《宇宙的未来》教案(人教版高二必修五) |
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陕西省佛坪县中学 王宝杰 教学目标 知识与能力: 1.了解有关宇宙学的一些知识; 2.了解演讲稿的一些特点。 过程与方法: 3.学习举办科普讲座,以提高讲座的科学性、规范性; 4.通过和本单元前面的课文进行比较,提高比较阅读的能力。 情感态度与价值观: 5.通过本文的学习,培养学生幽默的语言风格,激发学生对宇宙奥秘的探索热情。 教学重点、难点 重点: 了解有关宇宙学的一些知识和演讲稿的一些特点。 难点: 通过和本单元前面的课文进行比较,提高比较阅读的能力。 课时安排:1课时 教学步骤 一、趣味导入:今天,我们来探讨一个有趣的话题—— 宇宙是怎样诞生的?它从何而来?又向哪里去? 斯蒂芬•霍金教授写的《时间简史》给了我们这样的回答: 我们现在生活的宇宙有自己的历史起点,它大约诞生于150亿年前,那时,宇宙只是一个点,不占有空间,也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸,时间和空间从此开始,物质开始形成。 最初,宇宙的温度极高,随着时间的推移,空间越来越大,温度越来越低,宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应,逐渐形成星系。 空间继续扩大、膨胀,直到今天,宇宙仍然在膨胀之中。 大约在距今50亿年前,太阳形成。 大约在距今46亿年前,地球形成。 宇宙继续膨胀,将来也会膨胀,也许在膨胀到一定程度后,宇宙开始收缩,可能会收缩成一个点,一个不占有空间的点。到那时,时间结束。到底会不会这样,现在还说不定。 大爆炸之前是怎么回事,不知道。永远也无法知道。这就是大爆炸宇宙的基本理论。 《时间简史》出版于1988年,《宇宙的未来》是斯蒂芬•霍金1991年在剑桥大学的一次讲演录。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、题解: 在中文里,“宇”是“上下四方”的意思,表示空间;“宙”是“古往今来”的意思,表示时间。宇宙的历史,就是空间在时间上发展的过程,斯蒂芬•霍金以时间为序,研究我们所处的这个宇宙诞生、发展,以及它将来可能的状况,因此,他把自己的书称作《时间简史》,实际上就是《宇宙简史》。 三、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。 (提醒学生:可积累很好的作文素材或论据。如——斯蒂芬•霍金的工作是令人惊叹的,可是有着如此伟大发现的人,却是一个身患肌萎缩症的病人,除了思想,他几乎全身不能动弹,不能说话,头向前垂落。正因为这点,他更加引起全世界人们的关注和尊敬。在他开始患病时,他意识到自己的生命行将结束,于是抓紧时间,全心投入,谁也没想到他不仅活了下来,而且成果累累。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,一个人要有精神,一个民族也要依靠精神,精神的力量往往可以超越世上难以逾越的障碍。) 四、学生带着下列问题阅读课文:(多媒体显示) 1、霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点? 2、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? 3、作者说将宇宙中的暗物质考虑在内,也远远达不到宇宙重新坍缩的临界密度,据此则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去,为什么后文又说宇宙最终可能会坍缩? 4、对宇宙的未来,作者以为是可以预测呢,还是不可以预测? 5、体会这篇演讲词的语言特点是什么? 五、学生讨论、交流上述问题,教师指导、点拨、评价、归纳、明确。 1、归纳:霍金对宇宙未来的预言主要有以下一些观点: (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。 2、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。——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。 3、明确:宇宙中存在暗物质“一个证据来自于螺旋星系”,“必须存在某种看不见的物质形式,其引力吸引足以把这些旋转的星系牢牢抓住”;“另一个证据来自于星系团”,“要不是引力吸引把星系抓到一起,这些星系团就会飞散开去……所以,在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质”。 作者为了说明现在的宇宙密度可能就在临界状态,列举了两种假说,“一种是所谓的人择原理”,另一种是“极早期宇宙的暴涨理论”。 4、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。” 5、体会这篇演讲词的语言特点。 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。这样的语言是很多的,例如:“幸运的是,数人名看来要花很长的时间。”“你在实际上不可能预测出来数字,否则的话,物理学家就会在赌场发财。”“即便宇宙将要坍缩,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。”“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。” 再如:①“……这些日期使股票市场下泻。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。”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。 六、作业: 课文中霍金对宇宙未来的预言,你怎么看?(老师鼓励学生发表有创见的观点,只要态度科学,能自圆其说即可。 ) (解说:设计该题旨在引导学生独立思考,培养独立的人格,同时也培养独立的科学精神。学生可以畅所欲言,比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。) 王宝杰 |
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