第十二冊——無限宇宙

1、無限宇宙一、課文說明本課是“宇宙”教學(xué)單元的總結(jié)課， 也可以看作是整個小學(xué)自然的總 結(jié)課。本課指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識人對宇宙的探索， 以及現(xiàn)在人們所知的宇宙的構(gòu) 成；在能力培養(yǎng)方面，屬于“想像能力”的系列。課文分三部分：第一部分簡略地介紹自古以來人們對宇宙的探索。 這部分內(nèi)容是按照 時間順序編寫的，分為五層：1古代，人們憑肉眼的直接觀察，認(rèn)為地球是宇宙的中心。2哥白尼及他的“日心說”的偉大貢獻。3伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，改進了人們的觀察手段。通過用望遠(yuǎn)鏡觀 察星空， 發(fā)現(xiàn)銀河是由無數(shù)單個的恒星組成的， 金星也有圓缺變化， 木星 有 4 個衛(wèi)星等，從而證明了“地心說”是錯誤的，“日心說”是正確的。4開普勒發(fā)現(xiàn)

2、的行星運動規(guī)律（如火星沿橢圓軌道繞太陽運行）、 牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，進一步揭示了宇宙的秘密。5現(xiàn)在，人們通過用各種先進手段的探索， 發(fā)現(xiàn)了更多的宇宙秘密。以上內(nèi)容體現(xiàn)了人們對宇宙的認(rèn)識是逐步發(fā)展的，由不正確到正確， 由知之甚少到有比較深入的認(rèn)識。 這些內(nèi)容很概括， 教學(xué)時還可以根據(jù)需 要再適當(dāng)補充一些。第二部分概括地介紹現(xiàn)在人們所知的宇宙的構(gòu)成。 這部分內(nèi)容分為五 層：1太陽并不是唯一的恒星，在宇宙中有眾多的恒星。在這一層內(nèi)容 中，為了說明恒星之遠(yuǎn)，引入了“光年”這個天文單位。2無數(shù)的恒星組成了銀河系。在這一層內(nèi)容中，通過插圖展示了銀 河系的結(jié)構(gòu)，通過一些數(shù)據(jù)使學(xué)生體會銀河系恒星之多、范圍

3、之大。3銀河系不是宇宙中的唯一星系，銀河系以外還有河外星系。課文 重點介紹了仙女座星系和獵犬座星系兩個河外星系。 （這兩個星系以它們 在天空中所在的方位得名， 例如仙女座星系是在仙女星座中。 ）在這一層 里，還通過數(shù)字說明了已發(fā)現(xiàn)的星系之多。4銀河系和我們所觀測到的所有河外星系構(gòu)成了總星系5現(xiàn)在，用射電望遠(yuǎn)鏡已能觀測到 100 億光年以外的宇宙空間，但 仍沒有找到宇宙的邊緣。以上內(nèi)容是由近及遠(yuǎn)敘述的， 體現(xiàn)了宇宙是無邊無際的， 宇宙中的天 體是無窮無盡的， 人們對宇宙的探索、 認(rèn)識是無終結(jié)的。 以上內(nèi)容學(xué)生是 非常感興趣的， 為了使學(xué)生更好地理解這些內(nèi)容， 教學(xué)時應(yīng)使用一些直觀 教具，再配合生

4、動形象的講解，啟發(fā)學(xué)生的想像。第三部分啟發(fā)學(xué)生根據(jù)上述材料思考幾個問題：第一個問題使學(xué)生明確宇宙的構(gòu)成，并知道宇宙中的天體都在運動第二個問題使學(xué)生明確宇宙是無限的， 人們對宇宙的探索、 認(rèn)識也是 無限的。教學(xué)時不限于這幾個問題， 每個問題的答案也不限于上述幾點， 要充 分啟發(fā)學(xué)生思考， 讓學(xué)生把自己的想法講出來。 此外， 還可以讓學(xué)生提出 一些感興趣的問題。 這些問題不一定要在本課得到解決， 留一些問題布置 學(xué)生課后閱讀有關(guān)書籍，進一步思考，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 培養(yǎng)他們的探索精神。二、目的要求1通過本課教學(xué)，使學(xué)生了解銀河系、河外星系及宇宙的構(gòu)成。2通過講述宇宙的構(gòu)成，培養(yǎng)學(xué)生的空

5、間想像能力；通過講述人類對宇宙的探索，激發(fā)學(xué)生探究的精神。三、課前準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備：掛圖或投影片 銀河系、仙女座星系、獵犬座星系。四、教學(xué)過程導(dǎo)入新課1提問：（1）太陽系是由哪些天體構(gòu)成的？（2）什么叫恒星、行星、衛(wèi)星？2談話：關(guān)于宇宙中的天體，你還知道什么事？你還有什么感興趣 的問題？3講述：這節(jié)課，我們來了解宇宙的構(gòu)成。學(xué)習(xí)新課1指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識人對宇宙的探索（1）講述：很早很早以前，人們就想知道地有多寬，天有多大，宇 宙是怎樣構(gòu)成的， 為此一直在努力地進行探索。 下面， 我們來看看人是怎 樣探索宇宙秘密的。（2）閱讀：課文第 53、54 頁。（3）談話： 最初，人們怎樣觀察？（憑肉眼進行觀察）經(jīng)

6、過觀察，人們認(rèn)為宇 宙是怎樣構(gòu)成的？ 關(guān)于“地球是宇宙中心”的看法， 一直沿續(xù)了很長時間。 什么時候 人們才有了新的認(rèn)識？是誰首先提出來的？他認(rèn)為宇宙是怎樣構(gòu)成的？ 他畫的宇宙圖是什么意思？他為什么能提出這種觀點？ （哥白尼不僅依靠 觀察，還進行了深入的思考。） 講述：哥白尼的“日心說”是人對宇宙認(rèn)識的一次飛躍。 哥白尼的 學(xué)說與當(dāng)時傳統(tǒng)的看法不一致， 特別是與當(dāng)時的宗教觀點不一致， 因此受 到很多人的攻擊和宗教統(tǒng)治者的壓制， 以至后來宣傳哥白尼學(xué)說的意大利 科學(xué)家布魯諾，被宗教法庭活活燒死。 談話：哥白尼的“日心說”雖然是正確的， 但在當(dāng)時仍處于“科學(xué) 假說”階段。 是誰證明了哥白尼的學(xué)說是

7、正確的？ （伽利略） 他是怎樣證 明的？（用望遠(yuǎn)鏡觀察星空，了解了許多天體的情況。） 講述：伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀察到了很多肉眼看不到的情況， 其中有一 項特別重要的發(fā)現(xiàn)，那就是他看到了在木星周圍有 4 顆衛(wèi)星圍著它轉(zhuǎn)動。 這一發(fā)現(xiàn)有力地證明了哥白尼的學(xué)說是正確的，地球確實不是宇宙的中 心，不是所有的天體都是圍繞地球轉(zhuǎn)動的。 談話：在伽利略之后，人們又有什么新發(fā)現(xiàn)呢？是誰發(fā)現(xiàn)的？這些 發(fā)現(xiàn)有什么意義？ 講述：德國科學(xué)家開普勒，在前人觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了行星運動的 規(guī)律。例如他發(fā)現(xiàn)行星都是沿著橢圓軌道繞太陽轉(zhuǎn)動的， 此外他還發(fā)現(xiàn)了 行星公轉(zhuǎn)的速度等方面的一些規(guī)律。 英國科學(xué)家牛頓在開普勒研究的基礎(chǔ) 上，

8、根據(jù)地球引力的原理， 進一步提出了行星所以不停地圍繞太陽轉(zhuǎn)動是 受到“萬有引力”的作用。 開普勒與牛頓的發(fā)現(xiàn)， 使人認(rèn)識到天體運動是 有規(guī)律的， 根據(jù)他們的理論， 人們不僅能正確地認(rèn)識宇宙的構(gòu)成， 還能推 測出當(dāng)時觀察不到的、 但確實存在的天體， 例如冥王星， 就是先推測出它 的存在而后才觀察到的。 談話：現(xiàn)在，人們利用什么方法探索宇宙的秘密呢？什么是人造衛(wèi) 星？什么是宇宙飛船？什么是航天飛機？它們有什么用？現(xiàn)在人們已經(jīng) 登上過地球以外的哪個天體？ 講述：現(xiàn)代的天文望遠(yuǎn)鏡口徑可達幾米， 可以看到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的星光， 因此能 看到很多很多的星星。 射電望遠(yuǎn)鏡是通過向宇宙空間發(fā)射電波， 靠電波反 射來

9、探測宇宙中天體的存在、距離、大小等情況的天文觀測儀器。人造衛(wèi)星是利用火箭發(fā)射、 圍繞地球轉(zhuǎn)動的飛行器， 在人造衛(wèi)星上安 裝各種觀測儀器，既可以觀測地球上的情況， 又可以觀測宇宙空間的情況。 目前，只有少數(shù)國家能發(fā)射人造衛(wèi)星。 我國近些年來， 已成功地發(fā)射了很 多顆衛(wèi)星， 并且能使它們自動返回地球。 宇宙飛船和航天飛機都是以火箭 作動力的載人宇宙飛行器，人們乘坐它可以飛往更遠(yuǎn)的宇宙空間去觀察， 甚至可以登上其他星球。 現(xiàn)在， 人們已經(jīng)成功地登上了月球； 將來還會登 上其他星球。通過這些現(xiàn)代化手段，人們探索到很多宇宙的秘密。（4）討論： 根據(jù)以上情況， 請你總結(jié)一下， 人們對宇宙的認(rèn)識經(jīng)歷了怎樣的

10、過程？（由錯誤到正確，由少到多，由近到遠(yuǎn)，由現(xiàn)象到規(guī)律。） 人們對宇宙的認(rèn)識為什么能不斷發(fā)展？ （一是人們前仆后繼、 一代 一代的苦苦探索，二是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷為人們的探索提供了新工具。 ）2指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識宇宙的構(gòu)成1）講述：下面，我們來了解一下人們現(xiàn)在已經(jīng)知道的宇宙的情況2）閱讀：課本第 55、56 頁。3）談話： 要了解宇宙的情況， 我們還是從近到遠(yuǎn)來說吧！ 首先明確我們的位 置，我們在宇宙的什么星球上？（地球）地球在什么地方？（在太陽系， 金星與火星之間。） 太陽是不是宇宙的中心？太陽是不是宇宙中唯一能發(fā)光發(fā)熱的恒 星？還有哪些天體是恒星？為什么看上去它們那么小、 那么暗呢？其中最 近的

11、一顆恒星叫比鄰星，離我們有多遠(yuǎn)？（ 4.22光年）什么是光年？ 1 光 年有多遠(yuǎn)？宇宙空間的群星， 除少數(shù)幾顆行星外， 絕大多數(shù)都是恒星， 有的比太 陽還要大，溫度還要高， 只因為它們離我們太遠(yuǎn)了， 看上去才是星星點點 的。例如我們熟悉的織女星，體積約為太陽的 33 倍，實際亮度約為太陽 的 50 倍，但是它距離地球有 26.4 光年（我們現(xiàn)在看到的織女星光還是它 26.4 年以前發(fā)出的，經(jīng)過這么長時間才傳到地球） ，在地球上看就很小了。 再如牛郎星，實際亮度約為太陽的 8 倍，它離我們也很遠(yuǎn)，約有 16.3光 年，所以看起來也很小。 恒星離我們越遠(yuǎn)， 看起來越小， 到一定距離肉眼就無法分辨了

12、。 例 如，我們熟悉的銀河， 肉眼看起來是一條白色的光帶， 通過天文望遠(yuǎn)鏡看， 這條白色的光帶是什么樣的？ （是由許許多多的恒星構(gòu)成的） 在這個恒星 集團中，大約有多少顆恒星？人們把這個恒星集團叫什么？ （銀河系） 銀 河系是什么形狀的？ （從側(cè)面看， 像體育運動用的鐵餅或一副镲； 從上面 看，像水中的漩渦。）銀河系有多大？（直徑 10 萬光年）我們的太陽與 銀河系是什么關(guān)系？太陽在銀河系的什么位置？銀河系為什么是漩渦狀 結(jié)構(gòu)，你怎樣解釋這種現(xiàn)象？銀河系是一個巨大的、 眾多的恒星集團， 太陽是這個恒星集團中的一 員，因此我們也在銀河系。 從銀河系的漩渦狀結(jié)構(gòu)可以知道， 銀河系中的 所有恒星（包

13、括我們的太陽），都在圍繞銀河系的中心高速地運動著。 銀河系是不是整個的宇宙？為什么？（在銀河系外面還有很多龐大 的恒星集團。）人們把銀河系以外的恒星集團叫什么？（河外星系）你知 道哪個河外星系？從照片上看，仙女座星系和獵犬座星系分別是什么樣 的？根據(jù)仙女座星系和獵犬座星系的照片， 你能推測出什么？ （這些河外 星系由很多很多恒星構(gòu)成， 這些恒星都在圍繞星系的中心運動著。 ）現(xiàn)在 人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多少河外星系？ 銀河系和我們所觀測到的所有河外星系合起來叫做什么？（總星 系）總星系是不是整個宇宙？（一般認(rèn)為還不是） 現(xiàn)在，人們用射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)能觀測到多大范圍的宇宙空間的情 況？（ 100億光年）找沒

14、找到宇宙的邊緣？ （沒有）（ 4 ）討論： 現(xiàn)在，請你從大到小、從遠(yuǎn)到近地說一說，宇宙是怎樣構(gòu)成的？ 你能根據(jù)現(xiàn)在人們已知的情況，畫一幅宇宙的構(gòu)成圖嗎？（ 5）分組畫圖：宇宙的結(jié)構(gòu)。（6）匯報繪畫結(jié)果。（可以展示畫得好的圖，并讓學(xué)生說明畫的內(nèi) 容。）3指導(dǎo)學(xué)生初步了解科學(xué)的宇宙觀（1）講述：以上，我們了解了人對宇宙的探索和宇宙是怎樣構(gòu)成的（2）討論： 通過以上學(xué)習(xí)，談?wù)勀銓Α坝钪妗边@個詞的理解。 宇宙中的天體有什么共同點？（都在運動著，而且都在做圓周運 動。）說一說各種天體分別是圍繞什么運動的？ 隨著科學(xué)的發(fā)展，人們能找到宇宙的邊嗎？（此問題可不做結(jié)論）（ 3）教師小結(jié)：通過以上研究我們知道，

15、宇宙是由廣闊的空間和無 數(shù)的天體構(gòu)成的。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們探測到的宇宙空間會越來越大， 發(fā)現(xiàn)的天體會越來越多，同時了解的宇宙的秘密也會越來越多。布置作業(yè)閱讀有關(guān)宇宙秘密的書籍 五、參考資料1宇宙從字面講，“宇”指無限空間， “宙”指無限時間。 在天文學(xué)上，“宇 宙”是廣闊空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱。 宇宙是物質(zhì) 世界，處于不斷運動和發(fā)展中，在空間上無邊無界，在時間上無始無終。 宇宙天體呈現(xiàn)出多種多樣的形態(tài)： 密集的星球、 松散的星云等。 每個天體 都有發(fā)生、發(fā)展、衰亡的歷史， 但作為總體的宇宙則不生不死， 無始無終。2銀河系銀河系是一個漩渦星系，它所包含的各種類型的恒星總數(shù)在

16、 1000 億 顆以上。除恒星外，還有各種類型的銀河星云、星際氣體和塵埃。銀河系 總體結(jié)構(gòu)大致如下： 銀河系的物質(zhì)（主要是恒星） 密集部分組成一個圓盤， 形狀有如鐵餅， 叫做銀盤。 銀盤中心平面叫做銀道面。 銀盤中心隆起的部 分叫做銀河系核球， 核球中心叫做銀核。 銀盤外面是一個范圍廣大、 近似 球狀分布的系統(tǒng)，叫做銀暈，在銀暈部分恒星分布比銀盤處要稀疏得多。 整個銀河系都在運動著。銀盤直徑大約 10萬光年，中心厚度 1.2萬光年， 太陽系在離銀核 3.3 萬光年的邊緣位置上。當(dāng)我們（在太陽的位置）向著 銀盤“左右”方向（即銀道面）望去的時候，看到的星最多，在天球上表 現(xiàn)為星光密集的一條光帶，

17、 這就是銀河；當(dāng)我們向著銀盤的“上”、 “下” 兩邊（即銀暈部位）望去的時候，看到的星比較稀疏，這就是銀河以外的 那部分天空的情況。 當(dāng)我們向銀河系的中心望去， 由于銀河中心處的恒星 特別密，因此銀河顯得特別明亮， 這是夏季銀河的情況。 當(dāng)我們向著銀河 系的邊緣方向望去，看到的銀河就不那么明亮，這是冬季銀河的情況。3河外星系銀河系以外的星系稱為河外星系，它是和銀河系同等級的恒星系統(tǒng)。 河外星系有的由幾萬顆恒星所組成， 有的由幾百億、 甚至上千億顆恒星組 成。目前，已經(jīng)觀測到的河外星系約有 10 億個。根據(jù)它們的形態(tài)，可以 大致分為漩渦星系、橢圓星系、棒狀星系、不規(guī)則星系四類。4仙女座星系仙女座星系是距離我們最近、最亮（肉眼可見）的河外星系。它位于 仙女座內(nèi)，因而得名。肉眼看去，它是一個云霧狀的光斑，因而人們又稱 它為仙女座星云。 仙女座星系距離我們 220 萬光年，利用大型望遠(yuǎn)鏡可以 看到它是由一顆顆恒星密集而成。它的直徑有 16 萬光年，據(jù)估計，擁有 1000億顆