эффекта на климат Земли и Венеры. Есть ли жизнь на Марсе. Эволюция орбит спутников Марса Фобоса и Деймоса. Планеты-гиганты. Физические свойства Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Вулканическая деятельность на спутнике Юпитера Ио. Природа колец вокруг планет-гигантов. Планеты-карлики и их свойства. Малые тела Солнечной системы. Природа и движение астероидов. Специфика движения групп астероидов Троянцев и Греков. Природа и движение комет. Пояс Койпера и Облако комет Оорта. Метеоры и метеориты. Природа падающих звёзд, метеорные потоки и их радианты. Связь между метеорными потоками и кометами. Природа каменных и железных метеоритов. Природа метеоритных кратеров.
Астрофизика и звёздная астрономия
Методы астрофизических исследований. Устройство и характеристики телескопов рефракторов и рефлекторов. Устройство радиотелескопов, радиоинтерферометры. Солнце. Основные характеристики Солнца. Определение массы, температуры и химического состава Солнца. Строение солнечной атмосферы. Солнечная активность и её влияние на Землю и биосферу. Внутреннее строение Солнца. Теоретический расчёт температуры в центре Солнца. Ядерный источник энергии и термоядерные реакции синтеза гелия из водорода, перенос энергии из центра Солнца наружу, конвективная зона. Нейтринный телескоп и наблюдения потока нейтрино от Солнца. Определение основных характеристик звёзд: массы, светимости, температуры и химического состава. Спектральная классификация звёзд и её физические основы. Диаграмма "спектральный класс-светимость" звёзд, связь между массой и светимостью звёзд. Внутреннее строение звёзд. Строение звезды главной последовательности. Строение звёзд красных гигантов и сверхгигантов. Строение звёзд белых карликов и предел на их массу – предел Чандрасекара. Пульсары и нейтронные звёзды. Природа чёрных дыр и их параметры. Двойные, кратные и переменные звёзды. Наблюдения двойных и кратных звёзд. Затменно-переменные звёзды. Определение масс двойных звёзд. Пульсирующие переменные звёзды, кривые изменения блеска цефеид. Зависимость между светимостью и периодом пульсаций у цефеид. Цефеиды – маяки во Вселенной, по которым определяют расстояния до далёких скоплений и галактик. Новые и сверхновые звёзды. Характеристики вспышек новых звёзд. Связь новых звёзд с тесными двойными системами, содержащими звезду белый карлик. Перетекание вещества и ядерный взрыв на поверхности белого карлика. Как взрываются сверхновые звёзды. Характеристики вспышек сверхновых звёзд. Гравитационный коллапс белого карлика с массой Чандрасекара в составе тесной двойной звезды – вспышка сверхновой I типа. Взрыв массивной звезды в конце своей эволюции – взрыв сверхновой II типа. Наблюдение остатков взрывов сверхновых звёзд. Эволюция звёзд: рождение, жизнь и смерть звёзд. Расчёт продолжительности жизни звёзд разной массы на главной последовательности. Переход в красные гиганты и сверхгиганты после исчерпания водорода. Спокойная эволюция маломассивных звёзд и гравитационный коллапс и взрыв с образованием нейтронной звезды или чёрной дыры массивной звезды. Определение возраста звёздных скоплений и отдельных звёзд, проверка теории эволюции звёзд.
Млечный Путь
Газ и пыль в Галактике. Образование отражательных туманностей. Причины свечения диффузных туманностей. Концентрация газовых и пылевых туманностей в Галактике. Рассеянные и шаровые звёздные скопления. Наблюдаемые свойства рассеянных звёздных скоплений. Наблюдаемые свойства шаровых звёздных скоплений. Распределение и характер движения скоплений в Галактике. Распределение звёзд, скоплений, газа и пыли в Галактике. Сверхмассивная чёрная дыра в центре Галактики и космические лучи. Инфракрасные наблюдения движения звёзд в центре Галактики и обнаружение в центре Галактики сверхмассивной черной дыры. Расчёт параметров сверхмассивной чёрной дыры. Наблюдения космических лучей и их связь с взрывами сверхновых звёзд.
Галактики
Классификация галактик по форме и камертонная диаграмма Хаббла. Свойства спиральных, эллиптических и неправильных галактик. Красное смещение в спектрах галактик и определение расстояния до них. Закон Хаббла. Вращение галактик и тёмная материя в них. Активные галактики и квазары. Природа активности галактик, радиогалактики и взаимодействующие галактики. Необычные свойства квазаров, их связь с ядрами галактик и активностью чёрных дыр в них. Наблюдаемые свойства скоплений галактик, рентгеновское излучение, температура и масса межгалактического газа, необходимость существования тёмной материи в скоплениях галактик. Оценка массы тёмной материи в скоплениях. Ячеистая структура распределения галактики скоплений галактик.
Строение и эволюция Вселенной
Конечность и бесконечность Вселенной – парадоксы классической космологии. Закон всемирного тяготения и представления о конечности и бесконечности Вселенной. Фотометрический парадокс и противоречия между классическими представлениями о строении Вселенной и наблюдениями. Необходимость привлечения общей теории относительности для построения модели Вселенной. Связь между геометрических свойств пространства Вселенной с распределением и движением материи в ней. Расширяющаяся Вселенная. Связь средней плотности материи с законом расширения и геометрическими свойствами Вселенной. Евклидова и неевклидова геометрия Вселенной. Определение радиуса и возраста Вселенной. Модель "горячей Вселенной" и реликтовое излучение. Образование химических элементов во Вселенной. Обилие гелия во Вселенной и необходимость образования его на ранних этапах эволюции Вселенной. Необходимость не только высокой плотности вещества, но и его высокой температуры на ранних этапах эволюции Вселенной. Реликтовое излучение – излучение, которое осталось во Вселенной от горячего и сверхплотного состояния материи на ранних этапах жизни Вселенной. Наблюдаемые свойства реликтового излучения. Почему необходимо привлечение общей теории относительности для построения модели Вселенной.
Современные проблемы астрономии
Ускоренное расширение Вселенной и тёмная энергия. Наблюдения сверхновых звёзд I типа в далёких галактиках и открытие ускоренного расширения Вселенной. Открытие силы всемирного отталкивания. Тёмная энергия и её влияние на массу Вселенной по мере её расширения. Природа силы Всемирного отталкивания. Обнаружение планет возле других звёзд. Наблюдения за движением звёзд и определения масс невидимых спутников звёзд, возмущающих их прямолинейное движение. Методы обнаружения экзопланет. Оценка условий на поверхностях экзопланет. Поиск экзопланет с комфортными условиями для жизни на них. Поиски жизни и разума во Вселенной. Развитие представлений о возникновении и существовании жизни во Вселенной. Современные оценки количества высокоразвитых цивилизаций в Галактике. Попытки обнаружения и посылки сигналов внеземным цивилизациям.
Основные виды учебной деятельности
- объяснять роль астрономии в жизни человека и её значение в системе естественных наук;
- формулировать предмет изучения астрономии;
- характеризовать основные методы изучения Вселенной;
- объяснять значения понятий "созвездие", "звёздная величина";
- находить звёзды и созвездия на небе с помощью карты звёздного неба;
- изображать основные круги, линии и точки небесной сферы;
- формулировать определения понятий "небесная сфера", "кульминация";
- объяснять отличия между горизонтальной и экваториальной системами координат;
- объяснять значение понятия "эклиптика";
- различать прямое и попятное движение планет и формулировать причины такого движения;
- описывать путь Солнца среди звёзд в течение года;
- объяснять значение понятий "фаза Луны", "солнечное затмение", "сарос", "лунное затмение";
- формулировать причины солнечных и лунных затмений;
- объяснять разницу между синодическим и сидерическим месяцем;
- формулировать различия между звёздным и солнечным временем;
- объяснять устройство лунных и солнечных календарей;
- объяснять различия между юлианским и григорианским календарём;
- объяснять особенности геоцентрической и гелиоцентрической систем мира;
- доказывать движение Земли вокруг Солнца;
- объяснять значение понятий "параллакс", "парсек";
- формулировать законы движения планет;
- записывать условие и решение количественных задач по составленному алгоритму;
- рассчитывать первую и вторую космическую скорости на основе закона всемирного тяготения;
- объяснять значение понятий "оптимальная траектория полёта", "время полёта к планете";
- описывать внутреннее строение Земли и состав её атмосферы;
- объяснять связь смены сезонов года и наклона земной оси, влияние парникового эффекта на климат Земли, роль магнитосферы Земли в защите биосферы от космического излучения;
- объяснять природу приливов и отливов на Земле;
- объяснять значение понятия "прецессия земной оси" и объяснять это явление;
- описывать особенности физической природы планет земной группы;
- формулировать сходства и различия планет земной группы и научиться их объяснять;
- описывать физические свойства планет-гигантов;
- объяснить природу колец вокруг планет-гигантов;
- характеризовать планеты-карлики;
- описывать физические свойства астероидов и комет;
- формулировать разницу между метеорами, метеороидами, метеоритами и болидами;
- объяснять формирование Солнца и планет на основе современных представлений о происхождении Солнечной системы;
- объяснять устройство рефрактора и рефлектора;
- формулировать принцип действия радиотелескопа; научиться объяснять значение понятия "разрешающая способность";
- описывать строение и состав солнечной атмосферы;
- объяснять значение понятия "солнечная активность" и её влияние на процессы на Земле;
- описывать внутреннее строение Солнца;
- объяснять значение исследований солнечных нейтрино;
- объяснять связь между звёздной величиной и светимостью звезды;
- описывать спектральные классы звёзд;
- пользоваться диаграммой "спектр-светимость";
- описывать строение звёзд главной последовательности, гигантов и сверхгигантов;
- описывать строение белых карликов, нейтронных звёзд, пульсаров и чёрных дыр;
- формулировать определение понятий "двойные звёзды", "кратные звёзды", "затменно-переменные звёзды", "пульсирующие переменные звёзды";
- формулировать определение понятий "новая звезда", "сверхновая звезда";
- объяснять причины вспышек новых и сверхновых звёзд;
- формулировать различия сверхновых первого и второго типа;
- формулировать определение понятия "протозвезда";
- описывать эволюцию звёзд;
- определять возраст звёздного скопления;
- объяснять причины свечения диффузных туманностей;
- описывать строение рассеянных и шаровых звёздных скоплений;
- описывать эллиптические, спиральные и неправильные галактики;
- формулировать закон Хаббла;
- объяснять природу активности галактик;
- формулировать значение понятия "квазар" и описывать его физическую природу;
- объяснять природу скоплений галактик, их рентгеновского излучения;
- формулировать значение понятия "фотометрический парадокс";
- объяснять связь закона всемирного тяготения с представлениями о конечности и бесконечности Вселенной;
- формулировать необходимость общей теории относительности для построения модели Вселенной;
- формулировать значение понятий "горячая Вселенная", "метагалактика";
- описывать космологические модели Вселенной;
- описывать явление ускоренного расширения Вселенной;
- формулировать проблемы поиска внеземных цивилизаций.
Формы организации учебных занятий
1. Уроки изучения нового учебного материала
а) урок-лекция
б) урок-беседа
в) урок выполнения практических работ (поискового типа)
г) урок выполнения теоретических исследований
2. Уроки совершенствования знаний, умений и навыков
а) урок решения задач
б) урок выполнения самостоятельных работ (репродуктивного типа - устных или письменных упражнений)
в) урок - лабораторная работа
г) урок-экскурсия
д) семинар
3.Уроки обобщения и систематизации
4. Уроки контроля и коррекции знаний
а) устный опрос (фронтальный, индивидуальный, групповой)
б) письменный опрос (индивидуальный)
в) зачет
г) контрольная работа
5. Комбинированные уроки
Календарно-тематическое планирование
№ урока |
Тема урока |
Дата | |
10 |
| ||
Введение в астрономию (3 часа) |
| ||
|
Что изучает астрономия |
04.09 |
|
|
Структура и масштабы Вселенной |
11.09 |
|
|
Далекие глубины Вселенной |
18.09 |
|
|
Астрометрия (5 часов) |
|
|
|
С/р «Введение в астрономию» Звездное небо |
25.09 |
|
|
Небесные координаты |
02.10 |
|
|
Видимое движение планет и Солнца |
09.10 |
|
|
Движение Луны и затмения |
16.10 |
|
|
Время и календарь |
23.10 |
|
|
Небесная механика (4 часа) |
|
|
|
Система мира |
06.11 |
|
|
С/р «Астрометрия» Законы движения планет |
13.11 |
|
|
Космические скорости |
20.11 |
|
|
Межпланетные полеты |
27.11 |
|
|
Строение Солнечной системы (6 часов) |
|
|
|
С/р «Небесная механика» Современные представления о Солнечной системе |
04.12 |
|
|
Планета Земля |
11.12 |
|
|
Луна и её влияние на Землю |
17.12 |
|
|
Планеты Солнечной системы |
24.12 |
|
|
Малые тела Солнечной системы |
14.01 |
13.01 |
|
Современные представления о происхождении Солнечной системы |
21.01 |
20.01 |
|
Астрофизика и звездная астрономия (6 часов) |
|
|
|
С/р «Строение Солнечной системы» Методы астрофизических исследований |
28.01 |
27.01 |
|
Солнце |
04.02 |
03.02 |
|
Основные характеристики звезд |
11.02. |
10.02 |
|
Внутреннее строение звезд |
18.02 |
17.02 |
|
Виды звезд |
25.02 |
24.02 |
|
Эволюция звезд |
03.03 |
02.03 |
|
Млечный путь – наша Галактика (3 часа) |
|
|
|
С/р «Астрофизика и звездная астрономия» Газ и пыль в галактике |
10.03 |
09.03 |
|
Звездные скопления |
17.03 |
16.03 |
|
Центр Галактики |
24.03 |
23.03 |
|
Галактики (2 часа) |
|
|
|
С/р « Млечный путь – наша Галактика» Классификация галактик |
09.04 |
06.04 |
|
Скопление галактик |
16.04 |
13.04 |
|
Строение и эволюция Вселенной (2 часа) |
|
|
|
С/р « Галактики» Расширяющаяся Вселенная |
23.04 |
20.04 |
|
Модель горячей Вселенной |
30.04 |
27.04 |
|
Современные проблемы астрономии (4 часа) |
|
|
|
С/р «Строение и эволюция Вселенной» Расширение вселенной и темная энергия |
07.05 |
04.05 |
|
Обнаружение планет около других звезд |
14.05 |
11.05 |
|
Поиск жизни и разума во Вселенной |
21.05 |
18.05 |
|
С/р «Современные проблемы астрономии» Итоговый урок |
28.05 |
25.05 |