《宇宙的未来》 教案教学设计(人教版高二选修)

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 【教学目标】  

1、了解作者及相关背景; 

2、学习本文生动、幽默的演讲风格;

3、感受科学精神激发学生对宇宙奥秘的探索热情。

【教学重点】

提炼本文的要点,增强学生分析概括能力。

【教学难点】

探究本文的内涵,提高学生探究问题的能力。

【学习过程】

一.预习

1、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。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。

霍金的作品(1)《时间简史:从大爆炸到黑洞》(2)《时间简史续篇》 (3)《霍金讲演录——黑洞、婴儿宇宙及其他》(4)《时空本性》(5)《果壳中的宇宙》

2、写作背景

《黑洞、婴儿宇宙及其他》由霍金1976-1992年间所写文章和演讲稿共13篇结集而成。讨论了虚时间、有黑洞引起的婴儿宇宙的诞生以及科学家寻求完全统一理论的努力,并对自由意志、生活价值和死亡作出了独到的见解。

本文是史蒂芬•霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。

二.互动

(一)整体感知  理清思路

1、用一句话简要概括本文内容。

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、文章较长,内容丰富,试根据提示理清文章思路结构。

科学家有信心预言未来  一→ 科学预言,更可靠些

巫师的预言模棱两可

                           一→ 其预言不可靠、荒谬

宗教的预言屡测屡败

     

     

物理方程的方程具有混沌性

                                 一→ 不能预言人类的未来

制约大脑的方程具有混沌性

      

    

宇宙的行为大尺度下简单不混沌 一→ 可以预言宇宙的未来

  继续膨胀下去

宇宙的未来有两种可能                        一→取决于宇宙的平均密度

     收缩以至坍缩成一点

 

(二)合作探究  具体研讨

1、归纳霍金对宇宙未来的预言的主要观点

明确:(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、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。——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、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、这篇演讲词的语言有何特点?

明确: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。另外,这也是使用了生动形象的比喻来说明事理的,它使深邃的物理学、宇宙学知识变得通俗易懂,增添了演讲的趣味性和吸引力。

三、反馈

  1、小结:

  2、随堂检测:

 

付勇


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