МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ Г. МУРМАНСКА «ГИМНАЗИЯ №3»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА
«ОТО И ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИИ»
Составила: учитель физики
Тарасова А. С.
Мурманск
2018
Содержание
Пояснительная записка | 3 |
Содержание курса | 5 |
Учебно-тематический план | 5 |
Список литературы | 8 |
Пояснительная записка
Элективный курс «ОТО и теория гравитации» предназначен для учащихся 11х классов и рассчитан на один час в неделю. Настоящая программа является дополнительным материалом к основному учебнику физики. Она позволяет более глубоко и осмысленно изучать теорию относительности и теорию гравитации, т.к. формирование системы знаний о Вселенной нельзя считать полноценным без изучения теории тяготения Ньютона и общей теории относительности Эйнштейна, которые позволили ответить на многие вопросы: В чем причина морских приливов? Каковы источники энергии звезд? Что такое гравитационное красное смещение? В чем заключается теория большого взрыва? Возможно ли создание машины времени?
Эти вопросы часто возникают у учащихся на занятиях по физике. Но программой предусматривается малое количество часов на теорию относительности. Поэтому большинство вопросов так и остаются без ответов.
В предложенной программе изучение материала начинается с элементарных идей о движении и заканчивается современными представлениями о видах взаимодействия во Вселенной, в частности, теорией суперструн. Также рассматриваются идеи, связанные с извлечением энергии из черных дыр, возможные методы их обнаружения, знакомство с объектами, которые являются кандидатами в черные дыры, а также современные гипотезы возникновения Вселенной.
Современная теоретическая физика началась с ньютоновского закона тяготения. Она описывает и объясняет различные сложные явления природы при помощи нескольких основных законов. Гравитация - одна из основных сил природы. Она вызывает множество астрономических явлений - от океанских приливов до расширения Вселенной. Ньютон описал гравитацию при помощи простого закона обратной пропорциональности квадрату расстояния. Эйнштейн увидел в ней нечто более глубокое, связывающее ее с пространством-временем.
В данной программе особое внимание сконцентрировано на астрономических явлениях, т.к. именно астрономия была и остается областью науки, где проверяется гравитация. Это движение планет, комет, и спутников, внутреннее строение и эволюция звезд, приливные эффекты на Земле и в двойных звездах, сверхплотные объекты, такие, как нейтронные звезды, черные и белые дыры, происхождение и эволюция Вселенной.
Программа элективного курса «ОТО и теория гравитации» направлена на развитие творческих способностей, формирование полного представления о физической картине мира.
Цель программы: сформировать у учащихся более полное представление о физической картине мира.
Задачи, решение которых предусматривается программой курса:
1. Формирование естественно-научной картины мира.
2. Расширение, углубление и обобщение знаний о строении Вселенной.
Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе ознакомления с современными достижениями науки и техники, связанными с изучением и применением гравитации.
Формирование практических умений и самостоятельного приобретения новых знаний, выполнение лабораторных работ, подготовка докладов, рефератов и других творческих работ, умение находить сведения в журналах и электронных источниках информации, анализировать полученные результаты и формировать выводы.
Для решения предложенных задач используются различные формы проведения занятий: урок, лабораторный практикум, компьютерный эксперимент, конференция.
Основные методы и приемы обучения: лекции, беседы, работа с печатными изданиями и Интернет.
При изучении тем используется индивидуальный подход к каждому учащемуся, дифференцированные задания творческого характера.
Контроль за усвоением знаний, умений, навыков осуществляется путем применения следующих форм: зачет, реферат, семинар.
Содержание курса (34 часа)
Глава 1. Принципы движения тел (6 часов)
Глава 2. Законы гравитации (5 часов)
Глава 3. Как найти силу гравитации? (4 часа)
Глава 4. Термоядерные реакторы в космосе. Солнце и гравитация (4 часа)
Глава 5. Жизнь в искривленном мире (3 часа)
Глава 6. Мир черных дыр (2 часа)
Глава 7. Черные дыры - космические генераторы энергии (3 часа)
Глава 8. Белые дыры — миф или реальность? (3 часа)
Глава 9. Расширяющаяся Вселенная (3 часа)
Учебно-тематическое планирование
| № | Тема | Количество часов |
| Принципы движения тел (6 часов) |
-
| Введение. Эта беспокойная Вселенная. | 1 |
-
| От Аристотеля до Галилея. | 1 |
-
| Законы движения И.Ньютона. | 1 |
-
| Семинар по решению задач на законы движения. | 1 |
-
| Л/р «Сравнение траектории движения тел в различных системах отсчета». | 1 |
-
| Л/р «Изучение движения тел под действием силы тяжести». | 1 |
| Законы гравитации (5 часов) |
-
| Основной смысл закона тяготения. | 1 |
-
| Движение планет. | 1 |
-
| Ньютоновская теория гравитации и движение в Солнечной системе. | 1 |
-
| Законы Кеплера. Обобщение, и уточнение Ньютоном законов Кеплера. | 1 |
-
| Успехи в применении закона тяготения. | 1 |
| Как найти силу гравитации? (4 часа) |
-
| Масса Земли. Опыты Генри Кавендиша. Сила тяготения вблизи поверхности Земли. | 1 |
-
| Гравитационная и инертная масса. Спутники и невесомость. | 1 |
-
| Гравитационные потенциальные барьеры. | 1 |
-
| Гравитационное поле. Скорость убегания планет и звезд во Вселенной. | 1 |
| Термоядерные реакторы в космосе. Солнце и гравитация (4 часа) |
-
| Почему Солнце светит? Гипотеза Кельвина-Гельмгольца. | 1 |
-
| Солнце как термоядерный реактор. | 1 |
-
| Гравитация как регулятор термоядерного синтеза. | 1 |
-
| Звездные катастрофы. | 1 |
| Жизнь в искривленном мире (3 часа) |
-
| От Ньютона к Эйнштейну. Общая теория относительности. | 1 |
-
| Неэвклидова геометрия. | 1 |
-
| Кривизна пространства-времени. | 1 |
| Мир черных дыр (2 часа) |
-
| Черная дыра в астрономии. Как образуются черные дыры. Гравитационный коллапс. | 1 |
-
| Гравитационное красное смещение, сингулярность пространства- времени. | 1 |
| Черные дыры - космические генераторы энергии (3 часа) |
-
| Физика черных дыр. Керровская черная дыра. | 1 |
-
| Проекты извлечения энергии черных дыр (механизм Пенроуза) | 1 |
-
| Сверхмассивные черные дыры. | 1 |
| Белые дыры — миф или реальность? (3 часа) |
-
| Могут ли черные дыры быть белыми? | 1 |
-
| Фиолетовое смещение от белых дыр. | 1 |
-
| Белые дыры как ускорители частиц. Нейтронные звезды. | 1 |
| Расширяющаяся Вселенная (4 часа) |
-
| Стационарная Вселенная в теории Ньютона. | 1 |
-
| Вселенная Эйнштейна. | 1 |
-
| Теории возникновения Вселенной. | 1 |
-
| Дифференцированный зачёт. | 1 |
Список литературы
Шапиро С., Тьюколски С. «Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды», - Мир, 1985 г.
П. Девис «Случайная Вселенная. Издательство», - Мир, 1985 г.
Физика. Справочник школьника и студента под. редакцией проф. Р.Гебеля, — М.:Дрофа, 2003 г.
Е.П. Левитан «Астрономия» 11класс, - М.: Просвещение, 2000 г.
Энциклопедический словарь юного техника/ сост. Б.В. Зубков, С.В. Чумаков, — М.: Педагогика, 1988 г.
Энциклопедический словарь юного астронома/ сост. Н.П. Ептылев, — М.: Педагогика, 1986 г.
220
155 458 
