第一篇：人類認識的宇宙-教學教案

一、知識目標

1．了解宇宙的概念和宇宙的特點。

2．了解宇宙的主要組成物質、天體及其類型。

3．了解天體系統的結構，以及地球在天體系統中的位置。

4．理解地球上存在生物的原因。

二、能力目標

1．通過閱讀分析教材，使學生具有歸納整理知識、提取重點和找出知識間內在聯系的自學能力。

2．通過閱讀圖片、畫圖和思考等活動，提高學生從圖中獲取知識的能力。

三、德育目標

1．通過了解宇宙的物質組成，使學生樹立辯證唯物主義思想和正確的宇宙觀，并注意識別和抵制偽科學。

2．通過了解天文學家探索宇宙的事例，激發學生愛科學和探索宇宙奧秘的精神。

關于天體系統的教學建議

關于天體系統，教師重點要說明天體系統的層次。尤其是知道地球在這個層次中的位置。人類目前觀測到的宇宙，其最遠的天體離地球大約150億～200億光年。我們針對目前觀測到的宇宙進行了分類。因此有了天體系統的層次。建議教師采用本期提供的動畫“天體系統”來進行教學。該動畫能很清晰地展現天體系統的層次。而且有各類天體的典型圖片，能加深學生的印象。尤其動畫中包含了太陽系和地月系的動畫，使學生能一目了然地了解各個層次的天體運行狀態。

關于地球的普通性的教學建議

在“宇宙中的地球”這部分，教材提到了地球是太陽系中的一顆普通行星。為了讓學生理解這點，教師可以通過出示“太陽系九大行星的比較數據”表格，讓學生比較太陽系中九大行星五個指標的數值。則不難發現，地球的鄰居們和地球非常相像。尤其是金星，其質量、體積和地球相差無幾。這些數據說明：地球在太陽系成員中是非常普通的，其運動狀態和運動特征沒有任何特殊的地方。如果課時允許，教師可以引導學生總結太陽系九大行星的運行特征：（1）共面性；（2）近圓性；（3）同向性。之所以要重點提出地球的普通性，是為了讓學生樹立正確的宇宙觀，樹立唯物主義的世界觀：世界是物質的，各種物質都處在不斷的運動變化中，但它們的運動是有規律的。

關于地球的特殊性的教學建議

在講授“宇宙中的地球”時，教師在說明了地球是宇宙中的一顆普通行星后，還需要說明一個問題：即地球是一個非常特殊的行星。它的特殊性表現在這顆行星上具有形形色色的生物，人類是這些生物中最高級的一種。盡管人類的科技探測手段迅猛發展，但目前仍沒有發現任何地外文明跡象。雖然在理論上宇宙中可能還有許許多多和地球的條件類似的行星存在，但是與太陽系內其它的行星相比，地球所處的宇宙位置能孕育生物，足以說明地球的與眾不同。教材從兩個方面分析了地球之所以存在生命現象的原因：（1）地球與太陽的距離適中，使其表面溫度有利于生命過程的發生和發展。（2）地球的體積和質量適中，使其引力足夠吸引大量氣體，形成包圍地球的大氣層。這兩點需要學生掌握。正是因為這樣，科學家們猜想，宇宙中有很多和太陽系類似的恒星星系，若其中存在和日地關系相近的情形，則極有可能發現和人類相類似的文明。

人類認識的宇宙

【教學重點】①天體系統的層次；②理解地球是太陽系中一顆特殊行星的含義。

【教學手段】多媒體資料庫

【教學過程】

（引課）古訓曰：“上下四方曰宇，古往今來曰宙”由此理解宇宙的含義，即體現時間性——不斷運動和發展變化；空間性——各種形態的物質構成。

（總結板書）

一、宇宙

二、天體和天體系統

（學生活動：閱讀教材p3圖1.2思考）天體系統分為幾個級別？由大到小的排列順序是什么？

（教師總結板書）

三、宇宙中的地球

1．太陽系中一顆普通行星（多媒體資料展示，并指導學生閱讀教材p4表格和圖像）從以下幾個方面引導學生思考討論：地球與其他行星相比有哪些相似性？①質量、體積；②平均密度；③公轉、自傳周期；④運動特征（即九大行星運動具有同向性、共面性和近圓性，這部分知識需要教師給與補充。）通過比較可以發現：地球無論是結構特點還是運動特點都與其他行星有許多相似的地方，因此說地球是太陽系中一顆普通行星。

（板書）2.太陽系中一顆特殊行星——目前唯一有生命物質存在的星球

（提出問題，引導學生查找資料并討論）火星與地球相比有許多相似的地方，以至于人們始終懷疑在火星上可能有生命存在，但至今也沒有發現生命的痕跡，為什么火星沒有生命物質而地球是目前唯一有生命存在的星球？生命存在需要哪些條件？

（教師總結）通過以上對比討論，使學生明確，生命物質存在的條件有三個：①有適宜的溫度；②有液態水；③有適量的適合生物呼吸的大氣。這三個條件是火星所不具備的，之所以產生這三個條件的根本原因有兩個：地球與太陽的距離適中，因而有適宜的溫度和液態水；地球的體積和質量適中，因而有適量的大氣。而這兩個根本原因對于火星來說，與地球有較大差異，因此目前火星未發現有生命存在。

【設計思想】根據本節教材對知識、能力和價值觀念三方面的要求，本節課重點應該是“宇宙中的地球”這部分知識，為了使學生能夠更好的理解地球在太陽系中的普通性和特殊性，特別在這部分設計了學生的探究性學習過程，即通過對比九大行星結構特點及運動特征，使學生明確地球與其它行星有很多相似特性，由此說明它是太陽系中一顆普通行星。為了充分調動學生的學習積極性以及對知識的探究意識，在了解地球的特殊性時，設計了一個學生活動，即讓學生通過多媒體資料庫查找有關火星相關的資料，并與地球進行對比，由此說明為什么火星至今沒有發現生命物質的痕跡，地球由哪些與其不同的條件，使其能夠有生命存在，通過這個探究活動，既可以培養學生查找資料，處理資料的技能，又可以激發學生的科學探索意識，為后面的學習奠定基礎。【板書設計】

第一節 人類認識的宇宙

一、宇宙

二、天體和天體系統

三、宇宙中的地球

1．太陽系中一顆普通行星

2.太陽系中一顆特殊行星——目前唯一有生命物質存在的星球

人類對宇宙的認識 【活動目的】

1.認識到到地球只是一個很普通的行星，但對于我們每個人來說，這顆行星是不可替代的。

2.盡管人類的科學技術發展相當迅速，但遠遠沒有達到認識宇宙全部的地步，我們有無數的天文之謎需要在未來逐漸揭開。

3.激發學生對于宇宙之謎進行探索和思考的興趣。我們并不期待在不遠的將來認識宇宙的全部，但毫無疑問，人類將永遠執著地去探索，去追尋宇宙的真諦。因為我們身邊的一切都是一個美麗而精彩的星球的一部分，這個星球正實實在在地存在于茫茫的宇宙之中。【活動步驟】

教師可以根據學校和當地的條件組織學生做以下探究活動：

1.帶領學生參觀天文館（注意帶上照相機和筆記本），讓學生搜集盡可能詳細的天文資料。

2.組織觀看有關的天文科普錄像（如星際探尋、登陸火星、蒼穹尋奇、不明飛行物等）。

3.查閱相關歷史資料，了解人類宇宙認知的變化。如地心說、日心說等。了解一些天文假說。

4.查閱資料，了解我國在天文學上取得的成就。如張衡、郭守敬等。

5.要求學生根據自己搜集的資料（參觀天文館、看錄像、查閱雜志書籍、瀏覽互聯網等。寫一篇“我生活的宇宙”的論文。

6.可以組織學生對自己搜集的資料進行整理，辦一期地理板報。最好能體現最新的科技發展對天文學研究的指導。

第二篇：人類認識的宇宙的教案(合作式)

人類認識的宇宙

一、素質教育目標

（一）知識教學點 1．從天體系統認識宇宙。

2．從太陽系圖和九大行星數據認識地球的宇宙環境。

（二）能力訓練點

1．分析太陽系圖，在圖上獲取信息的能力。2．分析九大行星數據，歸納思維的訓練。

（三）德育滲透點 1．正確宇宙觀的建立。2．地球是一顆普通的行星。

二、教學重點、難點、疑點及解決辦法

1．重點：天體系統的遞進關系。2．難點：如何理解宇宙無限的概念。3．疑點：有無地外生命。

4．解決辦法：通過示意圖和具體數據建立正確的宇宙觀和地球觀。

三、課時安排

1課時。

四、學生活動設計

1．請學生畫出自己想象中的宇宙模式，用以檢查學生對宇宙的認識程度和問題所在。2．請學生討論地球上為什么會有生命。

五、教學步驟

（一）明確目標

1．認識天體類別和天體系統級別。2．分析地球的宇宙環境和地球初期活動。

（二）整體感知

通過錄像使學生感知地球所在的宇宙環境的結構。

（三）重點、難點的學習與目標完成過程 1．我們認識的宇宙 學生討論：

（1）請學生列舉出宇宙中都有什么形態的物質存在？——天體概念恒星、月亮、流星、土星、星云、彗星、小行星、星際物質。教師：出示各種天體的圖片，佐證、補充學生的回答。

強調：地球是一個普通的天體。這是使學生站在宇宙的角度客觀地觀察地球的第一步。

（2）天體與天體之間有無關系，是什么關系？——天體系統教師提示：月亮與地球是什么關系，木星與太陽是什么關系。概念：天體之間通過相互吸引和相互繞轉形成天體系統。

學生：自己說出從低級到高級的天體系統，教師補充。地月系——太陽系——銀河系和河外星系——總星系。*小知識：

*思考：怎樣理解宇宙的無限？教師給出空間尺度以佐證、說明。

*學生活動：

地球半徑直徑（6371千米）／太陽半徑（69.6萬千米）= 太陽系直徑（120億千米）／銀河系直徑（7萬光年）= 銀河系直徑（7萬光年）／總星系半徑（200億光年）= 地球半徑（6371千米）／總星系半徑（200億光年）= 結論：地球在宇宙中是滄海一粟。2．一顆普通而又特殊的行星——地球

提出問題：地球是太陽系中至今所知的唯一存在生命的星球，你認為地球上的哪些條件是生命生存所必需的？

學生討論：有氧的大氣；有水；溫度適宜；安全的空間環境；其它。提出問題：太陽系的其它星球為什么不完全具備這些條件？ 讀圖分析：地球在怎樣的一個宇宙環境中。

讀[太陽系示意圖]和[九大行星比較數據]你有何啟發？ 學生討論：

（1）行星公轉軌道近似為不等距同心圓，行星各占一個軌道，且基本在一個平面上運行，地球的宇宙環境安全。

（2）地球位于第三個軌道上，使地表溫度不致太冷或太熱。

（3）地球的密度較大，能夠吸引住氣體分子，為宇宙物質的侵入設置了一道屏障，大部分流星消失在大氣層中。

（4）地球適宜的自轉周期和公轉周期，使地表日溫度和年溫度變化平緩。對比思考：其它星球為何沒有生命，最可能有生命的行星是哪顆？ 學生討論：內行星太熱，遠日行星太冷。巨行星質量太大，氣體可能過于厚重。

火星上有生命的可能性最大，它的環境與地球相仿。結論：地球在太陽系里是一顆特殊的行星。但是：在銀河系中太陽是兩千多億顆恒星中的普通一顆，銀河系又是總星系的10億個星系中普通的一個星系，在這些恒星周圍的行星上，應該有生命存在，他們可能比地球人智慧更高。

（四）總結、擴展

宇宙是由無以數計的各類天體組成的龐大空間，地球是浩瀚宇宙中的一顆微塵。地球在漫長的演化過程中出現了高級生命——人類。

美國NASA（航太總屬）計劃2003～2005年將機器人送往火星采集火星巖石返回地球，2020年機器人到木衛一采樣尋找原始生命。目前在地球上113℃的高溫環境下找到微生物，采集的冰凍4萬年的地層中的苔蘚，升溫后又開始生長，在強酸環境中仍可找到生命，這使人們對生命生存環境的極限的看法大有改觀，但在太陽系中的其它星球上目前尚無高級生命存在的跡象，外星人真的只有到茫茫宇宙中去尋找了。

六、布置作業

1．畫一幅宇宙圖，說明地球在宇宙中的位置。

（注意指導學生不要站在地球的角度去畫宇宙，而要把宇宙環境中的地球表達出來。）

2．舉例說明地球是一顆既普通又特殊的星球。

（地球首先是普通的，然后才是特殊的。而地球生命這種特殊性，在廣闊的宇宙中又應是一種普遍現象。使學生樹立特殊性存在于普遍性之中的辨證唯物主義觀點，進而形成辨證的宇宙觀。）

3．你認為UFO（不明飛行物）是否到過地球。

（UFO是人們的期盼和向往，但至今還沒有證據說明它來過地球，相信隨著科學技術的發展，有一天地球人會成為其它星球的UFO，在茫茫宇宙中覓到知音。）

七、板書設計

一、宇宙中的天體和天體系統

1．天體：衛星、行星、小行星、恒星、流星、彗星、星際物質等。2．天體系統：地月系——太陽系——銀河系和河外星系——總星系。

二、宇宙中的地球

1．太陽系中的一顆普通的行星。2．太陽系中唯一具有高級生命的星球。（1）安全的宇宙環境。

（2）適宜的日地距離——溫度適中。

（3）適宜的體積和質量——適宜呼吸的大氣層形成。（4）原始海洋保護生命不受紫外線的破壞。

八、參考資料

1．宇宙真是時間和空間上的無限嗎？——宇宙大爆炸

宇宙是從沒有時間、沒有空間、沒有物質，也沒有能量的“無”開始，因量子力學的“穿隧效應”而突然誕生的。剛出生時的宇宙大小只有10-34厘米，也就是1厘米的一兆分之一的百分之一。宇宙一經誕生便立即憑借真空的能量產生急劇的膨脹，并在極為短暫的時間內演化成龐大的宇宙。這就是最新的宇宙誕生模型。

大爆炸宇宙學與其他宇宙模型相比能說明較多的觀測事實。宇宙有過從熱到冷的演化史，（1）觀測到河外天體有系統性的譜線紅移。（2）氦的豐度相當高，大都是30％，只有在早期高溫（100億度以上）產生。（3）理論創始人伽莫夫曾預言，今天宇宙很冷，溫度只有幾度開（K），1965年發現微波背景輻射為3開。

如果在21世紀中，我們能夠建立量子重力理論，將上述問題解決，則剩下來的問題大概就是：在無數生生滅滅的宇宙之中，是否存在著和我們一樣的智慧生物？

2．總星系之外是什么？——宇宙全息論 1948年英國物理學家嘎伯發現了奇妙的光學全息現象，進而發明了全息照相技術，榮獲諾貝爾獎。我國生物學家張穎清發現生物體上也存在類似的全息現象1980年創立了震動世界科壇的全息生物學，1986年5月創立了宇宙全息統一論——泛對應性。子系統包含著系統的全部信息，部分包含著整體的全部信息，我們的認識永遠是部分，我們認識的由星系組成的總星系是宇宙的部分，它帶有宇宙的信息。

3．地球的宇宙環境真的安全嗎？——彗木相撞的警示

1994年7月，21顆直徑2～3公里的彗核及其略小些的伴隨者以每秒60千米的宇宙速度呼嘯沖進木星大氣，摩擦產生的萬余度高溫使彗星物質化為一團明亮熾熱的火球，釋放出5億顆廣島原子彈的巨大能量，在一場宇宙級的猛烈爆炸中，它們轟轟烈烈化為灰燼。木星的前車之覆會不會在地球上重演？

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1968年，一顆直徑1千米、質量10億噸的小行星在地球之外600萬千米處飛掠而去。而1989年3月悄然越過地球軌道的小行星1989FC如果晚到6小時，就會和地球撞個滿懷了。人類保護地球免遭撞擊的可選擇行動方案包括：用激光摧毀危險目標；發射反物質，使入侵者在猛烈的湮滅反應中炸毀或改變軌道；投放太陽風帆，使飛來的小行星在光壓下扭轉航向。而就人類目前技術水平而言，最切實可行的辦法顯然還是用火箭發射核彈進行攔截。只要提前將來犯天體推開幾十米，等它到達地球時，也許便錯開幾百萬千米了。盡快結束地球不設防的歷史，為我們的行星建立有效的防衛系統，這項空前偉大而浩繁的工程必須依靠全人類的共同努力。

第三篇：地理教案：1.1 人類認識的宇宙

1．1 人類認識的宇宙

[重點]地球是太陽系中一顆特殊的行星

所謂特殊是與其它天體相比較而言，就目前所知，唯獨地球上有生物，特別是有高級智慧生物，這與地球所處的宇宙環境以及地球本身的條件有關。（1）地球所處的宇宙環境 從兩方面分析：一是地球與太陽的關系——太陽的光和熱是地球上一切生物賴以生存和人類活動的源泉，因為從地球形成以來所接受的太陽光熱條件一直比較穩定。二是地球、其它大小行星同太陽三者的關系——地球及其它大小行星繞日公轉不僅方向一致，而且公轉軌道面幾乎在同一平面上，各行其道，互不干擾碰撞，故運行較為安全。

（2）地球本身具有的條件 地球表面有適宜的溫度（平均溫度15℃）、液態水、適合生物呼吸的大氣。

然后，分析這三個條件產生的原因。[難點]宇宙

可以簡要地講：宇宙由各種形態的天體物質所組成，是時間、空間和天地萬物的總稱。

也可以較詳細地講——宇宙有兩個不同的概念：（1）有限的宇宙，指總星系，是當前科學技術上能觀察到的宇宙部分，有的學者（如天文學家金祖孟）稱之為科學上的宇宙；有的學者（如上海天文臺臺長趙君亮）稱為“子宇宙”，總星系在時間上有始有終，空間上有邊有際。（2）無限宇宙，指哲學理念上的宇宙，有人稱之為“母宇宙”，空間上無邊無際、無形狀、無中心；時間上無始無終，沒有起源、年齡、壽命。

此外，僅供教師作參考資料用——“依據錢學森教授的新見解，整個宇宙包含了從渺觀→微觀→宏觀→宇觀→脹觀世界的五大物質層次。其中，渺觀層次向內再分，趨向無限小??宏觀層次（物體→行星、地球）→宇觀層次（恒星、太陽系→星系→星系團→超星系團→總星系）→脹觀層次（有人推算，至少有103000個‘總星系’式宇宙并存→趨向無限大）。”

第四篇：1.1人類認識的宇宙教案2

人類認識的宇宙教案2 作者：佚名 來源：本站原創 更新：2008-11-5 閱讀：

教案

欄目：高中地理

人類認識的宇宙教案2 教學目標: ──知識目標

1.了解宇宙、天體的觀念,理解宇宙的基本特征。

2.了解地球是宇宙中既普通又特殊的天體,正確理解地球上存在生命的條件

──能力目標

能運用圖表形象掌握太陽系的主要成員,分析說明地球的普通性與特殊性

──德育目標

1.樹立科學的宇宙觀、發展觀;2.通過講述中國古代取得的天文成就,培養學生愛國情感。

教學重難點

1.天體系統的層次

2.太陽系結構圖

3.地球存在生命的條件

教學方法

1.通過講授法使學生對地球所處的宇宙大環境能有基本的認識、激發其興趣。

2.引導學生去收集材料,培養其初步的讀圖分析能力。

課時安排 2課時

教學過程

第一課時

Ⅰ.導入新課: 同學們,地球是我們賴以生存的家園,她為我們提供了生存和發展所必需的物質基礎,因此,要實現人類的可持續發展,更好地開發利用自然資源,就必須對我們的家園──地球,有較深刻全面的了解。而地球作為宇宙中的一個天體,其運動和變化又不能不受到其他天體的影響。越來越多的事實說明,地球上發生的不少自然現象如果僅從地球本身找它們的因果關系,有時難以得到滿意的解答。因此要全面了解地球,較圓滿地理解地球上的一些自然現象,首先要對地球所處的宇宙環境有一個基本的認識。為此,教材就把“宇宙環境”作為全書的開篇第一單元,講述地球所處的宇宙環境是什么樣子。

今天,我們就一起來看一看目前人類認識到的宇宙是什么樣子的。下面,請同學們迅速閱讀序言部分。

Ⅱ.講述新課:

<板書> §1.1人類認識的宇宙

一、人類目前觀測到的宇宙

(學生看書閱讀后回答:什么是宇宙?老師補充講解、板書)古代,人們把空間稱為“宇”,把時間稱為“宙”;因此,我們可以說宇宙是空間和時間的總和。而現代的天文探測表明,宇宙是由各種形態的物質構成的,是在不斷運動變化的。如果要給宇宙在地理學意義上下個定義的話,我們可以這么定義: 宇宙:是廣袤的空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質與能量的總稱。也就是天地萬物的總稱。

<板書> 1.宇宙的概念

古代:空間—時間

現代:物質—運動

地理學定義:……

人類對宇宙的認識經歷了漫長曲折的過程,下面我們就一起來回憶一下人類對宇宙的認識過程: <板書> 2.人類對宇宙的認識過程: 模糊的天地概念(托勒密“地心說”)→太陽系(哥白尼“日心說”)→銀河系(18世紀、赫歇爾)→上百億年和上百億光年的時空區域(20世紀60年代以來、空間探測技術的發展)古代,人們出于農業生產或辨識方向等一些生活、生產的需要,必然要對其所處的自然環境、宇宙空間現象進行觀察,由此衍生出原始的天文地理學。當時,由于技術原因,人們對宇宙環境的觀測主要依靠肉眼觀測,因此,所能觀測到的范圍十分有限,其所討論的天文、宇宙就不外乎模糊概念上的大地和天空。這個時期主要的宇宙觀有古希臘畢達哥拉斯學派提出的中心火團說、阿里斯塔克的太陽中心說以及古羅馬的托勒密提出的“地心說”。(大致說明各學說觀點)其中“地心說”由于符合人們日常的視覺體驗,加之符合了基督教“上帝以地球為中心創造宇宙”的教義,因此較易得到人們的接受與推廣。

然而“地心說”的理論體系對行星運動規律難以作出圓滿的解說。文藝復興時代的后期,由于科學技術的進步以及思想的解放,波蘭的天文學家哥白尼提出了“日心說”。其后,德國天文學家開普勒進一步發展修正了哥白尼學說,創立了行星運動的三大定律,而意大利天文學家伽利略則第一個用望遠鏡觀察天體,證明了哥白尼天文學說的正確。而偉大的天文學家牛頓發現了萬有引力,提出萬有引力定律,揭示了行星運動的原因,這對后來海王星、冥王星的發現做出了巨大的貢獻。以上這些成就在當時勾勒出較完整的太陽系結構。這一時期,人們的宇宙觀仍主要限于太陽系。時間推移到18世紀,英國天文學家赫歇爾觀測證實,銀河系是范圍有限的恒星體系,并建立了銀河系的天文體系,從而將人類認知的宇宙范圍拓展到星系級別。

之后,隨著科學繼續發展,技術不斷進步,人類的宇宙范圍觀念也日漸擴大。特別是20世紀60年代以來,由于大型天文望遠鏡的使用,分光儀、射電技術的成熟,人造衛星、探測器等空間探測技術的發展,使天文觀測的尺度大大擴展,達到上百億年和上百億光年的時空區域。

這里的光年是一個長度距離單位,它是指光在一年中所傳播的距離,我們知道光的傳播速度約為30萬km/秒,照此計算,1光年約為94605億km。那么,能否說宇宙的范圍大小就是這百億光年呢。顯然不行,這里所指的是目前我們所能觀測到的,隨著科技的進步,我們認識的宇宙范圍一定會繼續擴大。

我們在前面講過,宇宙是物質的世界,那么宇宙到底是什么樣子呢? 物質的東西,總有個外化的存在形式。例如,人的外化存在形式就是一個個有血有肉的“人體”。仿此,宇宙(天)的物質存在形式就是一個個的“天體”。

就像我們人體有高矮胖瘦的體態差異,黑白黃褐的膚色差異,男女老少的性別、年齡差異等等方面的差異一樣,天體在大小、質量、光度、溫度等方面也存在著差別,這就是天體的多樣性。

天體的多樣性體現在什么地方呢?在晴朗的夜晚,我們可以用肉眼看到:星光閃爍的恒星(這是一種能夠自行發光、發熱的天體)、輪廓模糊的星云(主要成分為H,呈云霧狀),這兩種天體是宇宙空間中最基本的天體。還有較明顯位移的行星(繞太陽[恒星]運轉、反射太陽光線)、以及有圓缺變化的月亮、一閃即逝的流星、拖著長尾巴的彗星。

此外,在宇宙空間中,還有一些我們單憑肉眼看不見的天體,比如一些星際氣體和塵埃,以及人類制造發射到宇宙空間的人造天體:如人造衛星、空間探測器、空間站等。

(邊引導學生看圖講解邊板書)<板書>

3、宇宙的物質性

(1)天體:宇宙間物質的存在形式。

(2)天體的多樣性

自然天體: 恒星------星光閃爍(自行發光、發熱)星云------輪廓模糊,主要成分為H,呈云霧狀)

行星------移動(繞恒星運轉、反射恒星光線)衛星------月亮(地球的衛星,有圓缺變化)流星------一閃即逝

彗星------拖著長尾巴

星際氣體和塵埃

人造天體: 人造衛星、空間探測器、空間站等

這里有一點需要提醒同學們注意:天體是指存在于宇宙空間(星際空間)的物質。因此,掉落到地面的隕石、隕鐵等就不能被稱為天體。

地球作為一個整體是個天體,但地球的一部分或附屬部分就不能稱為天體,如地球大氣、發射架上的人造衛星等。

我們前面講過,宇宙處于不斷的運動和發展中,這就是宇宙的運動性。

根據牛頓發現的萬有引力定律,天體只要有了質量,就會相互吸引。而如果天體既相互吸引又相互繞轉,就形成天體系統。那么是否所有的天體都屬于天體系統呢?不,只有那些既相互吸引又相互繞轉的天體才能稱為天體系統。

目前,人們將認識到的天體系統,從小到大排列,分為以下幾個層次: 月球繞地球運行構成地月系,九大行星及其衛星以及流星、彗星、小行星和星際氣體和塵埃等構成太陽系,太陽系又和跟太陽系相似的其他一些恒星系構成銀河系,而銀河系又和河外星系(簡稱星系)共同構成總星系──這是目前我們所觀測到的宇宙的范圍。講了上述的內容,同學們不免要問:宇宙為什么是這個樣子呢?這就涉及到宇宙的起源及演化。

關于宇宙的起源,我國有盤古開天劈地的傳說,西方則有“上帝創造宇宙”的信仰。我國盤古開天辟地的傳說是這樣的:“盤古生其中……萬八千歲,盤古出,而天地分,陽清者為天,陰濁者為地……盤古日長萬八千丈,天日高萬八千丈,地日厚萬八千丈。”這與我們現代天文學家所提出的宇宙大爆炸理論在思想上十分接近。

宇宙大爆炸的觀點認為:在宇宙的早期,溫度極高,在100億度以上,物質密度也相當大。此時,宇宙間只有中子、質子、電子、光子、中微子等一些基本粒子形態的物質。由于高溫,這些物質極不穩定。在150億年前的某個時刻,宇宙突然爆炸膨脹開來,這些物質迅速向外輻射出去,剎那間,宇宙空間擴大了1029倍,溫度亦隨著宇宙的膨脹而迅速下降。當溫度下降到10億度左右時,中子開始失去自由或衰變,或與質子結合成重H(氫)、He(氦)的原子核,原子核繼而捕獲電子,早期化學元素開始形成。當溫度繼續下降到幾千度時,輻射減弱,此時,宇宙主要物質是氣態的,之后氣體逐漸凝聚成星云,再進一步形成各種各樣的恒星體系;期間,也有一些已經形成的恒星爆炸成星云或進一步塌縮為白矮星、中子星、黑洞以及膨脹成紅巨星。這就是我們今天所看到的宇宙。

因此,我們說宇宙中的天體不是同時形成的,各自都有其發生、發展、衰變的歷史。作為整體的宇宙,也經歷了溫度從高到低、物質密度從密到稀的演化。

<板書>

4、宇宙的運動性

(1)天體系統:天體相互吸引又相互繞轉

天體系統層次:(見文中)(2)宇宙的演化:溫度從高到低、物質密度從密到稀

Ⅲ、課堂小結: 今天我們暫時講到這,下節課我們將繼續進一步學習“宇宙中的地球”部分。請同學們做好預習,并著重掌握前面所學的各種天體的特征以及天體系統的層次結構。

第五篇：人類宇宙探索過程

人類宇宙探索過程

1957年10月4日，前蘇聯第一顆人造衛星上天，拉開了人類航天時代的序幕。前蘇聯宇航員、大名鼎鼎的加加林，于1961年4月12日，乘坐前蘇聯“東方號”飛船，環繞地球飛行了一圈，歷時近兩個小時，成為了第一位進入太空的人。

月球是距離地球最近的天體(約38萬公里)，是人類進行太空探險的第一站。前蘇聯1959年發射的月球2號探測器在月球著陸，這是人類的航天器第一次到達地球以外的天體。同年10月，月球3號飛越月球，發回第一批月球背面的照片。1970年發射的月球16號著陸于豐富海，把100克月球土壤送回了地球

美國的“徘徊者”3-5號月球探測器

“勘測者”月球探測器

美國發射的月球軌道器

“阿波羅”11號的登月艙

“阿波羅”11號宇航員阿爾德林邁出登月艙

“阿波羅”11號宇航員阿爾德林在月球表面

宇航員阿爾德林在美國國旗旁留影

“阿波羅”11號宇航員在月球表面留下的足印

“阿波羅”15號的月球車

“阿波羅”17號的月球車在月球上行駛

“克萊門汀”號無人駕駛飛船

環繞月球飛行的“月球勘探者”探測器

美國在20世紀60年代開始的雄心勃勃的“阿波羅”計劃的目的就是將人類送上月球進行實地考察。在此之前的1961年到1967年間，9個“徘徊者”、7個“勘測者”探測器和5個月球軌道器先后對月球進行了考察。它們拍攝了月球的照片，并分析了月球的土壤，為登上月球做好了準備。隨后美國便使用“土星”5號運載火箭先后向月球發射了17艘“阿波羅”飛船。其中“阿波羅”1-3號是試驗飛船，4-6號是無人飛船，7號飛船載人繞地球飛行，8-10號載人繞月飛行，11號至17號是載人登月飛行。

1969年7月16日發射的“阿波羅”11號使人類首次登上了月球。執行該次任務的是阿姆斯特朗、阿爾德林和柯林斯。飛船抵達月球軌道后，柯林斯駕船繞月飛行，另兩名宇航局駕駛登月艙于7月20日降落在月球表面的靜海。阿姆斯特朗成為第一個登上月球的人。宇航員在月球表面進行了實地的科學考察，并把一塊金屬紀念牌和美國國旗插上了月球。此后又有5次成功的登月飛行，宇航員在月球上停留的時間總共約300小時。此后對月球的考察幾乎停滯，直到1994年，美國又發射了“克萊門汀”號無人駕駛飛船，對月球進行了新的地貌測繪，其目的是為在不久的將來建立月球基地和月基天文臺作準備。1998年1月6日發射升空的“月球勘探者”攜帶有中子光譜儀探測氫原子。它發現在月球兩極的盆地底部存在水。

金星的半徑、質量、密度等與地球接近，是地球的姊妹行星。人們對它的興趣很大，然而，地面觀測所得的資料比較貧乏，對金星的研究充滿了未知數。航天器可以使人們了解它更多的信息。雖然最初的幾次探測器發射都失敗了，但1962年美國發射的水手2號從距金星35000千米處飛過，成功地實現了航天器首次飛越行星，同時它發現金星表面溫度高達400多度。1969年至1981年，前蘇聯的金星5號至14號探測器先后在金星表面著陸成功，執行了多項科學考察任務。美國1978年5月20日發射的先驅者-金星1號經過長距離飛行，于同年12月4日到達金星并圍繞它飛行，它用雷達探測了金星地形。先驅者-金星2號到達金星后向金星大氣釋放了4個探測器，探測器在向金星表面墜落的過程中，獲得了金星大氣、云層、磁場等各方面的數據。1989年美國發射的“麥哲倫號”探測器又運用綜合孔徑雷達對金星表面進行了探測。這些探測使我們了解到金星的磁場很弱，表面氣壓是地球海面氣壓的90倍。金星12號還探測到了閃電。美國發射的“水手10號”飛船在考察了金星之后，曾3次飛臨水星。是它發現了水星的磁場和磁層，并探測出水星大氣的主要成分是氦。飛船上的兩個攝像機拍攝了多幅圖象，揭示出水星地形是由大量的隕石坑和盆地組成的。

美國的“水手”1號，1962年7月發射，目的地是金星

“水手”2號金星探測器，1962年8月發射

1967年發射的金星探測器“水手”5號

1973年發射的“水手”10號探測器

1989年發射的“麥哲倫”號金星探測器

“麥哲倫”號金星探測器

火星很像地球，有堅硬的表面和四季的交替。同時它還擁有隨四季變化的極冠。在望遠鏡觀測時代，人們還曾有認為火星上有人工的運河。人類對火星的興趣一直是非常濃厚的，因此到現在已經20多艘飛船執行了探測火星的任務了。1962年前蘇聯發射了“火星1號”、“宇宙21號”，美國發射了“水手3號”，但均遭到了失敗。1964年1月28日發射的“水手4號”于1965年7月14日在距離火星的一萬公里的高空成功掠過，獲得了第一批火星的照片。1974年，前蘇聯發射的“火星5號”宇宙飛船首次拍攝了火星的彩色照片。隨后兩國又相繼發射了多個繞火星飛行的軌道器，更加詳細地了解了這顆行星的情況。

1976年，美國的海盜1號和海盜2號登陸器分別在火星上降落，并在降落的過程中，測量了大氣溫度的分布情況、火星大氣壓的情況。火星上有干涸的河床，有流水沖擊的特征，這表明在過去有過大量的水。海盜號飛船的分析結果表明火星大氣和表層物質中沒有有機分子存在。攝像機監視結果也表明火星上沒有生命活動的跡象。因此我們也許可以下結論說，火星表面現在可能沒有生命，如果更嚴格的說，是沒有與地球上類似的生命。人們不僅對火星感興趣，也對火星的兩個衛星感興趣。在1988年，7月7日和7月12日，前蘇聯發射了火衛飛船1號和2號繞火衛一飛行并著陸。

1964年發射的“水手”4號探測器

美國的“海盜”1-2號火星探測器

“海盜”號的火星著陸器

“海盜”號的著陸器在降落過程中打開降落傘

“海盜”號著陸器在火星表面軟著陸

“海盜”1號拍攝的火星表面景色

“火星觀察者”探測器

“火星探路者”降落后的想象圖

“探路車”攜帶的六輪小車機器人“漫游者”

“探路者”用氣囊作為緩沖降落在火星表面

“探路者”成功降落后釋放出六輪小機器人

“探路者”拍攝的火星景色360度全景照片

“火星全球探勘者”探測器

“火星極地著陸者”探測器

“火星氣候觀測者”探測器

環繞火星飛行的“2001火星奧德賽”探測器

歐洲空間局計劃發射的“火星快車”的軌道器

“火星快車”的著陸器 到最近幾年，隨著科技的飛速發展，人們可望在下世紀初直接登上火星進行實地考察，徹底弄清火星生命問題。因為它是太陽系中最有可能存在生命的星球。在人類踏上火星之前，將進行一系列的準備。1993年美國“火星觀察者”探測器在進入環繞火星的軌道之后，與地球失去聯系，導致計劃失敗。1996年12月，美國又發射了“火星探路者”探測器，經過7個月的星際飛行，在火星的阿瑞斯平原著陸。火星探路者攜帶了一個六輪小車，可以在火星的表面漫游，因而叫做火星漫游者，價值2500萬美元。它分析了火星巖石和土壤。照片證實了海盜號的結論，火星上曾發生過大洪水。

1996年11月美國發射了“火星全球勘測者”，在繞火星的軌道上研究火星表面、大氣和磁場的情況。它還向地球發射無線電波，經過火星大氣后到達地球，由此了解火星大氣的溫度、引力和化學組成。1999年1月3日，“火星極地著陸者”發射成功。然而，在飛行了11個月并登陸到火星上以后，就與地面失去了聯系，宣告了這次航天活動的失敗。此后發射的火星氣候觀測器也遭失敗。2001年，美國又發射了“火星奧德賽”探測器，現已成功抵達火星并成功進入環火星軌道。

歐洲空間局計劃于2003年發射“火星快車”探測器考察火星，這標志著歐洲空間局在行星探測方面跨入了新紀元。它將由軌道器和著陸器組成。軌道器上有一個著陸器通信包用于支持國際上在2003年至2007年間開展的火星探測活動。

美國的“先驅者”10號于1973年12月4日首次掠過木星，并傳回了木星和木衛的照片。它最后在1983年越過海王星軌道后成為飛出太陽系的第一個人造天體。接著“先驅者11號”、“旅行者1號”、“旅行者2號”也相繼飛越木星和木衛。

“先驅者”10號、11號各自攜帶了一塊相同的鍍金鋁板，上面刻有人類男女的裸像，以及太陽與九大行星位置的示意圖，還指明了它來自太陽系的第三顆行星。“旅行者”1號和2號探測器，則各自帶有一套“地球之聲”的光盤，唱片上有照片、60種語言的問候語、35種各類地球上的聲音和音樂。包括了中國長城和中國人家宴的照片，粵語、廈門話和客家話的問候，和中國古曲“流水”。它們作為地球的名片希望有朝一日能被“外星人”收到。

“先驅者”探測器

“先驅號”號攜帶的鍍金鋁板

“旅行者”號探測飛船

“伽利略”號木星探測器，背景是巨大的木星

飛越各大行星的“旅行者”號

“旅行者”號探測器

從旅行者號拍攝的木星黑夜半球的圖象上可以看到木星上有極光。有趣的是，木衛一上有一座正在噴發的火山，噴發的高度達到30公里，噴發速度是每秒幾百米到1公里。“旅行者”飛船還發現了土星有射電輻射，頻率在3千赫到1.2兆赫之間。1986年1月，“旅行者2號”飛船又測出天王星的自轉軸和磁軸有很大的交角。飛船還拍攝了天王星衛星的照片，隨后它又拜訪了海王星，并發回了照片。“伽利略”號的任務是觀測木星系統，它觀測了木星的大紅斑，還向木星云層釋放了一個探測器。這個探測器依靠降落傘進入木星大氣，在它被巨大的木星大氣壓力摧毀前向地球傳回了許多寶貴的資料。“伽利略”號對木衛二和木衛四的觀測的結果還顯示這兩個木星衛星的表面之下可能有液態水海洋。有液態水存在就意味著可能有生命生存，這無疑是一個令人振奮的消息。

由航天飛機組裝中的“伽利號”號探測飛船

“伽利略”號探測器

“伽利略”號探測器與狂暴的木星云層

“伽利略”號釋放的探測器進入木星大氣

飛行在木星軌道上的“伽利略”號

組裝中的“伽利略”號

“伽利略”號飛越木衛一

環繞木星飛行的“伽利略”號

“伽利略”號對木衛一進行探測

“伽利略”號與木衛一

“伽利略”號木星探測器，背景是巨大的木星

“卡西尼”號土星探測飛船

美國于1997年10月15日發射了“卡西尼”號飛船，它是第一艘使用核動力電池的飛船。“卡西尼”號的主要任務是探測土星系統，并將向土星最大、最神秘的衛星——土衛六釋放出一個名為“惠更斯”的探測器。土衛六是一個被濃厚的大氣包裹著的星球，其環境與早期的地球有些類似，使用一般觀測手段無法看清它的表面。“卡西尼”號將于2004年七月抵達土星系。此外美國宇航局還計劃進行更多的行星探測計劃，以便更多地了解我們生存的太陽系。其中包括向木衛二發射一個探測器，用以探測木衛二隱藏在冰層下的巨大液態水海洋。如果技術成熟，有可能向木衛二表面釋放一個水下探測器，找尋可能存在的地外生命。

“卡西尼”號探測飛船

“卡西尼”號穿越土星光環

“卡西尼”號與巨大的土星光環

“卡西尼”號與土衛上的冰懸崖

“卡西尼”號與處于土星陰影中的土衛

從一個土衛的冰懸崖下仰望土星和“卡西尼”號

“卡西尼”號掠過金星

“卡西尼”號掠過地球

“卡西尼”從木星附近掠過

土星巨大的光環與“卡西尼”號

“卡西尼”號與一個有冰火山的土衛

冰凍的土衛和“卡西尼”號

“卡西尼”號飛越土衛上的冰原

“卡西尼”號釋放的惠更斯探測器進入土衛六大氣

“惠更斯”依靠降落傘降落在土衛六

降落在土衛六表面的“惠更斯”

計劃進行的對木衛二的探測

進行中的“新地平線”冥王星-開普帶探測計劃

宇宙飛船不僅僅用于對太陽系內的大行星及衛星進行近距離觀察。1985-1986年哈雷彗星回歸過程當中，有5艘飛船對它進行了近距離觀測，有許多令人驚奇的發現。例如，哈雷彗星的核并非人們想象的球狀，而是橢球狀，氣體和塵埃從核的表面幾個活動區域噴出。歐洲空間局的計劃中，已經或即將開始對7個短周期彗星進行空間探測。它們是“深空1號”（DS1）計劃、“星塵”計劃、“等高線”計劃、“羅塞塔”計劃、“深空4號”（DS4）計劃。其中DS1和DS4計劃是與美國國家宇航局合作的。

于1998年10月發射的“深空1號”飛船，將飛越小行星3352號McAuliffe、火星、以及威爾遜-哈林頓彗星。飛船與彗星將于2000年6月相遇。DS1將以約15公里/秒的速度距彗核約500公里處飛過，對彗發、彗核進行觀測。它首次采用了離子發動機。飛船于2010年5月將樣品送回地球。

“深空1號”探測飛船

對小行星進行考察的“深空1號”

飛行中的“深空1號”

著陸在彗星表面的“深空4”號

“星塵”號探測器。

進行彗星樣本采集的“星塵”號

“星塵”在1999年2月發射，飛向懷爾德－2彗星，并將首次帶回珍貴的彗星樣品。

“羅塞塔”將于2003年發射，對Wirtanen彗星及其環境進行長達近兩年的仔細研究。9年之后，飛船與彗星相遇，總重20公斤的儀器將降落在彗星表面。這些儀器將采掘彗星表面和近表面樣品進行研究，并用聲波法探測彗星內部結構，研究周圍等離子體與太陽風相互作用等。

“深空4號”飛船將于2003年4月發射，于2005年12月進入環繞Tempel 1彗星的軌道，并于2006年4月將著陸器送上彗星表面作實驗。最后，將彗星表面下不同深度的物質分裝在3個不受外界影響的密封金屬罐內，由著陸器的上半部將樣品送回飛船。飛船于2010年5月將樣品送回地球。

空間站是人類在太空進行各項科學研究活動的重要場所。1971年，前蘇聯發射了第一座空間站“禮炮”1號，由“聯盟”號飛船負責運送宇航員和物資。1986年8月，最后一座“禮炮”7號停止載人飛行。1973年5月14日，美國發射了空間站“天空實驗室”，由“阿波羅”號飛船運送宇航員和物資。1974年天空實驗室封閉停用，并于1979年墜毀。

1986年2月20日，前蘇聯發射了“和平”號空間站。它全長超過13米，重21噸，設計壽命10年，由工作艙、過渡艙、非密封艙三個部分組成，有6個對接口，可與各類飛船、航天飛機對接，并與之組成一個龐大的軌道聯合體。自“和平”號上天以來，宇航員們在它上面進行了大量的科學研究。還創造了太空長時間飛行的新紀錄。“和平”號超期服役多年后于2001年3月19日墜入太平洋。1983年，歐洲空間局發射了“空間實驗室”，它是一座隨航天飛機一同飛行的空間站。

國際空間站是建造中的新一代空間站。它由美國和俄羅斯牽頭，聯合歐洲空間局11個成員國和日本、加拿大、巴西等16國共同建造運行。空間站從1994年開始分多個步驟建設安裝，至2006年全部建成。建成后空間站將長110米，寬88米，質量超過400噸，將是有史以來規模最龐大、設施最先進的人造天體。可供6至7名宇航員同時在軌工作。

前蘇聯“禮炮”4號空間站

對接在一起的前蘇聯“量子”號飛船與聯盟號飛船

美國的“天空實驗室”空間站

俄羅斯“和平”號空間站

飛行中的“和平”號空間站

俄羅斯“和平”號空間站

在地球軌道運行的“和平”號

建成后的國際空間站

國際空間站建成后的外觀

建成后的國際空間站

建設中的國際空間站照片

建設中的國際空間站

“哈勃”空間望遠鏡

維護中的“哈勃”空間望遠鏡

“哈勃”空間望遠鏡

“錢德拉”X射線空間望遠鏡

“錢德拉”X射線空間望遠鏡

歐洲空間局的“XMM”空間望遠鏡

與“和平”號對接的阿特蘭蒂斯號航天飛機

返回地面的“哥倫比亞”號航天飛機

等待發射的“發現”號航天飛機

升空的“發現”號航天飛機

升空的“奮進”號航天飛機

返回地面的“奮進”號航天飛機

1981年全世界第一顆紅外天文衛星發射升空。而對于天文學上有重要意義的事件是1990年4月25日由美國“發現”號航天飛機送入太空的哈勃空間望遠鏡(HST)。它的目的是探測宇宙深空，了解宇宙起源和各種天體的性質和演化。HST耗資21億美元，對天文學特別是天體物理學的推動是巨大的。在空間放置望遠鏡可以擺脫大氣的干擾，沒有大氣消光的問題，同時因為沒有大氣，設計的望遠鏡可以達到衍射極限。它的鏡面不受重力的影響，不會變形，望遠鏡有極高的分辨率。它是人類的千里眼，探索宇宙奧秘的利器。此后美國和歐空局又相繼發射了“錢德拉”空間X射線望遠鏡和XMM空間天文臺等。美國的航天飛機是目前世界上唯一一種用于在地面和近地軌道之間運輸人員物資，并可重復利用的航天器。它也可以在太空中進行各種科學實驗活動。