Тепловое излучение. Абсолютно чёрное тело. Чёрная дыра. Закон Стефана-Больцмана

Чосик Любовь Михайловна
Учитель физики
.
.
Тип урока: Урок изучения нового учебного материала.
Вид учебных занятий: комбинированный урок с применением информационных технологий обучения.
Метод: поисковый и исследовательский.
Цель урока:
    — продолжить формирование познавательных навыков, умений самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве;
    — способствовать развитию творческого мышления, формированию мировоззрения  у учащихся целостной научной картины мира, пониманию необходимости физического образования для решения жизненных проблем; развивать способности работы в группе;
    — содействовать воспитанию и формированию личностных качеств, обеспечивающих успешность в индивидуалистической деятельности: ответственность, любознательность и активность.
Оборудование к уроку: видеопроектор, экран, видеофильмы «Вселенная», «Чёрные дыры», музыкальное сопровождение.
Ход урока
  1. Организация начала урока, объявление темы и цели урока. (Слайд №1)
— Здравствуйте, дорогие гости и  ребята!
Ни для кого не секрет, что физика – как наука очень интересная, загадочная и сложная.  Человека всегда влекло неизведанное, таинственное. Нам хочется самостоятельно разобраться в сложном, познать что-то новое, необычное и сказать самим себе: да я это понял, и в этом нет мистики, нет загадок, ведь так все просто!
 Мы с вами сегодня постараемся разобраться в некоторых вопросах, а значит, урок  будет интересным и  насыщенным.
Для того, чтобы перейти к изучению раздела «Квантовая физика» мы должны, опираясь на ранее изученные темы: «Колебания, волны» и «Введение в астрономию», раскрыть свойство дуализма (двойственности) электромагнитных волн, т.е показать, что они обладают как волновыми так и корпускулярными свойствами.
Для этого необходимо решить ряд задач:                                                                                (Слайд №2)
  • Повторить тему «шкала электромагнитных излучений»;
  • Ввести понятие чёрной дыры;
  • Показать физическую однородность излучений в космосе и на Земле;
  • Раскрыть суть закона Стефана – Больцмана.
  1. Проверка домашнего задания.
 Итак, начнем с повторения.
Ваш класс был разделён на 4 группы. Каждая группа имела свое определенное домашнее задание.
I      «Шкала электромагнитных излучений»   — повторение
      II    «Инфракрасное излучение»                        — повторение
      III  «Строение Вселенной»                                — новая тема
      IV  «Чёрная дыра»                                              — новая тема
Условие: каждый ученик должен внести свою существенную лепту в общее дело.
  1. Основная часть урока:
  2. Выступление команд: презентации, устные сообщения, видеофрагменты,…
  3. Работа над проектом (группы): всю подготовленную информацию размещают на ватмане.
В течении работы группы, идет музыкальное сопровождение.
  • Представление результатов своей деятельности. Один участник группы делает обзор.
    Например:   команда  «Пульсар».
           Тема «Шкала электромагнитных излучений»
          1 ученик: электронная презентация: тема, цель, задачи, актуальность, положительные и
                 отрицательные действия электромагнитного излучения, область применения;
          2 ученик: буклет «Влияние электромагнитных излучений. Несколько шагов к здоровью»
                 (альбомный лист свернутый 3 раза);
Влияние Электромагнитного Излучения
Электромагнитное излучение увидеть невозможно, а представить не каждому под силу, и потому нормальный человек его почти не опасается. Между тем если суммировать влияние электромагнитного излучения всех приборов на планете, то уровень естественного геомагнитного поля Земли окажется превышен в миллионы раз.
  • Электромагнитное излучение от компьютера
Наибольшее излучение компьютера не со стороны монитора, а со стороны задней стенки, поэтому не стоит отгораживаться от комнаты монитором.
  • Электромагнитное излучение. Опасные квартиры
Одним из основных источников влияния электромагнитного излучения в наших квартирах является электропроводка. Если изменить электропроводку в доме почти невозможно, то находиться вблизи электроприборов как можно реже в силах человека.
  • Электромагнитное излучение от сотового телефона
Когда человек разговаривает по мобильному телефону, его мозг подвергается «локальному» перегреву. В тканях головного мозга есть отдельные микроскопические участки, способные поглотить довольно большую дозу электромагнитного излучения, под действием которого происходит тепловой перегрев, что может привести к раку мозга.
Несколько шагов к здоровью:
  1. Соблюдайте технику безопасности при пользовании приборами, излучающими ИК – лучи;
  2. Соблюдайте осторожность при приёме ультрафиолетовых ванн;
  3. Выдерживайте сроки прохождения флюорографии;
  4. При пользовании сотовыми телефонами помните, что безвредность их действия на организм человека не доказана;
  5. Пользование сотовыми телефонами запрещено детям до 10 лет;
  6. Защищайте свои глаза от ультрафиолетового света;
  7. Если имеете белый цвет тела от природы, то вам опасно загорать, необходимо его защищать в жаркое время года лёгкой одеждой.
  8. Не посвящайте свою жизнь компьютеру, находите время для прогулок на свежем воздухе и спорту.
3 ученик:  кластер «Область применения электромагнитного излучения»;
4 ученик:   стихотворение;
5 ученик:   кроссворд;
6 ученик:  альбом слайд –шоу.
Кроме этого ребята выполняли: модели ( черная дыра, прибор – тепловизор, вселенная), демонстрировали опыт теплового излучения, устный журнал «Подарок из космоса» — Чибаркульский метеорит (в виде раскладушки), стихи, загадки, сообщение на английском языке, рефераты (выступали с кратким обзором).
Фотографии, рисунки, картинки выполнены в цветном варианте.
Коллективные работы вывешивались на черное полотно (космическое пространство).
            Во время  выступлений,  в группах идет оценивание каждого участника по нескольким      критериям
Ф.И Объём выполн. работы Науч-ность Доступ-ность Оратор-ство Оформ-ление Крат-кость Задача Общая оценка
1
2
3
Оценивать можно предложить значками « +»   или  «- », но итоговая оценка, обязательно цифрой.
Оценивание длится в течении всего урока об этом учитель говорит перед тем как дать слово для выступления группам.
IV  Продолжает учитель.
Все вы выступили очень хорошо и заслуживаете похвалы.  Я не хочу от вас отставать и тоже приготовила выступление. Оцените меня.                                                          (Слайд -3)
Ребята кто из вас наблюдал процесс нагревания металла? Как меняется его цвет?
Сначала темно-красный, затем светло-красный, оранжевый, желтый, белый, бело-голубой.
Как связан цвет с температурой?
Рассмотрим таблицу зависимости цвета от температуры звезд. Наша звезда – Солнце, относится к желтым звездам.                                                                                                            (Слайд -4)   
(Слайд 5)
Но нагретые тела не только излучают, но и поглощают излучение.
« Тела, которые полностью поглощают энергию излучений волн любой длины, называют абсолютно чёрным телом»
Наше Солнце относится к абсолютно чёрному телу.                                                  (Слайд 6)
Поясняю буквенные обозначения, постоянные величины. Ученики делают запись в тетрадях.
  1. Закрепление новой темы
                а) фронтальный опрос.
— Ребята кто из вас обратил внимание, с какого момента урока началось объяснение новой темы?
— поясните понятие «Абсолютно чёрное тело» и существует ли оно в природе?
— объясните слово дуализм.
—  назовите волновые характеристики;
— корпускулярные свойства?  (Пояснения учителя)
                 в) решение задач.                                                                                                 (Слайд 7)       
  1. Домашнее задание :
Задача на листочках: желающим получить отдельную оценку (*)
                           (Вклеивается в тетрадь и  рядом решение )
Задание составить задачу: степень сложности каждый выбирает сам.
Д/З.  Задача
   Для определения эффективной температуры звeзд используют закон Стефана– Больцмана, согласно которому мощность излучения нагретого тела P, измеряемая в ваттах, прямо пропорциональна площади его поверхности и четвeртой степени температуры: Р = σST4 , где  σ — постоянная Больцмана, площадь S измеряется в квадратных метрах, а температура T — в градусах Кельвина. Известно, что некоторая звезда имеет площадь Ѕ=1/64 ·1020 м2, а излучаемая ею мощность P не менее 2,28 · 105 Вт. Определите наименьшую возможную температуру этой звезды. Приведите ответ в градусах Кельвина.
  1. Итог урока.
Ученики сами анализируют и зачитывают свои оценки.
Учитель: благодарю за помощь в проведении урока и спасибо за внимание!