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2019-2020年高中語文 4.13《宇宙的未來》說課教案 新人教版必修4 ●點擊學習目標 ▲ 知能目標1、 通過閱讀方法，能讀懂本演講錄的基本內容，把握基本觀點。 2、 學習本文生動、幽默的演講風格。3. 感受科學精神，增進科學素養(yǎng)▲ 情感目標1．品讀文中描述的有關宇宙未來的預測，從而引發(fā)對宇宙探索的興趣。 2．培養(yǎng)科學思辨能力和愛科學、論科學的熱情。 3．感受演講語言的幽默生動帶來的親和力和輕松感。 ▲ 重點難點1、提煉本文的要點，增強概括能力。  2、探究本文的內涵，增強分析能力。3．準確地感知和理解文中重要語句?！袼⑿轮R庫存 知識庫存 1、關于作者 芬.霍金，是本世紀享有國際盛譽的偉人之一，現(xiàn)年60多歲，出生于伽利略逝世周年紀念日，劍橋大學應用數(shù)學及理論物理學系教授，當代最重要的廣義相對論和宇宙論家。70年代他與彭羅斯一道證明了著名的奇性定理，為此他們共同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他因此被譽為繼愛因斯坦之后世界上最著名的科學思想家和最杰出的理論物理學家”。他還證明了黑洞的面積定理。他擔任的職務是劍橋大學有史以來最為崇高的教授職務，那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡遜數(shù)學教授。他擁有幾個榮譽學位，是皇家學會會員。他因患盧伽雷氏癥（肌萎縮性側索硬化癥），禁錮在一張輪椅上達20年之久，他卻身殘志不殘，使之化為優(yōu)勢，克服了殘廢之患而成為國際物理界的超新星。他不能寫，甚至口齒不清，但他超越了相對論、量子力學、大爆炸等理論而邁入創(chuàng)造宇宙的“幾何之舞”。盡管他那么無助地坐在輪椅上，他的思想?yún)s出色地遨游到廣袤的時空，解開了宇宙之謎。 霍金教授也是現(xiàn)代科普小說家，他的代表作是1988年撰寫的《時間簡史》，這是一篇優(yōu)秀的天文科普小說。作者想象豐富，構思奇妙，語言優(yōu)美，字字珠璣，更讓人咋驚世界之外，未來之變，是這樣的神奇和美妙。這本書至今累計發(fā)行量已達2500萬冊，被譯成近 40種語言。1992年耗資350萬英鎊的同名電影問世?；艚饒孕抨P于宇宙的起源和生命的基本理念可以不用數(shù)學來表達，世人應當可以通過電影——這一視聽媒介來了解他那深奧莫測的學說。本書是關于探索時間本質和宇宙最前沿的通俗讀物，是一本當代有關宇宙科學思想最重要的經(jīng)典著作，它改變了人類對宇宙的觀念。本書一出版 即在全世界引起巨大反響?！稌r間簡史》對我們這些喜用言語表達甚于方程表達的讀者而言是一本里程碑式的佳書。它長于一個對人類思想有接觸貢獻者之手，這是一本對知識無限追求之作，是對時空本質之謎不懈探討之作。 2．中西古代對宇宙的關注與研究 中國古代的宇宙學說，有渾天說、蓋天說、宣夜說等。渾天說認為，“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞子中黃，孤居于天內，天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮?！?《張衡渾儀注》) 蓋天說認為，“天似蓋笠，地法覆盤”(《晉書天文志》)，天地都是穹形的，如同一個同心的球穹，相距八萬里。宣夜說認為，“天了無質，仰而瞻之，高遠無極，眼瞀精絕，故蒼蒼然也。”(《晉書天文志》)就是說“天”不是一個固體的“天穹”，不過充滿了無邊無際的氣體，日月星辰都在這氣體中浮動。 在西方，古希臘人也有多種宇宙學說。公元前600年左右，住在米利都的古希臘哲學家泰利斯認為地球是一個圓盤，漂浮在一片汪洋中。他的弟子阿那克西曼德認為天空是包圍地球的一個球層，恒星在內層，太陽和月亮在外層。畢達哥拉斯認為，地球、月亮、太陽、行星和恒星都在一個同心球上圍繞中央作為旋轉。托勒密總結了古希臘的天文學成就，著《天文學大成》，認為地為球形，靜止不動，處于宇宙的中心，其他天體圍繞地球運行，創(chuàng)立了“地心說”，統(tǒng)治西方天文學界一千四百多年，直到波蘭天文學家哥白尼在16世紀發(fā)表《天體運行論》，創(chuàng)立日心說。17世紀，意大利物理學家和天文學家伽利略親手制造天文望遠鏡，開拓了人們的天文視野。德國天文學家開普勒提出了行星運動的三大定律，英國物理學家牛頓用力學的引力原理解釋開普勒的行星運動定律，創(chuàng)立了天體力學。 3． 宇宙大爆炸理論簡介： 現(xiàn)代宇宙學最有影響的學說是大爆炸宇宙學。大爆炸宇宙學認為，宇宙早期溫度極高(在100億度以上)，物質密度極大。在那里，物質被壓縮成一個奇點，時間和空間都毫無意義。大約200億年前，發(fā)生“爆炸”，溫度逐漸冷卻，形成各種各樣的恒星體系，也就是我們今天所能觀測到的宇宙。 宇宙大爆炸學說是逐漸形成的。20世紀初，愛因斯坦的相對論改變了科學家研究宇宙的方法。1927年，比利時天文學家勒梅特第一個提出了動態(tài)宇宙模型，認為宇宙是從一種“原始原子”不斷分裂、膨脹形成的。他推測：如果宇宙中物質的質量小于某個臨界值，宇宙就會繼續(xù)膨脹下去，成為“開放的宇宙”；反之，就會坍縮，成為“閉合的宇宙”。1948年，出生在俄國的美籍物理學家伽莫夫發(fā)展了這一理論，提出了“大爆炸”學說。 大爆炸學說得到了以下天文觀測的支持。(1)河外星系有系統(tǒng)地譜線紅移(課文中涉及到)。1917年，美國天文學家斯里弗發(fā)現(xiàn)河外星系譜線有系統(tǒng)地向紅端移動，表明這些遙遠的天體正在離我們遠去。1929年，美國天文學家哈勃發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的星系都有紅移現(xiàn)象。星系距離越遠，紅移越大。這種紅移與距離之間的線性關系，稱為哈勃定律。(2)在各種不同的天體上，氦的密度相近，大都是30%。根據(jù)大爆炸理論，早期宇宙溫度很高，所以產(chǎn)生氦的效率也很高。(3)測定各種天體的年齡，均小于200億年。(4)宇宙微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)(課文中涉及到)。 4黑洞解答究竟什么是黑洞?黑洞是由具有極大質量的超巨星在塌陷時所形成的，恒星的核心在本身重量的影響下非常快速的收縮，并釋放出強勁的暴發(fā)能量，如果核心物質大得使塌陷無限地繼續(xù)下去，便產(chǎn)生了黑洞，在重力巨大的擠壓下，所留下的物質有難以想像的高密度。由于黑洞的質量非常大，使得它們具有強大的重力場，這些力量大的連光線也無法逃出它的手掌心，這也就是為什么它要叫做黑洞的原因了，在它的邊界內你看不到任何東西。 “黑洞”，顧名思義就是一個漆黑的洞。因其引力過強，以至于連自己發(fā)出的光線都無法由其中逃脫而出。就連光線由外射入 ，也像射入無底洞。然而大質量塌縮的恒星是如何到達此情境的呢?試想一物體于一塌縮星的表面，隨著恒星塌落而凝縮，不停的靠向中心，重力愈來愈強。(天體的重力離中心愈近愈大)而恒星愈收縮，要離開它的表面速度要求愈大。當恒星塌縮到到光速時，已幾乎無任何物體可逃脫而出。而塌縮到光速都無法逃出時，任何物體都不可能再從黑洞中出來。當恒星塌縮到此一境界時，這時黑洞所呈現(xiàn)的半徑就稱為「史瓦西半徑」。假設地球也做如此的塌縮，那此時地球的史瓦西半徑就為一厘米寬。但恒星并非一定凝縮到此程度才形成不可逃脫的表面。質量愈大，其史瓦西半徑內的物質密度愈小。如質量是太陽一億倍的，縮到水的密度便達到史瓦西半徑了。 　　黑洞是一去不復返的深淵，但在靠近黑洞時，由于時間的延滯，會發(fā)生許多奇妙的事。黑洞旅行者穿越事界，按他的計時系統(tǒng)來說，只是很短的時間，但對遠方的觀測者來說，其結果卻是恰恰相反。他看見愈近事界，宇航員的身影愈薄，接近事界愈緩慢?；鸺裏o限靠近事界，但總不能到達。外界的人看事界亦為如此，也是越塌縮越緩慢，形狀也越朦朧，塌縮星就像是漸漸凝住了，所以以前把這現(xiàn)象叫做「塌縮星凝止」。凝止的界面就稱為「凝止界面」(Static limit)。而當塌縮接近事界時，星光迅速黯淡。對于是太陽質量十倍的星，就在凝止那一剎那，在百萬分之四秒內全部化為烏有。所以我們無從得知黑洞是如何形成的。然而黑洞周圍的時空彎曲的性質，對人的壽命有特殊影響。它周圍的時間進度緩慢，也許這可以做為一種變時機制，勇敢涉足于事界邊緣也許可以不老不死。但在黑洞的邊緣要求很大的加速度。愈靠近黑洞，要求的加速度越大，時間延滯也越厲害。 理論上，黑洞的質量并沒有多大或多小的限制。任何大小的質量如果被壓縮到足夠高的密度，在理論上都有可能形成黑洞。我們認為大多數(shù)實際存在的黑洞是有大質量的恒星死亡后產(chǎn)生的，所以我們認為那些黑洞和那些大質量的恒星一樣重。一個恒星級黑洞的典型質量差不多是太陽的十倍，或者說是10^(30)千克。天文學家們也認為許多星系的中心都有質量巨大的黑洞。它們的質量大約是太陽的一百萬倍，或者說是10^(36)千克。 5．字形辨析 ●探究互動平臺 【整體把握】 1、課文談的內容要點是什么？ 　※①科學家有信心預言未來。②巫師的預言模棱兩可，宗教的預言屢測屢敗。③物理方程、制約大腦的方程具有混沌性，因此我們不能預言人類；而宇宙的行為在非常大尺度下卻是簡單的，而不是混沌的，因此我們可以預言宇宙遙遠的未來。④宇宙的未來有兩種可能，一是繼續(xù)膨脹下去，二是收縮以至坍縮成一個點。是膨脹還是坍縮，取決于宇宙的平均密度。⑤宇宙現(xiàn)在的密度非常接近于把坍縮和膨脹區(qū)分開來的臨界點上，所以兩種可能都會發(fā)生。 2、這篇演講稿的結構思路怎樣？　※這篇演講，從古代巫師的預言，談到近代宗教的預言，然后過渡到自己對宇宙未來的預言，結構嚴謹，重點突出。作者運用天體物理學理論，對宇宙未來作出了兩種預測，一是繼續(xù)膨脹下去；二是收縮以至坍縮成一個點。是膨脹還是收縮，取決于宇宙的平均密度。“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮，而時間就會在大擠壓處終結。”可“現(xiàn)在密度似乎非常接近于把坍縮和無限膨脹區(qū)分開來的臨界密度”，所以兩種結果都有可能。 【內容探究】1.作者在第8段中為什么說“即使知道了制約宇宙的有關定律，我們仍然不能利用它們去預言遙遠的未來”?為什么第10段又說“盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實際上我們不能預言它”?明確：“因為物理方程的解會呈現(xiàn)出一種稱作混沌的性質”，“方程可能是不穩(wěn)定的”；同樣，“制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態(tài)的非常小的改變會導致非常不同的結果”。 2、為什么科學“不能預言人類社會的未來”，卻“可以預言宇宙遙遠的未來”? 明確：因為前者是混沌的，不確定的；而“宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的，因此我們可以預言宇宙遙遠的未來”。 3.作者對宇宙的未來的預言與巫師、宗教預言家對人類社會未來的預言有何不同? 明確：前者是有科學根據(jù)的，是運用天體物理學理論進行的科學推測，科學預言；而后者是沒有科學根據(jù)可言的?！鋵崳瑥纳厦娴念}目就可知道，人類社會的未來根本就是無法預言的，因為方程是混沌的，所以巫師、宗教預言家對人類社會的預言注定就是荒唐的。 4.對宇宙未來的預言，關鍵是要弄清宇宙的什么問題? 明確：“對宇宙未來的預言，其關鍵問題在于：平均密度是多少?！? 5.作者認為宇宙的未來會是怎樣的?明確：會有兩種可能：“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹，但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮。” 6.根據(jù)作者的論述，我們目前所能看到的宇宙物質最多是“臨界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍縮。然而作者又指出，“也許存在足夠的暗物質，使宇宙最終坍縮”。宇宙中存在暗物質的證據(jù)是什么?作者又舉了哪兩種假說，說明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)? 明確：宇宙中存在暗物質“一個證據(jù)來自于螺旋星系”，“必須存在某種看不見的物質形式，其引力吸引足以把這些旋轉的星系牢牢抓住”；“另一個證據(jù)來自于星系團”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團就會飛散開去……所以，在星系團中我們觀測到的星系以外必須存在額外的暗物質”。作者為了說明現(xiàn)在的宇宙密度可能就在臨界狀態(tài)，列舉了兩種假說，“一種是所謂的人擇原理”，另一種是“極早期宇宙的暴漲理論”。 7.試舉出三個例子，分析本文演講語言的表達效果。 明確：例如：①“……這些日期使股票市場下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結會使人愿意用股票來換錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。”這句話讓人在笑聲中悟到人類自身的某些缺陷和某些思維誤區(qū)。②“據(jù)說，1844年是第二次回歸的開始，但是首先要數(shù)出獲救者名單。只有數(shù)完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人。幸運的是，數(shù)人名看來要花很長的時間?！边@句話幽默中含著揶揄和諷刺，揭露了宗教預言師的荒謬，表現(xiàn)了對方屢測屢敗卻又想方設法自圓其說的尷尬與可笑。③“如果暴漲理論是正確的，則宇宙實際上是處在刀鋒上。所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統(tǒng)，兩方下賭注，以保萬無一失。”聽眾明知作者做的是科學的預言，和巫師他們完全不同，可作者卻有意將自己降為他們的同類，一是說明自己恰好也有兩種預測，二是順勢又對他們進行嘲諷。這種智慧的表達既帶來了輕松愉悅的氣氛，又大大增加了自己與聽眾的親和力。 8、霍金對宇宙未來的預言主要有哪些觀點？ 　　明確：（1）宇宙的膨脹和坍縮與宇宙的平均密度有關，如果平均密度小于某個臨界值，它就會永遠膨脹。如果平均密度大于臨界值，宇宙就會坍縮，時間本身就會終結。 　?。?）在螺旋星系和星系團中應該存在有某種看不見的暗物質，它的引力吸引足以把高速旋轉的星系牢牢抓住，不至于使這些星系或星系團飛散開去。 　?。?）如果宇宙繼續(xù)膨脹下去，五十億年后，太陽將耗盡它的核燃料，變成一顆白矮星。在大約一百億年后，具有太陽質量的恒星將變成白矮星或中子星，具有更大質量的恒星會變成黑洞。 　?。?）黑洞中粒子的速度有可能超過光速逃出黑洞，只要有足夠長的時間，巨大的黑洞也可以“蒸發(fā)”掉。 　?。?）在星系或星系團之外，應該存在有足夠的暗物質，這些暗物質能使密度達到臨界值，從而可能會使宇宙最終坍縮。但這個時間肯定在一百五十億年之后。 【特色析要】這篇演講稿有什么特色？ 1生動的導引這篇科技論文是演講辭，具有演講的特點。預言宇宙的未來，雖然是一個嚴肅的科學話題。但如果就事論事，很容易枯燥乏味。演講需要激起聽眾的興趣。演講者從古代的巫術和近代的宗教預言談起，既增加了趣味性，又深化了講演的主題──在與巫術的對比中，更顯出了科學的求實精神。 2嚴謹?shù)耐评碜鳛橐黄茖W演講，其最終目的是讓人信服。本文嚴謹?shù)耐评?，增強了說服力。宇宙雖然復雜，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是決定其命運的關鍵，然而，確定這一點非常不易。演講者從可見物質談到暗物質，從成熟的理論談到科學假說，把問題講得透徹明白。沒有作出一個明確的預言，也說明了演講者嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 3幽默的語言演講是面對面的交流，這種交流是單向的，如果不注意演講的語言藝術，就達不到最佳的表達效果。這篇演講語言幽默，創(chuàng)造出一種輕松愉快的氣氛，使所論述的問題更易于為聽眾接受。如，文中有一段話說：“我比其他的末日預言者更占便宜。即使宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預言，它至少在一百億年內不會停止膨脹。我預料那時自己不會留在世上被證明是錯的?！币越沂咀约骸白运健钡男睦肀硎居哪?，同時傳達出重要的信息：宇宙“至少在一百億年內不會停止膨脹”。 相關鏈接※霍金的生平是非常富有傳奇性的，在科學成就上，他是有史以來最杰出的科學家之一?；艚鸬闹鬟€有《時間簡史續(xù)編》、《霍金講演錄——黑洞、嬰兒宇宙及其他》，《時空本性》、《未來的魅力》等?！袊亲钤邕M行天文觀測的國家之一，在殷商甲骨文里，就有許多天文觀測記錄。漢語“宇宙”一詞出現(xiàn)較早。戰(zhàn)國時期的尸佼在《尸子》中就說：“上下四方曰宇，往古來今曰宙?！睎|漢的高誘在《淮南子原道訓》注中也說：“四方上下曰宇，古往今來曰宙。” ※實際上有兩種不同的大爆炸宇宙論模型。按第一種模型，宇宙將永遠膨脹下去。按第二種模型，宇宙最后將重新收縮。在這兩種模型中，使宇宙趨向再收縮的引力都是由初始爆炸的力抗衡著，后者在永遠膨脹的模型中相對較強，而在注定要再收縮的模型中相對較弱。 ※根據(jù)愛因斯坦相對論而言，光速是所有物體速度的極限，幾乎沒有任何物體的速度會超過光速。 ※黑洞中的物體毫無辦法的向下落，亦即絕對不停止的沖向黑洞中心。在外界不斷向時間的一方流逝，在事界卻變?yōu)椴粩嗟南蛑行淖呷?，舍此別無他途。 點 睛 聚 焦※邊讀邊給課文分段，明確作者講了幾層意思，并提煉出要點。提煉要點的方法是：或者摘錄文中的語句，或者用自己的語言組織。 ※在講演的開頭，作者就指出，預言將來是非常困難的，預言宇宙的將來尤其困難。但科學家仍然有信心。為下文作鋪墊?！牻庹f：設計這些問題旨在引導讀者探究文章的內涵，由表及里，將自讀引向深入、準確。 ※此題旨在引導你探究文章的內涵。同樣是探究文章的內涵，上面五個問題是宏觀的，環(huán)環(huán)相扣，步步深入，這一個則是微觀、細碎的， ※這篇文章語言幽默風趣，在說明科學道理的同時，創(chuàng)造出一種輕松愉快的氣氛，體現(xiàn)了演講詞的特點。 ※作者的觀點概括為：宇宙的膨脹和坍縮與宇宙的平均密度有關，如果平均密度小于某個臨界值，它就會永遠膨脹。如果平均密度大于臨界值，宇宙就會坍縮，時間本身就會終結。事實上，現(xiàn)在的密度似乎非常接近與把坍縮和無限膨脹區(qū)分開來的臨界密度。但宇宙的未來是膨脹還是坍縮，仍尚難定論?！陉U明科學道理的時候，作者用了一些人們熟知的事例，有助于我們理解文章的觀點。如：“例如，如果你稍微改變一下你旋轉賭盤的方式，就會改變出來的數(shù)字。你在實際上不可能預言出來的數(shù)字，否則的話，物理學家就會在賭場發(fā)財?！?