3.3人類對宇宙的探索教學(xué)設(shè)計浙教版七年級上冊科學(xué)

浙教版七上科學(xué)§3.3人類對宇宙的探索教學(xué)設(shè)計課題3.3人類對宇宙的探索單元三學(xué)科科學(xué)年級七上教材分析本課時為新浙教版七上第三章第3節(jié)《人類對宇宙的探索》的第1課時，主要內(nèi)容：從“地心說”到“日心說”。本課時是在學(xué)生學(xué)習(xí)地球、太陽、太陽系等內(nèi)容后進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，主要是讓學(xué)生了解宇宙的起源；從地心說到日心說再到現(xiàn)代宇宙學(xué)說，認(rèn)識到人類對宇宙的認(rèn)識是一個不斷發(fā)展的漫長的歷程；提升學(xué)習(xí)探索宇宙的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，樹立正確的宇宙觀。本課時既是太陽系的深入與拓展，更是后續(xù)學(xué)習(xí)宇宙相關(guān)知識的基礎(chǔ)，所以具有十分重要的地位和作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)科學(xué)觀念：了解地心說及其主要觀點(diǎn)；了解日心說及其主要觀點(diǎn)；了解觀測對認(rèn)識宇宙的重要；了解大爆炸宇宙學(xué)說；科學(xué)思維：了解宇宙是有起源的、膨脹的、演化的；了解人類對宇宙的認(rèn)識是一個不斷發(fā)展的漫長歷程；根據(jù)逆向思維，了解宇宙大爆炸理論；探究實(shí)踐：通過閱讀、分析等活動，學(xué)生提高收集信息和處理信息的能力，提高表達(dá)、交流和合作的能力；態(tài)度責(zé)任：學(xué)生對自然現(xiàn)象保持較強(qiáng)的好奇心和求知欲,激發(fā)勇于探索宇宙的興趣,尊重科學(xué)原理不斷提高對科學(xué)的興趣，關(guān)心科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，反對迷信，培養(yǎng)正確的宇宙觀。重點(diǎn)熱大爆炸宇宙理論難點(diǎn)宇宙的起源證據(jù)，星系運(yùn)動模型的建立教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課2023年9月21日，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講航天員為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課，并通過視頻與地面課堂師生進(jìn)行實(shí)時互動交流?！疤鞂m課堂”對于培養(yǎng)青少年科學(xué)精種、激發(fā)探索浩瀚宇宙的興趣具有獨(dú)特優(yōu)勢。人類為什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些發(fā)現(xiàn)？導(dǎo)入新課講授新課一、從“地心說”到“日心說”：地球曾被人們認(rèn)為是宇宙中獨(dú)一無二的天體，是字宙的中心?？茖W(xué)研究表明：地球位于太陽系內(nèi)，天陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通的位置，并沒有明顯的獨(dú)特地位。關(guān)于宇宙和我們賴以生存的地球，從古到冷，人們的認(rèn)識經(jīng)歷了根本性的變革。1、我國古代的宇宙觀：我國戰(zhàn)國時期的蓋天說認(rèn)為，天圓如張蓋，地方如棋盤。蓋天說這種宇宙觀，雖然已經(jīng)擺脫神話的影響，但遠(yuǎn)沒有揭示宇宙的本質(zhì)。到秦漢時期，人們初步認(rèn)識了太陽、月球和顆行星的基本運(yùn)動規(guī)律,并能推算天象的發(fā)生。2、“地心說”的主要觀點(diǎn)：早期的希臘人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世紀(jì)，希臘天文學(xué)家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認(rèn)識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了地球中心學(xué)說，創(chuàng)立了“地心說”模型。托勒密認(rèn)為，地球是宇宙中心，且靜止不動，太陽、月球、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)?！暗匦恼f”可以解釋5顆行星的觀測路徑，以及太陽、月球的運(yùn)動路徑。所以在隨后的1000多年里，普遍為人們所接受。3、人們對“地心說”的質(zhì)疑：盡管托勒密的地心說模型并不正確，便它能夠解釋很多人們觀察到的天文現(xiàn)象，所以也給發(fā)現(xiàn)“地心說”不足的人們造成了難題。（1）科學(xué)家們的觀測：科學(xué)家經(jīng)過仔細(xì)觀測，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。（2）哥白尼的發(fā)現(xiàn)：16世紀(jì)，哥白尼用自制的簡陋儀器，經(jīng)過20年的天文觀測與研究發(fā)現(xiàn)，與其他5顆行星一樣，地球也是一顆行星。（地心說宇宙模型）（日心說宇宙模型）（3）哥白尼提出“日心說”：哥白尼認(rèn)為，天空中觀察到的行星運(yùn)動可通過旋轉(zhuǎn)的地球來簡單地解釋。在得出地球是一顆行星后，哥白尼為太陽系建立了一個“日心說”模型。該模型認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽做圓周運(yùn)動。哥白尼在著作《天球運(yùn)行論》中闡述了“日心說”的理論基礎(chǔ)。（4）“日心說”的證據(jù)：與地球是宇宙的中心的觀點(diǎn)相比，“日心說”的提出是一個重大突破。但哥白尼保留了希臘人的行星做圓周運(yùn)動的觀點(diǎn)，也未能正確解釋行星的運(yùn)動方式與成因。用現(xiàn)代科學(xué)方法探索自然的思想，須用實(shí)際觀測進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不合格的思想會被拋棄，只有檢驗(yàn)合格的思想才能逐漸被人們接受?！叭招恼f”挑戰(zhàn)了當(dāng)時占主導(dǎo)地位的“地心說”在絕大多數(shù)人仍相信“地心說”的時代，人們需要更多的證據(jù)才能接受“日心說”。（5）伽利略的觀測為“日心說”提供有力證據(jù)：1609年，科學(xué)家伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀測天空，他收集的證據(jù)，逐漸讓入們相信“日心說”是正確的。伽利略的發(fā)現(xiàn)：①太陽上有黑子，說明太陽并不完美；②圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星，說明并非所有天體都在繞地球運(yùn)行；③金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。（6）“日心說”的意義所在：①日心說"吸引人的地方是它簡單，人們可以更好地理解它。②哥白尼采用科學(xué)方法，基于多年觀測，開啟了科學(xué)革命，推翻了“地心說”；③哥白尼“日心說”的建立，使我們的認(rèn)識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天我們知道，太陽系中的所有天體都圍繞太陽公轉(zhuǎn)。閱讀：伽利略討論交流：“日心說”中有關(guān)宇宙以太陽為中心的提法也有不正確之處，請用相關(guān)知識解釋。參考：日心說確實(shí)不完全正確,但它與原來的地心說相比已經(jīng)是一個很大的進(jìn)步了；日心說的正確在于認(rèn)識到太陽系行星是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的,是太陽系的中心；但它的錯誤在于：1）認(rèn)為太陽是宇宙的中心.我們現(xiàn)在都知道太陽只是太陽系的中心,并不是宇宙的中心,它連銀河系的中心都不是；2）認(rèn)為行星圍繞太陽作勻速圓周運(yùn)動.而事實(shí)上行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道不是正圓而是橢圓,運(yùn)行速率也會受到它與太陽之間的距離影響。二、現(xiàn)代宇宙學(xué)說：1、宇宙學(xué)：研究宇宙的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和演化（起源、演化和死亡）的科學(xué)。2、宇宙存在不同的天體系統(tǒng)層次：我們看到的宇宙是由各種不同的天體系統(tǒng)組成的。科學(xué)有借助現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡，揭開了宇宙中的許多奧秘。讀圖：二十世紀(jì)一二十年代，天文學(xué)家用大型望遠(yuǎn)鏡觀測了銀河系以外的星系，測出不同星系間的距離，判斷它們的運(yùn)動速度以及運(yùn)動方向。閱讀圖3.34，回答下列問題：1）牧夫座星系離地球有多遠(yuǎn)？它的退行速度有多大？2）哪個星系的退行速度最大？哪個星系離地球最近？3）得出結(jié)論，星系距離地球的遠(yuǎn)近與其退行的速度有什么關(guān)系？3、哈勃對星系運(yùn)動模型的研究：1929年，天文學(xué)家哈勃根據(jù)自己對銀河系以外星系距離的測定，結(jié)合其他天文學(xué)家的工作，分析了20多個星系的退行速度和距離，發(fā)現(xiàn)銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠(yuǎn)離我們而去，距離越遠(yuǎn)，離開我們的速度越大。這表明，我們所處的宇宙正在膨脹。哈勃定律，星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。哈勃定律可以用公式表示為:v=dH其中，v為星系退行速度，d為星系到觀察者的距離，H為哈勃常數(shù)。哈勃定律被隨后的進(jìn)一步觀測所證實(shí)。哈勃定律反映了整個宇宙的整體性,展示了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙正在不斷地膨脹。思考討論：幾乎所有的星系都在退行，是否意味著地球處于宇宙的中心？參考：河外星系都在遠(yuǎn)離我們而去，并不意味著我們處于“宇宙的中心”。造成無數(shù)星系四散離去的原因，是宇宙正處在一種整體膨脹之中。這種膨脹使得所有的星系并非只是遠(yuǎn)離我們而去，而是相互之間都在彼此分離。你到任何一個星系上去，都會看到同樣的情景。探索活動：為了幫助我們更好地理解星系是如何運(yùn)動的，我們可以建立星系運(yùn)動模型，了解星系運(yùn)動的特點(diǎn)。1）準(zhǔn)備一只氣球，在其表面貼上一些圓形小紙片。小紙片代表星系；2）在圓形小紙片上用筆做記號，表示星系上的“居民”，記錄相鄰“星系”的位置和距離；3）用打氣筒持續(xù)地向氣球充氣:使氣球不斷地脹大(即宇宙膨脹)；4）觀察氣球在脹大過程中，各個圓形小紙片間距離的變化。這些原先靠得很近的“星系”之間的距離增大了嗎?4、現(xiàn)代宇宙學(xué)說的發(fā)展：現(xiàn)代宇宙學(xué)以愛因斯坦的廣義相對論為理論基礎(chǔ)，以天文觀測為事實(shí)依據(jù)。（1）愛因斯坦的靜態(tài)宇宙模型：1915年，著名科學(xué)家愛因斯坦建立了廣義相對論，他將廣義相對論用于宇宙的研究，建構(gòu)了一個靜態(tài)的宇宙模型。（2）弗里德曼的動態(tài)宇宙模型：1922年，蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德曼從廣義相對論出發(fā)，得到了一個均勻地膨脹或收縮的宇宙模型，遺憾的是這個動態(tài)的模型并不為當(dāng)時的人們所重視。當(dāng)哈勃定律公布后，人們驚喜地發(fā)現(xiàn)，天文觀測發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象正是理論模型所預(yù)言的現(xiàn)象。理論預(yù)言被天文觀測證實(shí)了。思考討論：我們是否可以做出這樣的推斷:宇宙在不斷膨脹，這意味著過去的宇宙比現(xiàn)在小。那么時間越往前，宇宙中的星系之間的距離是否必然越??？再往前倒退至某一時間，宇宙是否密集在一個點(diǎn)上？（3）伽莫夫的宇宙大爆炸理論：（附視頻）1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。他們認(rèn)為，宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點(diǎn)”的大爆炸，之后宇宙不斷膨脹、溫度不斷下降，生成各種物質(zhì)，形成各種星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍將繼續(xù)膨脹下去。理論預(yù)測的結(jié)果與實(shí)際觀測的結(jié)果相一致，理論才能被人們接受。（4）宇宙大爆炸理論被廣泛認(rèn)同：宇宙膨脹得到了觀測事實(shí)的有力支持，宇宙天爆炸理論成功地解釋了很多觀測事實(shí)。因此，宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種宇宙起源學(xué)說。多方面觀測研究表明，我們的宇宙始于約138億年前的一次大爆炸。大爆炸為后來的星系、恒星和行星的形成與演化提供了所有的能量。宇宙大爆炸理論是目前最準(zhǔn)確的描述宇宙從誕生到當(dāng)前狀態(tài)的模型。（5）人類對宇宙的探索將持續(xù)下去：雖然宇宙大爆炸理論已經(jīng)取得很大的成功，但是隨著研究的不斷深入，仍然遇到了不少的疑難問題。像一切科學(xué)理論一樣，宇宙大爆炸理論沒有也不會窮盡一切真理，它也有局限性，是“未完成的樂意”。宇宙讓我們的思考廣闊而深邃。宇宙有沒有邊界？宇宙會終結(jié)嗎？……這些問題，有待于人們?nèi)ヌ剿骱妥C實(shí)。地心說與人們生活中的觀察比較接近地心說的提出與當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)水平有關(guān)日心說的提出基于觀測儀器的發(fā)展使學(xué)生認(rèn)識到儀器和觀測的重要性從地心說到日心說，學(xué)生體會人類對宇宙的認(rèn)識是一個漫長的過程所有的理論都需要得到觀測的檢驗(yàn)活動體會宇宙的膨脹現(xiàn)代宇宙模型是基于觀測、分析、推理一個猜想被中一個猜想替代，需要科學(xué)家們的努力與堅持人類以宇宙的探索沒有停止，激發(fā)學(xué)生對探索宇宙產(chǎn)生興趣課堂練習(xí)1、關(guān)于大爆炸論的下列說法中，不正確的是（C）A．微波背景輻射是熱大爆炸的有力證據(jù)B．爆炸引起的宇宙膨脹至今還在繼續(xù)C．宇宙各星系間的相對位置不會再發(fā)生改變D．宇宙有可能永遠(yuǎn)膨脹下去2、下列是宇宙大爆炸理論觀點(diǎn)的是（A）A．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在正在加速膨脹B．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在膨脹已開始變慢C．大爆炸發(fā)生于很久的過去，現(xiàn)在宇宙已處于穩(wěn)定狀態(tài)D．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在膨脹已結(jié)束且開始收縮3、宇宙熱大爆炸后（D）A．密度增大，溫度升高B．密度減小，溫度升高C．密度增大，溫度降低D．密度減小，溫度降低4、下列有關(guān)大爆炸宇宙論的說法正確的是（D）A．大爆炸宇宙論是科學(xué)家通過科學(xué)觀察和研究得出的科學(xué)結(jié)論B．大爆炸宇宙論是科學(xué)家通過科學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)的一些自然現(xiàn)象所建立的假說C．因?yàn)橛钪嬖诓粩嗯蛎浀氖聦?shí)為大爆炸宇宙論提供了有力證據(jù)，所以大爆炸宇宙論已經(jīng)說明了宇宙起源的事實(shí)D．大爆炸宇宙論和牛頓第一定律一樣是科學(xué)定律及時訓(xùn)練，有利于鞏固剛剛學(xué)習(xí)的新知識。同時還有發(fā)現(xiàn)學(xué)生理解所學(xué)知識中存在的問題，便于及時糾正、修補(bǔ)。課堂小結(jié)1、地心說：創(chuàng)立者托勒密，主要觀點(diǎn)：地球是靜止的，是宇宙的中心，其他天體都圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；2、“日心說”創(chuàng)立者哥白尼，主要觀點(diǎn)：太陽是宇宙的中心，地球及其他星體都圍繞太陽作圓周運(yùn)動；由伽利略的天文觀測作