13 * 宇宙的未来教案教学设计导入整理

宇宙的未来

古浪二中 赵云

一．教学目标：

1.引导学生熟读课文，理清文章的论述线索，抓住主要观点；

2.引导学生悉心体会对数学源头的溯源，感受其令人佩服的推理能力和独特的语言魅力；

3.启发学生具有宏观的文化视野，以科学的励志开辟出一个语文学习的新境界。

二．教学重点、难点

鼓励学生结合自己的学习经验阅读积累，就阐发的观点广泛深入的研讨，以提高探究能力。

三．教学过程

（一）作者简介

斯蒂芬·霍金是继阿尔伯特·爱因斯坦之后最杰出的物理学家霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；患者通常因并发肺炎或窒息而死亡不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响医生告诉霍金他最多只能活两年在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书霍金被确诊患病已30多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位

（二）字词积累

1．字音辨析

（1）模棱(léng)两可 扑棱(lēng)一声 （2）混混(hùn)沌沌 混(hún)水摸鱼

2．形似字辨析

（1）坍缩 彤云

（2）水涨船高 头晕脑胀

（3）狭隘 谥号 自缢

(4)不可逾越 坚贞不渝

3．词语辨析

（1）临界 濒临：临界指由一种状态或物理量转变为另一种状态或物理量，这是一个专业术语；濒临是紧接、临近的意思，表达的意义比较具体

（2）恍惚 混沌：恍惚是神志不清精神不集中，也指（记得、听得、看得）不真切不清楚；混沌在本文中指我国古代传说中宇宙形成以前模糊一团的景象

（三）佳句品味

1．这些日期使股票市场下跌虽然它使我百思不解，为何世界的终结会使人愿意用股票来换钱，假定你在世界末日什么也带不走的话

[品评]这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区

2．据说，1844年是第二次回归的开始，但是首先要数出获救者名单只有数完了名单，审判日才降临到那些不列在名单上的人幸运的是，数人名看来要花很长的时间

[品评]这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑

3．如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失

[品评]听众明知作者做的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力

（四）整体把握

1．文章主旨

这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点是膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间就会在大挤压处终结”可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度”，所以两种结果都有可能

2．布局谋篇

第1段，开门见山，直揭主题，总起全文科学家有信心预言未来

第2～5段，写巫师、牧师、宗教狂热者等非科学家们对未来的妄测，反衬科学家观测的可靠性

第6～10段，说明在非常大的尺度下，科学家可以对宇宙作可靠的预言

第11～13段，根据宏观上各个方向上的宇宙微波背景辐射的温度极其接近的原理，作出未来宇宙正在平滑均匀地膨胀的推测

第14～25段，从另一个角度说明宇宙未来是坍缩还是膨胀，要看它的密度是大于还是小于临界值，而预言宇宙的未来，关键是要弄清宇宙的平均密度是多少，这是本文探讨的核心

第26段，总结全文，再次阐明对宇宙未来的认识态度

（五）写法借鉴

1．生动的导引

这篇科技论文是演讲辞，具有演讲的特点预言宇宙的未来，虽然是一个严肃的科学话题但如果就事论事，很容易枯燥乏味演讲需要激起听众的兴趣演讲者从古代的巫术和近代的宗

教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的主题──在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神

2．严谨的推理

作为一篇科学演讲，其最终目的是让人信服本文严谨的推理，增强了说服力宇宙虽然复杂，但它在大尺度上又是可以描述的宇宙的密度是决定其命运的关键，然而，确定这一点非常不易演讲者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学假说，把问题讲得透彻明白没有作出一个明确的预言，也说明了演讲者严谨的科学态度

3．幽默的语言

演讲是面对面的交流，这种交流是单向的，如果不注意演讲的语言艺术，就达不到最佳的表达效果这篇演讲语言幽默，创造出一种轻松愉快的气氛，使所论述的问题更易于为听众接受如，文中有一段话说：“我比其他的末日预言者更占便宜即使宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不会停止膨胀我预料那时自己不会留在世上被证明是错的”以揭示自己“自私”的心理表示幽默，同时传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨胀”

（六）重点难点互动

1．作者是怎样探讨“宇宙的未来”的？

答：作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入最后，介绍两种新的理论──人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度

2．根据作者的论述，宇宙中存在暗物质的证据是什么？作者又列举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

答：设计此题，是为了让学生提炼出作者所论证的一些观点及论据宇宙中存在暗物质的证据有两个“一个来自于螺旋星系”，如果没有暗物质的引力作用，这些旋转的星系早就被甩开了“另一个证据来自于星系团”，这些星系团“成团地集中在一起”，其中个别星系运动速度非常高，若不是存在暗物质，“这些星系团就会飞散开去”作者在说明现在的宇宙密度可能就在临界状态时，列举了两种假说一是“人择原理”：可能存在多个宇宙，只有那些接近临界密度的宇宙，才有我们这些“智慧生物”去问这个问题二是“暴涨理论”：宇宙可能从一个微小的尺度暴涨到我们现在的临界状态

(七)小结本节学习内容

背景知识参考

中国是最早进行天文观测的国家之一，在殷商甲骨文里，就有许多天文观测记录汉语“宇宙”一词出现较早战国时期的尸佼在他的著作《尸子》中就说：“上下四方曰宇，往古来今曰宙”东汉的高诱在《淮南子·原道训》注中也说：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”

中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说、宣夜说等浑天说认为，“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄天地各乘气而立，载水而浮”（《张衡浑仪注》）盖天说认为，“天似盖笠，地法覆盘”（《晋书·天文志》），天地都是穹形的，如同一个同心的球穹，相距八万里宣夜说认为，“天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀精绝，故苍苍然也”（《晋书·天文志》）就是说“天”不是一个固体的“天穹”，不过充满了无边无际的气体，日月星辰都在这气体中浮动

在西方，古希腊人也有多种宇宙学说公元前600年左右，住在米利都的古希腊哲学家泰利斯认为地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中他的弟子阿那克西曼德认为天空是包围地球的一个球层，恒星在内层，太阳和月亮在外层毕达哥拉斯认为，地球、月亮、太阳、行星和恒星都在一个同心球上围绕中央火旋转托勒密总结了古希腊的天文学成就，著《天文学大成》，认为地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行，创立了“地心说”，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥白尼在16世纪发表《天体运行论》，创立日心说17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略亲手制造天文望远镜，开拓了人们的天文视野德国天文学家开普勒提出了行星运动的三大定律，英国物理学家牛顿用力学的引力原理解释开普勒的行星运动定律，创立了天体力学

现代宇宙学最有影响的学说是大爆炸宇宙学大爆炸宇宙学认为，宇宙早期温度极高（在100亿度以上），物质密度极大在那里，物质被压缩成一个奇点，时间和空间都毫无意义大约200亿年前，发生“爆炸”，温度逐渐冷却，形成各种各样的恒星体系，也就是我们今天所能观测到的宇宙

宇宙大爆炸学说是逐渐形成的20世纪初，爱因斯坦的相对论改变了科学家研究宇宙的方法1927年，比利时天文学家勒梅特第一个提出了动态宇宙模型，认为宇宙是从一种“原始原子”不断分裂、膨胀形成的他推测：如果宇宙中物质的质量小于某个临界值，宇宙就会继续膨胀下去，成为“开放的宇宙”；反之，就会坍缩，成为“闭合的宇宙”1948年，出生在俄国的美籍物理学家伽莫夫发展了这一理论，提出了“大爆炸”学说

大爆炸学说得到了以下天文观测的支持（1）河外星系有系统地谱线红移（课文中涉及到）1917年，美国天文学家斯里弗发现河外星系谱线有系统地向红端移动，表明这些遥远的天体正在离我们远去1929年，美国天文学家哈勃发现，几乎所有的星系都有红移现象星系距离越远，红移越大这种红移与距离之间的线性关系，称为哈勃定律（2）在各种不同的

天体上，氦的丰度相近，大都是30%根据大爆炸理论，早期宇宙温度很高，所以产生氦的效率也很高（3）测定各种天体的年龄，均小于200亿年（4）宇宙微波背景辐射的发现（课文中涉及到）