21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台
新华师大版科学九年级下册1.2 热大爆炸宇宙模型
教学设计
课题 2 热大爆炸宇宙模型 单元 第1章 学科 科学 年级 九下
学习目标 1.知道宇宙起源于热大爆炸，而且是一个没有中心的爆炸。2.知道什么是热大爆炸。3.了解热大爆炸的证据—微波背景辐射。4.知道宇宙的演化的过程。5.知道宇宙的将来是由宇宙密度决定的。6.知道宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀，宇宙很有可能永远膨胀下去。7.通过活动了解人类对宇宙认识的发展。
重点 1.什么是热大爆炸。2.热大爆炸的证据—微波背景辐射。3.宇宙的演化的过程。
难点 1.热大爆炸的证据—微波背景辐射。2.知道宇宙密度的大小决定宇宙的形态。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 宇宙起源于热大爆炸，从大爆炸到现在已经过去了约137亿年。在这137亿年中，从无到有，先后产生了各种化学元素，出现了星系、恒星、行星；在地球这样的行星上还出现了生命和智慧生物—人类。宇宙从大爆炸起就始终在膨胀，现在正在加速膨胀。宇宙将来会怎样？今天，我们共同来探讨吧！ 观看幻灯片。 由宇宙的起源说起，直到现在，然后让学生思考将来。这样起到层层递进的作用。
讲授新课 （一）宇宙的起源宇宙有一个开端回顾思考：为什么说宇宙正在膨胀？思考与讨论：根据宇宙正在膨胀的观测事实，你能不能推测宇宙有一个开端？说说你的理由。科学家把宇宙从密度和温度都是极大的时刻开始的膨胀，形象地称为热大爆炸。宇宙起源于热大爆炸。没有中心的爆炸宇宙大爆炸是怎样的呢？与我们通常所说的爆炸是一样的吗？阅读教材第10页的“小资料--没有中心的爆炸”，从中寻找答案吧！伽莫夫你知道谁是伽莫夫吗？你了解伽莫夫与热大爆炸宇宙学的关系吗？阅读教材第10页的“科学家小注”来了解吧！（二）热大爆炸的证据—微波背景辐射微波段电磁波自主学习：教材第11页第一段20世纪60年代，科学家在一架原本用来接收通信卫星信号的天线上接收到了来自宇宙的微波段电磁波信号。宇宙各处都存在这样的微波辐射吗？是的这一辐射相当于热力学温度3K（相当于-270℃）的热辐射。知识链接：什么是电磁波？从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。且温度越高，放出的电磁波波长就越短。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。自主学习：教材第11页第一段为什么说这一辐射是来自宇宙深处的辐射？无论在什么地方测量以及向什么方向测量，都能观测到温度为3 K的微波辐射，所以这是一个均匀各向同性的辐射，所以可以肯定这是来自宇宙深处的辐射。微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据，3 K就是热大爆炸留下的余温。（三）宇宙的演化自主学习：教材第11页第二段宇宙从大爆炸起就始终在演化着。出现复合原子核的时间3分钟出现原子的时间100万年出现恒星和星系的时间10亿年太阳和地球诞生的时间100亿年视频：宇宙大爆炸（四）宇宙的将来宇宙密度自主学习：教材第11页第三段宇宙的将来是由什么决定的？宇宙密度宇宙密度越大，宇宙的引力就越强。知识链接：宇宙平均密度宇宙作为整体的平均密度。爱因斯坦场方程曾被加入了宇宙常数拉姆达，最终又将其删去。直至后来。科学家们发现宇宙常数与宇宙密度之和可用于判断宇宙所处状态以及宇宙自身形状。由于拉姆达为0，因此目前宇宙密度值为1。自主学习：教材第11页第三段宇宙密度大于4.5×10-27 kg·m-3会怎样？宇宙的膨胀会由于引力的作用而停下来，转而开始收缩，最终回到高温高密的状态。小于或等于4.5×10-27 kg·m-3会怎样？宇宙将永远膨胀下去，宇宙的温度也将越来越低，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。自主学习：教材第11页第四段1.现在人们测出了宇宙密度的确切数值了吗？科学家还无法给出宇宙密度的确切数值。2. 宇宙密度虽然不大，但是宇宙中还存在我们无法看见的各种各样暗物质，所以宇宙密度的数值可以比目前测量值大。3.在20 世纪的最后两年里，科学家发现宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀，因此宇宙很有可能永远膨胀下去。知识链接：宇宙暗物质暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题，它代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们可见的世界只占宇宙物质的10%不到。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。视窗：宇宙在加速膨胀—1998年世界头条科技新闻拓展延伸：美国科学促进协会评出1998年十大科学发现1.宇宙在加速膨胀2.细胞生物钟的发现3.基因组测序4.治疗甚至预防癌症的新药研制成功5.中微子质量的发现6.生物芯片的问世7.远距传物实验8.有关感染如何使自体免疫疾病患者的免疫系统失去控制的发现9.组合化学领域的进展10.对细胞中钾传输途径的了解人类对宇宙认识的发展活动：通过上网或去图书馆收集所得，回答问题：1.在古代人的心目中宇宙是怎样的？尸佼：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”张衡：宇之表无极，宙之端无穷”邓牧：“天地大也，其在虚空中不过一粟而已耳”拓展延伸---视频：宇宙的模样2.牛顿时代人们对宇宙的认识是怎样的？牛顿认为地球人类所生存的宇宙不是独一无二的，而是由两个浩瀚无垠的双胞胎宇宙组成的。两个宇宙的差异在于各自原子负荷的不同，用通俗的话来说，就是所谓的物质和反物质世界。3.爱因斯坦提出过什么宇宙模型？封闭而静态的宇宙模型：主张宇宙是一体积有限没有边界的静态弯曲封闭体。4.热大爆炸宇宙理论给出了怎样的宇宙图景？（1.宇宙是运动的,因为是“热”爆炸。2.宇宙是循环的,爆炸是一个开始,任何事物开始总会有终结。3.宇宙是有界无限的,爆炸是一个瞬间扩张的过程,时空无限延展。4.宇宙能量流动的方向性。5.宇宙物质+能量+时空系数的守恒性。） 独立思考回答讨论分析独立完成阅读资料阅读资料阅读材料独立完成独立完成观看视频独立完成阅读资料独立完成自主学习阅读资料阅读资料回答问题阅读资料阅读阅读相关材料小组内先交流，然后各组派代表回答 培养学生要有自已的思维和见解，同时也要会与他人交流。培养学生自主学习能力通过资料了解宇宙的大爆炸是没有中心的爆炸。了解开创热大爆炸宇宙学的物理学家伽莫夫拓展学生视野自学能力的培养不但培养学生的自学能力，而且学生也了解了宇宙的演化过程。让学生从视频中体会宇宙大爆炸及到人类的演化独立学习能力的锻炼拓宽学生的视野通过自学了解的宇宙密度大于、小于或等于4.5×10-27 kg m-3会怎样。能够自己解决问题的能力。丰富学生的知识含量，激发学生对宇宙的探索。通过材料解决问题丰富知识，激发学习动力拓展视野，培养对科学的热爱能过一系列的活动，让学生了解人类对宇宙认识的发展
巩固提升 1.科学家把宇宙从密度和温度都是极大的时刻开始的膨胀，形象地称为热大爆炸。2.微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据。3.宇宙是有起源的，而且在膨胀着和加速膨胀着。4.宇宙诞生至今约有150亿年，大爆炸后的3分钟宇宙中出现复合原子核，大爆炸后的100万年宇宙中出现原子，大爆炸后的10亿年宇宙中出现星系和恒星，大爆炸后的100亿年太阳和地球诞生了，大爆炸后的110亿年，地球上开始出现原始生命。5.在20世纪的最后两年里，科学家发现(D)A.宇宙已经停止膨胀 B.宇宙在减速膨胀C.宇宙在收缩 D.宇宙在加速膨胀6.开创热大爆炸宇宙学的科学家是(A)A.俄国 枷莫夫 B.美国 爱因斯坦C.英国 牛顿 D.英国 霍金7.科学家证实宇宙各处都存在这样的微波辐射，其热力学温度为(C)A.270K B.0K C.3K D.-270K 独立完成 巩固本节所学内容。
课堂小结 1.宇宙起源于热大爆炸，而且是一个没有中心的爆炸。2.热大爆炸的概念。3.热大爆炸的证据—微波背景辐射。4.了解宇宙的演化的过程。5.宇宙的将来很有可能永远膨胀下去。 学生小结 培养学生总结归纳的能力
板书 热大爆炸宇宙模型（一）宇宙的起源宇宙有一个开端 热大爆炸没有中心的爆炸 伽莫夫（二）热大爆炸的证据—微波背景辐射微波段电磁波（三）宇宙的演化（四）宇宙的将来宇宙密度霍金人类对宇宙认识的发展 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。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 版权所有@21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共31张PPT)
新华师科学 九年级下
第1章 宇宙的起源与演化
2 热大爆炸宇宙模型
导入新知
宇宙
加速膨胀
将来会怎样？
大爆炸
现在
137亿年
今天，我们共同来探讨吧！
21cnjy
新知讲解
（一）宇宙的起源
思考与讨论
根据宇宙正在膨胀的观测事实，你能不能推测宇宙有一个开端？说说你的理由。
回顾思考：为什么说宇宙正在膨胀？
参考材料：阅读教材第9页第一段
宇宙有一个开端
21cnjy
新知讲解
自主学习：教材第9页第一段
宇宙起源于热大爆炸。
什么是热大爆炸？
科学家把宇宙从密度和温度都是极大的时刻开始的膨胀，形象地称为热大爆炸。
热大爆炸
21cnjy
新知讲解
宇宙大爆炸是怎样的呢？
与我们通常所说的爆炸是一样的吗？
没有中心的爆炸
宇宙大爆炸示意图
炸弹爆炸
阅读教材第10页的“小资料--没有中心的爆炸”，从中寻找答案吧！
21cnjy
21cnjy.com
21世纪教育网
21cnjy.com
新知讲解
你知道谁是伽莫夫吗？
阅读教材第10页的“科学家小注”来了解吧！
伽莫夫
你了解伽莫夫与热大爆炸宇宙学的关系吗？
21cnjy
新知讲解
（二）热大爆炸的证据—微波背景辐射
自主学习：教材第11页第一段
20世纪______年代，科学家在一架原本用来接收______________的天线上接收到了来自宇宙的______________信号。
60
通信卫星信号
微波段电磁波
宇宙各处都存在这样的微波辐射吗？
是的
这一辐射相当于热力学温度_____K（相当于-270℃）的热辐射。
3
微波段电磁波
什么是电磁波？
从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是高于绝对零度的物体，都会释出电磁波。且温度越高，放出的电磁波波长就越短。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，除光波外，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。
知识链接
21cnjy
微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据，3 K就是热大爆炸留下的余温。
为什么说这一辐射是来自宇宙深处的辐射？
无论在什么地方测量以及向什么方向测量，都能观测到温度为3 K的微波辐射，所以这是一个均匀各向同性的辐射，所以可以肯定这是来自宇宙深处的辐射。
自主学习：教材第11页第一段
新知讲解
新知讲解
（三）宇宙的演化
出现复合原子核的时间_________
出现原子的时间_____________
出现恒星和星系的时间_________
太阳和地球诞生的时间___________
自主学习：教材第11页第二段
3 分钟
100 万年
10 亿年
100 亿年
从大爆炸起就始终在演化着
21cnjy
视频：宇宙大爆炸
新知讲解
21cnjy
新知讲解
（四）宇宙的将来
宇宙的将来是由什么决定的？
宇宙密度
自主学习：教材第11页第三段
宇宙密度
宇宙密度越大，宇宙的引力就越强。
21cnjy
宇宙作为整体的平均密度。爱因斯坦场方程曾被加入了宇宙常数拉姆达，最终又将其删去。直至后来。科学家们发现宇宙常数与宇宙密度之和可用于判断宇宙所处状态以及宇宙自身形状。由于拉姆达为0，因此目前宇宙密度值为1。
宇宙平均密度
知识链接
21cnjy
新知讲解
宇宙的膨胀会由于引力的作用而停下来，转而开始收缩，最终回到高温高密的状态。
宇宙将永远膨胀下去，宇宙的温度也将越来越低，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。
自主学习：教材第11页第三段
宇宙密度
大于4.5×10-27 kg·m-3
小于或等于4.5×10-27 kg·m-3
会怎样
？
21cnjy.com
21世纪教育网
21cnjy.com
新知讲解
1.现在人们测出了宇宙密度的确切数值了吗？
科学家还无法给出宇宙密度的确切数值。
2. 宇宙密度虽然不大，但是宇宙中还存在我们无法看见的各种各样_________，所以宇宙密度的数值可以比目前测量值____。
自主学习：教材第11页第四段
3.在20 世纪的最后两年里，科学家发现宇宙不仅在膨胀，而且是在_________，因此宇宙很有可能永远_______下去。
大
暗物质
膨胀
加速膨胀
21cnjy
宇宙暗物质
知识链接
暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题，它代表了宇宙中90%以上的物质含量，而我们可见的世界只占宇宙物质的10%不到。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。
新知讲解
霍金
阅读教材12页的科学家小注“霍金”：
霍金在哪些领域取得了举世瞩目的成就？
宇宙学
广义相对论
黑洞
21cnjy
爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出。
拓展延伸
多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。
新知讲解
视窗
宇宙在加速膨胀—1998年世界头条科技新闻
宇宙在加速膨胀的发现，被美国《科学》杂志评为1998年世界十大科学进展的第一号，是1998年世界上最具突破性的发现。
美国《科学》杂志
21cnjy
1.宇宙在加速膨胀
2.细胞生物钟的发现
3.基因组测序
4.治疗甚至预防癌症的新药研制成功
5.中微子质量的发现
6.生物芯片的问世
7.远距传物实验
8.有关感染如何使自体免疫疾病患者的免疫系统失去控制的发现
9.组合化学领域的进展
10.对细胞中钾传输途径的了解
拓展延伸
美国科学促进协会评出1998年十大科学发现
新知讲解
活动
人类对宇宙认识的发展
1. 在古代人的心目中宇宙是怎样的？
尸佼：“四方上下曰宇，往古来今曰宙”
张衡：宇之表无极，宙之端无穷”
邓牧：“天地大也，其在虚空中不过一粟而已耳”
通过上网或去图书馆收集所得，回答问题：
21cnjy
视频：宇宙的模样
拓展延伸
2. 牛顿时代人们对宇宙的认识是怎样的？
牛顿认为地球人类所生存的宇宙不是独一无二的，而是由两个浩瀚无垠的双胞胎宇宙组成的。两个宇宙的差异在于各自原子负荷的不同，用通俗的话来说，就是所谓的物质和反物质世界。
新知讲解
3. 爱因斯坦提出过什么宇宙模型？
封闭而静态的宇宙模型：
主张宇宙是一体积有限没有边界的静态弯曲封闭体。
新知讲解
4. 热大爆炸宇宙理论给出了怎样的宇宙图景？
1.宇宙是运动的,因为是“热”爆炸。
2.宇宙是循环的,爆炸是一个开始,任何事物开始总会有终结。
3.宇宙是有界无限的,爆炸是一个瞬间扩张的过程,时空无限延展。
4.宇宙能量流动的方向性。
5.宇宙物质+能量+时空系数的守恒性。
新知讲解
21cnjy
巩固提升
1. 科学家把宇宙从________和________都是极大的时刻开始的膨胀，形象地称为热大爆炸。
2. ________________为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据。
3. 宇宙是有起源的，而且在膨胀着和__________着。
温度
密度
微波背景辐射
加速膨胀
4.宇宙诞生至今约有__________，大爆炸后的3分钟宇宙中出现___________，大爆炸后的100万年宇宙中出现___________，大爆炸后的10亿年宇宙中出现___________，大爆炸后的100亿年____________诞生了，大爆炸后的110亿年，地球上开始出现______________。
原始生命
巩固提升
150亿年
复合原子核
原子
星系和恒星
太阳和地球
5.在20世纪的最后两年里，科学家发现( )
A.宇宙已经停止膨胀 B.宇宙在减速膨胀
C.宇宙在收缩 D.宇宙在加速膨胀
6.开创热大爆炸宇宙学的科学家是( )
A.俄国 枷莫夫 B.美国 爱因斯坦 C.英国 牛顿 D.英国 霍金
7.科学家证实宇宙各处都存在这样的微波辐射，其热力学温度为( )
A.270K B.0K C.3K D.-270K
D
A
C
巩固提升
课堂小结
2.热大爆炸的概念。
我们学了什么？
1.宇宙起源于热大爆炸，而且是一个没有中心的爆炸。
5.宇宙的将来是由宇宙密度决定的。
4.了解宇宙的演化的过程。
3.热大爆炸的证据—微波背景辐射。
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)中小学教育资源网站
有大把优质资料？一线名师？一线教研员？
赶快加入21世纪教育网名师合作团队吧！！月薪过万不是梦！！
详情请看：http://www.21cnjy.com/zhaoshang/
