1241.宇宙的起源(教學(xué)設(shè)計(jì))教案

1、宇宙的起源教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析：本節(jié)內(nèi)容從古代人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)、宇宙起源的證據(jù)、大爆炸宇宙論三方面介紹宇宙的起源。千百年來(lái)，科學(xué)家們一直在探尋宇宙是什么時(shí)候、如何形成的。直到今天，科學(xué)家們才確信，宇宙是由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸形成的。在爆炸發(fā)生之前，宇宙內(nèi)的所存物質(zhì)和能量都聚集到了一起，并濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，之后發(fā)生了大爆炸。大爆炸使物質(zhì)四散出擊，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應(yīng)下降，后來(lái)相繼出現(xiàn)在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命，都是在這種不斷膨脹冷卻的過(guò)程中逐漸形成的。二、學(xué)情分析學(xué)生通過(guò)七年級(jí)第三章地球與宇宙的學(xué)習(xí)已經(jīng)對(duì)銀河系，特別是太陽(yáng)系有了一定的了解，但是

2、書本中對(duì)于宇宙卻涉及甚少，只簡(jiǎn)單的談到了宇宙由河外星系和銀河系組成，以及通過(guò)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)測(cè)得了距離地球最遠(yuǎn)的天體的是130億光年。諸如宇宙有無(wú)中心，宇宙有無(wú)邊界等問題卻沒有在當(dāng)時(shí)解決，隨著學(xué)生科學(xué)概念的發(fā)展，這些問題已經(jīng)成為了他們迫切想解決的難題。三、教學(xué)目標(biāo).知識(shí)與技能：了解大爆炸宇宙論的主要觀點(diǎn)；.過(guò)程與方法：通過(guò)建立星系運(yùn)動(dòng)模型，能夠準(zhǔn)確說(shuō)出星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；.情感、態(tài)度與價(jià)值觀：樹立科學(xué)的宇宙觀，以及熱愛科學(xué)勇于探索的精神。四、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：星系運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和大爆炸宇宙論難點(diǎn)：構(gòu)建星系運(yùn)動(dòng)模型五、教法學(xué)法以“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的自主能力和創(chuàng)新能力，通過(guò)“實(shí)驗(yàn)

3、探究”的學(xué)習(xí)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。六、教學(xué)手段“演示法”和“實(shí)驗(yàn)法”相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)方法七、教具學(xué)具多媒體課件、氣球、馬克筆八、教學(xué)過(guò)程【新課引入】“請(qǐng)大家閉上眼睛，幻想我們正在一艘超級(jí)宇宙飛船上，周圍浩瀚無(wú)邊的星際，我們?cè)噲D要穿梭到宇宙的起點(diǎn)！”（“嘿，伙計(jì)們，趕快醒來(lái)！振奮人心的時(shí)刻就要到來(lái)了！我們已經(jīng)旅行到了宇宙的邊緣！”我們?cè)谒瘔?mèng)中被船長(zhǎng)激動(dòng)的大叫聲中驚醒。飛船的前方，一個(gè)炫目的光點(diǎn)刺得大家睜不開眼！大家齊聲驚呼：“我們到達(dá)宇宙的起點(diǎn)啦！”“趕快系好安全帶！超級(jí)飛船變形，加速，穿越宇宙的大爆炸！5，4，3，2，1，出發(fā)！”船長(zhǎng)的話音剛落，飛船便一頭扎

4、進(jìn)了那個(gè)耀眼的白點(diǎn)）師：好，請(qǐng)同學(xué)們睜開眼睛，那么這“白點(diǎn)”究竟是什么呢？我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)一下宇宙的起源?！局R(shí)回顧】：銀河系Y其他恒星世界銀河系Y地地月系太陽(yáng)Y其他行星和衛(wèi)星等河外星系60東部【提問】4：0那么宇宙的概念到底是什么呢北西？部部宇宙2：0宇宙是萬(wàn)物的總稱，是空間和時(shí)間的統(tǒng)一。宇宙是物質(zhì)世界，它處于不斷的運(yùn)0動(dòng)第一和季發(fā)度展當(dāng)中第三，季宇度宙中有上千億的星系，平均每一個(gè)星系又有上億的恒星及各類天體。一、古代人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)【提問】其實(shí)，自古以來(lái)，人類對(duì)于宇宙的探索從未停止過(guò)。當(dāng)然也形成了許多關(guān)于宇宙起源的傳說(shuō)，中國(guó)自古流傳著盤古開天地，歐洲也有上帝創(chuàng)造天地和萬(wàn)物的傳說(shuō)。那我們先來(lái)

5、看一下這兩個(gè)傳說(shuō)。盤古開天地古時(shí)候流傳著一個(gè)盤古開天地的神話，說(shuō)的是在天地開辟之前，宇宙不過(guò)是混混沌沌的一團(tuán)氣，里面沒有光，沒有聲音。這時(shí)候，出了一個(gè)盤古氏，用大斧把這一團(tuán)混沌劈了開來(lái)。輕的氣往上浮，就成了天；重的氣往下沉，就成了地。以后，天每天高出一丈，地每天加厚一丈，盤古氏本人也每天長(zhǎng)高了一丈。這樣過(guò)了一萬(wàn)八千年，天就很高很高，地就很厚很厚，盤古氏當(dāng)然也成了頂天立地的巨人。后來(lái)，盤古氏死了，他的身體的各個(gè)部分就變成了太陽(yáng)、月亮、星星、高山、河流、草木等等。這就是開天辟地的神話。上帝創(chuàng)造天地和萬(wàn)物地球沒有形成以前，世界是一片空蕩虛無(wú)的空間。后來(lái)，上帝來(lái)到這世界，把它分為天地，命令道：“光??！

6、出來(lái)！”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，上帝創(chuàng)造了空氣。第三天，上帝把地上的水聚起來(lái)，命令道：“陸地喲，出現(xiàn)吧！”于是陸地誕生了，海形成了。第四天，上帝創(chuàng)造了太陽(yáng)、月亮和許多伴陪它們的星星。第五天，上帝創(chuàng)造了在天空中飛翔的鳥，創(chuàng)造了在水中生活的魚類。第六天，上帝創(chuàng)造了各種昆蟲、野獸和牲畜，最后，創(chuàng)造了人，讓人來(lái)管理世上的一切。第七天，上帝對(duì)創(chuàng)造的一切感到非常滿意，把第七天定為圣日，也就是人們所說(shuō)的禮拜天，上帝休息了?！咎釂枴磕氵€知道其他有關(guān)于宇宙創(chuàng)始的神話故事嗎？【討論】古代人為什么會(huì)對(duì)宇宙的起源形成這樣的認(rèn)識(shí)？古代人對(duì)自然界認(rèn)識(shí)的水平與當(dāng)時(shí)的科技發(fā)展水平相適應(yīng)；古人樸

7、素的自然觀和了解宇宙的共同愿望。二、宇宙起源的證據(jù)講述：神話畢竟是神話。近現(xiàn)代的科學(xué)家們用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)宇宙起源做了深入的研究，發(fā)現(xiàn)了許多關(guān)于宇宙起源的證據(jù)。最重要的發(fā)現(xiàn)-美-國(guó)-天文學(xué)家哈勃的發(fā)現(xiàn)?！咎釂枴繛榱朔奖愦蠹依斫?，我們先來(lái)聽一個(gè)聲音，看看大家能否從這個(gè)聲音中獲取什么信息？（多普勒效應(yīng)）【討論】從剛才的聲音當(dāng)中，你能否判斷出這輛騎車到底是怎么運(yùn)動(dòng)的呢？騎車由近到遠(yuǎn)【總結(jié)】沒錯(cuò)，是不是騎車離我們?cè)絹?lái)越近的時(shí)候他的汽笛聲音變的尖細(xì)，騎車離我們遠(yuǎn)去時(shí)，汽笛聲變的低沉呢？【講述】其實(shí)不僅聲波有這樣的特性，光波也有。而且天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)星系光譜線會(huì)隨著它離我們距離的遠(yuǎn)近而有規(guī)律地變化。離開我

8、們而去的恒星發(fā)出的光線的光譜向紅光光譜方向移動(dòng)（紅移）。反之靠近我們的恒星的光線的光譜會(huì)向藍(lán)光光譜方向移動(dòng)（藍(lán)移）騎車恒星靠近高亢藍(lán)移遠(yuǎn)離低沉紅移【講述】哈勃在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)星系光譜的研究發(fā)現(xiàn)了所有的星系都是遠(yuǎn)離我們而去的1A星系間的距離在不斷擴(kuò)大星系離我們?cè)竭h(yuǎn)，他的退行速度越快具體如何理解1、2兩句話呢？其實(shí)今天老師帶來(lái)了一個(gè)，讓大家來(lái)感受下【討論】所有的星系都在離我們而去，是不是能夠說(shuō)明地球就是宇宙的中心？不能，對(duì)于任何一個(gè)星系，其他星系都在離它遠(yuǎn)去，所以不能說(shuō)明地球就是宇宙的中心。對(duì)于第二句話的理解我們可以模擬小車甲、乙。小車甲1以米每秒的速度勻速直線運(yùn)動(dòng)，小車乙呢，他剛開始也是1米每

9、秒，但是他是加速運(yùn)動(dòng)的，設(shè)他的加速度是1米每二次方秒，那么他第一秒的時(shí)候速度就變成了2米每秒，第二秒的時(shí)候變成了米每秒，以此類推那么隨著時(shí)間的推移小車乙是不是速度越來(lái)越快，那么兩車間的距離是不是也就越來(lái)越大了。反過(guò)來(lái)說(shuō)兩車間的距離越大，小車乙是不是運(yùn)動(dòng)的速度越快呢？對(duì)于星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)我們也可以構(gòu)建一個(gè)氣球模型。【實(shí)驗(yàn)】.準(zhǔn)備一只氣球，在其表面畫上一些小圓點(diǎn)。.用打氣筒持續(xù)地向氣球充氣，使氣球不斷地膨脹。.觀察氣球在膨脹過(guò)程中各個(gè)小圓點(diǎn)間距離的變化。.分析各小圓點(diǎn)間距離變化的原因。隨著氣球越來(lái)越大，黑點(diǎn)間的距離也（學(xué)生補(bǔ)充）說(shuō)明宇宙處于不斷膨脹之中。（把氣球的氣放掉）也就是說(shuō)假如時(shí)光倒退，宇宙中

10、的星系就會(huì)聚集在一起，這就是著名的大爆炸宇宙論。大爆炸宇宙論也是目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學(xué)說(shuō)。三、大爆炸宇宙論大爆炸宇宙論：大約15億0年前，我們所處的這個(gè)宇宙全部以粒子的形式、極高的密度和溫度，被擠壓在一個(gè)“原始火球”中。宇宙就是在這個(gè)大火球的爆炸中誕生的。爆炸引起宇宙的膨脹一直延續(xù)至今，仍將不斷延續(xù)下去。但是對(duì)于大爆炸之前，宇宙又是什么，科學(xué)家也沒有統(tǒng)一的定論。注：大爆炸是沒有中心的爆炸，也就是說(shuō)任何一個(gè)地方都有可能會(huì)發(fā)生爆炸?！鹃喿x】我們把宇宙演化簡(jiǎn)史列成下面的表格：時(shí)亥U大爆炸后的溫度宇宙溫度下降到密度宇宙密度下降到水密度的倍數(shù)宇宙內(nèi)容物秒光子、電子、正電子、中微子、反中微子和

11、少質(zhì)子及中子，它們都處在熱平衡中,量秒光子、電子、正電子、中微子、反中微子和質(zhì)及中子但質(zhì)子數(shù)要增加一些，占質(zhì)子與中子,數(shù)的）它們都處在熱平衡中好總秒中微子和反中微子脫離熱平衡在質(zhì)子和中子的總數(shù)中質(zhì)子占秒電子和正電子脫離熱平衡質(zhì)子占質(zhì)子與中子總數(shù)的分秒形成氦原子核宇宙中幸存的中子全部被結(jié)合:氦原子核中質(zhì)子占質(zhì)子與中子總數(shù)的到分秒光子、中微子、反中微子、少量電子、氫原子核、氦原子核，不再處在熱平衡萬(wàn)年宇宙從輻射為主轉(zhuǎn)向以實(shí)物為主萬(wàn)年電子和原子核結(jié)合成為原子億年太陽(yáng)誕生億年地球上出現(xiàn)生命【討論】請(qǐng)你預(yù)測(cè)下宇宙的將來(lái)怎么樣？宇宙會(huì)永遠(yuǎn)的膨脹下去；宇宙膨脹到一定的程度會(huì)塌縮而在大擠壓中終結(jié)。閱讀：霍金宇

12、宙之迷的探索者史蒂芬霍金年月日出生于英國(guó)的牛津，那一天剛好是伽利略逝世周年紀(jì)念日。童年的霍金熱衷于搞清楚一切事情的來(lái)龍去脈，他提出黑洞理論和宇宙無(wú)邊界的設(shè)想成為現(xiàn)代宇宙學(xué)的重要基石?；艚鸬挠钪鏌o(wú)邊界設(shè)想：一、宇宙是無(wú)邊界的，它沒有外面。二、宇宙不是可以任意賦予初始條件或邊界的一般系統(tǒng)。中國(guó)主要有：蓋天說(shuō)、渾天說(shuō)、宣夜說(shuō)，并稱為“論天三家”蓋天說(shuō)是中國(guó)古代最早的一種宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)認(rèn)為，天是圓形的，像一把張開的大傘覆蓋在地上，地是方形的，像一個(gè)棋盤，日月星辰則像爬蟲一樣過(guò)往天空，因此這一學(xué)說(shuō)又被稱為“天圓地方”說(shuō)。渾天說(shuō)引是我國(guó)古代的一種宇宙學(xué)說(shuō)。由于古人只能在肉眼觀察的基礎(chǔ)上加以豐富的想像，來(lái)構(gòu)想天體的構(gòu)造。渾天說(shuō)最初認(rèn)為：地球不是孤零零地懸在空中的，而是浮在水上；后來(lái)又有發(fā)展，認(rèn)為地球浮在氣中，因此有可