浙教版九年级下第一章第一节宇宙的起源(教案4)[下学期]

第1节 宙的起源
【教材分析】
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。作为本章的导入教材从古代人类对宇宙的认识、宇宙起源的证据、大爆炸宇宙论三方面介绍宇宙的起源。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，科学家们才确信，宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前，宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。
【教学目标】
知识目标：①知道宇宙膨胀的现象和证据。
②尝试根据证据建立假说。
③了解大爆炸宇宙论的主要观点。
情感目标：树立科学的宇宙观，以及热爱科学勇于探索的精神。
【教学重点与难点】
尝试根据证据建立假说。
了解大爆炸宇宙论的主要观点
【教学准备】课件 教材中涉及的实验器材
【教学方法】讨论法 讲述法
【课时安排】1课时
【教学过程设计】
（一）、引入新课：
自古以来，人类一直在研究周围的自然界，希望知道自然界的过去，现在和未来，从而寻找自然界深化的演化的轨迹。
宇宙是怎样诞生的？最终是否会走向终结？这个问题一直困扰着人们。我国古代就有记载：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千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。
那宇宙到底是怎么样的呢？
1.概念：宇宙中有上千亿的星系，平均每个星系又有上千亿的恒星和各类天体。
一、古代人类对宇宙的认识
1、神话传说-----盘古开天辟地
古时候流传着一个盘古开天地的神话，说的是在天地开辟之前，宇宙不过是混混沌沌的一团气，里面没有光，没有声音。这时候，出了一个盘古氏，用大斧把这一团混沌劈了开来。轻的气往上浮，就成了天；重的气往下沉，就成了地。以后，天每天高出一丈，地每天加厚一丈，盘古氏本人也每天长高了一丈。这样过了一万八千年，天就很高很高，地就很厚很厚，盘古氏当然也成了顶天立地的巨人。后来，盘古氏死了，他的身体的各个部分就变成了太阳、月亮、星星、高山、河流、草木等等。 这就是开天辟地的神话。
2、女娲补天
3、上帝创造了天地和万物。
地球没有形成以前，世界是一片空荡虚无的空间。后来，上帝来到这世界，把它分为天地，命令道：“光啊！出来！”于是在黑暗中射出一道光，地球上就有了白天和黑夜。第二天，上帝创造了空气。第三天，上帝把地上的水聚起来，命令道：“陆地哟，出现吧！”于是陆地诞生了，海形成了。第四天，上帝创造了太阳、月亮和许多伴陪它们的星星。第五天，上帝创造了在天空中飞翔的鸟，创造了在水中生活的鱼类。第六天，上帝创造了各种昆虫、野兽和牲畜，最后，创造了人，让人来管理世上的一切。第七天，上帝对创造的一切感到非常满意，把第七天定为圣日，也就是人们所说的礼拜天，上帝休息了。
讨论：1、说一说你所了解的关于宇宙创始的神话故事。
关于宇宙是否并如何启始的争论贯穿了整个有记载的历史。基本上存在两个思想学派。
B、许多早期的传统，以及犹太教、基督教和伊斯兰教认为宇宙是在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，这个数目是由把在旧约圣经中人物的年龄加起来而得到的。
C、希腊哲学家亚里斯多德的一些人，他们不喜欢宇宙有个开端的思想。他们觉得这意味着神意的干涉。他们宁愿相信宇宙已经存在了并将继续存在无限久。某种不朽的东西比某种必须被创生的东西更加完美。他们对上述有关人类进步的诘难的回答是：周期性洪水或者其他自然灾难重复地使人类回到起始状态。
2、古代人为什么会对宇宙的起源形成这样的认识？
二、宇宙起源的证据
讲述：神话毕竟是神话。近现代的科学家们用先进的科学技术，对宇宙起源做了深入的研究，发现了许多关于宇宙起源的证据。
最重要的发现-----美国天文学家哈勃(Edwin Powell Hubble)的发现。
20世纪10～20年代，天文学家发现远星系光谱线的频率随着它离我们距离的远近而有规律地变化。1929年哈勃通过对星系光谱的研究，总结出星系系统在向远离我们的方向运动时。发现星系的运动的特点。
讨论：你是怎样理解哈勃发现的关于星系运动的关于星系运动的特点的？你能想像出宇宙中的星系在怎样的运动吗？
星系的运动特点：所有的星系都在远离我们而去，就像火车远离一样，星系离我们越远，运动的速度越快的结论。
说明星系间的距离在不断地扩大，宇宙是不断膨胀的。
根据星系运动的特点，我们可以建立星系运动模型。
下面的实验可能会帮助你理解宇宙起源的假说。
实验：
1、 准备一只气球，在其表面画上一些小圆点。
1、 用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地膨胀。
1、 观察气球在膨胀过程中各个小圆点间距离的变化。
1、 分析各小圆点间距离变化的原因。
实验表明，对气球表面上任何一个小点而言，在气球膨胀过程中，其他的小点都在不断地离它而去。
思考：哈勃的发现具有什么重大的意义？
三、大爆炸宇宙论
大爆炸宇宙论认为宇宙是150亿年前一次大爆炸后形成。宇宙中星系间的距离在不断扩大，说明宇宙处在不断地膨胀之中。这为大爆炸宇宙提供了最有力的证据。大爆炸宇宙论是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。
学说内容：大约150亿年前，我们所处的这个宇宙全部以粒子的形式、极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中。宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。爆炸引起宇宙的膨胀一直延续至今，仍将不断延续下去。
大爆炸模型认为,最初的宇宙是连10-25厘米也未充满的超高温、 高密度的“一点”。大约180亿年前,这“一点”突然爆炸了,仅用10-36秒,伴随着真空相转移的过冷却现象, “一点”做了瞬间几十个数量级的膨胀,成为一厘米规模的宇宙。其后宇宙继续膨胀, 温度从几十亿摄氏度开始下降，大约在5500万摄氏度时,由降温过程的能量,生成中子、 质子它们又合民原子核,这些过程仅有3分钟。约30万年后当宇宙的温度下降到3000摄氏度时,自由电子被原子核捕捉形成原子。在随后的大约3000万年中那些原子继续外冲 ,宇宙也继续冷却,到宇宙温度降至绝对零度之上167度时,原子开始化合形成稀薄气体。此后因密度波动、 引力作用、部分收缩,向新的天体进化。再经过100多亿年,显示出多种多样的物质形态, 成了今天的宇宙。
大爆炸理论认为：
①今天所看到的膨胀着的宇宙，开始于一次猛烈的大爆炸；
②对最初的大爆炸来说，没有哪一个方向是优越的，所以膨胀是各向同性的；
③宇宙大爆炸约发生在100亿----- 200亿年前；
④爆炸前的宇宙是一个十分致密的物质团，并且处于一种十分高温的状态。爆炸发生后头半个小时，部分元素形成了，由于宇宙早期温度很高，足以在大约不到一个小时的很短时间内，把宇宙间三分之一的物质变成氦。因此，今天我们所观测到的各类年龄大小不相同的天体上，丰富度都差不多，约占全部元素28％的氦，可能就是在100亿----- 200亿年前的宇宙中发生的一次不到一个小时的事变中留下来的。
⑤大爆炸最初产生的辐射应遗留至今天，经理论计算，这种遗留的辐射应正处于约3K所对应的微波波段上，即存在宇宙微波背景辐射。
提问：宇宙的过去和将来究竟是怎样的？
对这一，现在还没有一致的看法，许多假设都有待于科学家们去探索和证实。也许，将来你就是这些科学家中的一员。
阅读：霍金——宇宙之迷的探索者
史蒂芬 霍金1942年1月8日出生于英国的牛津，那一天刚好是伽利略逝世300周年纪念日。童年的霍金热衷于搞清楚一切事情的来龙去脉，他提出黑洞理论和宇宙无边界的设想成为现代宇宙学的重要基石。
霍金的宇宙无边界设想：
1、 宇宙是无边界的，它没有外面。
1、 宇宙不是可以任意赋予初始条件或边界的一般系统。
关于黑洞的资料：
科学家认为，宇宙中每个星系的中央一般都盘踞着一个巨大的黑洞，银河系也不例外。美国天文学家通过观测银河系中心附近三颗恒星的运动，进一步证实了银河系中心附近存在一个大型黑洞。黑洞是由一颗或多颗行星坍缩形成的致密天体，引力极强，在它周围被称为“事件视界”的区域里，连光也无法逃逸，因此无法直接观测到。但黑洞周围的物质在被吞噬时，温度会升得极高，释放出大量Ｘ射线。通过观察这些射线，就能确认黑洞存在。
（三）课堂小结