宇宙的未来教学设计

第一篇：宇宙的未来教学设计

《宇宙的未来》教学设计

一、教学目标：

1.了解有关宇宙学的一些知识。2.能读懂本演讲录的内容.。

3.引导学生体会这篇讲演幽默的语言风格，提高自己的思维和表达能力。情感目标

二、教学重点、难点

重难点：

1、了解有关宇宙学的知识。

2、引导学生体会这篇演讲幽默的语言风格。

三、课时安排：第一课时

四、教学步骤

（一）趣味导入：

同学们都很喜欢看穿越小说，那谁来给我们说说你看了哪些穿越小说、电影、电视剧呢？你们看的穿越小说，有穿越地球看到宇宙世界的吗？那么我们今天就来学习一篇讲说宇宙未来会怎样的文章。

（二）作者简介（展示图片）

史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)1942年1月8日生于牛津，那一天刚好是伽利略逝世三百年。可能因为他出生在第二次世界大战的时代，所以小时候对模型特别着迷。他十几岁时不但喜欢做模型飞机和轮船，还和学友制作了很多不同种类的战争游戏，反映出他研究和操控事物的渴望。这种渴望驱使他攻读博士学位，并在黑洞和宇宙论的研究上获得重大成就。霍金十三、四岁时已下定决心要从事物理学和天文学的研究。十七岁那年，他考到了自然科学的奖学金，顺利入读牛津大学。学士毕业后他转到剑桥大学攻读博士，研究宇宙学。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。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。）

（三）关于宇宙的未来

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。ァ〈笤荚诰嘟50亿年前，太阳形成。

大约在距今46亿年前，地球形成。

现在在膨胀，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。フ饩褪谴蟊炸宇宙的基本理论。

（四）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》。

（五）整体感知

1.预习了本篇文章，用一句话简要地说出本文讲了什么。

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。（只要是文中提到的都算对）

（六）研读文章

这篇文章读起来虽然有点困难，但我们还是知道它在说什么。看来同学们的领悟能力还不错。那下面我们来分析文章。把文章分成几个部分，然后逐一进行分析。

阅读1--6段，回答以下两个问题：

（1）作者讲演的题目是“宇宙的未来”，却先讲了许多历史故事，这起到了什么作用？你认为这是跑题了还是还是与话题有关联？

答：如同中国古代说书人先讲一段别的故事以引出正题一样，属于反面落笔，这篇讲演先从古代的先知和女巫谈起，以引起听众的兴趣，起到了引出话题的作用。作者敢于讽刺那些古代预言家，正是代表科学界表明了一种自信，因为科学的预言是建立在科学研究基础之上的。是可以用科学原理加以说明的。所以说，“讲史”是为了“衬今”，不是“跑题”，而是与话题相关的。

（2）作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同? 明确：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。

2.阅读7--10自然段，思考这样一个问题：作者在第八自然段中为什么说“即便我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”？为什么第十自然段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”？ 答：“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

3.阅读第11--13自然段，思考为什么科学不能预言人类社会的未来，却可以预言宇宙遥远的未来？

答：人类社会的未来是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。4.阅读14--25段，思考一下三个问题。（1）预言宇宙未来的关键是什么？ 答：关键在于宇宙的平均密度是多少。

（2）根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”呢。宇宙中存在暗物质的证据是什么？

答：“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”。

（3）作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？ 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“极早期的暴涨理论”.5.最后一段是总结。文中最后一句：“两方下赌注，以保万无一失”，表现了作者什么样的语言风格？文章中类似的语句还有哪些？ 答：表现了作者幽默的语言风格，也表明了作者严谨的科学态度。

五、作业

宇宙有时间吗？有未来吗？写下你的理解。

第二篇：《宇宙的未来》教学设计

《宇宙的未来》教学设计

教学目标：

1、学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

2、感受科学精神，增进科学素养，培养科学思辨能力和爱科学、用科学的热情。

教学重点：学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力和轻松感。

教学难点：准确地感知和理解文中重要语句。教学方法：自主、合作、探究 课时安排：1课时 教学过程：

一、课前导入：

在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬•霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？……九天之际，安放安属？隅隈多有，谁知其数？天何所沓？十二焉分？日月安属？列星安陈？出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

二、作者简介：（PPT）

斯蒂芬·霍金是继爱因斯坦之后最杰出的物理学家,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30多年，但他仍孜孜于宇

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宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。霍金现任剑桥大学数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

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,全身心投入,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。

三、素材积累（PPT）霍金名言：

1、如果一个人没有梦想，无异于死掉。

2、无论命运有多坏，人总应有所作为，有生命就有希望。

3、身体和精神是不能同时残障的。

4、上帝既造就天才，也造就傻瓜，这不取决于天赋，完全是个人努力程度不同的结果。

四、本文是史蒂芬·霍金1991年1月在剑桥大学的一次演讲录。

这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，结构严谨，重点突出。

作者运用天体物理学理论，对宇宙未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是收缩，取决于宇宙的平均密度。“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩，而时间就会在大挤压处终结。”可“现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度”，所以两种结果都有可能。

五、解题：何为宇宙？

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》。

六、科技论文阅读方法：

1、阅读时，采用两步走：第一步泛读，即知其大意，不求甚解。第二步精读。

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2、边读边画出结构上起过渡、连接作用的词、句子、段落。

3、画出段落的中心句，尤其要注意段首、段尾句。

4、画出文中的关键词句，如：也许、左右、可能、似乎、大概等模棱两可的词语。

5、提取作者观点时,或摘录文中语句，或用自己的语言组织。

七、本文重点：

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。

八、整体感知：

1、快速浏览全文，然后请用一句话简要地说出本文讲了什么？

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、对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题? 明确：“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”

3、作者认为宇宙的未来会是怎样的? 明确：会有两种可能：“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀，但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩。”

九、阅读课文，划出文中体现作者观点的句子，理清文章的结构。

方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。整体感知 理清思路：（PPT）

一、（1）科学家有信心预言未来。

二、（2-5）巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。

三、（6-13）我们不能预言人类社会的未来，而可以预言宇宙遥远的未来。

四、（14-16）宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀，二是坍缩，取决于宇宙的平均密度。

五、（17-25）宇宙现在的密度接近临界点，所以两种可能都会发生。

六、（26）总结全文。

十、梳理结构：

这篇演讲，从古代巫师的预言，谈到近代宗教的预言，然后过渡到自己对宇宙未来的预言，运用天体物理学理论，对宇宙的未来作出了两种预测，一是继续膨胀下去；二是收缩以至坍缩成一个点。

十一、思考探究：（PPT展示以下三个问题）

1、为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”? 明确：因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是

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简单的，而不是混沌的，因此,我们可以预言宇宙遥远的未来”。

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、根据作者的论述，我们目前所能看到的宇宙物质最多是“临界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍缩。然而作者又指出，“也许存在足够的暗物质，使宇宙最终坍缩”呢。宇宙中存在暗物质的证据是什么？作者又举了哪两种假说，说明现在的宇宙密度可能就在临界状态？

明确：“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捉住”； “星系团”，“要不是引力吸引把星系捉到一起，这些星系团就会分散开去……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“极早期的暴涨理论”.十二、语言特点：

作为一篇关于宇宙未来的演讲词，本文的大量篇幅都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它运用了许多风趣幽默的语言，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。（PPT展示例句）

1、“……这些日期使股票市场下跌.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。”

明确：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。”

明确：这句话幽默中含着讽刺，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。

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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。”

明确：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。

十三、布置作业

完成“研讨与练习一、二”。

第5页（本章共5页）

第三篇：宇宙的未来

宇 宙 的 未 来

教学目标

1、了解有关宇宙学的一些知识，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。

2、提炼本文的要点，增强概括能力；探究本文的内涵，增强分析能力。

3、了解演讲稿的一些特点。并体会其幽默的语言风格，提高思维和语言表达能力。

课时安排

1课时

教学步骤

一、导入新课

在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他1991年1月在剑桥大学的一次演讲的演说辞——《宇宙的未来》（板书课题）。

二、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“卢伽雷氏症”，即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。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存„„可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。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。

在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王!”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

三、整体感知

1、通读全文，思考：用一句话简要地说出本文讲了什么。

【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、给课文分段，明确作者讲了几层意思，并提炼出要点。

（提炼要点的方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。）

（1）分析思路：

在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败，如“首先要数出获救者名单”等。那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”，比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等，都还缺乏准确的判断。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”，因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。“这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。因此我们可以预言宇宙遥远的未来。”

从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。“如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使 宇宙开始重新收缩。宇宙就会坍缩到一个大挤压。”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

这样，预言宇宙的未来，“关键问题在于：平均密度是多少？如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩”。

但是，计算宇宙的平均密度并不容易。把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？还不能。因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。黑洞就是这类暗 物质，它是超大恒星死亡的产物。霍金对黑洞的解释是：“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。”（见《时间简史》一书所附《小辞典》）我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个；后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

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。”

（2）【概括要点】

①科学家有信心预言未来。

②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。

③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

④宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。

⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。

小结

作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，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。

探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。

最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

四、细部揣摩

1、再读课文，思考：

（1）作者在第8段中为什么说“即使知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”?为什么第10段又说“尽管我们知道制约人类行为的方程，但在实际上我们不能预言它”?

（2）为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来”?

（3）作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言有何不同?

（4）对宇宙未来的预言，关键是要弄清宇宙的什么问题?

（5）作者认为宇宙的未来会是怎样的?

【明确】

（1）“因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质”，“方程可能是不稳定的”；同样，“制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”。

（2）因为前者是混沌的，不确定的；而“宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。

（3）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。

（4）“对宇宙未来的预言，其关键问题在于：平均密度是多少。”

（5）会有两种可能：“如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀，但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩。”

2、本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理?

①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。”

【明确】用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。

②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢?人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。”

【明确】用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。

总结比喻的作用：用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。

五、语言特色

这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。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：

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。

④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；

⑤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。

六、推荐阅读

《时间简史》

《果壳中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》就选自其中)。

七、布置作业

十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。

去年一项英国青少年民意调查显示，青少年心目中的偶像人物中，英国橄榄球世界杯英雄人物约翰尼·威金森、英国数学家斯蒂芬·霍金、足球明星贝克汉姆名列前三。

在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗•罗素——一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。

那么你呢?你怎么看待霍金?仿照本文幽默风趣的语言风格，写一个演讲片段，题目是《霍金·明星·我》。

第四篇：宇宙大家庭教学设计

《宇宙大家庭》教学设计

一、复习导入

亲爱的同学们，大家好，非常高兴能够和大家共同度过这难忘的40分钟。下面我们先来做一个小游戏好不好？游戏规则是：根据我不断地提示，看谁最先猜出谜底。（课件出示提示）（师板书：地球）

地球有一个大家庭，是什么呢？（板书：太阳系）地球只是太阳系一颗普通的行星，如果让我们乘坐宇宙飞船来到太阳系，就会看到太阳系的其他成员。（让学生说说太阳系的其他成员：水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星。）

如果让我们继续乘坐宇宙飞船飞出太阳系，就会来到------？（板书：银河系）太阳系只是银河系的一部分，我们的地球也只是银河系普通的一员。

下面我们就来认识一下银河系。

二、深入探知

那么关于银河系大家想知道一些什么呢？

（根据学生的回答相机板书：形状、组成、大小）

下面就让我们带着这些问题去查阅课前搜集的资料（课件出示问题）。

(学生带着问题查阅资料)

1、认识银河系的形状

首先让我们来看一下银河系的形状，根据课前查阅的资料，你认为银河系是什么形状的？（学生汇报，教师相机出现银河系不同形状的图片）

师：关于银河系的形状你有什么问题想问吗？

（教师引导学生进一步提出问题，银河系的形状为什么有时候像是铁饼？有时候像是织布的梭子？进一步激发学生的探究兴趣，培养学生的想象力）

教师：你介绍的真详细，银河系不管是像一个不断旋转地大铁饼，还是像一个织布的梭子，这都是科学家们在目前的科学技术水平下做出的模拟或猜想。“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”也许只有我们有一天真正的走出银河系，才能一窥银河系的全貌。但有一点是可以肯定的，当我们站的位置不同，观察的角度不同时，看到的物体的形状可能是不一样的。真所谓是：横看成岭侧成峰，远近高低各不同，那么以后在我们观察事物的时候一定要学会从不同的角度去观察、去认识。

2、认识银河系的组成教师：通过刚才的学习，我们知道了银河系的形状，那么银河系是由什么组成的呢？学生汇报，师生交流。（教师出示课件500多亿颗恒星,2000多亿颗行星）

500亿，我们来想象一下500亿到底是个什么样的概念。

现在全世界大约有65亿人口，如果把一颗恒星比作一个人的话，那么银河系恒星的数量将是全世界人口数量的近8倍，这是一个多么庞大的数字啊。

3、认识银河系的大小：

那么拥有这么多恒星的银河系有多大呢？根据你的资料谁能说一说？（学生汇报，教师相机出示课件直径10万光年，中心厚度2000光年）

（教师强调：由于银河系是在不断地运动着，所以数据会出现一些差异）提问：光年是什么单位？（学生汇报，课件出示什么是光年，计算出1光

年大约等于10万亿千米）

以神7的速度作比较：神7的速度大约8千米每秒，大约需要4万年！我们所处的银河系直径约10万光年，厚约2000光年。（出示图片）也就是说光沿银河系直径要走10万年，光穿

过银河系中心的厚度也要走2000年。如果我们从地球上以光速飞行的话，到银河系的中心还需要约2.8万年呢。多么遥远的距离啊

看到这些，你感到银河系怎么样？（学生汇报）

现在让我们闭上眼睛想象一下银河系。

教师描述（同时课件出示背景音乐），在晴朗的夏夜，当我们仰望星空，你会看见一条淡淡的光带横贯苍穹，那就是银河。现在我们坐上光速飞船飞离地球，穿过太阳系，置身于茫茫宇宙中。我们从银河系的“上”方看下去，银河系就像一个不断旋转的大铁饼，我们又来到它的“侧”面，看过去它又像是一只织布的梭子。银河系是由500多亿颗恒星、2000多亿颗行星组成的一个庞大的集团，这么庞大的集团只是宇宙中的沧海一粟!而我们所能观测到的所有的星系也只是宇宙中极小的一部分。

4、认识宇宙

教师：银河系之庞大已经令我们震撼，但相对于宇宙来讲，这么庞大的银河系还只是宇宙中极普通的一个成员，那么宇宙是什么？宇宙中除了银河系还有哪些成员呢？（板书：宇宙）（课件出示问题，学生阅读科学在线）

1）宇宙是什么

2）认识宇宙的组成3）认识宇宙的大小

4）宇宙既然是无限空间，那么宇宙是什么形状的呢？

刚才我们在讲银河系的时候，有同学用“庞大”来形容，你能不能也用一个词来形容一下宇宙呢?（板书：浩瀚的）

5）教师：下面我们来看一段录像，了解一下现在人类对宇宙的认识。

5、认识地球、太阳系、银河系和宇宙之间的关系。

教师：通过以上的学习，我们了解了很多有关银河系和宇宙的知识，那么，你能不能用自己的语言来描述地球、太阳系、银河系和宇宙之间的关系呢？

或者谈谈你自己的感受。

三、拓展延伸

教师：关于宇宙你还想知道些什么呢？

（学生可能会提宇宙的起源？宇宙中还有没有生命？宇宙是怎么诞生的？宇宙中的黑洞是怎么回事？宇宙将来会怎么样等问题，同时教师引导学生对感兴趣的问题如宇宙中还有没有生命进行争论）

四、结束语

看来同学们都对浩瀚的宇宙充满了好奇，希望大家课下继续查找资料，让我们共同揭开宇宙神秘的面纱。我们敬爱的温总理曾经说过：一个民族有一些关注天空的人，他们才有希望；一个民族只是关心脚下的事情，那是没有未来的。

我希望同学们经常地仰望天空、学会做人，学会思考，做一个关心民族和国家命运的人。

第五篇：宇宙航行教学设计

《宇宙航行》教学设计

江苏省涟水中学 董存生

一、教材分析

《宇宙航行》系新课程人教版必修2第七章第五节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。

二、教学目标

（一）知识与技能

（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；

（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。

（4）能用所学知识求解卫星基本问题。

（二）过程与方法

（1）培养学生科学探索能力；

（2）培养学生在处理实际问题时，如何 构建物理模型的能力；

（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（三）情感态度与价值观

介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

课时安排：一节课

教 具：多媒体课件(flash 8制作)、投影仪、计算机

三、设计理念

学科教学活动以学生为主体，促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展，这是本课件设计的基本理念。学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法：在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。

四、教学重点、难点

（1）第一宇宙速度的推导；

（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。

五、教学方法

启发探究式教学、多媒体辅助教学。

六、教学准备：

多媒体制作，月球绕地球转动演示仪、投影仪、计算机。

七、教学过程

（一）创设情境，激发情感，引入新课

1．利用多媒体播放视频：（1）人造卫星发射，（2）人造卫星在圆形轨道上的运行。2．演示月亮绕地球转动。

提出问题：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？

（二）人造地球卫星

1．抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？ 2．牛顿的思考与设想：

△抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？

△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。

△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。

△动画展示牛顿的设想过程。

引出人造地球卫星（简称人造卫星）的概念。

（三）宇宙速度

1、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星，水到了最高点为什么不掉来，一起探索原因，直到得出结论。围绕线速度问题，让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。

问题 猜测

如何验证

利用这样的教学设计，力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力，得出结论：

GMmv2m

由此解出v2rrGM r学生证实了刚才的猜测，在这一基础上，让同学们自己研究ω、T 和半径r的关系，每位同学都能找到：

GM，随着半径增大，ω减小 r32 r3T2，随着半径增大，T变大

GM接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度，在点评公式时，提示学生，半径是不是有什么特殊的情况，运行的最小半径为多少？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：

可以近似认为r=R，将此代入，地球质量为5.89×1024Kg，半径为R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2

GMv1R6.6710115.891024m/s=7.9Km/s 66.3710v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。

所以这些结论都是由学生在学习小组中探究得到，学生的自信心得到极大的满足，更主要使他们从被动接受变为主动索取，使学生乐学，好学。学生思考：

（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？

（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？

从能的角度，圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。学生思考：

我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s 引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度，它的大小为v2=11.2km/s。

同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度。

动画展示三个宇宙速度

（四）让学生具有振兴中华的使命感与责任感

本节课的最后，播放了一段美国登月的视频，让学生发现一些奇妙的物理现象，引导学生发现月球的背景是什么颜色，宇航员行走的模样等等，预计不久的将来，哪个国家也将登上月球，同学们高呼“中国”，那么我们现在能做些什么呢，让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。

（五）练习反馈，拓展延伸：

［题1］“2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度（已243知地球的质量为M =6.0×10Kg，地球的半径 R =6.4×10Km）。

1、学生独立思考，计算周期T的大小并推导出高度与地球质量、半径、周期等物理量之间的关系公式，代入相关数据进行计算得到结果。

2、教师检查，然后师生共同评价、指出问题。使学生学以致用，掌握正确的解题思路和方法。

［题2］金星的半径是地球的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？

1、教师点拨引导学生通过联想得出解题的两种方法，将计算结果与正确结果进行比较。

2、拓展：将天体运动的椭圆轨道近似为圆。所有环绕中心天体做圆周运动所需向心力，均由中心天体的万有引力提供。

（六）小结与作业布置

1．阅读教科书上P76的科学漫步“黑洞”

2．上网查阅：（1）人造卫星的种类（2）同步卫星的含义及特点

八、综合评价：

这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。

2006-11-12