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宇宙的未來教案

教案 時間:2021-08-31 手機版

  宇宙的未來教案1

  教學目標

  一、知識教育目標

  1、了解有關宇宙學的一些知識;

  2、了解演講稿的一些特點。

  二、能力培養目標

  1、學習舉辦科普講座,以提高講座的科學性、規范性;

  2、通過和本單元前面的課文進行比較,提高比較閱讀的能力。

  三、德育滲透目標

  通過本文的學習,激發學生對宇宙奧秘的探索熱情。

  四、美育滲透目標

  引導學生體會這篇講演幽默的語言風格,提高自己的思維和語言表達能力。

  重點、難點、疑點及解決辦法

  重點:

  1、了解有關宇宙學的一些知識;

  2、了解演講稿的一些特點。

  難點:

  1、學習舉辦科普講座,以提高講座的科學性、規范性;

  2、通過和本單元前面的課文進行比較,提高比較閱讀的能力。

  課時安排

  1課時

  教學步驟

  一、明確目標

  1、了解有關宇宙學的一些知識;

  2、了解演講稿的一些特點。

  3、通過和本單元前面的課文進行比較,提高比較閱讀的能力。

  二、整體感知

  1、導入新課

  在當今世界的自然科學領域,能夠和愛因斯坦比肩的人物恐怕應當首推史蒂芬·霍金了,他不但做出了輝煌的科學成就,其堅強的意志品質也深深地感染著我們,我們今天就來學習他的一篇演說辭《宇宙的未來》(板書課題)。

  仰望燦爛的星空,我們會肅然起敬,產生無窮無盡的聯想和想像。從古到今,人們對于宇宙的猜測和探索從來也沒有停止過。如屈原在《天問》里就發出了一系列的探問:“遂古之初,誰傳道之?上下未形,何由考之?……九天之際,安放安屬?隅隈多有,誰知其數?天何所沓?十二焉分?日月安屬?列星安陳?出自湯谷,次于蒙汜,自明及晦,所行幾里?”中國古代的宇宙學有渾天說、蓋天說、宣夜說等,西方有日心說、地心說等。然而直到20世紀誕生現代宇宙學,人們對宇宙的認識才有了根本性的突破。本文作者是當代著名的理論物理學家,他以“宇宙的未來”這樣玄而又玄的話題在劍橋大學作講演,對我們認識宇宙有哪些啟示呢?

  2、作者簡介

  史蒂芬·霍金是繼阿爾伯特·愛因斯坦之后最杰出的物理學家。霍金1942年出生于英國牛津,先后就讀于牛津大學和劍橋大學,學習數學、物理學和宇宙學。1963年,霍金經診斷得了肌萎縮性側索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮,導致癱瘓;說話會越來越困難,直至完全喪失語言能力;患者通常因并發肺炎或窒息而死亡。不過,患者的思維能力包括記憶能力不受影響。醫生告訴霍金他最多只能活兩年。在經歷了一段短暫的失望和沮喪后,霍金又開始了他的宇宙學研究。霍金后來在相對論、“大爆炸”和黑洞等領域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學著作《時間簡史:從大爆炸到黑洞》,是一部里程碑式的暢銷書。霍金被確診患病已三十多年,但他仍孜孜于宇宙起源的理論研究,仍在為大統一理論而耕耘不已。霍金現任劍橋大學盧卡斯數學教授,這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。

  三、重點、難點的學習與目標達成過程

  1、感知課文,明確本文的整體寫作思路。

  在講演的開頭,作者就指出,預言將來是非常困難的,預言宇宙的將來尤其困難。雖然如此,科學家對此仍然滿懷信心。

  課文第2段,作者卻話題一轉,考察起預言的歷史。提及預言,人們會不由自主地想到古代的巫術。女巫用“毒藥或火山溢出的氣體”把自己“弄得精神恍惚”,不過是為了增加一點兒神秘色彩,“而真正的技巧在于解釋”。近代宗教預言也是這樣,不斷用新的解釋來掩飾預言的失敗,如“首先要數出獲救者名單”等。那么,科學家的預言是不是也像古代的預言家一樣是一時的“騙術”呢?作者指出,“科學預言也許并不比那些巫師或預言家的更可靠些”,比如對天氣預報、對“極端條件下物體的精確的定律”,以及對大腦的工作機制等,都還缺乏準確的判斷。但是,“宇宙在非常大的尺度下的未來”,還是可以預言的。

  宇宙中的局部運動也許會出現混沌狀態,但宇宙在大尺度上是可以預測的。宇宙正在高速膨脹,其他星系正在飛速離我們遠去。宇宙微波背景輻射證明了宇宙的膨脹大體上“是平滑的而非混沌的”,因為如果宇宙的膨脹率和平均密度不均勻,來自宇宙各個方向的宇宙微波背景輻射溫度就不會如此一致。“這表明,宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的,而不是混沌的。因此我們可以預言宇宙遙遠的未來。”

  從目前的情況看,宇宙中星系之間的距離在增大,但是星系之間的引力吸引有可能降低膨脹率。“如果宇宙的密度大于某個臨界值,引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓。”“大擠壓”和“大爆炸”前的狀態相似,“具有無限密度”,“物理定律在這種狀態下失效”。

  這樣,預言宇宙的未來,“關鍵問題在于:平均密度是多少?如果它比臨界值小,宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大,宇宙就會坍縮”。

  但是,計算宇宙的平均密度并不容易。把我們現在能看到的恒星質量加起來,還不到臨界值的百分之一;即使加上“氣體云的質量”,最多達到臨界值的百分之一。但是,我們能不能據此得出宇宙將永遠膨脹下去的結論呢?還不能。因為宇宙中還存在許多暗物質,這些暗物質我們肉眼看不見,不能直接觀測到。黑洞就是這類暗物質,它是超大恒星死亡的產物。霍金對黑洞的解釋是:“空間一時間的一個區域,因為那兒的引力是如此之強,以至于任何東西甚至光都不能從該處逃逸出來。”(見《時間簡史》一書所附《小辭典》)我們雖然看不見黑洞的存在,但可以通過觀察螺旋星系和星系團來判斷它們的存在:能使大質量的星系或星系團繞之旋轉的東西,其質量一定比這些星系和星系團大得多。

  作者指出,根據現在的觀測研究,將這些暗物質估算在內,“仍然只達到要使宇宙重新坍縮的臨界質量的百分之十左右”。于是有人擇原理和暴漲理論為之說,前者假設有多個宇宙共存,而我們所能理解的只是身處其中的一個;后者認為宇宙可能采取一種非常規的方式突變,從一個微小的尺度很快達到臨界狀態。

  歸根到底,宇宙的未來只有兩種命運:繼續膨脹,或可能收縮。這取決于宇宙現有的密度,所以,科學家在沒有稱算出宇宙的重量之前,不得不承認“宇宙實際上是處在刀鋒上”,所以要繼承巫師或預言家的傳統:“兩方下賭注,以保萬無一失。”

  2、研讀課文,討論問題。

  (1)作者是怎樣探討“宇宙的未來”的?

  【明確】作者先從古代的巫術和近代的宗教預言談起,引出話題,說明從科學的角度談論宇宙的未來是非常嚴肅的事,科學有別于宗教的地方是它的求實精神。探討宇宙是繼續膨脹還是有可能收縮是這篇講演的主體部分,計算宇宙的密度又是這一主體部分的`關鍵,有關宇宙中物質密度臨界值的探討,則把問題引向深入。最后,介紹兩種新的理論——人擇原理和暴漲理論,則體現了科學界最新的探索。作者從可見物質談到暗物質,從成熟的理論談到科學的假說,把問題講得透徹明白。最后沒有做出一個明確的預言,恰恰說明了他嚴謹的科學態度。

  (2)怎樣理解本文的一些相關論述?

  【明確】這是一篇科學講演,涉及較為復雜的背景知識。這些知識和講演的主題是密切相關的,如果不作必要的交待,講演的內容就會顯得抽象和單薄。如,談到天氣預報、大腦工作原理都具有混沌性質,來反襯宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的;如,談到恒星的死亡(歸宿)引出黑洞,為宇宙中暗物質的存在尋找理論支持;如,談到現存宇宙對初始密度的極度敏感,引出了“人擇原理”等等。這些相關的論述,或從對立面凸顯觀點,或從縱深面強化觀點,使論證豐富多彩。

  (3)這篇講演在語言上具有怎樣的特點?

  【明確】講演是面對面的交流,這種交流又是單向度的,如果不注意講演的語言藝術,就達不到最佳的表達效果。這篇講演,除了推理嚴謹外,語言幽默也是其突出的特點。幽默的語言創造出一種輕松愉快的氣氛,更具有親和力,使所闡發的事理更容易為聽眾接受。如,談到輪賭盤的旋轉具有混沌性質,作者說即使是物理學家也不能計算出它“出來的數字,否則的話,物理學家就會在賭場發財”,這就生動地說明了什么是混沌現象;如,文章最后一句話:“所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統,兩方下賭注,以保萬無一失。”兼有諷刺與幽默,對宇宙未來命運的判斷采取了審慎態度。

  布置作業

  完成“研討與練習一、二”。


本文來源http://www.nvnqwx.com/jiaoan/2562214.htm
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