第一篇：宇宙的未來教學設計

《宇宙的未來》教學設計

一、教學目標：

1.了解有關宇宙學的一些知識。2.能讀懂本演講錄的內容.。

3.引導學生體會這篇講演幽默的語言風格，提高自己的思維和表達能力。情感目標

二、教學重點、難點

重難點：

1、了解有關宇宙學的知識。

2、引導學生體會這篇演講幽默的語言風格。

三、課時安排：第一課時

四、教學步驟

（一）趣味導入：

同學們都很喜歡看穿越小說，那誰來給我們說說你看了哪些穿越小說、電影、電視劇呢？你們看的穿越小說，有穿越地球看到宇宙世界的嗎？那么我們今天就來學習一篇講說宇宙未來會怎樣的文章。

（二）作者簡介（展示圖片）

史蒂芬.霍金(Stephen Hawking)1942年1月8日生于牛津，那一天剛好是伽利略逝世三百年。可能因為他出生在第二次世界大戰的時代，所以小時候對模型特別著迷。他十幾歲時不但喜歡做模型飛機和輪船，還和學友制作了很多不同種類的戰爭游戲，反映出他研究和操控事物的渴望。這種渴望驅使他攻讀博士學位，并在黑洞和宇宙論的研究上獲得重大成就。霍金十三、四歲時已下定決心要從事物理學和天文學的研究。十七歲那年，他考到了自然科學的獎學金，順利入讀牛津大學。學士畢業后他轉到劍橋大學攻讀博士，研究宇宙學。史蒂芬霍金是繼阿爾伯特愛因斯坦之后最杰出的物理學家。霍金1942年出生于英國牛津，先后就讀于牛津大學和劍橋大學，學習數學、物理學和宇宙學。1963年，霍金經診斷得了肌萎縮性側索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮，導致癱瘓；說話會越來越困難，直至完全喪失語言能力；患者通常因并發肺炎或窒息而死亡。不過，患者的思維能力包括記憶能力不受影響。醫生告訴霍金他最多只能活兩年。在經歷了一段短暫的失望和沮喪后，霍金又開始了他的宇宙學研究。霍金后來在相對論、“大爆炸”和黑洞等領域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的暢銷書。霍金被確診患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理論研究，仍在為大統一理論而耕耘不已。霍金現任劍橋大學盧卡斯數學教授，這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。

（提醒學生：可積累很好的作文素材或論據。人的精神力量是難以想象的，一個人要有精神，一個民族也要依靠精神，精神的力量往往可以超越世上難以逾越的障礙。）

（三）關于宇宙的未來

今天，我們來探討一個有趣的話題--宇宙是怎樣誕生的?它從何而來?又向哪里去? 斯蒂芬霍金教授寫的《時間簡史》給了我們這樣的回答： 我們現在生活的宇宙有自己的歷史起點，它大約誕生于150億年前，那時，宇宙只是一個點，不占有空間，也沒有時間的概念。在這一點發生了大爆炸，時間和空間從此開始，物質開始形成。

最初，宇宙的溫度極高，隨著時間的推移，空間越來越大，溫度越來越低，宇宙中的能量與物質不斷發生復雜的反應，逐漸形成星系。

空間繼續擴大、膨脹，直到今天，宇宙仍然在膨脹之中。ァ〈笤莢誥嘟50億年前，太陽形成。

大約在距今46億年前，地球形成。

現在在膨脹，將來也會膨脹，也許在膨脹到一定程度后，宇宙開始收縮，可能會收縮成一個點，一個不占有空間的點。到那時，時間結束。到底會不會這樣，現在還說不定。

大爆炸之前是怎么回事，不知道。永遠也無法知道。フ餼褪譴蟊炸宇宙的基本理論。

（四）題解：

在中文里，“宇”是“上下四方”的意思，表示空間；“宙”是“古往今來”的意思，表示時間。宇宙的歷史，就是空間在時間上發展的過程，斯蒂芬霍金以時間為序，研究我們所處的這個宇宙誕生、發展，以及它將來可能的狀況，因此，他把自己的書稱作《時間簡史》，實際上就是《宇宙簡史》。

（五）整體感知

1.預習了本篇文章，用一句話簡要地說出本文講了什么。

本文講的是宇宙的未來問題，預測了兩種結局：或膨脹，或收縮。（只要是文中提到的都算對）

（六）研讀文章

這篇文章讀起來雖然有點困難，但我們還是知道它在說什么。看來同學們的領悟能力還不錯。那下面我們來分析文章。把文章分成幾個部分，然后逐一進行分析。

閱讀1--6段，回答以下兩個問題：

（1）作者講演的題目是“宇宙的未來”，卻先講了許多歷史故事，這起到了什么作用？你認為這是跑題了還是還是與話題有關聯？

答：如同中國古代說書人先講一段別的故事以引出正題一樣，屬于反面落筆，這篇講演先從古代的先知和女巫談起，以引起聽眾的興趣，起到了引出話題的作用。作者敢于諷刺那些古代預言家，正是代表科學界表明了一種自信，因為科學的預言是建立在科學研究基礎之上的。是可以用科學原理加以說明的。所以說，“講史”是為了“襯今”，不是“跑題”，而是與話題相關的。

（2）作者對宇宙的未來的預言與巫師、宗教預言家對人類社會未來的預言有何不同? 明確：前者是有科學根據的，是運用天體物理學理論進行的科學推測，科學預言；而后者是沒有科學根據可言的。--其實，從上面的題目就可知道，人類社會的未來根本就是無法預言的，因為方程是混沌的，所以巫師、宗教預言家對人類社會的預言注定就是荒唐的。

2.閱讀7--10自然段，思考這樣一個問題：作者在第八自然段中為什么說“即便我們知道了制約宇宙的有關定律，我們仍然不能利用它們去預言遙遠的未來”？為什么第十自然段又說“盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實際上我們不能預言它”？ 答：“因為物理方程的解會呈現出一種稱作混沌的性質”“方程可能是不穩定的”；同樣，“制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態的非常小的改變會導致非常不同的結果”。

3.閱讀第11--13自然段，思考為什么科學不能預言人類社會的未來，卻可以預言宇宙遙遠的未來？

答：人類社會的未來是混沌的，不確定的；而“宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的。因此我們可以預言宇宙遙遠的未來”。4.閱讀14--25段，思考一下三個問題。（1）預言宇宙未來的關鍵是什么？ 答：關鍵在于宇宙的平均密度是多少。

（2）根據作者的論述，我們目前所能看到的宇宙物質最多是“臨界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍縮。然而作者又指出，“也許存在足夠的暗物質，使宇宙最終坍縮”呢。宇宙中存在暗物質的證據是什么？

答：“一個證據來自于螺旋星系”，“必須存在某種看不見的物質形式，其引力吸引足以把這些旋轉的星系牢牢抓住”。“另一個證據來自于星系團”，“要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團就會飛散開去……所以，在星系團中我們觀測到的星系以外必須存在額外的暗物質”。

（3）作者又舉了哪兩種假說，說明現在的宇宙密度可能就在臨界狀態？ 作者為了說明現在的宇宙密度可能就在臨界狀態，列舉了兩種假說，“一種是所謂的人擇原理”，另一種是“極早期的暴漲理論”.5.最后一段是總結。文中最后一句：“兩方下賭注，以保萬無一失”，表現了作者什么樣的語言風格？文章中類似的語句還有哪些？ 答：表現了作者幽默的語言風格，也表明了作者嚴謹的科學態度。

五、作業

宇宙有時間嗎？有未來嗎？寫下你的理解。

第二篇：《宇宙的未來》教學設計

《宇宙的未來》教學設計

教學目標：

1、學習本文生動、幽默的演講風格，感受語言的幽默生動帶來的親和力和輕松感。

2、感受科學精神，增進科學素養，培養科學思辨能力和愛科學、用科學的熱情。

教學重點：學習本文生動、幽默的演講風格，感受語言的幽默生動帶來的親和力和輕松感。

教學難點：準確地感知和理解文中重要語句。教學方法：自主、合作、探究 課時安排：1課時 教學過程：

一、課前導入：

在當今世界的自然科學領域，能夠和愛因斯坦比肩的人物恐怕應當首推史蒂芬?霍金了，他不但做出了輝煌的科學成就，其堅強的意志品質也深深地感染著我們，我們今天就來學習他的一篇演說辭《宇宙的未來》（板書課題）。

仰望燦爛的星空，我們會肅然起敬，產生無窮無盡的聯想和想像。從古到今，人們對于宇宙的猜測和探索從來也沒有停止過。如屈原在《天問》里就發出了一系列的探問：“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？……九天之際，安放安屬？隅隈多有，誰知其數？天何所沓？十二焉分？日月安屬？列星安陳？出自湯谷，次于蒙汜，自明及晦，所行幾里？”中國古代的宇宙學有渾天說、蓋天說、宣夜說等，西方有日心說、地心說等。然而直到20世紀誕生現代宇宙學，人們對宇宙的認識才有了根本性的突破。本文作者是當代著名的理論物理學家，他以“宇宙的未來”這樣玄而又玄的話題在劍橋大學作講演，對我們認識宇宙有哪些啟示呢？

二、作者簡介：（PPT）

斯蒂芬·霍金是繼愛因斯坦之后最杰出的物理學家,1942年出生于英國牛津，先后就讀于牛津大學和劍橋大學，學習數學、物理學和宇宙學。1963年，霍金經診斷得了肌萎縮性側索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮，導致癱瘓；說話會越來越困難，直至完全喪失語言能力；患者通常因并發肺炎或窒息而死亡。不過，患者的思維能力包括記憶能力不受影響。

醫生告訴霍金他最多只能活兩年。在經歷了一段短暫的失望和沮喪后，霍金又開始了他的宇宙學研究。霍金后來在相對論、“大爆炸”和黑洞等領域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的暢銷書。霍金被確診患病已30多年，但他仍孜孜于宇

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宙起源的理論研究，仍在為大統一理論而耕耘不已。霍金現任劍橋大學數學教授，這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。

霍金的工作是令人驚嘆的，可是有著如此偉大發現的人，卻是一個身患肌萎縮癥的病人，除了思想，他幾乎全身不能動彈，不能說話，頭向前垂落。正因為這點，他更加引起全世界人們的關注和尊敬。

在他開始患病時,他意識到自己的生命行將結束,于是抓緊時間,全身心投入,誰也沒想到他不僅活了下來,而且成果累累.他的成功,當然離不開他的天才,但那種不向厄運低頭的精神,是沒有人不敬佩的.由此可見,人的精神力量是難以想象的,一個人要有精神,一個民族也要依靠精神,精神的力量往往可以超越世上難以逾越的障礙。

三、素材積累（PPT）霍金名言：

1、如果一個人沒有夢想，無異于死掉。

2、無論命運有多壞，人總應有所作為，有生命就有希望。

3、身體和精神是不能同時殘障的。

4、上帝既造就天才，也造就傻瓜，這不取決于天賦，完全是個人努力程度不同的結果。

四、本文是史蒂芬·霍金1991年1月在劍橋大學的一次演講錄。

這篇演講，從古代巫師的預言，談到近代宗教的預言，然后過渡到自己對宇宙未來的預言，結構嚴謹，重點突出。

作者運用天體物理學理論，對宇宙未來作出了兩種預測，一是繼續膨脹下去；二是收縮以至坍縮成一個點。是膨脹還是收縮，取決于宇宙的平均密度。“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮，而時間就會在大擠壓處終結。”可“現在密度似乎非常接近于把坍縮和無限膨脹區分開來的臨界密度”，所以兩種結果都有可能。

五、解題：何為宇宙？

在中文里，“宇”是“上下四方”的意思，表示空間；“宙”是“古往今來”的意思，表示時間。宇宙的歷史，就是空間在時間上發展的過程，斯蒂芬·霍金以時間為序，研究我們所處的這個宇宙誕生、發展，以及它將來可能的狀況，因此，他把自己的書稱作《時間簡史》，實際上就是《宇宙簡史》。

六、科技論文閱讀方法：

1、閱讀時，采用兩步走：第一步泛讀，即知其大意，不求甚解。第二步精讀。

第2頁（本章共5頁）

2、邊讀邊畫出結構上起過渡、連接作用的詞、句子、段落。

3、畫出段落的中心句，尤其要注意段首、段尾句。

4、畫出文中的關鍵詞句，如：也許、左右、可能、似乎、大概等模棱兩可的詞語。

5、提取作者觀點時,或摘錄文中語句，或用自己的語言組織。

七、本文重點：

本文重點是談作者對宇宙的未來作出的科學預言，閱讀時要準確地篩選出這些預言的觀點和支撐這些觀點的材料。同時，還應該體會這篇講演在語言上的幽默特點。

八、整體感知：

1、快速瀏覽全文，然后請用一句話簡要地說出本文講了什么？

明確：本文講的是宇宙的未來問題，預測了兩種結局：或膨脹，或收縮。

2、對宇宙未來的預言，關鍵是要弄清宇宙的什么問題? 明確：“對宇宙未來的預言，其關鍵問題在于：平均密度是多少。”

3、作者認為宇宙的未來會是怎樣的? 明確：會有兩種可能：“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹，但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮。”

九、閱讀課文，劃出文中體現作者觀點的句子，理清文章的結構。

方法：或者摘錄文中的語句，或者用自己的語言組織。整體感知 理清思路：（PPT）

一、（1）科學家有信心預言未來。

二、（2-5）巫師的預言模棱兩可，宗教的預言屢測屢敗。

三、（6-13）我們不能預言人類社會的未來，而可以預言宇宙遙遠的未來。

四、（14-16）宇宙的未來有兩種可能，一是繼續膨脹，二是坍縮，取決于宇宙的平均密度。

五、（17-25）宇宙現在的密度接近臨界點，所以兩種可能都會發生。

六、（26）總結全文。

十、梳理結構：

這篇演講，從古代巫師的預言，談到近代宗教的預言，然后過渡到自己對宇宙未來的預言，運用天體物理學理論，對宇宙的未來作出了兩種預測，一是繼續膨脹下去；二是收縮以至坍縮成一個點。

十一、思考探究：（PPT展示以下三個問題）

1、為什么科學“不能預言人類社會的未來”，卻“可以預言宇宙遙遠的未來”? 明確：因為前者是混沌的，不確定的；而“宇宙的行為在非常大尺度下是

第3頁（本章共5頁）

簡單的，而不是混沌的，因此,我們可以預言宇宙遙遠的未來”。

2、文章內容是談對宇宙未來的預測，為什么開篇卻談巫師預言的尷尬、宗教預言的失敗? 明確：作者先從古代的巫術和近代的宗教預言談起，是為了引出話題，說明從科學的角度談論宇宙的未來是非常嚴肅的事，科學有別于宗教的地方是它的求實精神，前者是有科學根據的，是運用天體物理學理論進行的科學推測，科學預言；而后者是沒有科學根據可言的。——其實，從上面的題目就可知道，人類社會的未來根本就是無法預言的，因為方程是混沌的，所以巫師、宗教預言家對人類社會的預言注定就是荒唐的。

3、根據作者的論述，我們目前所能看到的宇宙物質最多是“臨界值”的百分之一，似乎不足以使宇宙坍縮。然而作者又指出，“也許存在足夠的暗物質，使宇宙最終坍縮”呢。宇宙中存在暗物質的證據是什么？作者又舉了哪兩種假說，說明現在的宇宙密度可能就在臨界狀態？

明確：“螺旋星系”，“必須存在某種看不見的物質形式，其引力吸引足以把這些旋轉的星系牢牢捉住”； “星系團”，“要不是引力吸引把星系捉到一起，這些星系團就會分散開去……所以，在星系團中我們觀測到的星系以外必須存在額外的暗物質。”

作者為了說明現在的宇宙密度可能就在臨界狀態，列舉了兩種假說，“一種是所謂的人擇原理”，另一種是“極早期的暴漲理論”.十二、語言特點：

作為一篇關于宇宙未來的演講詞，本文的大量篇幅都是較為嚴肅的科學話題，運用了好多專業術語，容易使人感到沉悶，但是霍金的聰明之處在于它運用了許多風趣幽默的語言，使得這樣一篇旨在說明科學道理的學術演講，讓人能夠在一種輕松愉快的氣氛中認真聽下去。（PPT展示例句）

1、“……這些日期使股票市場下跌.雖然它使我百思不解，為何世界的終結會使人愿意用股票來換錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。”

明確：這句話讓人在笑聲中悟到人類自身的某些缺陷和某些思維誤區。

2、“據說，1844年是第二次回歸的開始，但是首先要數出獲救者名單。只有數完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人.幸運的是，數人名看來要花很長的時間。”

明確：這句話幽默中含著諷刺，揭露了宗教預言師的荒謬，表現了對方屢測屢敗卻又想方設法自圓其說的尷尬與可笑。

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3、“如果暴漲理論是正確的，則宇宙實際上是處在刀鋒上。所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統，兩方下賭注，以保萬無一失。”

明確：聽眾明知作者做的是科學的預言，和巫師他們完全不同，可作者卻有意將自己降為他們的同類，一是說明自己恰好也有兩種預測，二是順勢又對他們進行嘲諷。這種智慧的表達既帶來了輕松愉悅的氣氛，又大大增加了自己與聽眾的親和力。

十三、布置作業

完成“研討與練習一、二”。

第5頁（本章共5頁）

第三篇：宇宙的未來

宇 宙 的 未 來

教學目標

1、了解有關宇宙學的一些知識，激發學生對宇宙奧秘的探索熱情。

2、提煉本文的要點，增強概括能力；探究本文的內涵，增強分析能力。

3、了解演講稿的一些特點。并體會其幽默的語言風格，提高思維和語言表達能力。

課時安排

1課時

教學步驟

一、導入新課

在當今世界的自然科學領域，能夠和愛因斯坦比肩的人物恐怕應當首推史蒂芬·霍金了，他不但做出了輝煌的科學成就，其堅強的意志品質也深深地感染著我們，我們今天就來學習他1991年1月在劍橋大學的一次演講的演說辭——《宇宙的未來》（板書課題）。

二、作者簡介

史蒂芬·霍金是繼阿爾伯特·愛因斯坦之后最杰出的物理學家。霍金1942年出生于英國牛津，先后就讀于牛津大學和劍橋大學，學習數學、物理學和宇宙學。1963年，霍金經診斷得了“盧伽雷氏癥”，即肌萎縮性側索硬化癥。這種病會引起肌肉萎縮，導致癱瘓；說話會越來越困難，直至完全喪失語言能力；患者通常因并發肺炎或窒息而死亡。不過，患者的思維能力包括記憶能力不受影響。醫生告訴霍金他最多只能活兩年。在經歷了一段短暫的失望和沮喪后，霍金又開始了他的宇宙學研究。在科學史上有許多殘疾科學家，但是像霍金這樣殘疾到這種程度的則絕無僅有——21歲就患病，幾十年被禁錮在特制的輪椅上，全身只有三個手指能活動，不能講話，與人交談要靠計算機合成語言，有了新的想法也只能通過三個手指“敲擊”進語言合成器里保存??可就是這樣一個重度殘疾的人，卻把研究的目標直指浩瀚的宇宙。霍金后來在相對論、“大爆炸”和黑洞等領域取得了突出的研究成果。霍金1988年出版的宇宙學著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的暢銷書。霍金被確診患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理論研究，仍在為大統一理論而耕耘不已。霍金現任劍橋大學盧卡斯數學教授，這也是牛頓爵士曾擔任過的職位。

在《果殼中的宇宙》一書中，霍金引用了莎士比亞戲劇《哈姆雷特》里一句充滿詩意的臺詞：“我即使被關在果殼里，仍自以為是無限空間之王!”這句臺詞形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人們親眼看到了“果殼”中的那個挑戰命運的不屈的靈魂。他曾說：“只要有智慧和精神在，沒有什么能打倒自己。身體的健康固然重要，心靈的健康也會給你無窮的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是貝特朗?羅素，一位不知疲倦的思想家、哲學家和科學家。

三、整體感知

1、通讀全文，思考：用一句話簡要地說出本文講了什么。

【明確】本文講的是宇宙的未來問題，預測了兩種結局：或膨脹，或收縮。

2、給課文分段，明確作者講了幾層意思，并提煉出要點。

（提煉要點的方法：或者摘錄文中的語句，或者用自己的語言組織。）

（1）分析思路：

在講演的開頭，作者就指出，預言將來是非常困難的，預言宇宙的將來尤其困難。雖然如此，科學家對此仍然滿懷信心。

課文第2段，作者卻話題一轉，考察起預言的歷史。提及預言，人們會不由自主地想到古代的巫術。女巫用“毒藥或火山溢出的氣體”把自己“弄得精神恍惚”，不過是為了增加一點兒神秘色彩，“而真正的技巧在于解釋”。近代宗教預言也是這樣，不斷用新的解釋來掩飾預言的失敗，如“首先要數出獲救者名單”等。那么，科學家的預言是不是也像古代的預言家一樣是一時的“騙術”呢？作者指出，“科學預言也許并不比那些巫師或預言家的更可靠些”，比如對天氣預報、對“極端條件下物體的精確的定律”，以及對大腦的工作機制等，都還缺乏準確的判斷。但是，“宇宙在非常大的尺度下的未來”，還是可以預言的。

宇宙中的局部運動也許會出現混沌狀態，但宇宙在大尺度上是可以預測的。宇宙正在高速膨脹，其他星系正在飛速離我們遠去。宇宙微波背景輻射證明了宇宙的膨脹大體上“是平滑的而非混沌的”，因為如果宇宙的膨脹率和平均密度不均勻，來自宇宙各個方向的宇宙微波背景輻射溫度就不會如此一致。“這表明，宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的。因此我們可以預言宇宙遙遠的未來。”

從目前的情況看，宇宙中星系之間的距離在增大，但是星系之間的引力吸引有可能降低膨脹率。“如果宇宙的密度大于某個臨界值，引力吸引將最終使膨脹停止并使 宇宙開始重新收縮。宇宙就會坍縮到一個大擠壓。”“大擠壓”和“大爆炸”前的狀態相似，“具有無限密度”，“物理定律在這種狀態下失效”。

這樣，預言宇宙的未來，“關鍵問題在于：平均密度是多少？如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮”。

但是，計算宇宙的平均密度并不容易。把我們現在能看到的恒星質量加起來，還不到臨界值的百分之一；即使加上“氣體云的質量”，最多達到臨界值的百分之一。但是，我們能不能據此得出宇宙將永遠膨脹下去的結論呢？還不能。因為宇宙中還存在許多暗物質，這些暗物質我們肉眼看不見，不能直接觀測到。黑洞就是這類暗 物質，它是超大恒星死亡的產物。霍金對黑洞的解釋是：“空間一時間的一個區域，因為那兒的引力是如此之強，以至于任何東西甚至光都不能從該處逃逸出來。”（見《時間簡史》一書所附《小辭典》）我們雖然看不見黑洞的存在，但可以通過觀察螺旋星系和星系團來判斷它們的存在：能使大質量的星系或星系團繞之旋轉的東西，其質量一定比這些星系和星系團大得多。

作者指出，根據現在的觀測研究，將這些暗物質估算在內，“仍然只達到要使宇宙重新坍縮的臨界質量的百分之十左右”。于是有人擇原理和暴漲理論為之說，前者假設有多個宇宙共存，而我們所能理解的只是身處其中的一個；后者認為宇宙可能采取一種非常規的方式突變，從一個微小的尺度很快達到臨界狀態。

歸根到底，宇宙的未來只有兩種命運：繼續膨脹，或可能收縮。這取決于宇宙現有的密度，所以，科學家在沒有稱算出宇宙的重量之前，不得不承認“宇宙實際上是處在刀鋒上”，所以要繼承巫師或預言家的傳統：“兩方下賭注，以保萬無一失。”

（2）【概括要點】

①科學家有信心預言未來。

②巫師的預言模棱兩可，宗教的預言屢測屢敗。

③物理方程、制約大腦的方程具有混沌性，因此我們不能預言人類；而宇宙的行為在非常大尺度下卻是簡單的，而不是混沌的，因此我們可以預言宇宙遙遠的未來。

④宇宙的未來有兩種可能，一是繼續膨脹下去，二是收縮以至坍縮成一個點。是膨脹還是坍縮，取決于宇宙的平均密度。

⑤宇宙現在的密度非常接近于把坍縮和膨脹區分開來的臨界點上，所以兩種可能都會發生。

小結

作者先從古代的巫術和近代的宗教預言談起，引出話題，說明從科學的角度談論宇宙的未來是非常嚴肅的事，科學有別于宗教的地方是它的求實精神。

探討宇宙是繼續膨脹還是有可能收縮是這篇講演的主體部分，計算宇宙的密度又是這一主體部分的關鍵，有關宇宙中物質密度臨界值的探討，則把問題引向深入。

最后，介紹兩種新的理論——人擇原理和暴漲理論，則體現了科學界最新的探索。作者從可見物質談到暗物質，從成熟的理論談到科學的假說，把問題講得透徹明白。最后沒有做出一個明確的預言，恰恰說明了他嚴謹的科學態度。

四、細部揣摩

1、再讀課文，思考：

（1）作者在第8段中為什么說“即使知道了制約宇宙的有關定律，我們仍然不能利用它們去預言遙遠的未來”?為什么第10段又說“盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實際上我們不能預言它”?

（2）為什么科學“不能預言人類社會的未來”，卻“可以預言宇宙遙遠的未來”?

（3）作者對宇宙的未來的預言與巫師、宗教預言家對人類社會未來的預言有何不同?

（4）對宇宙未來的預言，關鍵是要弄清宇宙的什么問題?

（5）作者認為宇宙的未來會是怎樣的?

【明確】

（1）“因為物理方程的解會呈現出一種稱作混沌的性質”，“方程可能是不穩定的”；同樣，“制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態的非常小的改變會導致非常不同的結果”。

（2）因為前者是混沌的，不確定的；而“宇宙的行為在非常大尺度下是簡單的，而不是混沌的，因此我們可以預言宇宙遙遠的未來”。

（3）前者是有科學根據的，是運用天體物理學理論進行的科學推測，科學預言；而后者是沒有科學根據可言的。——其實，從上面的題目就可知道，人類社會的未來根本就是無法預言的，因為方程是混沌的，所以巫師、宗教預言家對人類社會的預言注定就是荒唐的。

（4）“對宇宙未來的預言，其關鍵問題在于：平均密度是多少。”

（5）會有兩種可能：“如果它比臨界值小，宇宙就將永遠膨脹，但是如果它比臨界值大，宇宙就會坍縮。”

2、本文在論述過程中，常常用一些生動的比喻來說明事理。下列兩個比喻句各自說明了什么道理?

①“例如，如果你稍微改變一下你旋轉輪賭盤的方式，就會改變出來的數字。你在實際上不可能預言出來的數字，否則的話，物理學家就會在賭場發財。”

【明確】用這個比喻生動地說明了“即使我們知道了制約宇宙的有關定律，我們仍然不能利用它們去預言遙遠的未來”。

②“這有一點像是再投胎。如果有人聲稱一個新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義呢?人們可以同樣地講，它是完全不同的生命。”

【明確】用這個比喻形象地說明宇宙在大擠壓處終結后，并不是任何發生在“之后”的事件都是另一個相分離的宇宙的部分。

總結比喻的作用：用比喻的方式將深奧的理論說得通俗易懂。

五、語言特色

這篇講演在語言上具有怎樣的特點？

【明確】講演是面對面的交流，這種交流又是單向度的，如果不注意講演的語言藝術，就達不到最佳的表達效果。這篇講演，除了推理嚴謹外，語言幽默也是其突出的特點。

幽默的語言創造出一種輕松愉快的氣氛，更具有親和力，使所闡發的事理更容易為聽眾接受。如：

①“??這些日期使股票市場下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結會使人愿意用股票來換錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。”這句話讓人在笑聲中悟到人類自身的某些缺陷和某些思維誤區。

②“據說，1844年是第二次回歸的開始，但是首先要數出獲救者名單。只有數完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人。幸運的是，數人名看來要花很長的時間。”這句話幽默中含著揶揄和諷刺，揭露了宗教預言師的荒謬，表現了對方屢測屢敗卻又想方設法自圓其說的尷尬與可笑。

③“如果暴漲理論是正確的，則宇宙實際上是處在刀鋒上。所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統，兩方下賭注，以保萬無一失。”聽眾明知作者做的是科學的預言，和巫師他們完全不同，可作者卻有意將自己降為他們的同類，一是說明自己恰好也有兩種預測，二是順勢又對他們進行嘲諷。這種智慧的表達既帶來了輕松愉悅的氣氛，又大大增加了自己與聽眾的親和力。

④談到輪賭盤的旋轉具有混沌性質，作者說即使是物理學家也不能計算出它“出來的數字，否則的話，物理學家就會在賭場發財”，這就生動地說明了什么是混沌現象；

⑤文章最后一句話：“所以我正是繼承那些巫師或預言者的良好傳統，兩方下賭注，以保萬無一失。”兼有諷刺與幽默，對宇宙未來命運的判斷采取了審慎態度。

六、推薦閱讀

《時間簡史》

《果殼中的宇宙》(2002年8月霍金在浙江大學的公眾演講《膜的新奇世界》就選自其中)。

七、布置作業

十年前，一家青少年調查機構調查出我國中學生最崇拜的人物是歌星劉德華、影星劉曉慶、球星貝利，“三星高照”。

去年一項英國青少年民意調查顯示，青少年心目中的偶像人物中，英國橄欖球世界杯英雄人物約翰尼·威金森、英國數學家斯蒂芬·霍金、足球明星貝克漢姆名列前三。

在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是貝特朗?羅素——一位不知疲倦的思想家、哲學家和科學家。

那么你呢?你怎么看待霍金?仿照本文幽默風趣的語言風格，寫一個演講片段，題目是《霍金·明星·我》。

第四篇：宇宙大家庭教學設計

《宇宙大家庭》教學設計

一、復習導入

親愛的同學們，大家好，非常高興能夠和大家共同度過這難忘的40分鐘。下面我們先來做一個小游戲好不好？游戲規則是：根據我不斷地提示，看誰最先猜出謎底。（課件出示提示）（師板書：地球）

地球有一個大家庭，是什么呢？（板書：太陽系）地球只是太陽系一顆普通的行星，如果讓我們乘坐宇宙飛船來到太陽系，就會看到太陽系的其他成員。（讓學生說說太陽系的其他成員：水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星。）

如果讓我們繼續乘坐宇宙飛船飛出太陽系，就會來到------？（板書：銀河系）太陽系只是銀河系的一部分，我們的地球也只是銀河系普通的一員。

下面我們就來認識一下銀河系。

二、深入探知

那么關于銀河系大家想知道一些什么呢？

（根據學生的回答相機板書：形狀、組成、大小）

下面就讓我們帶著這些問題去查閱課前搜集的資料（課件出示問題）。

(學生帶著問題查閱資料)

1、認識銀河系的形狀

首先讓我們來看一下銀河系的形狀，根據課前查閱的資料，你認為銀河系是什么形狀的？（學生匯報，教師相機出現銀河系不同形狀的圖片）

師：關于銀河系的形狀你有什么問題想問嗎？

（教師引導學生進一步提出問題，銀河系的形狀為什么有時候像是鐵餅？有時候像是織布的梭子？進一步激發學生的探究興趣，培養學生的想象力）

教師：你介紹的真詳細，銀河系不管是像一個不斷旋轉地大鐵餅，還是像一個織布的梭子，這都是科學家們在目前的科學技術水平下做出的模擬或猜想。“不識廬山真面目，只緣身在此山中。”也許只有我們有一天真正的走出銀河系，才能一窺銀河系的全貌。但有一點是可以肯定的，當我們站的位置不同，觀察的角度不同時，看到的物體的形狀可能是不一樣的。真所謂是：橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同，那么以后在我們觀察事物的時候一定要學會從不同的角度去觀察、去認識。

2、認識銀河系的組成教師：通過剛才的學習，我們知道了銀河系的形狀，那么銀河系是由什么組成的呢？學生匯報，師生交流。（教師出示課件500多億顆恒星,2000多億顆行星）

500億，我們來想象一下500億到底是個什么樣的概念。

現在全世界大約有65億人口，如果把一顆恒星比作一個人的話，那么銀河系恒星的數量將是全世界人口數量的近8倍，這是一個多么龐大的數字啊。

3、認識銀河系的大小：

那么擁有這么多恒星的銀河系有多大呢？根據你的資料誰能說一說？（學生匯報，教師相機出示課件直徑10萬光年，中心厚度2000光年）

（教師強調：由于銀河系是在不斷地運動著，所以數據會出現一些差異）提問：光年是什么單位？（學生匯報，課件出示什么是光年，計算出1光

年大約等于10萬億千米）

以神7的速度作比較：神7的速度大約8千米每秒，大約需要4萬年！我們所處的銀河系直徑約10萬光年，厚約2000光年。（出示圖片）也就是說光沿銀河系直徑要走10萬年，光穿

過銀河系中心的厚度也要走2000年。如果我們從地球上以光速飛行的話，到銀河系的中心還需要約2.8萬年呢。多么遙遠的距離啊

看到這些，你感到銀河系怎么樣？（學生匯報）

現在讓我們閉上眼睛想象一下銀河系。

教師描述（同時課件出示背景音樂），在晴朗的夏夜，當我們仰望星空，你會看見一條淡淡的光帶橫貫蒼穹，那就是銀河。現在我們坐上光速飛船飛離地球，穿過太陽系，置身于茫茫宇宙中。我們從銀河系的“上”方看下去，銀河系就像一個不斷旋轉的大鐵餅，我們又來到它的“側”面，看過去它又像是一只織布的梭子。銀河系是由500多億顆恒星、2000多億顆行星組成的一個龐大的集團，這么龐大的集團只是宇宙中的滄海一粟!而我們所能觀測到的所有的星系也只是宇宙中極小的一部分。

4、認識宇宙

教師：銀河系之龐大已經令我們震撼，但相對于宇宙來講，這么龐大的銀河系還只是宇宙中極普通的一個成員，那么宇宙是什么？宇宙中除了銀河系還有哪些成員呢？（板書：宇宙）（課件出示問題，學生閱讀科學在線）

1）宇宙是什么

2）認識宇宙的組成3）認識宇宙的大小

4）宇宙既然是無限空間，那么宇宙是什么形狀的呢？

剛才我們在講銀河系的時候，有同學用“龐大”來形容，你能不能也用一個詞來形容一下宇宙呢?（板書：浩瀚的）

5）教師：下面我們來看一段錄像，了解一下現在人類對宇宙的認識。

5、認識地球、太陽系、銀河系和宇宙之間的關系。

教師：通過以上的學習，我們了解了很多有關銀河系和宇宙的知識，那么，你能不能用自己的語言來描述地球、太陽系、銀河系和宇宙之間的關系呢？

或者談談你自己的感受。

三、拓展延伸

教師：關于宇宙你還想知道些什么呢？

（學生可能會提宇宙的起源？宇宙中還有沒有生命？宇宙是怎么誕生的？宇宙中的黑洞是怎么回事？宇宙將來會怎么樣等問題，同時教師引導學生對感興趣的問題如宇宙中還有沒有生命進行爭論）

四、結束語

看來同學們都對浩瀚的宇宙充滿了好奇，希望大家課下繼續查找資料，讓我們共同揭開宇宙神秘的面紗。我們敬愛的溫總理曾經說過：一個民族有一些關注天空的人，他們才有希望；一個民族只是關心腳下的事情，那是沒有未來的。

我希望同學們經常地仰望天空、學會做人，學會思考，做一個關心民族和國家命運的人。

第五篇：宇宙航行教學設計

《宇宙航行》教學設計

江蘇省漣水中學 董存生

一、教材分析

《宇宙航行》系新課程人教版必修2第七章第五節，重點講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節課是“萬有引力定律與航天”中的重點內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。

二、教學目標

（一）知識與技能

（1）知道人造地球衛星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關衛星運行的原因；

（2）掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；（3）簡單了解航天發展史。

（4）能用所學知識求解衛星基本問題。

（二）過程與方法

（1）培養學生科學探索能力；

（2）培養學生在處理實際問題時，如何 構建物理模型的能力；

（3）學習科學的思維方法培養學生歸納、分析和推導及合理表達能力。

（三）情感態度與價值觀

介紹我國航天事業的發展現狀，激發學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。

課時安排：一節課

教 具：多媒體課件(flash 8制作)、投影儀、計算機

三、設計理念

學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發展，這是本課件設計的基本理念。學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。本節課的難點在于對人造衛星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，激發鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法。

四、教學重點、難點

（1）第一宇宙速度的推導；

（2）人造衛星運轉的環行速度與衛星發射速度的區別；（3）衛星做圓周運動時，各物理量的關系。

五、教學方法

啟發探究式教學、多媒體輔助教學。

六、教學準備：

多媒體制作，月球繞地球轉動演示儀、投影儀、計算機。

七、教學過程

（一）創設情境，激發情感，引入新課

1．利用多媒體播放視頻：（1）人造衛星發射，（2）人造衛星在圓形軌道上的運行。2．演示月亮繞地球轉動。

提出問題：拋出的石頭會落地，為什么衛星、月亮沒有落下來？衛星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？

（二）人造地球衛星

1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？ 2．牛頓的思考與設想：

△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現什么結果？

△牛頓根據自己的設想草擬了一幅極富創意的人造衛星原理圖。

△牛頓的設想由于受技術條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發了后人，在太空探索中立了頭功。

△動畫展示牛頓的設想過程。

引出人造地球衛星（簡稱人造衛星）的概念。

（三）宇宙速度

1、問題的提出：人造衛星為什么不掉下來，人造衛星的線速度有多大。進行提示想想雜技水流星，水到了最高點為什么不掉來，一起探索原因，直到得出結論。圍繞線速度問題，讓學生猜測高軌道還是低軌道的人造衛星線速度更大。

問題 猜測

如何驗證

利用這樣的教學設計，力求真正的體現學生的主體地位和老師的主導作用。強調學生自己探究、自行分析的能力，得出結論：

GMmv2?m

由此解出v?2rrGM r學生證實了剛才的猜測，在這一基礎上，讓同學們自己研究ω、T 和半徑r的關系，每位同學都能找到：

??GM，隨著半徑增大，ω減小 r32 r3T?2?，隨著半徑增大，T變大

GM接下去的任務就是如何導出第一宇宙速度，在點評公式時，提示學生，半徑是不是有什么特殊的情況，運行的最小半徑為多少？讓學生以小組為單位進行探究。在理想情況下，運行的半徑最小就是靠近地面的人造衛星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學生得出：

可以近似認為r=R，將此代入，地球質量為5.89×1024Kg，半徑為R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2

GMv1??R6.67?10?11?5.89?1024m/s=7.9Km/s 66.37?10v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。

所以這些結論都是由學生在學習小組中探究得到，學生的自信心得到極大的滿足，更主要使他們從被動接受變為主動索取，使學生樂學，好學。學生思考：

（1）將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？（2）所需要的發射速度，哪一個更大？為什么？

（3）發射速度和衛星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發射速度大說明什么？衛星運轉速度大又說明什么？

從能的角度，圓周運動的公式引導學生分析二者的不同。學生思考：

我們剛研究過，當衛星的軌道半徑越大時，衛星繞地球旋轉時的速度越小，衛星發射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道的發射速度必須大于多少？學生分析得出v≥7.9km/s 引導：發射速度越大，人造衛星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v2=11.2km/s。

同時分析飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個速度叫第三宇宙速度。

動畫展示三個宇宙速度

（四）讓學生具有振興中華的使命感與責任感

本節課的最后，播放了一段美國登月的視頻，讓學生發現一些奇妙的物理現象，引導學生發現月球的背景是什么顏色，宇航員行走的模樣等等，預計不久的將來，哪個國家也將登上月球，同學們高呼“中國”，那么我們現在能做些什么呢，讓同學感想到：我們是祖國的未來的希望，現在需要努力學習科學文化知識，將來為祖國的航天事業做貢獻。要培養學生堅韌不撥、勇于探索、協力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質疑科學態度；也要培養學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感；努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現。

（五）練習反饋，拓展延伸：

［題1］“2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛星發射中心成功發射，把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內蒙古主著陸場。”根據以上消息，近似地把飛船從發射到降落的全部運動看作繞地球的勻速圓周運動，試估算神舟五號繞地球飛行時距地面的高度（已243知地球的質量為M =6.0×10Kg，地球的半徑 R =6.4×10Km）。

1、學生獨立思考，計算周期T的大小并推導出高度與地球質量、半徑、周期等物理量之間的關系公式，代入相關數據進行計算得到結果。

2、教師檢查，然后師生共同評價、指出問題。使學生學以致用，掌握正確的解題思路和方法。

［題2］金星的半徑是地球的0.95倍，質量是地球的0.82倍，金星表面的自由落體加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？

1、教師點撥引導學生通過聯想得出解題的兩種方法，將計算結果與正確結果進行比較。

2、拓展：將天體運動的橢圓軌道近似為圓。所有環繞中心天體做圓周運動所需向心力，均由中心天體的萬有引力提供。

（六）小結與作業布置

1．閱讀教科書上P76的科學漫步“黑洞”

2．上網查閱：（1）人造衛星的種類（2）同步衛星的含義及特點

八、綜合評價：

這節課始終以學生為主體精心設計學習活動。沒有讓學生機械的記憶，而且給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發學生的學習熱情，使學生由被動接受知識轉化為主動的獲取知識，讓學生真正學會如何學習，使學生的創新潛能得到最大發揮。

2006-11-12