3.宇宙黑洞的教案

第一篇：3.宇宙黑洞的教案

宇宙中的黑洞教学设计

教学目的：理解黑洞的形成机理，掌握黑洞的分类，了解宇宙黑、白、虫三洞 教学重点：黑洞的探测与发现，致密恒星（黑洞）的喷流，黑洞的分类 教学难点：生成黑洞的机理

课时分配：用于现代科学技术概论宇宙片的讲授，可参考下列课时分配

一、黑洞的观测与发现0.5课时

二、致密恒星（黑洞）的喷流0.5课时；

三、黑洞的分类0.5课时；

四、黑洞、白洞、虫洞及时空旅行0.5课时

授课内容：宇宙中的黑洞 课后讨论：

1．历史上科学家对黑洞是怎样预言的？根据是什么？ 2．黑洞家族都有哪些成员，各有什么特点？ 3．探测黑洞的主要方法有哪些？

4．目前已初步探测到哪些可能是黑洞的天体？

5．通过上网浏览搜集关于“超级大黑洞”的报道资料，你从这些资料能够得 出怎样的认识和推断？

6．通过上网浏览和查阅文献，归纳克尔黑洞的资料

黑洞物理学是用物理方法研究黑洞的形成、结构及其运动规律的一门新兴学科，是天体物理学的一个分支。对黑洞的研究、探讨不论对物理学还是天文学都具有重要意义。1．科学家的预言

黑洞早在18世纪就已提出，直到本世纪70年代才开始了广泛而富有成效的研究。(1).拉普拉斯预言的黑洞

1798年，法国天文学家皮埃尔·西蒙·马奎·德·拉普拉斯（1749～l827年）提出： 一个密度如地球而直径为太阳550倍的天体，通过引力的吸引作用，可以将全部光线捕获，成为不可见的天体，成为人们看不见的“黑洞”。拉普拉斯的预言，初看好像很“离奇”，其实它是建立在牛顿经典力学基础上的，可以用中学物理知识来加以理解。

我们知道，要想使人造地球卫星能绕地球运行，它的发射速度必须至少达到V1=GM=7.9公里／秒，其中G为引力常数，M为地球质量，R为地球半径。V1通常R2GM=l1.2公里／秒，通R称为“第一宇宙速度”。如果发射速度小于V1，卫星就会被地球引力吸回地面。如果我们想使飞船脱离地球，那么火箭发射速度必须至少达到V2=常称为“第二宇宙速度”。根据这个道理可以推测：如果一个天体，其质量很大而半径很小，则它的“表面脱离速度”就可达到光速；也就是说，连从它表面发射的光也要被引力吸住而跑不出去，那么其它运动物体也都跑不脱。这个天体就是黑洞。

(2).史瓦西预言的黑洞

广义相对论预言，一定质量的天体，将对周围的空间产生影响而是使他们“弯曲”。弯曲的空间会迫使其附近的光线发生偏转。例如太阳就会使经过其边缘的遥远星体光线发生1.75弧秒的偏转。由于太阳的光太强，人们无法观看太阳附近的情景。1919年，一个英国日全蚀考察队终于观测到太阳附近的引力偏转现象，爱因斯坦因此成了家喻户晓的“明星”。

爱因斯坦创立广义相对论之后第二年（1916年），德国天文学家卡尔·史瓦西（1873～1916年）通过计算爱因斯坦方程后预言：如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点的周围存在一个界面──“视界”，一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”后来被美国物理学家命名为“黑洞”。

史瓦西从“爱因斯坦引力方程”求得了类似拉普拉斯的结果，即一个天体的半径达到r=2GM（M是天体质量，c是光速）时，连光线也无法逃脱它的引力。还有一些科2c学家，根据其它近代引力理论也作出了同样的预言。可见存在黑洞的预言是有不少理论根据的。按照这些理论，要使我们的地球成为一个黑洞，就必须把它的半径压缩到只有几毫米！这从人们日常的经验来看，是不可想象的。然而，这种威力无比的“压缩机”在自然界的确存在，这就是天体的“自身引力”。

天体一般存在“自身的向内引力”和“向外的辐射压力”。如果压力大于引力，天体就膨胀；引力大于压力，天体就收缩（坍缩）；如果二力相等，天体就处于平衡状态。对恒星而言，若质量大于2个太阳，则其引力坍缩的结局最终就形成黑恫。自然界中不但存在形成黑洞的巨大压力，而且任何大质量的天体最终都逃脱不了这种坍缩的结局。2．黑洞的观测与发现(1).最引人关注的天鹅座X-1号的双星系统

1966年探测到天鹅座X-1号星，发射出很强的X射线。1971年，X射线天文卫星“自由号”在观察天鹅座X-1号星后证实：这是一个双星系统，看得见的那一颗是蓝色的超巨星；而看不见的伴星质量约为5倍太阳，体积却非常小，是一颗不发光而放射出强烈X射线的奇异天体。这个奇异天体已经超过了黑洞质量的“理论界限”，大概就是一个黑洞。1976年11月美国发射的“高能天文台一2”号卫星，已经拍摄到这颗黑洞的照片。这是第一个可能的黑洞。

(2).第二个可能的黑洞

第二个可能的黑洞是在银河系附近的一个星系中发现的。天文学家确认，这个星系的X射线源LMCX－3中含有一颗质量大约为10个太阳质量的黑洞，它与另一颗普通的星组成一个双星系统。这颗致密暗星就是第二个可能的黑洞。

(3).麒麟座X射线新星A0620－00 1986年1月，在美国天文学会的休斯敦会议上，麦克林托克和雷米拉德宣布，他们发现了麒麟座X射线新星A0620－00，它的质量至少是太阳质量的3倍，是目前发现的离地球最近的可能黑洞。这是迄今被发现的第三个黑洞恒星。

(4).遥远星系（M87）的中心黑洞

最近报导，美国天文学会在一次会议上公布了哈勃太空望远镜拍摄的壮观照片，证

实在一个遥远星系（M87）的中心处，有一个巨大的黑洞正把星体吸进去，喷发出由辐射与热气组成的湍流。在这个星系中心有一个星体凝聚的像点那样的亮光源，距地球约5200万光年。

黑洞候选者一个个地发现，可以说硕果累累。然而，科学家们也还不能完全排除这些候选者不是黑洞的可能性。3．黑洞家族

科学家们提出来的黑洞有多种，它们形成了黑洞家族。(1).史瓦西黑洞

如前所述的“史瓦西黑洞”属于“寻常黑洞”，它由恒星演化而来。(2).大黑洞

由爆发星系、类星体所形成的黑洞，称为“大黑洞”。爆发星系的核和类星体是体积小、质量大的天体，它们的质量可以达到10 106个太阳。关于大黑洞的形成说法不一，目前尚未得到观测上的证实，这将是今后若干年的一个重要研究课题。

(3).原始黑洞

原始黑洞是20世纪70年代由霍金提出来的，质量比2个太阳小得多。霍金还证明了小黑洞通过所谓“隧道效应”可以放射出物质和辐射。小黑洞有如下特点：

a.小黑洞“放出物质和辐射”意味着它具有温度

一吨质量的小黑洞的温度为1020（1万亿亿）K，实在惊人！而寻常黑洞温度接近绝对零度，冷得惊人。例如一个晚期恒星形成的黑洞，温度10（亿分之一）K。

b.小黑洞的吸积效应小于发射效应

由于发射效应超过了吸积效应，所以总的来说小黑洞的质量在不断减少，而温度则不断升高。这种过程不断升级，直到黑洞完全蒸发掉为止。这是原始黑洞区别于寻常黑洞的一个重要特征。如果在我们的太阳系中能找到这种原始黑洞，那么便给我们提供了巨大的能源：从原始黑洞引出来的能量，能使人类跨过核能时代进入一个新的能源时代。

(4).微型黑洞

原苏联物理学家特罗缅柯于1991年又提出了“微型黑洞存在于一切空间”的假说，引起一些科学家的关注。他认为这种微型黑洞在地球上也存在。例如美国夏威夷群岛的火山之所以仍在活动，就是因为地球地幔中隐藏着微型黑洞，成为使岩浆处于沸腾状态的热源。而微型黑洞所发射的中微子数量是太阳的1000倍，因此在火山内部较易观测到中微子。

黑洞有一个庞大的家族，他们的脾气、禀性还有很大差异，这些都是值得研究的。4．黑洞白洞两兄弟

黑洞概念已使人们感到非常新鲜，然而在60年代初又由诺维可夫和尼曼等人根据爱因斯坦广义相对论，提出了白洞的概念。白洞是黑洞的相反过程。黑洞是宇宙中的收缩区域，是吞食实物和光的“陷阱”；白洞却是字宙中的膨胀区域，各类高能物质乃至光线从这个源泉涌向字宙。

科学家们对于黑洞、白洞的研究提出了许多有趣的观点。例如，建立黑洞和白洞连通结构，通过这样的超空间可以不费时地从宇宙的这边跳到那边。黑洞白洞二者的存在并不矛盾，只是过程的两个端点而已。黑洞是物质末期坍缩的终局，白洞是星系物质的伊始，8

只不过两种过程不是同时的，而是先后交错的。还有人认为，宇宙物质不是单向衰老而消失，而是不断循环转化；黑洞状态虽然是物质坍缩的端点，但是进入黑洞的物质并非被消灭。它们通过黑洞——白洞的连通转化为白洞状态。

5．仍是难解之谜

黑洞的存在虽然有很多理论根据，科学家们也在千方百计地证实它，但至今尚无定论。当前的观测及理论也给天文学和物理学提出了许多新问题。例如，一颗能形成黑洞的冷恒星，它的密度已经超过了原子核本身的密度，这时的原子核可能已被压碎。如果再继续坍缩下去，那么黑洞中的密度会超过核子，核子也可能已被压碎。那么，黑洞中的物质基元是什么呢？另外，有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢？如果没有斥力，那么黑洞将无限地坍缩下去，直到体积无穷小，密度无穷大，内部压力也无穷大，这是物理学理论所不允许的。

关于白洞的起源至今仍还有两种不同的看法：一种是前面讲的认为白洞由黑洞转化而来，另一种则认为是来自字审大爆炸。

总之，目前我们对黑洞和白洞的本质的了解还很少，它们还是神秘的东西，很多问题仍需要进一步探讨。

第二篇：《黑洞》论文

论黑洞

摘要：黑洞（Black

hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种密度无限大，体积无限小的天体，所有的物理定理遇到黑洞都会失效。

黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界（临界点）内，便再无法逃脱，甚至目前已知的传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出。

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出紫外线和X射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。并且，我们可以根据史瓦西半径，可计算出一个天体要维持形态的最小半径，根据黑洞的半径可反推算其质量。

一、黑洞的物质介绍

“黑洞”这个名字，总是令人遐想联翩。那么，究竟什么是“黑洞”呢？

这个名字的第一个字“黑”，表明它不会向外界发射或反射任何光线，也不会发射或反射其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波还是波长最短的γ射线。因此人们无法看见它，它绝对是“黑”的。第二个字“洞”，说的是任何东西只要一进入它的边界，就休想再溜出去了，它活像一个真正的“无底洞”。[3]

也许有人会想：假如我用一只超级巨大的探照灯对准黑洞照过去，像照妖镜照住“妖怪”那样，黑洞不就“现原形”了吗？错了！射向黑洞的光无论有多强，都会被黑洞全部“吞噬”，不会有一点反射。这个“无底洞”，照样还是那么“黑”。把这种奇特的天体称为“黑洞”，真是太妙了。黑洞并不是科学家在一夜之间突然想到的。早在1798年，法国科学家拉普拉斯就根据牛顿建立的力学理论推测：“一个直径像地球、密度为太阳250倍的发光恒星，在其引力作用下，将不允许它的任何光线到达我们这里。”

这话是什么意思呢？我们不妨先从宇宙飞船说起。宇宙飞船要摆脱地球的引力进入行星际空间，速度至少要达到11.2千米/秒，否则它就永远逃不出地球引力的控制。这11.2千米/秒的速度，就是任何物体从地球引力场中“逃逸”出去所需的最低速度，称为地球的“逃逸速度”。太阳的引力比地球引力强大得多，因此太阳的逃逸速度也要比地球的大得多，为618千米/秒。再进一步，要是一个天体的逃逸速度达到了光速，那么就连光线也不可能从它那里逃逸出去了。这样的天体就是黑洞，拉普拉斯所说的那个恒星便是生动的一例。光是宇宙间跑得最快的东西，既然连光都逃不出黑洞，那么其他一切东西也就休想逃出去了。

随着科学的发展，人们对黑洞的认识也越来越深入。如今，关于黑洞的更准确的说法是：“黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体。它的基本特征是有一个封闭的边界，称为黑洞的‘视界’；外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的东西却不能逃逸到外面去。”正因为黑洞如此“只进不出、贪得无厌”，所以才有了一个不雅的外号：“太空中最自私的怪物”。

不过，事情也不是那么简单。出乎人们意料，黑洞这个“怪物”，有时候竟然还十分“慷慨”。这又是怎么一回事呢？原来，在20世纪70年代，英国科学家霍金等人以量子力学为基础，对黑洞作了更缜密的考察，结果发现黑洞会像“蒸发”那样稳定地往外发射粒子。考虑到这种“蒸发”，黑洞就不再是绝对“黑”的了。霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度，而且质量越小的黑洞温度就越高，质量越大的黑洞，其温度反而越低。大黑洞的温度很低，蒸发也很微弱；小黑洞的温度很高，蒸发也很猛烈，类似剧烈的爆发。一个质量像太阳那么大的黑洞，大约需要一年才能蒸发殆尽；但是质量和一颗小行星相当的小黑洞，竟然会在一秒钟内就蒸发得干干净净！

二、黑洞的形成根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

三、光被吸收的原因

光的发展可以分为几个时期，萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期以及现代光学时期。

17世纪，意大利格里马第首先得到光的衍射现象。他发现点光源的情况下，一根直杆的影子比假设光沿直线传播应有的宽度稍微大一点，也就是说光不严格安智贤传播，而会绕过障碍物前进。接着1672-165年间胡克也观察到衍射现象。并且和玻意耳独立研究了薄膜产生的彩色干涉条纹。这些都是光的波动性的萌芽。

在1801年杨氏通过著名的“杨氏双缝干涉实验”满意地揭示了白光下薄膜颜色的由来。还第一次测定了光的波长。1815年菲尼耳补充了惠更斯原理。形成了人们熟知的惠更斯-菲尼耳原理，运用这个原理不仅仅能圆满地解释光在均匀的各向同性的介质中直线传播，还能解释光通过障碍物时发生的衍射现象。因此，它成为了波动光学的一个重要原理。

1900年普克郎引进量子概念后，解决了波动理论不能解释的黑体辐射问题，并且得到了黑体辐射公式。他的理论开始突破经典物理在围观的束缚。打开了认识光的微粒性的途径。第一个完全肯定光除了波动性还有粒子性的是爱因斯坦在1905年发表的论文中。指出电磁辐射不仅被发射和吸收是以能量的微粒的形式出现而且以是速度c在空间当中运动。即光以微粒的形式存在。因此，即使是光，也无法逃逸出黑洞。

四、黑洞的观测

黑洞的确无法观测到,但是黑洞引力产生的现象却可以被科学家观测到：（1）双星吸积,即黑洞对周围恒星的吸积现象是可以被观测的.（2）黑洞接近无限大的引力可以某恒星的光线弯曲很厉害产生的引力透镜让我们看到恒星的全貌,即使该恒星背面我们没有黑洞帮忙是永远也看不到的.（3）黑洞吸积物质会产生非常强大的X射线暴.我们的科学家就是通过这些现象再加以计算推断就知道是不是黑洞了.许多黑洞的四周都环绕着一些天体，通过观察这些天体的行为，可以推断出黑洞的存在。然后，使用所猜测黑洞四周的天体运动测量值便可以计算黑洞质量。

您要寻找的就是那些运动表现似乎受到周围巨大质量影响的星体或气盘。例如，倘若某个可见星体或气盘在不稳定地运动或旋转，但又找不到附近有导致这种运动的可见原因。并且这种不明因素产生了某种效应，而这种效应似乎是由质量比太阳大三倍的天体（由于质量太大而不可能是中子星）造成的。那么，这种运动就有可能是黑洞导致的。然后，可以通过观测黑洞对可见天体产生的效应来估算黑洞质量。

例如，在星系NGC

4261的核心，有一个旋转的棕色螺旋形吸积盘。该吸积盘的大小与太阳系相当，但重量是太阳的12亿倍。既然存在质量如此巨大的吸积盘，就暗示着它的内部可能有一个黑洞。

五、黑洞质量的计算

根根据史瓦西半径，可计算出一个天体要维持形态的最小半径，根据黑洞的半径可反推算其质量，Rs=2Gm/c^2

推导过程：

由

F=GmM/r^2

得知

r

越小

则F越大

而引力F

正比于

物体吸引落下速度V

且速度V最大值为c

求星体半径临界直(V=c之

r

临界直)

;

即史瓦西半径

由

F=ma=mg

得

GMm/r^2

=

mg

故

g

=

GM/r^2

由固定重力场位能得非固定重力场位能公式

a.将

E=mgh

代换成E=GMmh/r^2

且

h=r

故

E=GMm/r

表位能

b.列受星体吸引物质之速度与位能对应式

求得临界半径r(史瓦西半径)

1/2

mv^2

=

GMm/r

做

洛伦兹

变换

1/2

mv^2/√(1-v^2/c^2)=

GMm/r√(1-v^2/c^2)

得到r

=

2GM/V^2

当v=c

求r之临界直

则全式可得

Rs

=

2GM/c^2

;

Rs为史瓦西半径

;

左为史瓦西半径公式

(G为引力常数

M为恒星质量

c为光速)

如果仅从史瓦西半径

看，所有半径尺度和质量大小的黑洞的存在都是可能的参考文献：

《光学教程》姚启钧著

《时间简史》霍金著

《果壳中的宇宙》霍金著

《广义相对论》爱因斯坦著

—

END

—

第三篇：《宇宙之旅》教案

课题《宇宙之旅》 教学领域：设计.应用 课时: 1课时 教学目标：

1．认知领域：通过欣赏介绍宇宙飞船的课件，了解宇宙飞船的主要结构，开阔眼界，培养学生的审美能力和创新能力。2．操作领域：选用自己喜欢的材料，以小组为单位，将自己的设计的宇宙飞船造型用不同的组合方法表现出来，学习和利用各种废弃物制作宇宙飞船，培养学生的团队精神和合作能力。

3．情感领域：通过实践活动，训练学生的动手能力和制作能力，培养学生爱国主义精神和对科学的探究精神。教学重点：

1．了解中国航天知识和掌握飞船的主要结构。2．利用各种废弃物制作各种宇宙飞船。教学难点：

学习利用各种废弃物制作宇宙飞船，培养学生养成收集有关宇宙飞船的信息与资料的习惯 教学用具：

载人飞船上天的影片，PPT课件，宇宙飞船的教具模型等。教学法：根据美术新课标的要求和结合本课的特点，采用以下教学法： 1.欣赏教学法：

利用多媒体教学，用电脑展示宇宙飞船的情况，并和同学们一起欣赏师生收集来的有关宇宙飞船的资料。2.讲解教学法：

请同学们打开课本和看课件，讲解宇宙飞船的组成和发展，宇宙飞船又称载人飞船，它可以让航天宇航员安全返回地球，并且是一次性使用的飞行器。

3、研讨学习法：和学生一起研究宇宙飞船的结构，并研究怎样用手中的废旧材料来制作心目中的宇宙飞船。

4、交流讨论法：充分利用小组，积极展开讨论，进行宇宙飞船的制作交流。

5、指导法：在学生作业时，指导学生把学过的知识用到制作飞船上，用废旧材料创作出有新意的宇宙飞船。教学过程：

一、组织教学

二、导入新课

.师：今年11月1日5时58分10秒神舟八号的发射成功，再一次圆了中国人民的千年飞天梦。真让人振奋啊！好，现在让我们一起回到那激动人心的时刻吧。教师播放在段有关“神州八号”载人飞船上天的影片，在播放过程中讲解有关“神州八号”的发射情况。

师：我们国家第一次载人飞船是哪一年发射成功的？

（生：2003年10月15日，将航天员杨利伟送入太空。）

4.观看视频（看到精彩处有掌声）

5.师：当看到火箭载着飞船腾空升起，尾端拖着长长的火焰时，你想到了什么？当看到航天员杨利伟叔叔漂浮在飞船上挥动五星红旗时，你又有什么感受呢？

【生1：(从在世界上的意义上讲)我很高兴，我们实现了千年的飞天梦。中国离太空越来越近了。】

【生2：（从激发学生的理想上讲）我感到非常高兴！我想随着科技的进步，会有更多的中国人进入太空。我想将来也当一名太空人。（掌声）】

【生3：（从中国的航天事业上讲）我非常激动！这说明中国的航天事业又向世界迈了一大步。我希望中国的航天事业发展得越来越快，越来越好。】 师：是啊，作为中国人，我感到无比自豪与骄傲。我们要向航天英雄们学习树立远大的理想，成为为国争光的人.师：现在，我们就来学习第八课《宇宙之旅》。

三、讲授新课

1、什么是宇宙飞船？

师：宇宙飞船又称载人飞船，它可以让航天宇航员安全返回地球，并且是一次性使用的飞行器。

问：我们为什么要制造这样的宇宙飞船呢？ 请学生发表自己的看法。

师：可以使我们探索太空,可以能够让我们把资料运送到空间战,而且还可以帮助我们收集很多有用的科学信息,比如说开发航天医学,探测我们的地球,比如说还有军事啊,生物等方面。

师： 请问神舟五号的航天英雄是谁？

师： 在这节课前，同学们知道和收集了哪些宇宙飞船的知识？ 生：杨利伟

生：我知道神舟二号和神舟六号飞船,神舟二号是我国第一艘无人的飞船,神舟六号是我国第一次运送两个人上天的飞船师：请问神舟六号是那两位航天英雄？

费俊龙聂海胜

请问神舟七号的航天英雄是谁？神七的成功有什么意义？

翟志刚、刘伯明、景海鹏

意义：中国航天员走出飞船舱门迈进太空的第一步，标志着中国航天事业的又一个全新的开始。

除了苏联，俄罗斯，美国也制造了不少这种航天飞船，同学们，你们有没有找到这方面的资料，给我们讲一讲呢？（生：我知道阿波罗号和双子星号是美国的飞船。）

在课前，我让大家搜集有关宇宙飞船的资料和图片，请同学们拿出来放在小组内交流，然后每组选派代表汇报。2.学生讨论交流，代表发言。（略）3.师：同学们了解得真多呀！看来，你们在课前下了很大的功夫。现在我们重点来看一下宇宙飞船的结构和航天的装备。（以神舟六号宇宙飞船为例）

4.（播放课件）

5.师：（出示教具）我这里有宇宙飞船模型，请同学们欣赏欣赏，然后说说我是用什么材料怎么制作出来的。6.学生观察、讨论、交流，然后发言。

7.（研读课本）现在请同学们研读课本第15页的内容，这里收集的是一些学生作品，请仔细观察，然后说说他们是用什么材料怎么制作完成的。8.学生发言。(略)

师：现在呢，老师想考考大家，谁能上来，告诉大家，屏幕上的这艘飞船它是由几部分组成的？（本课的重点是了解中国航天知识和掌握飞船的主要结构。）（生1：推进部分，燃料部分和太空舱。）师：你们同意他的看法吗？哪位同学来补充？

（生2：我要补充的是，太空舱部分，太空舱部分正是运载神舟系列飞船的地方，神舟系列飞船又包括返回舱，轨道舱和推进舱，在火箭上方的那个小塔是火箭的逃生塔。）师：这两位同学介绍的非常好，通过他们的介绍，我们对飞船的组成部分有了进一步的了解，其实，因为飞船的功能不一样，还有它制造的国家不一样，它们虽然组成部分相同，但是它们的外形的可能有差别。

师：老师和同学们一起欣赏一下同学们带来的废旧材料，看看你们组是想怎样利用这些材料来制作你们心目中的宇宙飞船？

学生回答略。

作业要求：

（1）用废旧材料制作各种宇宙飞船。

（2）我们的飞船城在讲台上，希望各个小组的同学们合作完成一个最棒的宇宙飞船，看看哪个小组能荣获“宇宙之星”的荣誉称号。

四、学生作业，教师辅导（放音乐，在优美的乐曲中完成作业）

在做的过程中，老师请同学们近距离地欣赏几个飞船，老师选了几个别的同学做的飞船请大家在欣赏讨论的同时，思考一下屏幕上给出的问题：

1、你们组的宇宙飞船主体是用什么做的？分析怎样合理运用材料的不同部分？

2、外形结构上有什么特点？

3、研究宇宙飞船的主体是怎样连接其它纸盒等立体物的各部分？

4、怎样对宇宙飞船进行装饰和美化？ 师：都讨论好了吗？ 学生回答略。

师：大家都说得非常好，同学们在设计制作的时候，根据你手边的材料，确定出飞船的主体，还有它的装饰方法，可以结合我们前一段学过的方法，比如说形体切挖、折叠，插接和以前学过的剪贴等都可以运用到我们的制作当中，那么在做的时候，我们还可以给他选择一个特定的功能，让你的飞船变得更加有个性。

5、提示:根据以前做手工的经验，你在制作的过程中会碰到什么样的问题？你是怎么解决的?

6、和学生研讨解决的方法。（在制作过程中，老师要经常提醒同学们特别注意用剪刀和小刀的安全。）

启发每个小组应积极动脑，有创意地并要符合宇宙飞船的基本造型特点制作一艘宇宙飞船。

7、学生分组进行绘制草图。

8、师到各小组给予指导。

9、各组学生开始制作活动。

五、课堂小结：

1、请各个小组把你们小组制作的宇宙飞船拿到飞船城前来展示，并说说你们小组制作的飞船的审计意图和设计意义。

2、组织学生欣赏各小组展示自己组的作品，由各组组长阐释本组所制作宇宙飞船模型的特点与优点。

3．引导学生自评与互相评。

请同学们自评、互评，老师点评的方法最后评选出最佳飞船，并颁发老师制作的“宇宙之星”的奖品。这个环节对学生的作品进行总结，提倡让学生以宽容，欣赏的角度多角度评价。一方面培养他们的合作意识，一方面培养他们的审美能力。每一次创作都是一体验，一种创造，没有对与错，只有更好。在评价中分享快乐。

4．收拾与整理：学生整理桌面与地面，保持教室环境整洁。每件手工作品都凝聚了你们的智慧，希望它能指引你们走入科学的殿堂。另外，你们的作品都体现了对伟大祖国的的热爱，以及科学的探究精神！真是太精彩了！

其实我们还可以用绘画的方式表现宇宙飞船。你们可以围绕以下几个主题展开联想。如:《我的飞天梦》、《宇宙飞船，我爱你》、《宇宙之旅》、《飞向太空》等等。

同学们，我们今天的宇宙之旅就旅行到这里，祖国的强大要靠我们每一个中国人共同去努力，同学们，你们是未来祖国的脊梁，世界是你们的，宇宙也是你们的，努力吧，加油吧！好了，这节课就上到这里，同学们，再见！教学反思: 通过欣赏介绍宇宙飞船的课件，了解宇宙飞船的主要结构，开阔眼界，培养学生的审美能力和创新能力。通过实践活动，训练学生的动手能力和制作能力，培养学生爱国主义精神和对科学的探究精神。

第四篇：探索宇宙教案

《探索宇宙》教学设计

教学目标

知识与技能目标:

1、知道太阳系、银河系及宇宙的关系。

2、了解人类对宇宙的探索历史，了解人类走出地球的历史。

3、知道一些重要的探测宇宙的工具，意识到人类对太空的认识随技术的发展而深化。

4、认识各种典型的航天器。

5、了解我国的航天史及人类历史上发生的主要航天灾难。

过程与方法目标:

1、能够通过收集资料的方式了解人类观测太空的历史。

2、能够收集有关运载火箭、人造卫星、行星探测器及航天飞机的图片和资料。

情感、态度与价值观目标:

1、体会到人类探索太空的自豪感。

2、体会到科学家和宇航员在宇宙探索中前赴后继的献身精神。

3、从中国宇航事业的发展中体会到一种民族的自豪感和民族的尊严。

教学重点:

1、知道太阳系、银河系及宇宙的关系。

2、了解人类对宇宙的探索历史，了解人类走出地球的历史。

教学难点：

1、知道一些重要的探测宇宙的工具，意识到人类对太空的认识随技术的发展而深化。

2、认识各种典型的航天器。

教学准备：

课前学生收集各种神话故事、星球的图片、有关宇宙和探索宇宙的资料。

教具准备：多媒体课件 教学过程：

一、新课导入。

谈话：在我们生活着的地球之外，是一个广阔无边、无始无终的世界，被称

为“宇宙”。宇宙里的许多奥秘在等着我们去探索，今天我们就来了解一些宇宙的知识，进行“探索宇宙”的活动。(板书课题)教师组织学生汇报交流所收集的材料，并利用多媒体展示星空的图像和太阳系的有关图片。

二、讲授新课：

1．引导学生经历人类观察、探索宇宙的过程。

(1)了解古人对宇宙的探索和向往。

讨论：在没有先进观测仪器的远古时代，人们是怎样认识宇宙的?他们会问一些怎样的问题? 谈话：自古以来，人们对浩瀚的宇宙充满了好奇与幻想，在科学技术不发达的远古时代，人们通过编造一些神话传说来寄托他们的向往和追求。

教师利用多媒体向学生展示四则神话故事：盘古开天辟地、嫦娥偷药奔月、女娲炼石补天、夸父持杖逐日，井引导学生讨论：古代的人根据什么天文现象编造了这些神话传说? 盘古开天辟地：古人对天地产生原因的最初思考。嫦娥偷药奔月：古人看到月亮上明暗相间的阴影。女蜗炼石补天：古人看到天空中日月星辰的分布。夸父持杖逐日：古人看到太阳的东升西落，对光明的向往。

教师最后进行总结：古代神话是古代人民在科学技术不发达的时代对宇宙的一种认识和看法，反映了古人对宇宙的神住和探索宇宙的强烈愿望。

(2)了解古代科学家探索宇宙所取得的研究成果。

谈话：古人不但为许多天象编写了神话传说，还做了大量的研究，并取得了丰硕的成果。

教师用多媒体展示古代科学家。中国：张衡、祖冲之、僧一行、郭守敬等等；外国：哥白尼、布鲁诺等等，以及他们的研究成果，展示古代用来观测天文现象的仪器及古代的星图。

教师进行总结：在漫长的历史岁月里，古代劳动人民对宇宙进行着不懈的探索，取得了丰硕的成果，为世界天文学作出了巨大的贡献。中国的古代天文成就不仅表现在古人发明了精美实用的观象仪器，制定了最完善的历法制度，还表现

在中国保存了世界上最完整的古代天象记录，现在许多西方国家的天文研究者都到中国来查阅古代天象记录。

(3)了解宇宙探测工具的发展。

讨论：古人在观测宇宙时会遇到什么困难?怎样解决这些困准? 介绍望远镜：后来人们发明了望远镜(多媒体展示望远镜)，1610年1月10日，伟大的科学家伽利略第一次用望远镜看到了月球上的环形山(多媒体展示月球图片)，看到了木星和它的卫星(多媒体展示木星图片)。望远镜使人们初步认识了太阳系，随着观测设备的更新和观测技术的提高，人们又观察到了更远的天体。

介绍现代的望远镜：(1)巨型望远镜。(多媒体展示巨型望远镜的图片)随着科技的发展，望远镜的制造越来越先进，口径也越来越大，人们也能够看得越来越远。最大的望远镜的口径可达到4米多。(2)射电望远镜。(多媒体展示射电望远镜的图片)电磁波发现之后，人们又发明了射电望远镜，这种望远镜可以看100亿光年之外的星体。

介绍哈勃太空望远镜：(多媒体展示哈勃太空望远镜的相关内容)随着人们对宇宙研究的深入，人们的足迹也走出了地球，走入了太空。1990年4月25日，美国把一架以天文学家哈勃命名的空间望远镜送入太空，它能观测到150亿光年外的天体。

2．总结宇宙的特点。

(1)利用多媒体向学生展示宇宙的整体形象。

(2)讨论：宇宙是什么样子的?宇宙有多大?宇宙是怎样产生的?宇宙里有什么?我们处于宇宙的什么部位?宇宙里有没有和地球一样的文明?(根据学生的回答调用相关的图片或视频录像)(3)总结：人类正逐渐向宇宙的深处进军、探索，现在我们不仅能在地球上研究宇宙，还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、星际探测器等手段进入到宇宙空间，接近遥远的星球，探索更多的宇苗奥秘。(播放各种航天探测器)然而，浩瀚的宇宙总让人感到神秘和无限，同学们，让我们一起努力，去揭开宇宙神秘的面纱吧!(4)展示各种航天器：布置学生将自己收集的资料组合成专题资料，办成小

报。

迄今，各种宇宙探测器已先后对月球，水星，金星，火星，木星，土星，天王星，海王星，冥王星，哈雷彗星以及许多小行星进行了探测，获得了丰硕的成果。像金星终日蒙上的一层密雾浓云及温暖世界，火星上的所谓人工运河和生命存在之谜．土星的奇异光环和卫星家族，最大的木星及其圾光景观等，通过探测器的探访，大都陆续寻觅到了答案，而且不断获得新的发现，在人们面前展现出一幅崭新的太阳系面貌。现在，“先驱者”11号和“旅行者”2号探测器经过10年的漫长旅途，在造访众多行星之后，已经飞到了太阳系的边缘。它们肩负着人类神圣的使命，奔向更加遥远的恒星世界。形形色色，多姿多彩的宇宙探测器必将在探索太空，开发宇宙中建立新的功绩。3．小结

1970年4月24日“长征”1号运载火箭将“东方红”1号卫星发射升空。1988年9月7日，中国第一颗气象卫星“风云”1号由”长征”4号火箭发射升空。遥测和信号接收都正常，卫星图像质量之高，得到了世界气象部门的公认。1999年至2003年中国连续发射“神舟”系列宇宙飞船，并将航天员杨利伟送上了太空。我国的航天事业取得了辉煌的成就。

三、布置作业：

1．布置学生收集各种航空灾难活动。

2．布置学生收集资料展示中国航天事业的发展。

板书设计：

人类对宇宙的探索

肉眼——望远镜——人造卫星（航天探测器）——载人航天器

旧阶段（地球上）

新阶段（走出地球）

课后回忆：

通过学习同学们知道了太阳系、银河系及宇宙的关系，了解了人类对宇宙的探索历史，知道一些重要的探测宇宙的工具，意识到人类对太空的认识随技术的发展而深化，为我国的航天事业取得的辉煌成就感到无比的骄傲和自豪。

第五篇：《宇宙探秘》教案

四、宇宙探秘

码头中学

王国武

教学目标：

（1)了解人们对宇宙的认识过程以及不同时期主要的观点和理论

（2）知道太阳系组成和宇宙组成，了解宇宙大爆炸模型及其基本知识

（3）常识性了解宇宙和航天事业的发展和未来 教学重点、难点

一、重点：了解太阳系的组成和人类探索太阳系及宇宙的历程 二．难点：认识宇宙的起源 教学方法：观察法，讲授法 教学用具：自制多媒体课件 一． 新课引入

视频导入

问：你对宇宙有哪些疑问？

讨论，学生回答后得到新课课题 二．人类探索宇宙的历程

1、关于宇宙的起源东西方有各种说法，我们中国人认为是盘古创造了世界 你还知道哪些关于宇宙、天地等的传说？ 学生回答

2、对宇宙的认识，中国古代有盖天说： 天圆如张盖，地方如棋局。

人们通过观察星空发现日月星辰似乎围绕着我们地球旋转，宇宙到底如何运行？ 看书并讨论 古希腊天文学家托勒密提出地心说

地心说对吗？地球是怎么运动的？

文艺复兴时期，天文学家哥白尼提出日心说

哥白尼提出日心说，掀起一场认知革命，使我们开始了对宇宙的科学审视

学生讨论关于对宇宙的了解，回答 三．科学的宇宙观

人类对神秘宇宙的认识已经远远超越了哥白尼时代。

展示各种图片反映当今宇宙，从而知道太阳系组成和宇宙组成

小练习

1、银河系的形状是__________________

2、距离银河系最近的星系是_______......观看视频，地球在宇宙中的位置,知道光年的概念：光在真空中传播一年所经过的距离

提出问题：宇宙是否有过去？宇宙是怎么来的？ 观看视频，得出宇宙起源于大爆炸 四．实现飞天梦

宇宙是如此之大，以至于人们不能满足于用肉眼和望远镜观察宇宙，人们早已冲出地球走向太空

简单介绍人类在宇宙探索方面的成就 观看有关神五视频 五．小结本节知识点并布置作业