13 * 宇宙的未来ppt配套教案和课堂实录

13 宇宙的未来 教学设计

兰坪一中 和德贤

一、明确目标

1.读懂本演讲录的内容。

2.学习本文生动、幽默的演讲风格。

3.感受科学精神，增进科学素养。 二、 重难点

1.提炼本文的要点，增强概括能力。

2.探究本文的内涵，增强分析能力。

三、整体感知

1．导入新课

在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬•霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

我们肉眼能看见的恒星约3000颗左右。所有星都和太阳一样由稀薄的星际物质凝聚而成，是天空的核电站。恒星的质量主宰着恒星一生的命远，恒星的诞生、演化直到消亡的全过程，就是质量持续转化为能量的过程。所以，星系是非常神秘的，直今为止，还有许许多多的秘密还不为人知。它们，正等待着人们去探索。

2．作者简介

史蒂芬·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。霍金被确诊患病已三十多年，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。

他的成功,当然离不开他的天才,但那种不向厄运低头的精神,是没有人不敬佩的.由此可见,人的精神力量是难以想象的。

宇宙的形状

广义相对论认为宇宙可以向三个方向中的任意一方向

弯曲，这取决于物质的密度。简言之，宇宙可能是扁平

的，也可能向内弯曲而两边相碰，或者向外弯曲成马鞍

状。无论是哪一种弯曲，其根源都在于力的作用。牛顿

向人们揭示了万有引力，这种力使星体之间以及星系之

间都相互吸引，所以，宇宙自150亿年前大爆炸以来，虽

然一直在膨胀，但引力会让膨胀的脚步慢慢下来。然

而，通过哈勃太空望远镜拍摄的一颗遥远的恒星正在爆

发的照片，却首次让科学家们获得了证明整个宇宙曾经

存在，并且依然存在神秘的“负引力”的直接证据. 宇宙的未来之说一

探索宇宙奥秘的道路有很多条。小宇宙之外还有多

宇宙。这方面有量子力学多宇宙体系、广义相对论多宇

宙体系和涡轮增压多宇宙体系等。根据量子力学对多宇

宙的诠释，宇宙的多产性已达到令人难以置信的程度。

因为宇宙中每一个粒子在每一瞬间都会产生许多新的宇

宙，每个新宇宙在下个瞬间又会再次分裂。许多物理学

家据此认为正在平行发展的宇宙远远超大型出我们的计

算能力。

宇宙的未来之说二

还有一些学者认为早就存在一个原宇宙，在宇宙刚

诞生时，原宇宙的强大能量度声也许对宇宙的扩张产生

了涡轮增压作用。这种压力作用迫使宇宙急速爆裂中冒

出来的不断膨胀的泡泡。同我们的宇宙一样，其他类似

泡泡的宇宙也可以很容易地形成。这里讲多宇宙的存

在，目的是要指出在宇宙之外不是绝对真空，它是处

于广阔步无限的能量声中。

四、

通读全文，总体感知

本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。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。

（一）、本文重点

本文重点是谈作者对宇宙的未来作出的科学预言，阅读时要准确地筛选出这些预言的观点和支撑这些观点的材料。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的幽默特点。

（二）、提炼出要点

方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。

1.明确要点：

①科学家有信心预言未来。

②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。

③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

④宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。

⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。

2.问题探索

①文段8中为什么说“即使知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”?为什么第10段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”?

明确：“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”，“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂. ②为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”? 明确：因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

③

作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同? 的科学推测，科学预言；而后者是没有科学根据可言的。——其实，从上面的题目就可知道，人类社会的未来根本就是无法预言的，因为方程是混沌的，所以巫师、宗教预言家对人类社会的预言注定就是荒唐的。

④对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题? 明确：“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”

⑤作者认为宇宙的未来会是怎样的? 明确：会有两种可能：“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 3．研读课文，讨论问题。

（1）作者是怎样探讨"宇宙的未来"的？

【明确】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）怎样理解本文的一些相关论述？

【明确】这是一篇科学讲演，涉及较为复杂的背景知识。这些知识和讲演的主题是密切相关的，如果不作必要的交待，讲演的内容就会显得抽象和单薄。如，谈到天气预报、大脑工作原理都具有混沌性质，来反衬宇宙在大尺度上是"平滑而非混沌"的；如，谈到恒星的死亡（归宿）引出黑洞，为宇宙中暗物质的存在寻找理论支持；如，谈到现存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了"人择原理"等等。这些相关的论述，或从对立面凸显观点，或从纵深面强化观点，使论证丰富多彩。

（3）这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。如，谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它"出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财"，这就生动地说明了什么是混沌现象；如，文章最后一句话："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。"兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

布置作业 完成"研讨与练习一、二"。