高中语文必修3优质课件：第13课-宇宙的边疆

第13课

宇宙的边疆卡尔·萨根第四单元

科普文章核心素养目标1.思维：

(1)筛选文章信息，把握文章内容；(2)了解文章的写作顺序，把握其使用的

说明方法。2.审美：

体会文章的写作手法，品味文章语言。激趣导入茫茫宇宙，充满奥秘，自古以来就引起人们无穷的遐想，流传着盘古开天、夸父逐日、女娲补天、嫦娥奔月等许多动人的传说。自科学诞生以来，人们对宇宙的探索由幻想变为现实。随着科学的不断发展，人们也越来越想探索宇宙的奥秘。今天，就让我们随着科学家卡尔·萨根一起遨游太空。内容索引WEN

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TONGDUGUANYUYUZHOU主题群文通读·关于宇宙WEN

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DONG文本读写联动贰叁壹WENBENJINGZHUNDAODU文本精准导读壹第二部分(5～11段)：②

下面是本文结构思维导图，请结合每个段落的大意概括出相应部分总的大意，并依次填入图中①～④处。导图引路，概览全文Ⅰ通读

第5段：丈量宇宙的单位——光年第6段：宇宙的空阔情况第7、8段：什么是星系第9段：星系的数量与特点第10段：本星系群第11段：银河系宇宙的边疆第三部分(12～14段)：③

第四部分(15～18段)：④

第一部分(1～4段)：①_______________宇宙中的星系及其特点探索宇宙的奥秘我们的星系及地球宇宙中的恒星及其特点第15段：太阳系中的彗星第16段：太阳系中的行星第17段：我们的家园——地球第18段：人类与地球第二部分(5～11段)：②

第12段：恒星的特点第13段：恒星与星系的关系第14段：恒星与行星的关系宇宙的边疆第三部分(12～14段)：③

第四部分(15～18段)：④

第一部分(1～4段)：①_______________宇宙中的星系及其特点探索宇宙的奥秘我们的星系及地球宇宙中的恒星及其特点微任务活动一筛选文章信息，把握文章内容1.联系全文看，作者对宇宙有怎样的认识？任务驱动，深度学习Ⅱ深读答案(1)宇宙辽阔无垠，神秘莫测。“它有典雅的事实，错综的关系，微妙的机制”，是一个无限永恒的时空。任何行星、恒星或星系只是它的一个地方，而绝不可能是“典型”的。(2)宇宙真空之中，广袤、寒冷、荒芜而又一片黑暗。(3)整个宇宙的自然法则都是一样的。(4)宇宙里很可能到处都充满着生命，必定有许多像地球一样的星球散布在整个宇宙空间中。(5)宇宙有无穷的奥秘，等待人类去探索。答案(1)人类在宇宙中是渺小的，“只不过是晨空中飞扬的一粒尘埃”。(2)人类所关心的大多数问题，对宇宙来说是无关紧要的，甚至是微不足道的。(3)人类是勇敢、光荣的，他们以渺小的身躯来探索广阔的宇宙，人类在渺小之中迸发出伟大的力量。(4)宇宙对我们来说似乎是个很遥远的概念，但我们和宇宙是密不可分的。(5)人类是幸运的，因为我们拥有地球，我们栖居在目前所发现的唯一有生命的星球上，并在这里生存繁衍，生生不息，创造出了辉煌灿烂的文明。2.联系全文看，作者对人类有怎样的认识？3.人类认识宇宙，是从地球开始的。为什么作者的解说不沿着人类认识发展的轨迹进行呢？微任务活动二了解文章写作顺序，把握其说明方法答案文章是按照宇宙演化的规律——先有宇宙，次有星系，再有恒星，后有行星的顺序介绍的。这样介绍便于梳理知识；另外，这是电视片的解说词，从摄影的角度来看，先整体后局部便于把握。4.文中主要运用了哪些说明方法？试举例说明它们的作用。答案(1)列数字，如：“宇宙间有若干千亿(1011)个星系。每个星系平均由1000亿个恒星组成。”列数字可以使人们对事物的大小、数量有一个清晰的了解。(2)作比较，如：“一束光每秒钟传播18.6万英里，约30万公里，也就是7倍于地球的周长。”把光在每秒内通过的距离和地球周长作比较，使我们对光的速度有具体可感的认识。(3)打比方，如：“我们心情激动，感叹不已，如同回忆起许久以前的一次悬崖失足那样令人晕眩战栗。”化抽象为形象，让人如同真的感受到了探索宇宙奥秘时的心情。(4)举例子，如：“例如，在那里有红色行星——火星。”这是为了说明在气体行星及其冰冻卫星的内侧就是充满岩石的温暖的内太阳系，让人信服。5.作者在文章开头引用了两段名言，有什么作用？微任务活动三体会文章写作手法，品味文章语言答案①为了突出说明宇宙的特点——任何人在宇宙面前都是渺小的、微不足道的。这样可以引起读者的阅读兴趣，引出下文要说明的内容。②不仅介绍宇宙的知识，而且启示读者，使读者明白一定的事理，即要有开动脑筋探索未知的精神。6.文章中有大段的议论和抒情，是否干扰了对宇宙的说明？答案作为电视片的解说词，不仅要让观众了解宇宙的客观构成和相关知识，还要表达人类对宇宙的主观认识和人类探索宇宙的意义，这样才能感染观众，激发他们对宇宙的兴趣。所以，议论和抒情不仅没有干扰介绍，反而使介绍更具科学意蕴和人文内涵。7.“本能告诉我们，我们是在这个大海里诞生的。我们还乡心切。虽然我们的夙望可能会冒犯‘天神’，但是我相信我们并不是在做无谓的空想。”这段话中的“本能”是指什么？这段话运用了什么修辞手法？请作简要分析。答案“本能”是天生的本领，这里应指人们对自然的直观感觉。这段话中，作者用了比喻的修辞手法，把整个宇宙比作“大海”，把探索宇宙比作“还乡”，把宇宙的奥秘比作“天神”。这段话是说人类对宇宙探索的责任、愿望、意义和信心。学了《宇宙的边疆》后，你有哪些新的感触和思考？请结合文章内容，谈谈你的想法。疑难探究，思维提升Ⅲ延读答案(观点一)宇宙对于我们来说是个很遥远的概念，学习了本文后，我们进一步了解了我们和宇宙是密不可分的。我们所见的奇异的天象与宇宙发生的壮观事件相比，真的微不足道。宇宙更深处的奥秘和奇观还有待人类去探索发现。人类对宇宙的探索只是万里长征迈出的第一步。宇宙无涯，探索亦无止境。(观点二)人类是幸运的，因为我们拥有地球，我们栖居在目前所发现的唯一有生命的星球上，并在这里生存繁衍，生生不息，创造出了辉煌灿烂的文明。人类在创造地球美景的同时，也留下了诸多问题：自然资源日益减少，环境污染，生态破坏日益加剧。人类若狂妄自大地主宰地球，到头来也只会自食恶果。珍爱家园，保护家园，刻不容缓。(观点三)地球在宇宙中是渺小孤弱的，而人类更加渺小脆弱。生命的存在本身就是奇迹，我们是宇宙中的幸运儿。我们应热爱生命，热爱家园。助读材料1.走近作者卡尔·萨根(1934—1996)，美国科学家、科普作家。曾任美国康奈尔大学行星研究中心主任，被称为“大众天文学家”和“公众科学家”。他主持过电视科学节目，著有大量的科普书籍，其中《伊甸园的飞龙》曾获得普利策奖，电视系列节目《宇宙》在全世界引起强烈反响。美国《每日新闻》曾这样评论他：“他有三只眼。一只眼睛探索太空；一只眼睛探索历史；第三只眼睛，也就是他的思维，探索现实社会。”主要作品有《伊甸园的飞龙》《宇宙联结》《宇宙》《布鲁卡的脑》《被遗忘的前辈的阴影》《暗淡蓝点》《魔鬼出没的世界》《数以十亿计的星球》等。2.了解背景1976年，卡尔·萨根作为“海盗”号着陆舱的解说员，第一次随人类的宇宙飞船着陆在另外一个行星上，全球为之喝彩。为此，他和“海盗”号资料分析及探索计划处处长一起制作了科教片《宇宙》，用生动活泼、通俗易懂的方式传播科学知识。这部电视片创造了美国公众电视网最高收视率，60多个国家的2亿观众观看了这部片子。同时，他还出版了与电视片同名的科普力作——《宇宙》。在这本书中，萨根把世上万物融入宇宙宏大的背景下，用上知天文下知地理的渊博知识畅叙宇宙的形成，列举宇宙的进化，讴歌生命的诞生，并从宇宙观的高度审视人类社会，讨论人类在宇宙中的地位。3.宇宙起源宇宙起源是一个极其复杂的问题。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，许多科学家认为，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，能瞬间产生巨大压力，之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现了宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。4.时间倒流时间倒流出自《相对论》，给定一个四维空间，坐标系内两点的距离为0，在欧几里得空间中，距离为0的两点重合，但在四维空间中普遍认为有一个时间轴，即这两点在空间上重合，但仍有时间距离，即在同一点的两个不同的时间，这时坐标系内会形成一个类似圆锥的新的空间，俗称“光锥”，即两点在空间上重合的点在时间上可以进行光传递，如果我们在“光锥”内，就称为“类时”，反之则为“类空”，时光机就是构造一个闭合类时曲线，实现在时间轴上的反向传递，理论上是存在的，但根据计算，此时各个坐标都为无理数，即存在强烈的时空振荡，造成时空不稳定，无法完成传输，所以时间倒流不能实现。必备知识积累卡片1.字词知识(1)晕眩(xuàn)

(5)甲烷(wán)(2)踝节(huái)

(6)奄奄一息(yǎn)(3)夙望(sù)

(7)璀璨夺目(cuǐcàn)(4)广袤(mào)2.课外名句(1)世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。——康德(2)整个宇宙是一个联邦，上帝和人类都是它的成员。——西塞罗(3)整个大地对贤智的人都是敞开着的，因为一个高尚的灵魂的祖国，就是这个宇宙。——德谟克利特(4)宇宙是无尽的生命，丰富的动力，但它同时也是严整的秩序，圆满的和谐。——宗白华(5)宇宙永远不会变老。——普罗提诺(6)宇宙是在运行的，它有它的生命。——罗曼·罗兰3.文化常识解说词是对展览、实物、影视、图片、名胜古迹或历史文物等进行解释说明的一种文体。根据被解释的对象，解说词可分为文学性解说词和平实性解说词。用于参观游览的导游解说词和用于电影电视风光片的解说词，多用散文手法，既有抒情又有解释说明，语言绚丽多彩，情感真挚浓郁。用于科普影片、新闻纪录片的解说词，则多运用朴实真挚的语言。解说词有以下几个特点：(1)语言通俗、平易，读起来顺口，听起来顺耳。因为解说词是对画面形象的补充，是通过语言表达来宣传教育或传播知识的。(2)紧扣实物和形象进行解说。实物和形象是解说词写作的依据，忠于实物和形象是解说词写作的基本原则。围绕实物、形象这一中心点，安排结构，组织段落，绝不能偏离具体的解说对象。(3)注重文艺性。解说词不是空洞的说教，必须通过形象的语言对实物进行描绘，就像报告文学是报告事实和文艺创作的结合一样，解说词是说明和描写的结合，兼有文艺作品的特点，好的解说词是一支感人的歌，一首动人的诗。返回ZHU

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GUANYUYUZHOU主题群文通读·关于宇宙贰美文一：宇宙是唯一的吗？吴炎20世纪70年代，一些科学家提出了一种假设，即我们的宇宙只不过是许多宇宙之一，它们都有着各自的物理学定律和错综复杂的结构，生命就在其中一切条件都恰好适宜的宇宙中出现。到了80年代，现代宇宙学中的某些理论则证明，这样的“平行宇宙”的确可能存在。近年来，英国科学家发现了另一个“宇宙”在我们的宇宙中遗留的痕迹，他们认为这有可能证明了多元宇宙的存在。

“宇宙膨胀”产生更多宇宙？科学家通过宇宙大爆炸遗留下来的辐射证实，宇宙曾经历过一个转瞬即逝的超高速扩张阶段，科学家将这个阶段称为“暴涨宇宙”模型。简单地说，就是宇宙在极其短的时刻(远小于1秒)，将其体积瞬间扩大，就像吹气球一样。而如果膨胀的速率稍微改变一点儿，那我们的宇宙就不会是现在这样了。因此，许多科学家开始怀疑“暴涨宇宙”模型。他们提出，我们现在观测到的宇宙空间，更贴切的说法是类似一个泡沫，在宇宙之外还存在无数个泡沫，也就是说，存在无数个宇宙。所有的宇宙有着同样的或者说类似的机制进行各种限制，每个宇宙都经历了一次大爆炸，它们都是在大爆炸中诞生的，并且存在着相同的物理定律。但是，并不是说所有的宇宙都能“存活”下来，只要将大爆炸的“参数”进行细微的调整，各种宇宙就会出现不同的情况了。多元宇宙论的观点支持“宇宙永恒膨胀论”的科学家认为，我们所在的宇宙只是一个更大宇宙中的其中之一，不管是我们的宇宙还是其他的宇宙都处于不停地膨胀当中，同时之间也有更多宇宙产生，此论点也被称为“多元宇宙论”。其他宇宙的特性与我们存在差异，但与我们所处的宇宙共存。虽然宇宙膨胀说仍然没有切实的理论模型，但相关理论表明，的确可以有若干宇宙以不同的速率同时膨胀。在这个更为广大的“多元宇宙”中，我们的“宇宙”只不过是极渺小的一个单元罢了。其他的宇宙中可能无法产生银河系、恒星、行星和生命，甚至根本无法产生物质。然而我们所认为的必备条件也许并不唯一，同时修改若干常量或定律，组合得出的物理学定律体系与我们的条件大相径庭，但却可能营造同样适于生存的和谐世界，甚至可以有生命在其中诞生。另一个“宇宙”被发现的证据不久前，英国科学家罗杰·彭罗斯称已经发现了宇宙大爆炸之前还存在另一个宇宙的证据。他在对宇宙微波背景辐射的研究中，发现了神秘的同心圆现象，可以认为宇宙诞生之前还有宇宙，并且提供了在前一个宇宙中所发生事件的痕迹。根据他的研究报告称，一共发现了12个同心圆辐射“印迹”，其中有5个圆具有特别的意义，分别对应着宇宙演化历史上5次大规模的事件。出现在星系团附近的神秘“圆环”的变化幅度在背景辐射上看却显得非常低。因此研究人员似乎开始抛弃“暴涨宇宙”模型，“暴涨”理论认为宇宙诞生于一次大爆炸中，并在将来会继续膨胀直到一个临界点，这种宇宙模型不仅有开端，也有结束。这一发现并非对大爆炸理论的否定，相反，它支持这样一种观点，即大爆炸可能发生过很多次。科学家们解释说，我们生活在一个“循环”的宇宙中，当我们的宇宙终结，标志着一个“时代”的结束。但是它会立即引发一次大爆炸，从而产生一个新的“时代”，也就是一个新的宇宙，这样永恒循环。宇宙进化过程是循环往复的，大爆炸每一万亿年发生一次，每一次都伴随着新物质和新辐射的产生，并形成新的星系、恒星、行星以及生命。我们不过是最近一次循环的产物。

【赏析】

文章以问句为题，能够引发读者的思考与阅读兴趣。文章以翔实的资料、严谨的说法使读者信服。三个小标题的运用，使得文章结构清晰明了。多种说明方法的运用，把道理说得深入浅出，易于理解。美文二：多世界诠释许多科幻电影和小说中，都有平行宇宙出现。在这些电影或小说中，同一个主人公在不同的宇宙中出现，在故事开始时每一个宇宙都差不多，但此后的发展却各不相同。在有些宇宙中，主人公遭受失败甚至丧生，然而在另一些宇宙中他却取得成功。甚至，由于某种神奇的、无法解释的机制，主人公从一个宇宙穿越到了另一个宇宙，碰见了另一个自己。那么，这些平行宇宙究竟是纯粹的幻想，还是也有一些科学依据呢？也许出乎很多人意料的是，平行宇宙的概念确实来自严肃的科学理论——量子力学。20世纪20年代，为了解释原子物理实验中观测到的微观现象，玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等人建立了量子力学理论。这一理论取代了传统的经典力学理论，成为现代物理学的基石。然而，尽管量子力学的数学形式理论早已确立，但其中的许多概念与我们日常生活中的直觉如此不同，人们始终对它感到难以完全理解，并且现在仍有各种不同的诠释。这其中一种影响很大但仍有相当争议的解释就是由埃弗里特提出的多世界诠释。薛定谔曾设想把一只猫、可以杀死猫的毒气装置以及可以触发该装置的放射源放在一起，如果放射源中的原子发生衰变，则会触发毒气装置，猫会被杀死，而如果没有衰变则猫会活着。在观测放射源之前，放射源处在衰变和未衰变的叠加状态上，那么相应的，猫也处于“生”和“死”的线性叠加状态上，只有当我们观测了放射源，确定了衰变是否发生之后，系统状态才确定下来，猫的状态也才变成确定的“活”或“死”。但是，实际上在观测放射源之前，人们看到的猫要么是活的，要么是死的，很难想象这种死活叠加的状态。埃弗里特根据薛定谔的猫实验认为，波函数可以分解为两项之和：粒子衰变×猫死＋粒子未衰变×猫活。相互作用后这两项分裂为不同的分支，在每一个分支中观测者都只能看到与自己的观测结果一致的世界，而无法看到不同测量结果的世界。也就是说，在一次量子相互作用后，宇宙就会分裂为不同的平行宇宙。在薛定谔猫实验中，真正的波函数确有活猫与死猫的叠加，只不过一个观测者看到粒子衰变也看到死猫，另一个观测者看到粒子未衰变也看到活猫，不同的观测者，都不会看到与自己的测量不一致的状态。埃弗里特的多世界诠释认为，宇宙中无时不在发生的各种相互作用都相当于量子测量，这使世界迅速分裂成难以想象的巨大数量的各种可能分支，每一分支中发生的情况各不相同。例如，在这一世界中，此刻笔者正在撰写此文，而在另一个可能的世界里，笔者并未撰写此文。在更多的其他可能的世界里，也许根本没有笔者这个人，甚至根本没有人类乃至地球。这听上去极为疯狂，但逻辑上是完全自洽的。多世界诠释现在已是量子力学的主流诠释之一。不过，很多人还是觉得这种诠释难以接受。在多世界诠释中，每一次微小的相互作用都会产生数量巨大、相差无几的平行宇宙，这不免令人觉得古怪。不过，平行宇宙理论现在已广为人知，已经成为许多科幻小说和电影的题材。但如果有人要问，这些平行宇宙是否“真的存在”？那我们要指出，“存在”一词本身就有很多不同的意义。比如，我们可以说，“柏拉图这个人是存在的”，也可以说，“平方值等于2的数是存在的”，但显然，这两种“存在”的意义各不相同。

【赏析】

文章由影视作品、小说说起，谈到科学家对平行世界的研究，指出平行世界的存在有理论依据。文章详细地记述了埃弗里特对薛定谔的猫实验进行的阐释，使读者能够比较形象地理解平行宇宙存在的合理性。微思考这两篇文章在宇宙的多样性上有何异同？

答案这两篇文章都指出了宇宙可能不是唯一的这一观点。《宇宙是唯一的吗？》一文阐释的是多元宇宙理论，指出我们所在的宇宙可能是众多宇宙中的一个。《多世界诠释》一文阐释的是平行宇宙理论，认为平行宇宙之间存在着既相似又不同的地方，在这些不同的宇宙里，事物的发展会有不同的结果。微写作你对宇宙有着怎样的认识？请把它写下来。答案

(示例)任何故事，放在宇宙的背景下，其震撼程度都会很自然地扩大几倍。一个人，即使他的过去再丰富、再跌宕起伏，他的思想再宏伟，他的成就再辉煌，放到茫茫宇宙的舞台上，其实也就如灰尘落入大海中，不会引起一丝波澜。我小时候也曾在妈妈做番茄炒蛋的时候看着鸡蛋想过一些终极的问题：鸡蛋上的细菌或许会认为整个鸡蛋就是它们的宇宙，一个菌落就是一个星球，一种细菌就是一个文明。它们在它们的“星球”上努力发展科技，终于有一天，有一个“勇士细菌”靠着科技爬呀爬呀爬，找到了另一个菌落，另一个文明，它们很高兴，认为迈出了细菌科学史上关键的一步，认为它们的努力无比伟大。它们继续探索“宇宙”，各种文明摩擦迸射出各种爱恨情仇，各种碰撞，各种故事。然后，啪，妈妈把蛋敲碎，宇宙毁了，文明支离破碎，它们感到世界末日的降临。可是咧，作为高很多级智慧体的我们，觉得只不过就是打碎了一只蛋而已嘛。转过来想想，或许，我们的地球，也不过是那颗蛋上一个小小的菌落，我们的宇宙也就是巨人冰箱里的一颗未被使用的蛋。或许，我们的宇宙连蛋的大小都达不到，只是不知道什么智慧体世界里一粒小小的灰尘，也或许，连一粒灰尘都达不到。返回文本读写联动叁WEN

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卡尔·萨根在介绍宇宙知识的时候，流露出对探索宇宙的极大热情，他说：“只要一想起宇宙，我们就难以平静——我们心情激动，感叹不已，如同回忆起许久以前的一次悬崖失足那样令人晕眩战栗。我们知道我们在探索最深奥的秘密。”探索宇宙，让作者激动万分。他认为，人类勇敢好学，有好奇的天性，有几百万年来积累的丰富知识，这些都是人类探索未知世界的有利条件。作者还说：“人类的未来取决于