7. Уявлення про Всесвіт
Матеріал
Урок №7. Уявлення про Всесвіт
Мета уроку: формувати в учнів розуміння змін у поглядах на Всесвіт через історичні етапи розвитку астрономії та важливість наукових відкриттів для сучасного світогляду.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 4. Якісна освіта
- 9. Інновації та інфраструктура
Ключові слова: Всесвіт, космос, астрономія, космогонія, зоряна система, сузір’я, геоцентрична модель світу, геліоцентрична модель світу, закони Кеплера.
План уроку:
- Мотиваційна частина.
- Теоретичний блок.
- Уявлення про Всесвіт (історичний екскурс).
- Попрактикуймо самостійно.
- Рефлексія.
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Подумай, що зображено на наступних картинках. До яких часових рамок можна віднести створення написів (рис.1) та гравюри (рис. 2)?
Посилання на відеоджерела:
https://www.youtube.com/watch?v=M2M7zSh7YFI
Відео
https://www.youtube.com/watch?v=RVXFrDYxm80
Відео
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Проблемне питання дасть поштовх у налаштуванні до початку вивчення теми.
Рис.1 Дуньхуанська карта зоряного неба, або карта зоряного неба Дуньхуана, — одне з перших відомих графічних зображень зоряного неба в історії китайської астрономії. Дуньхуанську карту датують епохою династії Тан (618—907). Це одна з найстаріших карт зоряного неба у світі, а також одна з найдавніших спроб графічної систематизації зір.
Рис.2 На камені присутньо 29 гравюр, що відповідають сузір’ям Скорпіона, Оріона, Плеяд та Кассіопеї. Передбачається, що ці гравюри були виконані одним майстром із використанням молотка та долота з вістрям 6-7 міліметрів.
Карта була виявлена на місці древнього поселення Кастельєре-ді-Ріпунпікколо, яке виникло в епоху середньої бронзи. Археологічні знахідки вказують на те, що це місце було населене ще в залізну добу, але його залишили в V столітті до н. е.
Фахівці вважають, що знайдена карта є зображенням зоряного неба над Ріпунпікколо приблизно 2 500 років тому. Це робить її однією з найстаріших космічних карт, виявлених в Італії.
Об’єднавшись в пари, установіть співвідношення між терміном та визначенням
| Всесвіт | наука, що вивчає будову, рух і розвиток небесних тіл та Всесвіту в цілому. |
| Космос | галузь науки, у якій вивчається походження й розвиток небесних тіл та їхніх систем: зірок і зоряних скупчень, галактик, туманностей, Сонячної системи й усіх вхідних у неї тіл — Сонця, планет (включно із Землею), їхніх супутників, астероїдів (або малих планет), комет, метеоритів. |
| Астрономія | весь матеріальний світ, різноманітний за формами, що їх набуває матерія й енергія, разом з усіма галактиками, зорями, планетами та іншими астрономічними об’єктами. |
| Космогонія | це група зірок, які знаходяться на певній ділянці зоряного неба з чітко окресленими межами. |
| Зоряна система | простір за межами земної атмосфери, який включає всі небесні об’єкти та явища. |
| Сузір’я | це система, що складається з зорі чи групи зірок, і, можливо, планетних систем із менших тіл (як-от планети чи астероїди), об’єднаних гравітацією. |
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 5 хв.
Запропонуйте учням об’єднатися в пари та знайти співвідношення між терміном та визначенням. Дізнайтеся, чи були якісь визначення для них новими. Перевірте отриманий ними результат.
- Всесвіт — увесь матеріальний світ, різноманітний за формами, що їх набуває матерія й енергія, разом з усіма галактиками, зорями, планетами та іншими астрономічними об’єктами.
- Космос — простір за межами земної атмосфери, який включає всі небесні об’єкти та явища.
- Астрономія — наука, що вивчає будову, рух і розвиток небесних тіл та Всесвіту в цілому.
- Космогонія — галузь науки, у якій вивчається походження й розвиток небесних тіл та їхніх систем: зірок і зоряних скупчень, галактик, туманностей, Сонячної системи й усіх вхідних у неї тіл — Сонця, планет (включно із Землею), їхніх супутників, астероїдів (або малих планет), комет, метеоритів.
- Зоряна система — це система, що складається із зорі чи групи зірок, і, можливо, планетних систем із менших тіл (як-от планети чи астероїди), об’єднаних гравітацією.
- Сузір’я — це група зірок, які знаходяться на певній ділянці зоряного неба з чітко окресленими межами.
Уявлення про Всесвіт (історичний екскурс):
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 22 хв.
У третій частині вчитель зосереджується на висвітленні теорії, яка стосується зміні уявлень про Всесвіт від давніх часів до сьогодення. Теоретичний матеріал чергується з питаннями, які потребуються від учнів критичного мислення та певних знань, які вони могли здобути на інших шкільних предметах. До текстової інформації можна додати фрагменти відео для кращої візуалізації навчального матеріалу.
Перші письмові свідчення про астрономічні спостереження містять шумерські глиняні таблички, вік яких оцінюють у 3500 тис. років. На них записані назви сузір’їв, які шумери виділяли на зоряному небі. Також є свідчення про те, що цей народ поділяв рік на чотири сезони, використовував у побуті місячний календар, ототожнював вечірню й вранішню зорю з планетою Венерою. Зміщення Сонця на небосхилі на величину його диска вавилонські жерці вважали «кроком Сонця» і встановили, що упродовж року воно робить 360 таких «кроків».
- Подумай, де в подальшому почали використовувати число 360?
Регулярні астрономічні спостереження виконували в Стародавньому Китаї — літописи зберігають свідчення про спостереження комет, затемнень Сонця і Місяця, спалахів зір. Це дозволило китайським астрономам ще за 2000 р. до н. е. передбачати сонячні та місячні затемнення. Також на основі спостережень за Сонцем та Місяцем було створено сонячно-місячний календар. За ним тривалість року становить понад 365 днів.
- Які види календарів вам відомі? На що спиралися люди, під час їх створення?
Дружня порада вчителю
Як ми навчилися передбачати затемнення? — https://www.youtube.com/watch?v=TNPi74ikOxs&ab_channel=%D0%9D%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%B9%D0%91%D1%83%D0%BC
Подальший розвиток астрономія отримала в античній Греції. Відомий філософ Аристотель знайшов докази кулястості Землі на підставі місячних затемнень, Ератосфен визначив кут нахилу земної осі й розміри Землі, а Гіппарх запровадив поділ зір за їхнім блиском на шість зоряних величин.
- Зараз ми точно знаємо, що Земля має кулясту форму, при чому на полюсах вона є сплюснутою. Які моделі Землі існували в стародавні часи?
Найбільше досягнення астрономії Стародавньої Греції — створена Птолемеєм у 135 р. нашої ери геоцентрична система світу. Геоцентрична система світу — це астрономічна модель, згідно з якою Земля перебуває в центрі Всесвіту, а всі інші небесні тіла (Сонце, Місяць, планети та зірки) обертаються навколо неї.
В 1543 р. Микола Коперник створює геліоцентричну систему світу. Геліоцентрична система світу — це астрономічна модель, згідно з якою Сонце знаходиться в центрі Всесвіту, а навколо нього обертаються всі тіла, зокрема планета Земля.
- Які факти з наукових спостережень змусили астрономів відмовитися від геоцентричної моделі та прийняти геліоцентричну?
- Як перехід від геоцентричної до геліоцентричної моделі світу міг вплинути на культуру та релігію в Європі?
Дружня порада вчителю
Перегляньте з учнями анімацію, на якій легко спостерігати, наскільки різним і складним є опис руху планет з геоцентричної точки зору, порівняно з геліоцентричною — https://www.youtube.com/watch?v=ZeS8h1t-uMA&ab_channel=DavidVelascoVillamizar
У 1609 р. італійський астроном Галілео Галілей використав телескоп для спостереження за небесними світилами, відкрив зміну фаз Венери (підтвердження геліоцентричної системи світу), гори та кратери на Місяці, чотири супутники Юпітера: Іо, Європу, Ганімеда і Калісто (це також підтвердження геліоцентричної системи світу) та побачив зорі Чумацького (Молочного) Шляху.
- Яким чином відкриття зміни фаз Венери та супутників Юпітера підтверджують геліоцентричну систему світу?
Сучасник Галілея Йоганн Кеплер (1571-1630) уславлений тим, що, здійснюючи спостереження за рухом Марса, визначив три закони руху планет.
Перший закон Кеплера стверджує, що кожна планета Сонячної системи рухається по еліптичній орбіті, і в одному з фокусів (F1) цього еліпса розташоване Сонце.
Рух планет орбітою нерівномірний — що далі планета від Сонця на своїй орбіті, то меншою є її лінійна швидкість. Проте за однакові проміжки часу відрізок, що сполучає планету й Сонце, описує рівні площі (S1 = S2). Це другий закон Кеплера.
У третьому законі Кеплера йдеться про співвідношення між періодами обертання планет (T1 і Т2) навколо Сонця і великими півосями їхніх орбіт (а1 і а2).
Із законами Кеплерами можна познайомитися детальніше, використавши анімацію https://phet.colorado.edu/en/simulations/keplers-laws
Завдяки цим законам астрономи точно передбачили орбіти планет, астероїдів і комет як у нашій Сонячній системі, так і в інших зоряних системах.
- Подумайте, яке ще існує застосування законів Кеплера в науці та дослідженнях?
Дружня порада вчителю
Kepler’s Laws of Planetary Motion — https://www.youtube.com/watch?v=duyCqavu7xw&ab_channel=3RDFlix
ХVIII ст. в історії астрономії пов’язане з іменем англійського ученого Ісаака Ньютона (1643-1727), який відкрив закон всесвітнього тяжіння. Ньютон довів космічний характер сили тяжіння, або гравітації, — та сама сила, яка діє на яблуко при його падінні на Землю, притягує також Місяць, що обертається навколо Землі. Сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також впливає на еволюцію цілого Всесвіту.
- У те, що Земля притягує Місяць, повірити не складно, але які існують підтвердження того, що і Місяць притягує Землю?
Вільям Гершель (1738-1822) у 1781 р. відкрив планету Уран і не лише розширив межі Сонячної системи, але й спонукав до пошуку нових, ще невідомих, планет. Гершель розпочав вивчення нашої зоряної системи (Галактики), започаткувавши новий розділ астрономії — зоряну астрономію.
Наприкінці 30-х років ХІХ ст. вдалося визначити відстані до зір. Вони, як і здогадувалися вже на той час астрономи, виявилися різними — стародавнє припущення про сферу нерухомих зір відтоді стало лише фактом історії астрономії.
- Яким чином вчені визначають відстані до зірок?
Після винаходу в середині XIX ст. фотографії та відкриття спектрального аналізу, виникла астрофізика — новий розділ астрономії, який відкрив можливість вивчення фізичних і хімічних властивостей небесних тіл.
У 20-х роках минулого століття, після того як Е. Габбл знайшов докази існування за межами Чумацького (Молочного) Шляху велетенських зоряних систем (галактик), зародилась позагалактична астрономія. А теоретичні праці А. Ейнштайна та О. Фрідмана заклали основи сучасної космології. Тоді ж було з’ясовано зі спостережень, що наш Всесвіт не стаціонарний, а перебуває у стані розширення.
З 40-х рр. XX ст., коли астрономи стали реєструвати радіовипромінювання від небесних світил, розпочинає свою історію радіоастрономія.
- Які переваги радіотелескопів порівняно зі звичайними телескопами?
Особливе значення для астрономії мала поява комп’ютерної техніки, а відтак і комп’ютерної обробки даних. Нині це дозволяє виконувати моделювання складних, довготривалих астрономічних явищ і процесів, які спостерігати дуже важко, або взагалі неможливо. Наприкінці ХХ ст. зі спостережень було встановлено (Б. Смідт, А. Райс, С. Перлмуттер), що розширення нашого Всесвіту відбувається з прискоренням. На думку багатьох астрономів причиною цього є темна енергія — досі таємнича субстанція, яку намагаються пояснити не лише з огляду на теорію, але і знайти її прояви у Всесвіті зі спостережень.
Створіть список, на вашу думку, найголовніших історичних подій, відкриттів, які пов’язані з розвитком уявлень про Всесвіт.
Рівень А: Вказати мінімум 5 історичних подій, які вплинули на розвиток астрономії та уявлення про Всесвіт із коротким описом.
Рівень В: + додавання ілюстрацій (малюнків) до тексту.
Рівень С: + аргументація, чому саме були вибрані ті чи інші історичні події та відкриття.
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 12 хв.
Об’єднайте учнів у групи по 4-5 осіб. Це завдання групове. Донесіть учням інформацію про те, що їм потрібно розділити обов’язки між собою під час виконання завдання.
- На уроці я зрозумів
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- На уроці найцікавішим було дізнатися про
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- На уроці мені було найважче
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- У мене виникло запитання
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Відео
Відео
Відео
Відео
Урок №7. Уявлення про Всесвіт
Мета уроку: формувати в учнів розуміння змін у поглядах на Всесвіт через історичні етапи розвитку астрономії та важливість наукових відкриттів для сучасного світогляду.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 4. Якісна освіта
- 9. Інновації та інфраструктура
Ключові слова: Всесвіт, космос, астрономія, космогонія, зоряна система, сузір’я, геоцентрична модель світу, геліоцентрична модель світу, закони Кеплера.
План уроку:
- Мотиваційна частина.
- Теоретичний блок.
- Уявлення про Всесвіт (історичний екскурс).
- Попрактикуймо самостійно.
- Рефлексія.
Очікувані результати для учнівства:
Подумай, що зображено на наступних картинках. До яких часових рамок можна віднести створення написів (рис.1) та гравюри (рис. 2)?
Посилання на відеоджерела:
https://www.youtube.com/watch?v=M2M7zSh7YFI
Відео
https://www.youtube.com/watch?v=RVXFrDYxm80
Відео
Об’єднавшись в пари, установіть співвідношення між терміном та визначенням.
| Всесвіт | наука, що вивчає будову, рух і розвиток небесних тіл та Всесвіту в цілому. |
| Космос | галузь науки, у якій вивчається походження й розвиток небесних тіл та їхніх систем: зірок і зоряних скупчень, галактик, туманностей, Сонячної системи й усіх вхідних у неї тіл — Сонця, планет (включно із Землею), їхніх супутників, астероїдів (або малих планет), комет, метеоритів. |
| Астрономія | весь матеріальний світ, різноманітний за формами, що їх набуває матерія й енергія, разом з усіма галактиками, зорями, планетами та іншими астрономічними об’єктами. |
| Космогонія | це група зірок, які знаходяться на певній ділянці зоряного неба з чітко окресленими межами. |
| Зоряна система | простір за межами земної атмосфери, який включає всі небесні об’єкти та явища. |
| Сузір’я | це система, що складається з зорі чи групи зірок, і, можливо, планетних систем із менших тіл (як-от планети чи астероїди), об’єднаних гравітацією. |
Уявлення про Всесвіт (історичний екскурс):
Перші письмові свідчення про астрономічні спостереження містять шумерські глиняні таблички, вік яких оцінюють у 3500 тис. років. На них записані назви сузір’їв, які шумери виділяли на зоряному небі. Також є свідчення про те, що цей народ поділяв рік на чотири сезони, використовував у побуті місячний календар, ототожнював вечірню й вранішню зорю з планетою Венерою. Зміщення Сонця на небосхилі на величину його диска вавилонські жерці вважали «кроком Сонця» і встановили, що упродовж року воно робить 360 таких «кроків».
- Подумай, де в подальшому почали використовувати число 360?
Регулярні астрономічні спостереження виконували в Стародавньому Китаї — літописи зберігають свідчення про спостереження комет, затемнень Сонця і Місяця, спалахів зір. Це дозволило китайським астрономам ще за 2000 р. до н. е. передбачати сонячні та місячні затемнення. Також на основі спостережень за Сонцем та Місяцем було створено сонячно-місячний календар. За ним тривалість року становить понад 365 днів.
- Які види календарів вам відомі? На що спиралися люди, під час їх створення?
Подальший розвиток астрономія отримала в античній Греції. Відомий філософ Аристотель знайшов докази кулястості Землі на підставі місячних затемнень, Ератосфен визначив кут нахилу земної осі й розміри Землі, а Гіппарх запровадив поділ зір за їхнім блиском на шість зоряних величин.
- Зараз ми точно знаємо, що Земля має кулясту форму, при чому на полюсах вона є сплюснутою. Які моделі Землі існували в стародавні часи?
Найбільше досягнення астрономії Стародавньої Греції — створена Птолемеєм у 135 р. нашої ери геоцентрична система світу. Геоцентрична система світу — це астрономічна модель, згідно з якою Земля перебуває в центрі Всесвіту, а всі інші небесні тіла (Сонце, Місяць, планети та зірки) обертаються навколо неї.
В 1543 р. Микола Коперник створює геліоцентричну систему світу. Геліоцентрична система світу — це астрономічна модель, згідно з якою Сонце знаходиться в центрі Всесвіту, а навколо нього обертаються всі тіла, зокрема планета Земля.
- Які факти з наукових спостережень змусили астрономів відмовитися від геоцентрічної моделі і прийняти геліоцентричну?
- Як перехід від геоцентричної до геліоцентричної моделі світу міг вплинути на культуру та релігію в Європі?
У 1609 р. італійський астроном Галілео Галілей використав телескоп для спостереження за небесними світилами, відкрив зміну фаз Венери (підтвердження геліоцентричної системи світу), гори та кратери на Місяці, чотири супутники Юпітера: Іо, Європу, Ганімеда і Калісто (це також підтвердження геліоцентричної системи світу) та побачив зорі Чумацького (Молочного) Шляху.
- Яким чином відкриття зміни фаз Венери та супутників Юпітера підтверджують геліоцентричну систему світу?
Сучасник Галілея Йоганн Кеплер (1571-1630) уславлений тим, що, здійснюючи спостереження за рухом Марса, визначив три закони руху планет.
Перший закон Кеплера стверджує, що кожна планета Сонячної системи рухається по еліптичній орбіті, і в одному з фокусів (F1) цього еліпса розташоване Сонце.
Рух планет орбітою нерівномірний — що далі планета від Сонця на своїй орбіті, то меншою є її лінійна швидкість. Проте за однакові проміжки часу відрізок, що сполучає планету й Сонце, описує рівні площі (S1 = S2). Це другий закон Кеплера.
У третьому законі Кеплера йдеться про співвідношення між періодами обертання планет (T1 і Т2) навколо Сонця і великими півосями їхніх орбіт (а1 і а2).
Із законами Кеплерами можна познайомитися детальніше, використавши анімацію https://phet.colorado.edu/en/simulations/keplers-laws
Завдяки цим законам астрономи точно передбачили орбіти планет, астероїдів і комет як у нашій Сонячній системі, так і в інших зоряних системах.
- Подумайте, яке ще існує застосування законів Кеплера в науці та дослідженнях?
ХVIII ст. в історії астрономії пов’язане з іменем англійського ученого Ісаака Ньютона (1643-1727), який відкрив закон всесвітнього тяжіння. Ньютон довів космічний характер сили тяжіння, або гравітації, — та сама сила, яка діє на яблуко при його падінні на Землю, притягує також Місяць, що обертається навколо Землі. Сила тяжіння керує рухом зір і галактик, а також впливає на еволюцію цілого Всесвіту.
- У те, що Земля притягує Місяць, повірити не складно, але які існують підтвердження того, що і Місяць притягує Землю?
Вільям Гершель (1738-1822) у 1781 р. відкрив планету Уран і не лише розширив межі Сонячної системи, але й спонукав до пошуку нових, ще невідомих, планет. Гершель розпочав вивчення нашої зоряної системи (Галактики), започаткувавши новий розділ астрономії — зоряну астрономію.
Наприкінці 30-х років ХІХ ст. вдалося визначити відстані до зір. Вони, як і здогадувалися вже на той час астрономи, виявилися різними — стародавнє припущення про сферу нерухомих зір відтоді стало лише фактом історії астрономії.
- Яким чином учені визначають відстані до зірок?
Після винаходу в середині XIX ст. фотографії та відкриття спектрального аналізу, виникла астрофізика — новий розділ астрономії, який відкрив можливість вивчення фізичних і хімічних властивостей небесних тіл.
У 20-х роках минулого століття, після того як Е. Габбл знайшов докази існування за межами Чумацького (Молочного) Шляху велетенських зоряних систем (галактик), зародилась позагалактична астрономія. А теоретичні праці А. Ейнштайна та О. Фрідмана заклали основи сучасної космології. Тоді ж було з’ясовано зі спостережень, що наш Всесвіт не стаціонарний, а перебуває у стані розширення.
З 40-х рр. XX ст., коли астрономи стали реєструвати радіовипромінювання від небесних світил, розпочинає свою історію радіоастрономія.
- Які переваги радіотелескопів порівняно зі звичайними телескопами?
Особливе значення для астрономії мала поява комп’ютерної техніки, а відтак і комп’ютерної обробки даних. Нині це дозволяє виконувати моделювання складних, довготривалих астрономічних явищ і процесів, які спостерігати дуже важко, або взагалі неможливо. Наприкінці ХХ ст. зі спостережень було встановлено (Б. Смідт, А. Райс, С. Перлмуттер), що розширення нашого Всесвіту відбувається з прискоренням. На думку багатьох астрономів причиною цього є темна енергія — досі таємнича субстанція, яку намагаються пояснити не лише з огляду на теорію, але і знайти її прояви у Всесвіті зі спостережень.
Створіть список на вашу думку найголовніших історичних подій, відкриттів, які пов’язані з розвитком уявлень про Всесвіт.
Рівень А: Указати мінімум 5 історичних подій, які вплинули на розвиток астрономії та уявлення про Всесвіт із коротким їх описом.
Рівень В: + додавання ілюстрацій (малюнків) до тексту.
Рівень С: + аргументація, чому саме були вибрані ті чи інші історичні події та відкриття.
- На уроці я зрозумів
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- На уроці найцікавішим було дізнатися про
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- На уроці мені було найважче
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- У мене виникло запитання
| _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Відео
Відео
Відео
Відео
Ділись та обговорюй важливе