Рабочая программа факультатива по химии «Космическая химия»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Малоалабухская средняя общеобразовательная школа

Рабочая программа факультатива по химии

«Космическая химия»

Разработчик:

учитель химии I КК

Колчева Н.В.

2016

Пояснительная записка

Космохимия - новая область знания, получившая значительное развитие во второй половине XX века главным образом благодаря успехам космонавтики, в значительной степени - российской. Ранее исследования химических процессов в космическом пространстве и состава космических тел осуществлялись в основном путем спектрального анализа и изучения внешних слоев атмосфер планет. Развитие космонавтики, полеты автоматических станций к планетам Солнечной системы - Луне, Венере, Марсу - открыли перед космохимией совершенно новые возможности. Прежде всего - это непосредственное исследование пород путем забора образцов грунта автоматическими (подвижными и стационарными) аппаратами и доставка их на Землю (с Луны) для дальнейшего изучения в химических лабораториях.

Космохимия - это наука о химическом составе космических тел, законах распределения химических элементов во Вселенной.

Изучение внеземного вещества, планетарной системы, в частности, состава и свойств поверхности Луны, Марса. Венеры, атмосфер планет-гигантов - Юпитера и Сатурна, в последнее время стало очень актуальным.

Данный факультативный курс «Космическая химия» предназначен для учащихся 9 классов, он является межпредметным и рассчитан на 17 часов.

Цель курса:

-Дать ученику возможность познакомиться с основами довольно молодой науки - космохимии.

-Развить интерес и положительную мотивацию для изучения химии.

Задачи курса:

- изучение на основе состава и распространённости химических элементов эволюции космических тел, стремление объяснить на химической основе их происхождение и историю;

- изучение распространённости и распределения химических элементов.

Рабочая программа факультативного курса «Космическая химия» разработана на основе пособий:

-Николаев Л. А. Химия космоса. - М.: Просвещение, 2004.

- Космос и химия / В. А. Стародуб // Университеты. Наука и просвещение :Научно-популярный ежеквартальный журнал . - 01/2004 . - N1 . - С.60-67 .

- Космохимия Луны и планет\ А. П. Виноградов,-М.: Наука, 2005. - 764 с.

По окончании факультативного курса учащиеся должны иметь представление об эволюции Вселенной, ядерных процессах, происходящих на Солнце, о химическом составе планет, метеоритов, комет, межзвездной среды, о влиянии температуры и давления на вещество и процессы, происходящие с ним.

Содержание факультативного курса «Космическая химия» носит межпредметный характер, опирается на знания из области химии и физики (строение атома, ядерные реакции), географии (минералы и горные породы), развивает представление учащихся о влиянии высоких давлений и различной температуры на протекание химических процессов. Данный курс ориентирует учащихся на изучение в 10 и 11 классах таких предметов, как химия и физика.

Планируется использовать следующие формы работы с учащимися: лекционно-семинарские занятия, групповая работа с литературой с дальнейшей презентацией результатов, подготовка учащимися сообщений с использованием новейших сведений.

Формы отчетности учащихся за данный курс:

1. Тетрадь с конспектами лекций.

2. Рефераты.

3. Тест по содержанию курса.

4. Мини - сочинение «Чем мне был полезен и интересен данный курс».

Требования к уровню подготовки обучающихся

Освоивший дисциплину «Космическая химия» должен :

- владеть:

-знаниями об основных закономерностях распространения химических элементов и соединений во Вселенной,

-планетарных и межзвездных химических процессах,

-гипотезами происхождения и эволюционного развития Вселенной;

- быть способным:

-к системному анализу методов исследования в космохимии ;

- понимать принципы распределения химических элементов и соединений в космическом пространстве, организацию вещества во Вселенной (планетоиды, планеты, астероиды, кометы, звезды и т.п.;

- уметь применять полученные знания:

-для анализа прикладных проблем хозяйственной деятельности ;

- быть готовым к самостоятельному проведению исследований.

В результате изучения дисциплины ученик должен

знать:

- гипотезы эволюционного развития Вселенной;

- принципы распределения космического вещества и способах его организации;

- строение и характеристики планет солнечной системы;

- проблемы современной космохимии.

владеть:

- основными понятиями и терминами науки Космохимия;

- знаниями о современных методах космохимических и космических исследований;

- системными представлениями о нуклеосинтезе и организации химических веществ в космическом пространстве;

уметь:

- доказательно обсуждать теоретические и практические проблемы космохимии;

- применять полученные знания и навыки при выполнении курсовых и дипломных работ и в будущей профессиональной деятельности.

Календарно-тематический план

Поурочное планирование курса

Лекция.

Беседа.

2-5.

Планеты.

Групповая работа с литературой с последующей презентацией. Сообщения учащихся. Беседа. Конспектирование.

6-8.

Кометы, метеориты и метеоры.

Лекция. Сообщения учащихся о наиболее известных кометах и метеоритах.

9-11.

Эволюция Вселенной. Химические процессы во Вселенной.

Лекция.

Беседа.

12-14.

Звезды.

Сообщения учащихся. Лекция.

15-16.

Межзвездная среда.

Лекция.

Беседа.

17.

Подведение итогов.

Содержание рабочей программы

1. Вводный урок «Что изучает химия космоса»

Что изучает химия космоса?

Цели и задачи курса.

Объекты изучения химии космоса.

Зарождение науки «Космохимия». Этапы развития космохимии. Философская составляющая космохимии, отраженная в трудах древних философских трактатах. Приборная база, от древнего к современному оборудованию изучения космоса. Новейшая эра исследования космического вещества. Роль физики, химии, геологии в космохимических исследованиях.

Термины: звезды, планеты, спутники планет, кометы, астероиды, метеориты, метеоры, межзвездная среда, электрон, протон, нейтрон, нейтрино, позитрон, ионы, радикалы, лептоны, адроны, фотоны.

2-5. Планеты.

Классификация, размеры и химический состав планет Солнечной системы.

6-8. Кометы, метеориты и метеоры.

Разновидности и химический состав метеоритов. Химический состав комет.

Метеориты - как основа знаний о химическом строении Вселенной. История становления метеоритики. Инструментарий и оборудование для исследования метеоритов. Место метеоритов в Солнечной системе. Протозерна и их роль в формировании планет и крупных объектов Солнечной системы. Пояса Койпера, Оорта. Кометы - происхождение, роль в Солнечной системе, способы изучения. Угроза из космоса для жизни на Земле.

9-11. Эволюция Вселенной. Химические процессы во Вселенной.

Теории возникновения Вселенной. Теория «Большого взрыва». Эволюция космического вещества. Эволюция галактик, звездных систем, звезд (сверхновые, супергиганты, коричневый карлики, нейтронные звезды и т.д.). Роль темной материи, энергии в развитии и существовании Вселенной. Определение «черная дыра», роль «черных дыр» в формировании галактик и звездных скоплений.

Изменение свойств вещества при больших давлениях, высоких и низких температурах.

12-14. Звезды.

Эволюция и разновидности звезд. Сверхновые звезды.

Звездные группировки

Млечный Путь

Рождение звезд

Жизнь звезды

Переменные звезды

Звездные фигуры

Описание звезд

15-16. Межзвездная среда.

Состав межзвездной среды, ее плотность и температура.

Эволюция межзвездной среды.

17. Подведение итогов.

1. Тест.

2. Мини-сочинение.

Средства контроля

Тематика рефератов .

1. Меркурий - первая планета Солнечной системы. Характеристика, особенности строения.

2. Этапы исследования планеты Венера.

3. Луна - естественный спутник Земли. Влияние спутников на планеты.

4. Марс - история исследования планеты. Геохимический состав Марса.

5. Планеты газовые гиганты. Роль в Солнечной системе. Строение, химический состав.

6. История становления метеоритики, как науки. Классификация метеоритов. Связь метеоритов с астероидами Пояса Койпера.

Вопросы для самопроверки, диалогов, обсуждений, дискуссий.

1. Роль солнечного ветра в Солнечной системе.

2. Химические процессы в космосе. Образование химических элементов и изотопов.

3. Инструменты и оборудование для исследования планет Солнечной системы.

4. Этапы развития космохимических исследований.

5. Гипотеза «Большого взрыва» доказательная база.

6. Эволюция звезд. Место Солнца в ряду эволюции звезд.

7. Характеристика Солнца. Строение. Солнечные пятна.

8. Органические вещества в космическом (межзвездном) пространстве.

9. Химический состав Марса и Луны, характеристика, отличия, сходство.

10. Типы метеоритов. Классификация по химическому составу.

11. Гипотеза происхождения Солнечной системы. Факторы формирования звездных планетарных систем.

12. Планетзимали - предвестники формирования звездных систем.

13. Массивные черные дыры. Роль черных дыр в формировании спиральных галактик типа Млечный путь.

Тест для итогового урока.

1. Какие космические объекты имеют наиболее сильное магнитное поле?

1). звезды главной последовательности 2). черные дыры 3). Массивные протозвезды 4). нейтронные звезды

2. Объекты в порядке уменьшения характерной плотности:

1). белые карлики - нейтронные звезды - черные дыры 2). межзвездная среда - звезды главной последовательности - белые карлики 3). нейтронные звезды - черные дыры - звезды главной последовательности 4). белые карлики - звезды главной последовательности - межгалактическая среда

3. Чем определяется динамика вращения нашей Галактики на больших расстояниях от центра?

1). звездами 2). массивным невидимым гало 3). пылью 4). звездами и газом

4. Элементы тяжелее железа образуются

1). при распаде частиц гипотетической скрытой массы 2). при захвате нейтронов ядрами во время вспышек сверхновых 3). в термоядерных реакциях на поверхностях белых карликов 4). в термоядерных реакциях в центрах звезд

5. Чем закончится эволюция звезды с массой около 15 масс Солнца:

1). Образованием белого карлика 2). Образованием черной дыры 3). Время эволюции больше возраста Вселенной 4). Коллапсом ядра и вспышкой сверхновой

6. Какой была бы предельная масса Чандрасекара для белых карликов, если бы масса протона была вдвое больше?

1). увеличится в 4 раза 2). уменьшится в 4 раза 3). уменьшится в 2 раза 4). не изменится

7. Где условия наиболее далеки от термодинамического равновесия?

1). в ранней Вселенной 2). в конвективной зоне Солнца 3). в межзвездной среде 4). в ядрах звезд

8. Из каких наблюдений следует, что Вселенная сейчас расширяется с ускорением?

1). далекие СН Iа, флуктуации реликтового излучения, крупномасштабная структура 2). первичный нуклеосинтез 3). солнечные нейтрино 4). движение звезд в Галактике

8. Расположите объекты в порядке уменьшения характерного магнитного поля

1). межгалактическая среда - звезды главной последовательности - белые карлики 2). белые карлики - нейтронные звезды - черные дыры 3). нейтронные звезды - белые карлики - межзвездная среда 4). межзвездная среда - белые карлики нейтронные звезды

10. Что дает основной вклад в современную плотность энергии Вселенной?

1). небарионная скрытая масса 2). звезды 3). космические лучи 4). темная энергия или космологическая постоянная

11. Как должен измениться радиус медленно сжимающейся протозвезды, чтобы ее тепловая энергия утроилась?

1). уменьшиться в √3 раз 2). увеличиться в 3 раза 3). уменьшиться в е³ раз 4). уменьшиться в 3 раза

12. Время выхода фотонов из центра Солнца

1). около 1% от теплового времени 2). около 1000 лет 3). около 109 лет 4). ≈ Rs /c

13. Формирование крупномасштабных структур во Вселенной происходило

1). после эпохи рекомбинации 2). к моменту t ≈ 1010 лет 3). в момент рождения Вселенной 4). продолжается постоянно

14. В каких космических явлениях источником излучения является энергия магнитного поля ?

1). взрывы сверхновых Iа 2). радиопульсары 3). солнечные вспышки 4). свечение планетарных туманностей

15. Расстояние от Солнца до центра Галактики

1). ≈ 2 х 105AЕ 2). ≈ 3 х 1018 см 3). ≈ 8 кпк 4). 100 Мпк

16. Чем обусловлена высокая светимость активных ядер галактик?

1). магнитными полями 2). термоядерными реакциями 3). аккрецией вещества на сверхмассивную черную дыру 4). ударными волнами в межзвездной среде

17. Найдите ошибочное утверждение: нейтрино от Солнца

1). генерируются в области термоядерных реакций 2). уносят основную энергию из центра Солнца 3). регистрируются наземными нейтринными телескопами 4). свидетельствуют о существовании нейтринных осцилляции

18. Найдите ошибочное утверждение: параметр Хаббла

1). может быть отрицательным 2). был впервые измерен в 1929 г. 3). не может быть знакопеременным 4). зависит от наличия или отсутствия скрытой массы

19. Найдите ошибочное утверждение: темная материя

1). не концентрируется к центрам галактик 2). взаимодействует со скоплениями галактик 3). намного превышает по массе видимое вещество 4). необходима для формирования современной крупномасштабной структуры Вселенной

20. Найдите ошибочное утверждение: квазары

1). не могут находиться в скоплениях галактик 2). содержат в центре массивные черные дыры 3). находятся на больших z 4). являются активными ядрами галактик

21. Найдите ошибочное утверждение: запрещенные линии тяжелых элементов

1). видны в полярных сияниях 2). эффективно охлаждают плазму в зонах H II 3). видны в спектре реликтового излучения 4). видны в спектрах горячих разреженных корон звезд

22. Найдите ошибочное утверждение: тепловая неустойчивость межзвездной среды,

1). не важна внутри холодных молекулярных облаков 2). возникает из-за взаимодействия плазмы с реликтовыми фотонами 3). связана с немонотонной зависимостью функции охлаждения от температуры 4). приводит к неоднородной структуре МЗС

23. Найдите ошибочное утверждение: черные дыры звездной массы

1). могут иметь момент вращения 2). могут иметь электрический заряд 3). могут взрываться как сверхновые 4). могут увеличивать свою массу

Перечень вопросов к итоговому уроку.

1. Космохимия, как наука. Связь космохимии с геохимией, химией, физикой, астрономией.

2. Гипотезы и теории происхождения химических элементов и изотопов. Распространённость химических элементов в Солнечной системе.

3. Происхождение Солнечной системы.

4. Строение Солнца. Химический состав. Эволюция.

5. Формирование планетарных звездных систем. Планетзимали.

6. Планеты земного типа и их отличия от планет гигантов.

7. Радиометрические системы датировки возраста объектов.

8. Сущность теории «Большого взрыва».

9. Классификация звездных систем: галактика, туманность, звездное скопление.

10. Сверхновые, как источник информации о формировании химических элементов.

11. Спектрохимические методики исследования космического вещества.

12. Термоядерный синтез, как основа жизни звезды.

13. Классификация метеоритов. Метеориты, как источник информации о химическом строении звездной системы в период ее формирования.

14. Реликтовое излучение - его роль в познании сущности эволюции Вселенной.

15. Пояс Койпера и Облако Оорта. Характеристика. Связь метеоритов с астероидами.

16. Роль солнечного ветра в поддержании стабильности Солнечной системы.

17. Основные теории нуклеосинтеза. Зарождение, развитие и гибель звезд.

18. Этапы освоения космического пространства.

19. Назовите доминирующие процессы, которые произвели элементы, более тяжелые, чем железо? Дайте основные схемы этих процессов.

20. В чем выражается разность между химическим составом Солнечной системы и галактики? Назовите возможные причины такой разности

Учебно-методические средства обучения

1. Баранов В. Б. Где находится граница Солнечной системы // СОЖ. - 1998. - №9. - с.73.

2. Виноградов А. П. Высокотемпературные протопланетные процессы.-Москва: Геохимия,1971, в. 11.- с.234.

3. Виноградов А. П. Космохимия Луны и планет.-М.: Наука, 1975. - с.764 .

4. Гнедин Ю. Н. Астрономические наблюдения кометы века: новые, неожиданные результаты // СОЖ. - 1999.- №6. - с.82.

5. Загадочный метеорит Тагиш - Лейк // Химия в школе. - 2002. - №3. - с.9.

6. Курт В. Г. Солнце и межзвездная среда // СОЖ. 1992. - №1. - с.61.

7. Машонкина Л. И. Как и зачем изучают химический состав здезд // СОЖ. - 1998. - №7. - с.102.

8. Николаев Л. А. Химия космоса. - М.: Просвещение, 1974.

9. Химический состав Луны // Химия в школе. - 2003. - №2. - с.79.

Средства обеспечения освоения дисциплины.

1. www.nasa.gov/ - сайт аэрокосмического агенства NASA USA.

2. https://sites.google.com/site/kosmoissled/iss - Непосредственные исследования с помощью космических аппаратов.

3. ru.wikipedia.org/wiki - всемирная энциклопедия, статьи по исследованию космических объектов.

4. www.lomonosov-fund.ru/enc/ru/encyclopedia:0133536:article - исследование планет Солнечной системы.

5. www.esa.int/esaCP/index.html - сайт космического агентства Европы (ESA).

6. www.federalspace.ru - сайт Федерального космического агентства «Роскосмос» (РФ).

7.html: element114.narod.ru/Kosmos/edu7astr/shklovsky.htm pdf: publ.lib.ru/ARCHIVES/SH/SHKLOVSKIY_...).%5Bpdf%5D.zip - популярная астрофизика. Строение и эволюция звёзд.

8.www.astronet.ru/db/msg/1222187 - Конспект o звездах вообще, их образовании и эволюции.