探索宇宙的奥秘-教学设计

1、探索宇宙的奥秘【教学目标】一、知识与技能1 .宇宙空间分布着大小不同的大体系统。2 .宇宙是运动变化的，膨胀的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。 二、过程与方法1 .对提供的资料或自己收集的资料进行研究，发现一些有效信息。2 .学习利用数据、文字等来表述研究过程和研究结果。 三、情感、态度与价值观1 .从人类探索宇宙的历程中，认识到科学是不断发展的。2 .意识到宇宙是运动变化着的。【教学重难点】1 .初步认识宇宙的结构和运动，建立宇宙系统的概念。2 .学习利用数据、文字等来表述研究过程和研究结果。【教学过程】一、宇宙的起源1 .天体演化说我国古人认为大地是平的，日月星辰在天空中运行，具上方扣着

2、穹 顶。在古希腊，德克利特提出了 “天体演化说”，即在原子碰撞等原因形 成的原始旋涡运动中，较大的原子被赶到旋涡的中心相互聚集形成地 球，较小的原子被赶到外围环绕地球做旋转运动，变得干燥后燃烧，形 成各个大体。2 .星云假说德国哲学家康德则提出了 “星云假说”。构成我们太阳系星球的物 质，在最初时都分解为基本微粒，充满整个宇宙空间。这些微粒具 有促使它们相互运动的基本能力，它们本身就是活力的一个源泉。在这种情况下，物质就立即努力于形成自己。密度较大而分散的一类微粒，凭借引 力从它周围的天空区域，把密度较小的物质聚集起来。但它们自己又与所聚集的物质一 起，聚集到密度更大质点所在的地方。而所有这些

3、又以同样方式聚集到质点密度更为巨 大的地方，并如此一直继续下去，直到形成诸团块天体。在这同时，斥力使凝聚起来的团块天体发生旋转运动3 .有限无界的静态宇宙1916年，爱因斯坦的广义相对论横空出世。 根据广义相对论，科学家们得出了一个 有限无界的静态宇宙模型，正式开始了现代宇宙学研究。宇宙有限而无界，只不过比地球多了几维。比如，我们的地球就是有限而无界的。在地球上，无论从南极走到北极，还是从北极走到南极， 你始终不可能找到地球的边界，但你不能由此认为地球 是无限的。实际上，我们都知道地球是有限的。地球如 此，宇宙亦是如此。4 .哈勃定律1929年，美国天文学家哈勃在研究星系的光谱后提出了哈勃定律

4、。认定所有的星 系都在彼此远离，宇宙处于普遍膨胀之中。遥远恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长边长，即向红光方向偏移。不管往哪个方向看，远处的星系都正在急速地远离我 们而去，并距离我们越远的星系离开我们的速度越快。5 .宇宙大爆炸1940年，美国科学家伽莫夫与他的两个学生一道，提出了更加耸人听闻的热大爆炸宇宙学模型。认为我们的宇宙在大约150亿年前由一个无限小的奇点（被无限压缩的 点）爆炸产生，大爆炸形成了时间、空间、能量和物质。1970年，科学家发现了 “大爆炸”模型所预言的宇宙微波背景辐射的“余烬”，大爆炸假说一跃而成主流宇 宙理论，大爆炸学说更是成了真理的化身，成了书中的 标准

5、答案。二、宇宙的演化设问：宇宙会一直膨胀下去吗？宇宙未来是怎么样的？学生发言，老师不评判对错。教师：宇宙除了发光天体，还有暗物质。暗物质是一种不能释放任何电磁辐射的物 质。珀尔马特、里斯和施密特的研究对象，是一些大质量恒星在演化后期伴随星核与星 壳分离出现的一种现象，即超级规模大爆炸。质量相当于太阳的8至25倍的恒星以超新星爆发方式结束“生命”,而恒星外侧气体包则高速抛离，所显现的绝对光度可超过太阳光度100亿倍。分析特定类型的超新星爆发，珀尔马特、里斯和施密特所属的研究小组发现， 超过 50颗超新星所显现的光度比先前预期暗淡。 对这一结果的解释，是宇宙正在加速扩张。1 .恒星的诞生教室介绍恒

6、星诞生的过程：大爆炸10万年后，温度下降到3000K左右，开始了恒星的形成过程：宇宙尘埃在万有引力的作用下成为更密集的尘埃， 然后逐渐演化成气体状态的星云 团，星云不断凝聚，其内能不断增加，温度升高并发光，恒星就形成了。2 .恒星的稳定期当温度超过107K时，氢通过热核反应成为氮，释放的核 能主要以电磁波的形式向外辐射。辐射产生的向外的压力与 引力产生的收缩压力平衡，这时星体稳定下来。恒星在这一 阶段停留的时间最长。太阳目前正处于这一阶段的中期，要 再过50亿年才会转到另一个演化阶段。3 .恒星的衰老当恒星核心部分的氢大部分聚变为氢以后，核反应变弱，辐射压力下降，星核在引力作用下再次收缩。这时

7、引力热能产生的热将使温度升得更高，于是发生了氮核聚合成 碳核的聚变反应。类似的过程一波接一波地继续下去，出 现了氧、硅，直到铁等更重要的元素。恒星在这个阶段要 经历多次膨胀与收缩，光度也发生周期性的变化。当各种热核反应都不再发生时，由热核反应维持的辐 射压力也消失了。星体在引力作用下进一步收缩，中心密 度达到极大。4 .恒星的归宿恒星最终归宿与恒星的质量大小有关，当恒星的质 量小于1.4倍太阳质量时，演变为白矮星；当恒星的质量 是太阳质量的1.4倍2倍时，演变为中子星；当恒星的 质量更大时，演变为黑洞。斯蒂芬威廉霍金发现黑洞不完全是“黑”的，而 是有向外辐射，黑洞的温度会随其辐射而升高， 最终

8、会爆炸而消失。这就是著名的“霍 金辐射”。三、永不停息的探索为了摆脱大气层的影响，人们先后发射了许多人造卫星及宇宙飞行器，用于天文观 测。从伽利略的折射式望远镜到射电望远镜， 再到哈勃太空望远镜。哈勃太空望远镜自 1990年以来，为人来源源不断地提供震撼人心的星际图像。2015年，人类首次直接探测到引力波的存在。 这标志着天文学进入一个新时代。宇 宙茫茫无际，人类的探索将用不停歇。教师展示中国大眼并做简单介绍。【课堂小结】人类对宇宙的探索是探测工具不断改进的过程， 体现着科学技术的进步；中国宇航 事业的发展让我们感受到了一种民族的尊严和自豪感； 我们更不会忘记，无数科学家和 宇航员为实现人类遨

9、游太空的伟大理想， 体现出的前赴后继的献身精神；人类对宇宙的 探索是没有止境的。【练习检测】1 .判断对错（1）哈勃发现远处的星系正急速地远离我们而去。（，）（2）宇宙起源于一个“奇点”。（，）（3）科学家还没有证据证明黑洞的存在。（X）2 .关于大爆炸宇宙模型的下列说法正确的是（）A.宇宙起源于一个特殊的点，这个点大爆炸，是空间的开始B.宇宙起源于一个特殊的点，在这个点爆炸之前时间已经存在C.宇宙大爆炸后空间膨胀一定会一直持续下去，永不停止D.宇宙起源的“奇点”温度无穷大，密度无穷大E.宇宙膨胀到某个极大值后会收缩答案：ADE3 .以下说法中正确的是（）A.矮星表面的引力很强B.时钟在引力场

10、弱的地方比在引力场强的地方走得快些C.在引力场越强的地方，物体长度越长D.在引力场强的地方，光谱线向绿端偏移E.引力场越强，时钟变慢的效应越明显答案：ABE4 .黑洞是质量非常大的天体，由于质量很大，引起了其周围的时空弯曲，从地球上观察，我们看到漆黑一片，那么关于黑洞，你认为正确的是（）A.内部也是漆黑一片，没有任何光B.内部的光由于引力的作用发生弯曲，不能从黑洞中射出C.内部应该是很亮的D.如果有一个小的星体经过黑洞，将会被吸引进去E.人类还没有发现黑洞存在的证据答案：BCD5 .下列说法正确的是（）A.哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速的远离我们B.哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心C .“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星D .“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡E .“超新星”爆发后少数可能形成黑洞答案：ADE6 .宇宙大爆炸理论被认为是 的开始。答案：时间和空间7 .大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬