第1节 人类对宇宙的认识

第1节　人类对宇宙的认识
1教学目标
（1）认知目标：知道宇宙是有起源的、膨胀的、演化的。
了解大爆炸宇宙论的主要观点。
（2）技能目标：能利用气球建立星系运动模型来类比宇宙的膨胀
（3）情感和价值观：知道从地心说到日心说的发展以及宇宙起源的多种学说，领悟科学家追求真理的精神。
2学情分析
学生在学习了地球与宇宙之后，来进一步探究宇宙的过去、现在和未来的结局，内容比较抽象，难度比较大，但为学生的想象力和创新力发展提供了广阔的空间
3重点难点
教学重点：宇宙大爆炸理论
教学难点：宇宙的起源证据---------星系运动模型的建立
4教学过程
教学活动
活动1【导入】人类对宇宙的认识
引入：
[师]宇宙是什么？《淮南子·原道训》
注：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万物的总称。也就是宇宙=时间+空间+物质（能量）
[师]那么宇宙从哪里来，它的过去、现在、将来的结局如何？
活动2【讲授】1、古代人类对宇宙的认识
学生阅读了解宇宙起源的有关神话传说。1、盘古开天辟地；2、上帝创造宇宙万物；3、盖天说；4、浑天说；5、宣夜说……
思考讨论1：说说你所了解的关于宇宙起源的神话故事。
2：古代人为什么会对宇宙的起源形成这样的认识？
（古代观察天空的工具仅仅是眼睛，而现代科学家能借助更先进的科技手段对宇宙的起源进行更深入的研究，才发现了许多关于宇宙起源的证据。所以说人类对自然界的认识水平是和当时的科学技术发展水平相适应的。）
活动3【讲授】2、从的“地心说”到“日心说”
学生阅读托勒密的宇宙体系
让学生讨论说说，地心说的主要观点，它有哪些是值得肯定的？
[师]“地心说”是亚里士多德的首创。而集大成者是公元2世纪古希腊最伟大的天文学家托勒密-------创立了历史上第一个完整的宇宙体系！“地心说”的核心是大地是宇宙的中心，太阳和其它天体都是绕地球转动的。
学生阅读哥白尼的宇宙体系
让学生说说，日心说的主要观点，它有哪些不足之处呢？
[师]16世纪，波兰天文学家哥白尼建立了“日心说”宇宙体系。核心是“太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳转动的”
思考讨论3：为什么人们会感觉到太阳是东升西落，而地是静止不动的呢？

4：日心说中有关宇宙以太阳为中心的提法也是不正确的，用你所知道的相关知识加以解释。
[师]不能因为地心说的错误抹杀托勒密的历史功绩。不能因为地心说被占统治地位的教廷利用而贬低地心说。不能因为“日心说”反宗教而过分地迷信。那么，宇宙有中心吗？宇宙的中心在哪里？
活动4【讲授】3、现代宇宙学说
让学生阅读美国天文学家哈勃的发现
哈勃发现了星系运动特点：所有的星系都在远离我们；星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断扩大。
思考讨论5：你是怎样理解哈勃发现的关于星系运动特点的？你能想像出宇宙中的星系是怎样运动的吗？
[师]所有星系都在远离我们而去，难道我们处在宇宙中心吗？
其实我们到其它星系上观察别的星系，也是在远离观察者，如果我们处在宇宙中心，那么，其他任何星系都可以成为宇宙中心，即等于没有中心。
活动：利用气球建立星系运动模型
实验：(1)准备一只气球，在其表面画上一些小圆点；
(2)向气球充气，使气球不断膨胀；
(3)观察气球在膨胀过程中各个小圆点间距离的变化；
(4)如果这些小圆点代表星系，那么，这些原先靠得很近的星系之间的距离增大了吗？
实验表明了-------学生得出“宇宙在不断膨胀”的
引起思考：膨胀的宇宙的起源应该是怎样的呢？（慢慢的放掉气球里面的气体）
活动：思考讨论
用一条橡皮筋来完成图1-6所示宇宙膨胀的类比
1、请你选定一个点，看另外两点的运动方向和快慢是如何的？
2、假设宇宙在膨胀，那么原先紧邻的星系分离的速度比遥远的星系分离速度快一些还是慢一些？
[师]根据宇宙膨胀现象，说明宇宙膨胀初期各星系是会聚在一起的，这种观点就是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说—大爆炸宇宙论。视频播放：宇宙大爆炸
指导学生读图1-7
提问：1、图中所示的圆圈是微观粒子还是恒星或行星等宇宙天体？
2、你认为宇宙大爆炸始于什么结构？它有什么特点？
3、宇宙大爆炸引起的膨胀还在继续吗？有哪些现象可以证明？
学生描述：大爆炸宇宙论的主要观点
[师]大爆炸宇宙论认为：大约137亿年前，我们所处的宇宙全部以极高的密度和温度被挤压在一个极小“原始火球”中，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的！
[师]大爆炸宇宙论能够科学地解释很多现象。但也有不足之处。
例：宇宙的起点怎样产生的？为什么会爆炸？宇宙的将来又将怎样变化？等
[师]同学们有没有新的见解或提出假设？
[师]对这些问题，科学界也没有统一的看法，许多科学假说都有待于科学家去探索和证实。
宇宙还在持续不断的膨胀中，哪么宇宙将来究竟会怎样？
学生讨论，大胆提出设想
[师]对学生提出的观点（假设）不作对与错的评价，或许你是一位伟大的科学家，有待于科学的证实。
[师]指导学生阅读有关霍金的课外读物。或上网收集有关宇宙起源的资料并与同学交流
[师]画面展示：介绍霍金的黑洞理论和宇宙无边界设想
[师]其实，除了大爆炸宇宙论外，还有其他的宇宙起源学说，如全息宇宙理论、多重宇宙理论等，总之，人类对宇宙的认识还比较肤浅，这些科学假说会随着科学的发展和人类对宇宙认识的深入而不断的完善和发展。
让学生阅读美国天文学家哈勃的发现
哈勃发现了星系运动特点：所有的星系都在远离我们；星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断扩大。
活动5【练习】巩固练习：
1、关于大爆炸宇宙论的说法正确的是（
B
）
A、一个已经被证明是正确科学理论
B、一个比较合理的科学假说
C、一个著名的神话故事
D、一点现代科普作品的有趣的描写
2、宇宙中星系间的距离在不断的扩大，说明宇宙处在不断
膨胀
之中，这为
理论提供了有力的证据。该理论认为：大约
137亿
年前，我们所处的宇宙全部以极高的
密度
和
温度
被挤压在一个极小“
原始火球
”中，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的！
3、宇宙起源的证据是
(
A
)
A．哈勃定律
B．旧约“创世纪”
C、盘古开天辟地的神话
D．女娲补天的传说
4、宇宙诞生于
(
D
)
A、公元4004年以前
B．上下不过五千年
C、38亿
D．137亿年以前
5．有关宇宙的起源的说法，得不到科学支持的说法是
(
C
)

A、大约在137亿年前，我们所处的这个宇宙是被挤压在一起的一个“原始火球”

B．宇宙就是在这个大火球发生的一次大爆炸中诞生的

C、宇宙是相当近的过去创生的，十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年

D．大爆炸理论尚不能确切地解释宇宙在“原始火球”之前到底存在着什么东西
6、史蒂芬·霍金的宇宙无边界设想是现代宇宙学的重要基石之一，这种设想的主要内容是：第一，宇宙是＿无边的＿＿，它没有“外面”;第二，宇宙不是可以任意赋予初始条件和边界的一般系统
。霍金预言宇宙有两种结局：一是它可以＿永远膨胀下去；二是它会塌缩而在
大挤压处
终结。
活动6【作业】小结
学生小结：本节课有什么收获？
布置作业：作业本。