第一章學習活動設計與課程進行紀錄

3. >  第二週 認識宇宙中的天體II-星系群、星系團、超星系團、宇宙;宇宙的起源

節次 學習主題 學習活動內容 形式 對應學習手冊 對應泰宇版課本
2-1

20分

認識宇宙中的天體II

-星系群、星系團、超星系團、宇宙

查詢天體資訊並繪製表格-大小、質量、距離、組成

(查詢網路或閱讀課本)

實作 1-3 認識宇宙中的天體 II 2-1.2 銀河系(P32-33)

2-1.3 宇宙的結構(P34-35)

2-1

30分

介紹天體-星系、星系群、星系團、超星系團、宇宙 講解
2-2

5分

星系紅移 星系紅移的現象觀察(閱讀課本) 實作及講解 1-4 宇宙的形成與演變

1-4.1 紅移現象

2-1.4 宇宙的起源(P36-37)
2-2

5分

提出問題與建立可驗證觀點 講解
2-2

10分

規劃研究 實作
2-2

5分

論證建模 講解
2-2

10分

宇宙膨脹 現象觀察、提出問題與建立可驗證觀點

說明「膨脹」的特性

講解 1-4.2 宇宙膨脹 2-1.4 宇宙的起源(P38-39)
2-2

5分

規劃研究 實作
2-2

5分

論證建模 實作
1-2

5分

回顧 回顧學習成果 講解    
  1. 介紹本星系群、室女座星系團、本超星系團(室女座超星系團)、宇宙的結構
    1. 提供天體分布的圖片
    2. 請同學比較本星系群、室女座星系團、本超星系團(室女座超星系團)的大小與質量(繪製比較表格)
    3. 說明宇宙結構的觀測與推論
  2. 說明紅移現象的科學探究
    1. 簡單說明紅移現象及課本內容畫線
    2. 簡單說明都普勒效應及課本內容畫線
    3. 以科學探究方法來證明紅移現象是由都普勒效應造成(請同學將以下內容寫在課本P36空白處):
      1. 觀察現象:遙遠星系的譜線波長較長(紅移)。
      2. 發現問題:為什麼遙遠星系的譜線波長較長?(為什麼會有紅移現象?)
      3. 提出假設:(請參考老師提示,課本有線索,由同學自行作答)
      4. 實驗規劃:(課本沒寫,請同學自行作答)
      5. 論證建模:(討論完上一項「實驗規劃」後,再請同學作答)
    4. 關於「提出假設」的提示:
      1. 「提出假設」相當於「發現問題」的「答案」。
      2. 同學可以回想曾經學過的物理原理,哪一個和波長變化有關。
      3. 課本其實有提到這個原理。
      4. 答案是:都普勒效應。
      5. 完整的「提出假設」是:遙遠星系的譜線波長較長可能是受到都普勒效應影響,代表遙遠星系正在遠離我們。
    5. 複習都普勒效應的關鍵概念:
      1. 當發出固定波長聲音的聲源和接收聲音的觀測者之間,相對運動是互相遠離時,觀測者所收到的聲波波長,會比聲源發出的聲波波長較長。
      2. 若兩者間的相對運動是互相靠近,收到的聲波波長較短。
      3. 若兩者間的相對運動速度越快,波長差異越大。
    6. 關於「實驗規劃」的提示:先不考慮做不做得到,用最直覺的方式來驗證,同學可以想得出至少一種方法。
      1. 直接測量產生譜線裝置和接收譜線裝置之間的相對運動速度和譜線波長變化是否符合都普勒效應。
      2. 直接測量有紅移現象星系和地球之間的相對速度,看譜線波長變化是否符合都普勒效應。
    7. 關於「可行的」實驗規劃提示:畫地球繞日公轉和遙遠恆星示意圖,問同學地球在哪個位置收到恆星譜線理應會有紅移。
    8. 說明「論證建模」應該怎麼寫。
      1. 說明假設是對的。
  3. 說明宇宙膨脹的科學探究
    1. 簡單說明遙遠星系遠離並不代表宇宙膨脹
    2. 簡單說明膨脹的數學關係
    3. 以科學探究方法來證明宇宙在膨脹(請同學將以下內容寫在課本P38空白處):
      1. 觀察現象:遙遠星系在遠離,且較遠的星系遠離速度較快。
      2. 發現問題:為什麼遠星系在遠離,且較遠的星系遠離速度較快?
      3. 提出假設:因為宇宙在膨脹,所以遙遠星系遠離速度會和距離成正比。
      4. 實驗規劃:(請同學自行作答)
      5. 論證建模:(討論完上一項「實驗規劃」後,再請同學作答)
    4. 提示:觀察「假設」的文字內容,思考實驗規劃應該要「測量」什麼?
    5. 請同學比照上一題,寫出論證建模的內容。

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