13 * 宇宙的未来优秀公开课教案

第13课

宇宙的未来

霍

金

教学目标：

1、了解文章的背景知识和内容要点；理解文中关键词的含义。

2、概括文章的内容，提炼要点，增强分析、概括、判断能力；了解掌握本文的说明方法及语言特色。

3、了解史蒂芬·霍金的生平，学习霍金面对人生挫折不屈不挠的奋斗精神；理解文章

教学重难点：

1、概括文章的内容，提炼要点，增强分析、概括、判断能力；了解掌握本文的说明方法及语言特色。

2、了解史蒂芬·霍金的生平，学习霍金面对人生挫折不屈不挠的奋斗精神；理解文章中表现出来的严谨求实的科学精神。

教学过程：

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》。

仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

二、讲授新知：

（一）介绍作家及相关知识：

1、作家简介：

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，霍金经诊断得了肌肉萎缩性侧索硬化症，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，在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。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。

2、作家作品：本文是霍金1991年1月在剑桥大学的演讲。在这篇讲演录中，作者从古代巫师的预言，谈到近代宗教预言，再过渡到对宇宙未来的讨论，运用天体物理学理论，对宇宙的未来做了两种预测：一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。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，体现了科学界最新的探索。

3、背景概览：中国古代的宇宙学说有多种，有浑天说、盖天说、宣夜说等。在西方，古希腊人也有多种宇宙学说。现代宇宙学最有影响的学说是大爆炸宇宙学，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。1948年。出生于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。《宇宙的未来》是史蒂芬·霍金1991年在剑桥大学的一次讲演录，是他对宇宙的未来作出的科学预言。

4、相关链接：演说辞。演说辞是一种应用性文体，贺辞、宣传鼓动辞、报告辞等均属此列。在内容的选择上，它应根据有关集会或活动的要求而定，力求中心明确，言之有物；在表达上侧重议论说明，也兼用记叙、抒情，力求条理清晰，要言不烦。

演说辞一般具有如下特点：

针对性。根据演说的场合、目的、听众及演说者的身份、地位等，有的放矢。

启发性。透过充实的内容，晓之以理，让听众心悦诚服地接受演说。可以用设问、反问等修辞，深入浅出地说理，启发人们去思索。

感染力。演说辞的语言要求明白晓畅，以情动人。演讲辞可以用对偶、排比、反问等句式增强语势，以唤起共鸣。

（二）整体感知：

学生读书，梳理文章结构。

（三）探究与点拨：

1、文本探究（学生读书，思考并回答下列问题。）

（1）作者认为科学家可以预言宇宙未来的依据是什么？

明确：一、我们观察到的从外空间各个方向来的微波辐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。二、根据地球在太阳系中的地位以及太阳在其所属的星系中的地位，可以推断出任何其他星系的任何方向的背景也是相同的，由此可以确定宇宙的行为在非常大的尺度下是简单的，而不是混绲摹。

（2）作者认为科学家预言宇宙的未来必须摆脱哪些思想局限？

明确：思想局限有四个方面：第一方面是认为我们只了解正常情况下物体的科学定律，不知道制约在极端条件下物体的精确的定律；第二方面是认为我们受到时间尺度的制约；第三方面是认为我们毁坏和消灭环境能力的增长比利用这种能力的智慧增长快得太多了；第四方面是认为我们不能肯定星球在轨道上的微小扰动长期积累会产生怎样的变化。

2、重点突破：（小组讨论）

（1）文章内容是谈对宇宙未来的预测，为什么开篇却谈巫师预言的尴尬、宗教预言的失败？

明确：作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，是为了引出话题，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，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。

（2）霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点？

明确：霍金对宇宙未来的预言是：宇宙密度似乎非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界密度，所以未来的宇宙可能坍缩，也可能继续永远膨胀下去。

这一预言是建立在以下主要观点上的：

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。

（3）作者认为宇宙的未来会是怎样的？

明确：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。”

（四）技巧总结：

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，作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。“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”。

（五）、主题概括：

文章从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，主要探讨了宇宙未来的两种命运：继续膨胀或坍缩，论述了决定这种命运的宇宙密度问题。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。”

三、总结并布置作业

写作小练习：如何看待霍金的宇宙探索。不少于400字。

板书设计： 预言宇宙的信心

阻碍预言的东西

宇宙的未来 预言具有的依据

宇宙未来的景象

预言不确定因素