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新华师大版科学九年级下册1.1 我们的宇宙 教学设计
课题 1 我们的宇宙 单元 第1章 学科 科学 年级 九下
学习目标 1.知道宇宙中存在各种各样的天体，并能说出一些宇宙中的天体。2.能说出行星、恒星、星团、星系它们之间的关系。3.知道宇宙的大尺度分布有哪些特点。4.知道什么是谱线红移及多普勒效应。5.能举例说明生活中遇到过的多普勒效应。6.知道宇宙膨胀是没有中心的膨胀。
重点 1.行星、恒星、星团、星系它们之间的关系。2.宇宙的大尺度分布有哪些特点。3.举例说明生活中遇到过的多普勒效应。
难点 1.宇宙的大尺度分布有哪些特点。2.举例说明生活中遇到过的多普勒效应。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 出示动态图片：流星问：你看到过流星吗？流星属于天体吗？让我们共同去寻找答案吧！ 思考、讨论 用多数人都看过的流星来引入新课，贴近学生生活，易引起学生兴趣。
讲授新课 （一）宇宙中的天体系统思考与讨论你还记得在七年级学过的天文知识吗？请你回忆一下，并填写下面空格：1.地球的平均半径是6371km，地球离太阳的平均距离是1.496 ×108km；2.太阳的直径是7×105km，约是1.35×107分之一光年；3.银河系的直径是8万光年，约是太阳直径的5.4 ×1011倍；4.银河系外还有许多星系，称为河外星系，最远的超过100亿光年。按照这些天体在结构特点（包括体积和质量）、运动规律上的相似性和差异性。天体类型自主学习：教材第2页第一段天体有哪些类型？行星、恒星、星团、星系等不同的天体层次。行星、恒星、星团、星系间的关系合作探究：教材第2页第一段行星依附于恒星，在一定的轨道上围绕着恒星运动；众多的恒星在引力的作用下形成星团；星系则是由几亿甚至上万亿颗恒星、星际气体以及尘埃物质构成的更大的天体系统。拓展延伸视频：行星视频：为什么恒星会发光星团：是指恒星数目超过10颗以上，并且相互之间存在物理联系（引力作用）的星群。星团的分类：开放星团或称疏散星团、球状星团视频：星系星系的分类：根据星系的形态可把它们分成三大类：椭圆星系、旋祸星系、不规则星系美丽的星系：图片流星属于天体吗？大多数流星是分解的彗星（太阳系中的一类小天体）。彗星的彗头由一些冰块和砂粒状的物质组成，在彗星绕太阳公转时逐渐分解扩散。也有一些流星来自火星与木星之间的小行星带，是一些很小的岩石碎块。我们所在的星系称为银河系，银河系以外的星系称为河外星系。自主学习：教材第2页第一段现在知道宇宙中大约有1 000亿星系，星系是宇宙的基本组成部分，银河系只是星系中的一员。天体的分布与距离自主学习：教材第3页第一段宇宙中天体的分布非常松散，星系与星系之间的距离是星系大小的几十倍至几百倍。小资料 离我们最近和最远的星系在观测到的星系中，最近的大麦哲伦星系离地球有16万光年，仙女座星系离地球200万光年；而观测到的最远的星系离地球有100多亿光年之遥。远在100多亿光年外的星系我们还无法观测到。（二）宇宙的大尺度分布思考与讨论当我们想知道宇宙在大尺度上的物质分布情况时，我们应该去观测星系还是恒星？说说你的理由。应该通过观测星系去了解宇宙在大尺度上的物质分布,因为宇宙在大尺度上的物质分布指的就是星系的分布。特点一：合作探究：教材第4页第一段说一说，宇宙的大尺度分布有哪些特点？特点一：宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。合作探究：教材第4页第二和第三段特点二：宇宙在大尺度上还是各向同性的。特点三：宇宙是无边的。思考与讨论根据宇宙是均匀和各向同性的这一结论能推断宇宙是没有中心的吗？请说出你的理由。能；既然宇宙在大尺度上是均匀和各向同性的，那么宇宙各处的状况和特性在大尺度上也应该是相同的，而且宇宙一定是无边的。因为如果宇宙有边，那么在边界处观测到的宇宙就会和其他地方观测到的宇宙不一样，就会和宇宙是均匀与各向同性的这一结论发生矛盾。（三）膨胀的宇宙谱线红移自主学习：教材第5页“膨胀的宇宙”的第一段什么是谱线红移？来自星系的光谱线并不在标准的波长位置上，所有谱线的波长都变长,即颜色变红了，也就是说谱线向红端移动了，这个现象称为河外星系的谱线红移。远方急驶过来的火车的鸣笛声变得尖细，离我们而去的火车鸣笛声变得低沉，就是多普勒效应的现象。思考与讨论1.你在生活中遇到过多普勒效应吗？当一架飞机从头顶呼啸着远去时，可以听见声音的声调由高逐渐变低。2.火车鸣笛声变尖，说明声波的波长变长还是变短？变短火车鸣笛声变得低沉，说明声波的波长变短还是变长？变长3.如果多普勒效应也适用于光源运动，即光源运动也会导致观测者观测到光波波长的变化，你能用多普勒效应解释河外星系的谱线红移吗？恒星相对我们太阳系的存在视向运动。当一个恒星相对我们太阳系运动而且方向背着我们而去时，那么我们观测到这个恒星的光的频率会变低，或者说波长会变长（向红端移动）；当一个恒星向着我们太阳系飞驰而来时，可以观测到这颗恒星的频率变高，或者说波长变短（向蓝端移动），这种现象称为多普勒效应。自主学习：教材第6页的第一、二段星系之间的相互远离表明了什么？随着时间的推移，星系与星系之间的距离会变得越来越大，我们就说，宇宙正在膨胀。为什么说宇宙膨胀是没有中心的膨胀？常见的物体膨胀，都是从一个中心向四周膨胀的。但是，星系之间的退行是相互的，即在每一个星系上都能观测到其他星系离它而去。所以，宇宙膨胀是没有中心的膨胀。活动 探究实验体验没有中心的膨胀1.把气球吹成球形（吹时不要过分用力，为下一步吹得更大留余地）；2.用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点；3.把气球吹大至排球大小；4.观察气球上任意一个黑点与其周围其他圆点之间的距离。你能通过黑色圆点之间距离的增大找出哪个圆点位于这些圆点的中心吗？说说你的理由。不能；气球上的各个小圆点都会均匀的变大，没有一个中心，这说明了宇宙的膨胀也是没有中心的。阅读教材第7页的“天文学家—哈勃”，说说哈勃最重要的贡献有哪些？在1924年率先确认银河系外还有后来被称为河外星系或星系的遥远恒星系统；在1922年至1926年对星系进行了分类，建立了星系形态的哈勃序列；在1929年提出了著名的哈勃定律，从而引出了宇宙正在膨胀的观念，哈勃定律是20 世纪天体物理学中的一个重大发现；从1926 年到1936 年，通过对星系的观测确定在不同距离上的星系分布是均匀的。思考与讨论我心目中的宇宙1.你关注过宇宙吗？你想过天有多高、地有多大吗？你思考过“宇宙是怎样被创造出来的”这一问题吗？2.你想象中的宇宙有多大？3.你能接受宇宙正在膨胀的观念吗？4.你认为宇宙从来就是这样，还是宇宙也是在变化的？5.你认为宇宙有没有中心？地球是处在宇宙的中心吗？ 独立完成观看视频独立完成独立完成合作完成观看视频及阅读相关资料及图片独立完成独立完成阅读资料思考、与同学讨论小组合作小组合作思考、与同学讨论自主学习阅读资料、回答问题思考、与同学讨论思考讨论自主学习活动阅读资料、回答问题思考与讨论 复习旧知识，这这节的学习找基础。感觉宇宙的美丽。培养学生自主学习能力培养学生自主学习能力培养学生与他人合作解决问题的能力。通过几个视频及相关文字介绍，让学生对行星、恒星、恒星、星团及星系有更进一步的了解和认识。培养学生自主学习能力培养学生自主学习能力了解离我们最近和最远的星系通过思考与讨论，从而知道想知道宇宙在大尺度上的物质分布情况时，我们应该去观测星系还是恒星。合作解决问题能力的培养合作解决问题能力的培养通过思考与讨论，从而能解释宇宙是没有中心的。自主学习的培养了解多普勒效应通过思考与讨论，从而能举例说明生活中遇到过多普勒效应。会用多普勒效应解释河外星系的谱线红移。自主学习的培养通过活动，知道宇宙的膨胀是没有中心的。了解天文学家—哈勃及他的成就。让学生谈一谈他们心目中的宇宙
巩固提升 1.宇宙中存在各种各样的天体，按照它们的体积大小和质量大小以及运动规律是否相同等条件，可以归属于行星、恒星、星团、星系等不同层次。2.研究宇宙时，通常可星系作为宇宙的基本组成部分。3.天文观测表明，宇宙在大尺度上是均匀的和各向性的。4.下列星体中属于恒星的是（B）A．月球 B．比邻星 C．火星 D．哈雷彗星5.观察者站在铁道旁，一辆以某一速度运动的火车向观察者迎面驶来，同时发出汽笛声，下面判断中正确的是（B）A．传向观察者的声波的速度越来越大B．观察者感觉汽笛声的频率越来越高C．传向观察者的声波的频率变低D．传向观察者的声波的波长变短6.科学家用仪器观察星系发出的光，可以看到它的光谱，如图给出了太阳的光谱。上世纪20年代，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线“红移”。这一现象说明宇宙在膨胀，即别的星系与我们（B）A．逐渐靠近 B．逐渐远离C．距离不变 D．无法判断7.星系是宇宙的基本组成部分，下列天体属于星系的是（D）A．地月系 B．天王星 C．太阳系 D．银河系 独立完成 巩固本节所学内容。
课堂小结 我们学了什么？1.宇宙中存在各种各样的天体。2.宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的和各向同性，宇宙是无边的。3.谱线红移及多普勒效应，宇宙膨胀是没有中心的膨胀。 学生小结 培养学生总结归纳的能力
板书 我们的宇宙（一）宇宙中的天体系统天体划分依据天体类型天体间的关系天体的分布与距离（二）宇宙的大尺度分布特点一：特点二：特点三：（三）膨胀的宇宙谱线红移多普勒效应 对本节所学知识的一个概括。学生也可以根据板书进行进行课堂小结。
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第1章 宇宙的起源与演化
1 我们的宇宙
新华师科学 九年级下
导入新知
让我们共同去寻找答案吧！
你看到过流星吗？
流星属于天体吗？
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新知讲解
思考与讨论
你还记得在七年级学过的天文知识吗？请你回忆一下，并填写下面空格：
1. 地球的平均半径是_______km，地球离太阳的平均距离是______________km；
2. 太阳的直径是_________km，约是____________分之一光年；
3. 银河系的直径是______光年，约是太阳直径的____________倍；
4. 银河系外还有许多星系，称为______星系，最远的超过_____亿光年。
河外
6371
1.496 ×108
7×105
1.35×107
8万
5.4 ×1011
（一）宇宙中的天体系统
100
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新知讲解
视频：美丽的宇宙
宇宙中存在着各种各样的天体
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新知讲解
按照什么划分？
天体划分依据
自主学习：教材第2页第一段
按照这些天体在结构特点（包括体积和质量）、运动规律上的相似性和差异性。
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新知讲解
天体类型
自主学习：教材第2页第一段
天体有哪些类型？
行星
恒星
星团
星系
┈ ┈
天体间的关系
新知讲解
合作探究：教材第2页第一段
星系则是由几亿甚至上万亿颗恒星、星际气体以及尘埃物质构成的更大的天体系统。
行星依附于恒星，在一定的轨道上围绕着恒星运动；
众多的恒星在引力的作用下形成星团；
拓展延伸
视频：行星
视频：为什么恒星会发光
拓展延伸
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是指恒星数目超过10颗以上，并且相互之间存在物理联系（引力作用）的星群。
星团
拓展延伸
球状星团
星团的分类
开放星团或称疏散星团
拓展延伸
视频：星系
拓展延伸
星系的分类
根据星系的形态可把它们分成三大类：
不规则星系
拓展延伸
椭圆星系
旋祸星系
美丽的星系
狮子座中的旋涡星系
大熊星座绚丽风车星系
小熊星座内的棒旋星系
六分仪座矮星系
拓展延伸
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大多数流星是分解的彗星（太阳系中的一类小天体）。彗星的彗头由一些冰块和砂粒状的物质组成，在彗星绕太阳公转时逐渐分解扩散。也有一些流星来自火星与木星之间的小行星带，是一些很小的岩石碎块。
流星属于天体吗？
拓展延伸
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新知讲解
我们所在的星系称为银河系
银河系以外的星系称为河外星系
新知讲解
现在知道宇宙中大约有__________个星系，________是宇宙的基本组成部分，银河系只是星系中的一员。
自主学习：教材第2页第一段
1 000亿
星系
新知讲解
宇宙中天体的分布非常________ ，星系与星系之间的距离是星系大小的________倍至________倍。
自主学习：教材第3页第一段
松散
几十
几百
天体的分布与距离
新知讲解
离我们最近和最远的星系
大麦哲伦星
仙女座星系
小资料
最近的大麦哲伦星系离地球有16万光年，仙女座星系离地球200万光年
最远的星系离地球有100多亿光年之遥
远在100多亿光年外的星系我们还无法观测到。
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新知讲解
思考与讨论
当我们想知道宇宙在大尺度上的物质分布情况时，我们应该去观测星系还是恒星？说说你的理由。
应该通过观测星系去了解宇宙在大尺度上的物质分布,因为宇宙在大尺度上的物质分布指的就是星系的分布。
（二）宇宙的大尺度分布
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宇宙的大尺度结构
宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的。
新知讲解
合作探究：教材第4页第一段
特点一：
说一说，宇宙的大尺度分布有哪些特点？
新知讲解
特点二：
合作探究：教材第4页第二和第三段
特点三：
宇宙在大尺度上还是各向同性的。
宇宙是无边的。
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新知讲解
思考与讨论
根据宇宙是均匀和各向同性的这一结论能推断宇宙是没有中心的吗？
请说出你的理由。
能
既然宇宙在大尺度上是均匀和各向同性的，那么宇宙各处的状况和特性在大尺度上也应该是相同的，而且宇宙一定是无边的。因为如果宇宙有边，那么在边界处观测到的宇宙就会和其他地方观测到的宇宙不一样，就会和宇宙是均匀与各向同性的这一结论发生矛盾。
新知讲解
来自星系的光谱线并不在标准的波长位置上，所有谱线的波长都变长,即颜色变红了，也就是说谱线向红端移动了，这个现象称为河外星系的谱线红移。
（三）膨胀的宇宙
谱线红移
自主学习：教材第5页“膨胀的宇宙”的第一段
什么是谱线红移？
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新知讲解
多普勒效应
举例说明什么是多普勒效应？
阅读教材第5页的小资料，回答问题
远方急驶过来的火车的鸣笛声变得尖细，离我们而去的火车鸣笛声变得低沉，就是多普勒效应的现象。
多普勒
21cnjy
新知讲解
思考与讨论
你在生活中遇到过多普勒效应吗？
2. 火车鸣笛声变尖，说明声波的波长变长还是变短？
火车鸣笛声变得低沉，说明声波的波长变短还是变长？
变长
变短
当一架飞机从头顶呼啸着远去时，可以听见声音的声调由高逐渐变低。
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恒星相对我们太阳系的存在视向运动。当一个恒星相对我们太阳系运动而且方向背着我们而去时，那么我们观测到这个恒星的光的频率会变低，或者说波长会变长（向红端移动）；当一个恒星向着我们太阳系飞驰而来时，可以观测到这颗恒星的频率变高，或者说波长变短（向蓝端移动），这种现象称为多普勒效应。
3. 如果多普勒效应也适用于光源运动，即光源运动也会导致观测者观测到光波波长的变化，你能用多普勒效应解释河外星系的谱线红移吗？
新知讲解
21cnjy
新知讲解
常见的物体膨胀，都是从一个中心向四周膨胀的。但是，星系之间的退行是相互的，即在每一个星系上都能观测到其他星系离它而去。所以，宇宙膨胀是没有中心的膨胀。
星系之间的相互远离表明了什么？
自主学习：教材第6页的第一、二段
随着时间的推移，星系与星系之间的距离会变得越来越大，我们就说，宇宙正在膨胀。
为什么说宇宙膨胀是没有中心的膨胀？
新知讲解
体验没有中心的膨胀
活动
1. 把气球吹成球形（吹时不要过分用力，为下一步吹得更大留余地）；
2. 用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点；
3. 把气球吹大至排球大小；
4. 观察气球上任意一个黑点与其周围其他圆点之间的距离。
你能通过黑色圆点之间距离的增大找出哪个圆点位于这些圆点的中心吗？说说你的理由。
气球表面上的圆点相互之间的距离在增大
探究实验
不能；气球上的各个小圆点都会均匀的变大，没有一个中心，这说明了宇宙的膨胀也是没有中心的。
新知讲解
阅读教材第7页的“天文学家—哈勃”，说说哈勃最重要的贡献有哪些？
哈勃
1924年
率先确认银河系外还有后来被称为河外星系或星系的遥远恒星系统
1922年至1926年
对星系进行了分类，建立了星系形态的哈勃序列
1929年
提出了著名的哈勃定律
1926 年到1936 年
通过对星系的观测确定在不同距离上的星系分布是均匀的
新知讲解
思考与讨论
我心目中的宇宙
1. 你关注过宇宙吗？你想过天有多高、地有多大吗？你思考过“宇宙是怎样被创造出来的”这一问题吗？
2. 你想象中的宇宙有多大？
3. 你能接受宇宙正在膨胀的观念吗？
4. 你认为宇宙从来就是这样，还是宇
宙也是在变化的？
5. 你认为宇宙有没有中心？地球是处
在宇宙的中心吗？
巩固提升
1. 宇宙中存在各种各样的天体，按照它们的体积大小和质量大小以及运动规律是否相同等条件，可以归属于__________、 __________ 、 __________ 、 __________等不同层次。
2. 研究宇宙时，通常可把__________作为宇宙的基本组成部分。
3. 天文观测表明，宇宙在大尺度上是______的和__________的。
行星
星系
各向同性
均匀
星系
恒星
星团
4.下列星体中属于恒星的是（ ）
A．月球 B．比邻星 C．火星 D．哈雷彗星
5.观察者站在铁道旁，一辆以某一速度运动的火车向观察者迎面驶来，同时发出汽笛声，下面判断中正确的是（ ）
A．传向观察者的声波的速度越来越大
B．观察者感觉汽笛声的频率越来越高
C．传向观察者的声波的频率变低
D．传向观察者的声波的波长变短
B
巩固提升
B
6.科学家用仪器观察星系发出的光，可以看到它的光谱，如图给出了太阳的光谱。上世纪20年代，天文学家哈勃发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线“红移”。这一现象说明宇宙在膨胀，即别的星系与我们（ ）
A．逐渐靠近 B．逐渐远离 C．距离不变 D．无法判断
7.星系是宇宙的基本组成部分，下列天体属于星系的是（ ）
A．地月系 B．天王星 C．太阳系 D．银河系
B
巩固提升
D
课堂小结
我们学了什么？
宇宙在大尺度上物质的分布是均匀的和各向同性，宇宙是无边的。
宇宙中存在各种各样的天体。
谱线红移及多普勒效应，宇宙膨胀是没有中心的膨胀。
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谢谢
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