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宇宙的未来 导学案设计(人教版高二必修五)

 【本节要点】
1.掌握文中重要概念的含义。
2.总结文章的主要内容。
【教学过程】
☆温故知新☆
【自主学习】
1.给文中的下列字注音
恍(    )惚     尴尬(    )     混饨(    )     坍(    )缩         迄(    )今    
沮(    )丧     告罄(    )     不可逾(    )越    臭名昭(    )著    模棱(    )两可  
2.给系列形似字组词
沮/咀     棱/凌         沌/炖     辐/幅
【反馈矫正】
1.给文中的下列字注音
恍huǎng惚     尴尬gāngà     混饨hùndùn      坍tān缩         迄qì今    沮jǔ丧  
告罄qìng      不可逾yú越    臭名昭zhāo著    模棱léng两可  
2.给系列形似字组词
沮丧/咀嚼     模棱两可/凌云壮志      混沌/清炖       辐射/幅员
☆课堂探讨☆
要点一:理解文中重要概念的含义。
【探究活动】
根据上下文,解释加点词语的含义:
(1)但是在某些情形下,我们认为可以做可靠的预言。宇宙在非常大的尺度下的未来,便是其中一个例子。
(2)我们在过去的三百年间发现了制约在所有正常情形下物体的科学定律。我们仍然不知道制约在极端条件下物体的精确的定律。
(3)我们可以从观测来估计宇宙的平均密度。如果我们计算能看得见的恒星并把它们的质量相加,我们得到的,不到临界值的百分之一左右。即使我们加上在宇宙中观测到的气体云的质量,它仍然只把总数加到临界值的百分之一。     
(4)因此可以假定,星系或星系团中的大部分物体最后在黑洞里终结。然而,我在若干年以前发现,黑洞并不像被描绘的那样黑。
【教师释疑】
这是一篇科学论文,涉及许多科学术语,对于正确理解课文内关涉甚大,要结合上下文正解理解这些词语的涵义,这对于提高我们阅读理解能力很有好处。
【讨论明确】
(1)某些情形,根据课文第12、13段对微波背景辐射的论述理解,指的是简单的非混沌的系统。非常大的尺度,作者在第(11)段中说明宇宙在恒星、星系和星系团的这个“尺度”下的运动是混沌的、不稳定的。据此,“非常大的尺度”,从空间来讲,当时指“恒星、星系和星系团”之外的广大宇宙空间;第(25)段又说“宇宙最终可能会坍缩,但是这个时间不会比迄今已经膨胀过的一百五十亿年左右长太多”,因此从时间来讲,“非常大的尺度”当在150亿年左右。
(2)根据课文第7段及下面文字的论述,课文所指的“制约在所有正常情形下物体的科学定律”当是指牛顿万有引力定律。极端条件,当是指“大挤压”,宇宙坍缩成一种高密度状态。
(3)根据课文在结尾的说明,临界值,指的是宇宙的平均密度所达到的把坍缩和无限膨胀区分开来的那个密度值。这个值是多少呢?课文未作具体说明,科学家理论计算得出的临界密度为5×10-30克/厘米3。
(4)这里的“黑”就是终结、死亡的意思。科学家原来根据引力学原理描述星体演化到黑洞就是最后的终结,但霍金根据量子力学中的不确定性原理发现,黑洞的物质也在不断减少,直至被完全蒸发。
要点二:概括文章的主要内容。
【探究活动】
概括霍金对宇宙未来的预言的主要观点:
【教师释疑】
这是一道概括文章的主要内容的题目,注意对文章中体现作者观点的句子的分析,主旨句集中自文章的开头、结尾,各段的段首和段尾以及文章中表达方式变化的本分,重点注意议论句。
【讨论明确】
(1)宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关,如果平均密度小于某个临界值,它就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值,宇宙就会坍缩,时间本身就会终结。
(2)在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质,它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住,不至于使这些星系或星系团飞散开去。
(3)如果宇宙继续膨胀下去,五十亿年后,太阳将耗尽它的核燃料,变成一颗白矮星。在大约一百亿年后,具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星,具有更大质量的恒星会变成黑洞。
(4)黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞,只要有足够长的时间,巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。
(5)在星系或星系团之外,应该存在有足够的暗物质,这些暗物质能使密度达到临界值,从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。
【课堂提升】
1.揣摩下列语句的含义,回答后面括弧内的问题:
(1)科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。其危险在于,我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得大多了。
(2)为什么我们应该认为,也许存在足够的暗物质,使宇宙最终坍缩呢?为什么我们不能只相信我们已有确定证据的物质呢?
(3)宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。
(4)我正在预言世界的结局,但这还不是。这个预言还不至于使股票市场过于沮丧。前面还有一两个更紧迫的问题。无论如何,假定在太阳爆炸的时刻,我们还没有把自己毁灭的话,我们应该已经掌握了恒星际旅行的技术。
【答案】(1)这是作者利作混沌学原理启示人类要珍爱地球,破坏容易建设难。“初始态的非常小的改变会导致非常不同的结果”,任何破坏大自然的行为都可能产生难以想象的严重后果。(2)这是作者用设问句的形式来肯定一个观点。按照汉语的习惯,这个句子最好写成:我们不能只相信我们已有确定证据的物质,宇宙中也许存在足够的暗物质使宇宙最终坍缩,为什么应当作这样的认定呢?(3)宇宙非常博大,地球只是其中一个微不足道的小点,所以,地球上发生的任何事情对于宇宙都不会产生什么影响。(4)作者预言太阳和地球会毁灭,但是人类不会灭亡,因为作者深信人类在此之前一定掌握了恒星际的旅行技术。
2.根据课文内容回答下面问题:
(1) 作者说,预言将来当然是非常困难的, 科学家仍然认为他们能预言未来。请说说作者为什么有这种矛盾的心情?
(2)对于微波背景辐射,作者为什么一会说完全相同,一会又说只是几乎完全相同?
(3)暴涨理论和人择原理有何异同?两者是什么关系?
(4)作者列出了哪些古代和近代的预言家,科学家的预言和他们有什么不同?
【答案】(1)作者说预言宇宙未非常困难是因为宇宙中星系和星系团的运动是混沌的系统,而作者又说满怀信心,是因为宇宙在非常大的尺度下是简单的,非混沌的。(2)从理论上说,微波背景辐射应当是各向同性,完全相同。但在实际上,因为宇宙不是完全光滑的,存在诸如恒星、星系和星系团的局部无规性,所以从不同方向来的微波必须有些不同。但是差别非常微小。(3)人择原理和暴涨理论都属于宇宙大爆炸学说,都认为宇宙的初始密度非常接近临界密度而不能超过临界密度,因为只有这样才能产生有智慧的生命,人类才能生存。由此可见,暴涨理论实际上也是人择原理。另外,两者都认为宇宙在星系和星系团之外的广大空间中还存在着大量附加的暗物质。但按照人择原理,如果宇宙中没有附加的暗物质,宇宙平均密度只有临界密度的十分之一,也可以产生星系、星系团和有智慧的生命。由此可知,宇宙的平均密度只要在临界密度的十分之一以上至临界密度之间,都符合人择原理的要求,这样,暴涨理论便可以看成是人择原理的一个特例。(4)古代由女巫和牧师扮演的巫师担任预言家的角色;近代有世界末日预言家和宗教预言家。科学家和这些预言家的区别在于:(1)目的不同:科学家预言宇宙的未来是为了更好地认识世界,古代和近代的那些预言家则是为了制造耸人听闻的的谣言以达到个人的某种目的。(2)手段不同:科学家的预言是依据科学的原理和准确观测,力求预言的准确可靠,而古代和近代的预言家则是利用一些模棱两可的语言和出尔反尔的手段达到骗人的目的。
【解析】
 

惜缘

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