《探索宇宙》示范公开课教学设计【物理沪科版八年级】

2/2《宇宙探秘》教学设计教学目标（1）了解地心说、日心说、大爆炸等宇宙理论。（2）知道太阳系的结构，大体了解宇宙的层次结构。（3）了解并体会宇宙是动态变化的。（4）经历了收集人类认识宇宙历程的过程。（5）了解人类探索宇宙的历程，并在此过程中体会真理是相对人，没有永恒的真理。（6）大体了解我们及世界航天事业的发展，并在此过程中体会人类科技的进步和我国科技的蓬勃发展。教学重难点教学重点：宇宙的空间结构、宇宙是动态变化的教学难点：宇宙的空间结构、宇宙是动态变化的课的类型新授课教学方法讲授法、谈话法、讨论法教学器材多媒体课件教学过程引入新课教师活动：展示银河系、北斗星北极星的相关图片。教师口述：我们知道在南天星空可以看到银河系。在北天星空可以看到北极星，并且我们还可以用北极星来辨别方向。那么，宇宙有多大，我们在银河系的什么位置？经过今天的学习，我们就能回答这些问题。讲授新课一、宇宙观的发展教师活动：讲授远古时代人们的宇宙观。早在远古时代，东、西方的一些思想家通过对日月星辰的观察和想象，曾经构建出自己心目中的各种宇宙图景。古代中国的浑天说认为，“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于内……”古代埃及人认为星星像悬挂的油灯吊在上空。教师活动：讲述托勒玫的地心说。地球位于宇宙的中心，月球、水星、金星、太阳及其他行星都绕着地球旋转；恒星都镶嵌在最外边的天球上。为了解释某些行星的逆行现象(即在某些时候，从地球上看那些星体的运动轨迹，有时这些星体会往反方向行走)，因此他提出了本轮的理论，即这些星体除了绕地轨道外，还会沿着一些小轨道运转。托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动。从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转。为了解释某些行星的逆行现象(即在某些时候，从地球上看那些星体的运动轨迹，有时这些星体会往反方向行走)，因此他提出了本轮的理论，即这些星体除了绕地轨道（本轮）外，还会沿着一些小轨道（均轮）运转。在太阳、月球行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。再外面，是推动天体运动的原动天。学生活动：评价地心说的意义。地心说是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而它的历史功绩不应抹杀。地心说承认地球是“圆形”的，并把行星从恒星中区别出来，着眼于探索和揭示行星的运动规律，这标志着人类对宇宙认识的一大进步。地心说最重要的成就就是运用数学计算行星的运行，托勒玫还第一次提出了“运行轨道”的概念，设计出了一个本轮、均轮模型。按照这个模型，人们能够对行星的运动进行定量计算，推测行星所在的位置，这是一个了不起的创造。在一定时期里，依据这个模型可以在一定程度上正确的预测天象，因而在生产实践中也起过一定作用。地心说，是世界上第一个行星体系模型,是世界上最早的假说—演绎体系。在建立理论的过程中，自始至终使用数学工具去研究和证明，开创了构建精确性理论的先河。在地心说占统治地位的上千年间，由于地心说的统治地位和广泛影响，它塑造了西方人的分析式的思维方式，和不包含伦理观的实体自然观，以及自然研究中应用数学工具。设计思路：培养学生用辩证的观点评价古人的贡献的思想。“地球是宇宙的中心”的说法，正好是“神学家的天空”的基础，因此得到了教会的支持。学生活动：讨论地心说与教会的关系。中世纪的神学家吹捧托勒密的结论，却隐瞒了托勒密的方法论：托勒玫的地心说凭人类的智慧，用观测、演算和推理的方法，揭示、描述自然界的规律，这正是托勒密学说中富有生命力的部分。教师活动：讲解日心说。16世纪初期，文艺复兴在意大利兴起并扩展到整个欧洲，它带来的思想和艺术的繁荣解除了束缚人们思想的枷锁。在以后的许多世纪里，大量的观测资料累积起来了，只用托勒玫的“本轮”不足以解释天体的运行，这就需要增添数量越来越多的“均轮”。后代的学者致力于这种“修补”工作，使托勒密的体系变得越来越复杂，每个行星需要不止一个本轮，总数达80个以上的“轮上轮”，并且还要引入“偏心点”和“偏心等距点”等复杂概念。这就使它缺少简洁性，而简洁性正是科学家们所追求的。以波兰天文学家哥白尼为代表的许多科学家，对托勒玫的地心说提出质疑。哥白尼认为：太阳屹立在宇宙的中心，行星围绕着太阳运行。离太阳最近的是水星，其次是金星，再次是地球。月亮绕着地球运行，是地球的卫星。比地球离太阳远的行星，依次是火星、木星和土星。行星离太阳越远，运行的轨道就越大，周期就越长。在行星的轨道外面，是布满恒星的恒星天。学生活动：讨论日心说局限和意义。局限：（1）认为太阳是宇宙的中心；（2）认为行星的轨道是圆的。哥白尼的“日心说”有着非常重要的意义，它比托勒密的模型简洁、和谐，能较好地解释当时的许多天文现象，根据哥白尼的学说，算出了各颗行星到太阳的距离，首次推算了宇宙大小的尺度。在思想上，它挣脱了当时教会的束缚，使自然科学的研究从欧洲中世纪的神学桎梏下解脱出来。牛顿创立了万有引力理论，使人们第一次用统一的理论来认识神秘的天体运动。20世纪以来，随着天文观测技术的发展，包括哈勃空间望远镜在内的一批天文探测设备投入工作，在众多天文学家、物理学家的协同努力下，获得了许多重要发现。现代宇宙学是建立在宇宙学原理和广义相对论原理基础上的。1929年，美国天文学家哈勃提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开始就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其他每一个粒子飞奔。二、浩瀚的星空教师活动：讲述天文学常用长度单位。1天文单位=1A.U.=太阳与地球之间的平均距离1光年=1l.y.=光在一年内所走过的距离1秒差距=1pc≈3.261l.y.1kpc=1000pc教师活动：讲述太阳系。教师活动：播放视频《太阳系》。太阳系的行星从内到外依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。教师活动：展示银河系的图片，讲述银河系。银河系是一个类透镜系统。银河系的直径随着人们观测手段的改进，近年来经常会有些变化。太阳距离银心约8.5kpc。太阳绕银心公转周期约2.46亿年。教师活动：讲解由小到在宇宙层次结构。地月系、太阳系、银河系、本星系团、超星系团、总星系。三、空间科学的发展教师活动：简要介绍一下空间科学的发展状况。学生活动：查询阿波罗工程、嫦娥工程的相关资料，并作概述。学生活动：查询空间站的相关资料，并作概述。设计思路：此部分内容仅作了解，老师可自由发挥。目的提高学生此领域的兴趣，间接地影响部分学生的择业思想与观念。典题剖析例1下列关于宇宙的认识正确的是（）A．自16世纪后，哥白尼创立了“地心说”，牛顿创立了万有引力理论B．恒星的位置是固定不变的，太阳是银河系中数以千亿计恒星中的一颗普通的恒星C．天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称为“红移”现象。这一现象说明星系在离我们越来越近D．我们认识到，宇宙是一个有层次的天体结构系统答案：D例2小瑶在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（）A．雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，太阳是宇宙的中心C．原子是由原子核和电子组成，其中原子核带负电D．