13 * 宇宙的未来ppt课件课堂实录

宇宙的未来

【三维目标】 1 了解有关宇宙学的一些知识和演讲稿的一些特点。

2 提炼归纳文章的要点文章的内涵。

3 分析课文生动幽默的语言

4 感受科学精神 【思路方法】

这是一篇科学演讲

教师在教授过程中要作必要的知识介绍1课时教师可以向学生展示一些宇宙大爆炸以便更好地进入课文的理论中。 【重点难点】 重点

难点 【课时安排】

2课时 【教学步骤】 1 导入新课 西方哲学家康德有一句名言我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会日新月异不断增长，这就是——我头上的星空和心中的道德法则。”

同学们抬头仰望灿烂的星空会产生些什么遐想呢？对于神秘的宇宙，从古到今，人们对它的猜测和探索从来没有停止过，例如我国的屈原就在《天问》里就发出了一系列的探问。上节课你们已经观看了一些图片和视频，这节课我们来学习当代著名物理学家史蒂芬•霍金的一篇演讲稿《宇宙的未来》，跟他一起去探索宇宙的奥秘。

板书课题

2作家作品

课件展示：史蒂芬·霍金，是继爱因斯坦之后最杰出的物理学家，21世纪享有国际盛誉的伟人之一。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。

有人称霍金为“轮椅上的勇士”，他是一个大脑，一个神话，一位科学的巨人。他的宇宙学著作《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。

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霍金了。他不但取得了辉煌的科学成就，他那坚强的意志也深深的感动了我们。 3 合作探究

①整体感知课文，理清课文层次，明确写作思路。

层次结构

全篇讲演录共26段。

第1段

第2-5段性。

第6-10段

第11-13段宇宙正在平滑均匀地膨胀的推测。

第14-16段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17-18段

第19-23段

第24-25段

第26段 写作思路

在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败。如“首先要数出获救者名单”等。那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”。比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等都还缺乏准确的判断。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。“这表明，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。”

从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。“如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压。”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

这样，预言宇宙的未来“关键问题在于，平均密度是多少。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”。但是，计算宇宙的平均密度并不容易。把我们现在能看到的恒星质量加起来之一。但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？还不能。因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。霍金对黑洞的解释是，“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。”——见《时间简史》一书所附《小辞典》。我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在，能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个，后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

归根到底，宇宙的未来只有两种命运，继续膨胀，或可能收缩。这取决于宇宙现有的密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统，“两方下赌注，以保万无一失。”

②研读课文

1组

【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组预言主要有哪些观点

【明确】主要有以下一些观点

a宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，它就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。 b在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。 c如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。 d黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。 e在星系或星系团之外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。

3组? 明确密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统，“两方下赌注，以保万无一失。”

4组

【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向的，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。比如：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，再如，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。

4作业设计

课文中是霍金对宇宙未来的预言，你怎么看待宇宙的未来?

说明

设计该题旨在引导学生独立思考，培养独立的科学精神。学生可以畅所欲言，如认为霍金的观点只是一家之言，只是一种推测，无法得到证实，他和爱因斯坦的相对论一样，虽然都很伟大，但都只是一种理论，一种思想，缺少科学的实证，因此也都没能获得需要实证的诺贝尔奖。其他科学家站在另外的角度来思考来假设，或许会有不同的结论，不同的发现。所以青少年对霍金的观点可以学习，可以接受，但不能迷信，不能束缚自己的思维。

如生甲说：“作为普通人，我眼中宇宙的未来不一样。宇宙的起源是个谜，尘世繁华转瞬即逝。假如宇宙是上帝设计的，它就一定有个目的，假如这目的永远也达不到，就宣告上帝设计失败。你们相信吗？2012，世界末日，这只是一部电影的预言。2012不是世界末日，但我认为宇宙有个终结。宇宙的终结，在灭亡的时间和方式上，宗教界分歧很大。科学界也有不同的看法。我认为宇宙无论是在膨胀还是在坍缩，在成长老化的过程中，一定有个终结

会被新的宇宙所取代。”这个就很有创见。 【教学反思】 1这是一篇自读课文26段。所以教学本文时一方面要让学生充分预习用