13 * 宇宙的未来ppt配套教案板书设计

宇宙的未来

史蒂芬•霍金

【知识目标】

学习科学预言的方法，认识宇宙运动变化的基本特征和未来发展变化的趋向。

【能力目标】

培养快速阅读，准确捕捉并筛选、处理信息的能力，准确概括并表述作者的基本观点，并且能做有个性的阅读评价。

【情感目标】

通过了解宇宙运动变化的基本特征和未来发展变化的趋向，学习作者站在世界科技前沿，执着探索追求真理，勇于面对困难，不怕挫折的精神。

【重点、难点】

1、学习学习科学预言的方法，认识宇宙运动变化的基本特征和未来发展变化的趋向是本文学习的重点。

2、培养快速阅读，准确概括并表述作者的基本观点，并且做有个性的阅读评价是本文难点。

【教学方法】讨论法

点拨法

【教学时数】一课时

一、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）。

二、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。

三、作品简介

霍金于1988年4月正式出版宇宙论科普著作《时间简史：从大爆炸到黑洞》

，它是一部里程碑式的畅销书。书中引导读者遨游外层空间奇异领域，对遥远星系、黑洞、夸克、大统一理论、“带味”粒子和“自旋”的粒子、反物质、“时间箭头”等进行探索。《时间简史》已用40余种文字发行了1000余万册，如今在西方，自称受过教育的人若没有读过这本书，会被人看不起。

四、背景介绍

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。

五、理清思路

第一部分（1-6）讲预言宇宙的未来是非常困难的，然而在非常大的尺度下对宇宙的未来进行预言是可能的。

第二部分（7-13）讲预言宇宙的未来需要在非常大的尺度下，因为在非常大的尺度下，宇宙是简单的而不是混沌的，是可以预言宇宙遥远的未来的。

第三部分（14-22）讲预言宇宙的未来，关键是宇宙的平均密。

第四部分（23-25）讲我们现在对宇宙的平均密度还没有清楚的认识，只知道我们现在的宇宙的平均密度非常接近于膨胀和坍缩的临界密度。

第六部分（26）总结全文，宇宙的未来可能继续膨胀，也可能停止膨胀并开始坍缩,尚难定论。

六、自主学习

1、用一句话简要地说出本文的内容。

明确：本文讲的是宇宙的未来问题，预测了两种结局：或膨胀，或收缩。

2、霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点？

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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，从而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。

七、合作探究

1、作者讲演的题目是“宇宙的未来”，却先讲了许多历史故事，这起到了什么作用?你认为这是“跑题”了还是与话题有关联?

明确：如同中国古代说书人先讲一段别的故事以引起正题一样，这篇讲演先从古代的先知和女巫谈起，以引起听众的兴趣，起到了引出话题的作用。作者敢于讽刺那些古代预言家，正是代表科学界表明了一种自信，因为科学的预言是建立在科学研究基础之上的，是可以用科学原理加以说明的。所以说，“讲史”是为了“衬今”，不是“跑题”，而是与话题相关的。

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”? 作者认为科学家预言宇宙未来的依据是什么？

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”。

依据：

一是我们观察到的从外空间各个方向来的微波幅射背景的温度极其接近，这表明宇宙的膨胀是平滑而非混沌的。（12）

二是我们根据地球在太阳系中的地位以及其所属的星系中的地位，推断出任何其他星系的任何背景亦相同，故可确定在大尺度下宇宙的行为是简单的，可以预言

。

（13）

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?

明确：前者是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测，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?

“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?

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。”

6、最后一段总结的观点是什么？

人们可以预言未来，但宇宙的未来是坍缩还是无限膨胀，尚难定论。因为宇宙现有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。

八、语言特色

这篇演讲词的语言特点是什么？

幽默风趣。作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅是较为严肃的科学话题，运用了好多专业术语，容易使人感到沉闷。但是霍金的聪明之处在于他运用了许多幽默风趣的语言，使得这样一篇旨在说明科学道理的学术演讲，让人能够在一种轻松愉快的气氛中认真听下去。

（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。”

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。”

这句话幽默中含着讽刺，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。”

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。

九、布置作业

完成“研讨与练习一、二”。