宇宙的未来教案Word下载.doc

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　　引导学生体会这篇讲演幽默的语言风格，提高自己的思维和语言表达能力。

　　重点、难点、疑点及解决办法

　　重点：

　　难点：

　　课时安排

　　1课时

　　教学步骤

　　一、明确目标

　　3．通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。

　　二、整体感知

　　1．导入新课

　　在当今世界的自然科学领域，能够和爱因斯坦比肩的人物恐怕应当首推史蒂芬•霍金了，他不但做出了辉煌的科学成就，其坚强的意志品质也深深地感染着我们，我们今天就来学习他的一篇演说辞《宇宙的未来》（板书课题）。

　　仰望灿烂的星空，我们会肃然起敬，产生无穷无尽的联想和想像。

从古到今，人们对于宇宙的猜测和探索从来也没有停止过。

如屈原在《天问》里就发出了一系列的探问：

“遂古之初，谁传道之？

上下未形，何由考之？

……九天之际，安放安属？

隅隈多有，谁知其数？

天何所沓？

十二焉分？

日月安属？

列星安陈？

出自汤谷，次于蒙汜，自明及晦，所行几里？

”中国古代的宇宙学有浑天说、盖天说、宣夜说等，西方有日心说、地心说等。

然而直到20世纪诞生现代宇宙学，人们对宇宙的认识才有了根本性的突破。

本文作者是当代著名的理论物理学家，他以“宇宙的未来”这样玄而又玄的话题在剑桥大学作讲演，对我们认识宇宙有哪些启示呢？

　　2．作者简介

　　史蒂芬•霍金是继阿尔伯特•爱因斯坦之后最杰出的物理学家。

霍金1942年出生于英国牛津，先后就读于牛津大学和剑桥大学，学习数学、物理学和宇宙学。

1963年，霍金经诊断得了肌萎缩性侧索硬化症。

这种病会引起肌肉萎缩，导致瘫痪；

说话会越来越困难，直至完全丧失语言能力；

患者通常因并发肺炎或窒息而死亡。

不过，患者的思维能力包括记忆能力不受影响。

医生告诉霍金他最多只能活两年。

在经历了一段短暂的失望和沮丧后，霍金又开始了他的宇宙学研究。

霍金后来在相对论、“大爆炸”和黑洞等领域取得了突出的研究成果。

霍金1988年出版的宇宙学著作《时间简史：

从大爆炸到黑洞》，是一部里程碑式的畅销书。

霍金被确诊患病已三十多年，但他仍孜孜于宇宙起源的理论研究，仍在为大统一理论而耕耘不已。

霍金现任剑桥大学卢卡斯数学教授，这也是牛顿爵士曾担任过的职位。

　　三、重点、难点的学习与目标达成过程

　　1．感知课文，明确本文的整体写作思路。

　　在讲演的开头，作者就指出，预言将来是非常困难的，预言宇宙的将来尤其困难。

虽然如此，科学家对此仍然满怀信心。

　　课文第2段，作者却话题一转，考察起预言的历史。

提及预言，人们会不由自主地想到古代的巫术。

女巫用“毒药或火山溢出的气体”把自己“弄得精神恍惚”，不过是为了增加一点儿神秘色彩，“而真正的技巧在于解释”。

近代宗教预言也是这样，不断用新的解释来掩饰预言的失败，如“首先要数出获救者名单”等。

那么，科学家的预言是不是也像古代的预言家一样是一时的“骗术”呢？

作者指出，“科学预言也许并不比那些巫师或预言家的更可靠些”，比如对天气预报、对“极端条件下物体的精确的定律”，以及对大脑的工作机制等，都还缺乏准确的判断。

但是，“宇宙在非常大的尺度下的未来”，还是可以预言的。

　　宇宙中的局部运动也许会出现混沌状态，但宇宙在大尺度上是可以预测的。

宇宙正在高速膨胀，其他星系正在飞速离我们远去。

宇宙微波背景辐射证明了宇宙的膨胀大体上“是平滑的而非混沌的”，因为如果宇宙的膨胀率和平均密度不均匀，来自宇宙各个方向的宇宙微波背景辐射温度就不会如此一致。

“这表明，宇宙的行为在非常大尺度下是简单的，而不是混沌的。

因此我们可以预言宇宙遥远的未来。

”

　　从目前的情况看，宇宙中星系之间的距离在增大，但是星系之间的引力吸引有可能降低膨胀率。

“如果宇宙的密度大于某个临界值，引力吸引将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩。

宇宙就会坍缩到一个大挤压。

”“大挤压”和“大爆炸”前的状态相似，“具有无限密度”，“物理定律在这种状态下失效”。

　　这样，预言宇宙的未来，“关键问题在于：

平均密度是多少？

如果它比临界值小，宇宙就将永远膨胀。

但是如果它比临界值大，宇宙就会坍缩”。

　　但是，计算宇宙的平均密度并不容易。

把我们现在能看到的恒星质量加起来，还不到临界值的百分之一；

即使加上“气体云的质量”，最多达到临界值的百分之一。

但是，我们能不能据此得出宇宙将永远膨胀下去的结论呢？

还不能。

因为宇宙中还存在许多暗物质，这些暗物质我们肉眼看不见，不能直接观测到。

黑洞就是这类暗物质，它是超大恒星死亡的产物。

霍金对黑洞的解释是：

“空间一时间的一个区域，因为那儿的引力是如此之强，以至于任何东西甚至光都不能从该处逃逸出来。

”（见《时间简史》一书所附《小辞典》）我们虽然看不见黑洞的存在，但可以通过观察螺旋星系和星系团来判断它们的存在：

能使大质量的星系或星系团绕之旋转的东西，其质量一定比这些星系和星系团大得多。

　　作者指出，根据现在的观测研究，将这些暗物质估算在内，“仍然只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右”。

于是有人择原理和暴涨理论为之说，前者假设有多个宇宙共存，而我们所能理解的只是身处其中的一个；

后者认为宇宙可能采取一种非常规的方式突变，从一个微小的尺度很快达到临界状态。

　　归根到底，宇宙的未来只有两种命运：

继续膨胀，或可能收缩。

这取决于宇宙现有的密度，所以，科学家在没有称算出宇宙的重量之前，不得不承认“宇宙实际上是处在刀锋上”，所以要继承巫师或预言家的传统：

“两方下赌注，以保万无一失。

　　2．研读课文，讨论问题。

（1）作者是怎样探讨“宇宙的未来”的？

　　【明确】作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。

探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。

最后，介绍两种新的理论——人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。

作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。

最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

（2）怎样理解本文的一些相关论述？

　　【明确】这是一篇科学讲演，涉及较为复杂的背景知识。

这些知识和讲演的主题是密切相关的，如果不作必要的交待，讲演的内容就会显得抽象和单薄。

如，谈到天气预报、大脑工作原理都具有混沌性质，来反衬宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的；

如，谈到恒星的死亡（归宿）引出黑洞，为宇宙中暗物质的存在寻找理论支持；

如，谈到现存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了“人择原理”等等。

这些相关的论述，或从对立面凸显观点，或从纵深面强化观点，使论证丰富多彩。

　　（3）这篇讲演在语言上具有怎样的特点？

　　【明确】讲演是面对面的交流，这种交流又是单向度的，如果不注意讲演的语言艺术，就达不到最佳的表达效果。

这篇讲演，除了推理严谨外，语言幽默也是其突出的特点。

幽默的语言创造出一种轻松愉快的气氛，更具有亲和力，使所阐发的事理更容易为听众接受。

如，谈到轮赌盘的旋转具有混沌性质，作者说即使是物理学家也不能计算出它“出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财”，这就生动地说明了什么是混沌现象；

如，文章最后一句话：

“所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。

”兼有讽刺与幽默，对宇宙未来命运的判断采取了审慎态度。

　　布置作业

完成“研讨与练习一、二”。