宇宙的未来 教学准备1. 教学目标 一、知识教育目标 1．了解有关宇宙学的一些知识； 2．了解演讲稿的一些特点。 二、能力培养目标 1．学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性； 2．通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。 三、德育渗透目标 通过本文的学习，激发学生对宇宙奥秘的探索热情。2. 教学重点/难点 重点： 1．了解有关宇宙学的一些知识； 2．了解演讲稿的一些特点。 难点： 1．学习举办科普讲座，以提高讲座的科学性、规范性； 2．通过和本单元前面的课文进行比较，提高比较阅读的能力。3. 教学用具4. 标签 教学过程 一、明确目标 1．了解有关宇宙学的一些知识；, 2．了解演讲稿的一些特点。 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”。 课后习题, 基础题： 1、下列词语的注音、解释全正确的一项是（ ） A混沌（húndùn）:我国传说中指宇宙形成以前模糊一团的景象。 尴尬（gāngà）：（神色、态度）不自然。 B诘问（jiéwèn）:反问 倚重（yǐzhòng):倚靠，器重。 C三昧（sānwěi）:指心神专注而不散乱。 皮萨（píshā）:一种意大利式馅饼。 D告罄（gàoxìng）:指能源枯竭。 黑洞（hēidòng）:一种特殊的天体。 2、下列词语中没有错别字的一组是（ ） A别出心裁 映入眼帘 赞叹不已 如烟似雾 B明察秋毫 幅圆广阔 轻而易举 瞬息万变 C瞻养父母 归根到底 晶莹透明 模棱两可 D推陈出新 疏疏朗朗 因地治宜 臭名昭著 3、下列成语使用不当的一项是（ ） A当前，发达国家的不合理生产方式和过量的消费方式是人类环境持续恶化的罪魁祸首。 B热力学概念乍听起来有些深不可测，其实它们是我们所知道的最简单而又给人印象最深的科学概念。 C在任何方向上背景都一样的事实，对于它们而言毫不足怪。 D迄今为止，所有为世界末日设定的日期都杳无音讯地过去了。 4．依次填入下面语段横线处的词语，最恰当的一组是( ), ①半个世纪以来，党的三代领导集体对南水北调工程十分关心、高度重视，南水北调工程的建设，__________了新中国几代工程技术人员的心血和智慧。 ②“神舟”四号在辽阔的宇宙空间遨游了六天零十八小时，__________了大量珍贵的科学数据。于2003年1月15日晚7时多内蒙古中部成功着陆。 ③据有关人士____________，在双方签定的合约中，阿里·哈恩必须率领中国人杀进2006年世界杯决赛圈。 A．凝结 搜集 透露 B．凝聚 收集 透露 C．凝聚 搜集 披露 D．凝结 收集 披露 5．下列句子中，没有语病的一句是（ ） A．“伊斯兰祈祷团”也是一个恐怖组织，如果任其发展蔓延，势必对东南亚不够稳定的社会局面构成威胁。 B．十六大报告进一步强调了实施科教兴国战略在现代化建设中的重要作用，提出了新时期教育工作的目标、任务、方针和要求，为开创教育事业的新局面指明了方向。 C．为了做好促进青年就业和再就业，各级共青团组织面临的任务还很艰巨还有大量的工作要做。 D．“国家基础教育资源库”具有强大的开放性和兼容性，实现了国内外教育资源共享和国内教育资源库建设新思路。 6．依次填入下列两句中横线处的语句，与上下文语意连贯的一组是（ ） ⑴泉上有桥泉边有楼，桥是竹桥，楼是木楼，__________，竹与竹撞击，发出萧萧瑟瑟的声音。 ⑵我认为，一切已经成功的企业和成功的人士，都是创业者努力“颠覆”的目标，因此，要鼓励大家去___________，而不是去敬仰和朝圣。 ①海风从山隙处吹过来，楼前植竹 ②楼前植竹，海风从山隙处吹过来 ③挑战微软、挑战联想、挑战海尔 ④挑战海尔、挑战联想、挑战微软 A．① ③ B．② ④ C．① ④ D．② ③, 7、本文在论述过程中，常常用一些生动的比喻来说明事理。下列两个比喻句各自说明了什么道理? ①“例如，如果你稍微改变一下你旋转轮赌盘的方式，就会改变出来的数字。你在实际上不可能预言出来的数字，否则的话，物理学家就会在赌场发财。” 答： ②“这有一点像是再投胎。如果有人声称一个新生的婴儿是和某一死者等同，如果该婴儿没从他的以前的生命遗传到任何特征或记忆，这种声称有什么意义呢?人们可以同样地讲，它是完全不同的生命。” 答： 答案：1、B（A混hùn;C昧mèi,三昧，是佛教重要修行方法之一，借指事物的诀要。萨sà;D罄qìng）2、A(B幅员C赡养D制宜) 3、D(杳无音讯：指远得不见踪影。可改为“无声无息”) 4、B “凝聚”是“聚焦”、“积聚”之义，而“凝结”是“由气体变成液体或由液体变成固体”之义。“收集、搜集”都有“使聚焦在一起”的意思，但“搜集”还有到处“寻找”搜罗的过程，然后才聚焦到一起的意思。“披露”是“发表、公布、表露”之义，而“透露”是泄漏或显露（消息、意思等） 5、B A项不合逻辑，应为“对东南亚和平稳定构成威胁”；C成分残缺，在“再就业”后加“工作”；D项搭配不当，应为“开创了……新思路” 6、B 7、①用这个比喻生动地说明了“即使我们知道了制约宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来”。②用这个比喻形象地说明宇宙在大挤压处终结后，并不是任何发生在“之后”的事件都是另一个相分离的宇宙的部分。 提升题： 8、下面这段话引自霍金2002年8月15日在浙江大学的公众演讲《膜的新奇世界》，读后请用其中的原句提炼本段的要点，并同课文做比较阅读，说说霍金在介绍深奥理论时喜欢采用什么方式来让听众听明白? “按照我的意见，膜世界启始的更远为吸引人的解释是，它作为真空中的起伏而自发产生。膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。水液体中包含亿万个H2O分子，它们在最靠近的邻居之间耦合，并且挤在一起。当水被加热上去，分子运动得更加快，并且相互弹开。这些碰撞偶然赋予分子如此高的速度，使得它们中的一群能摆脱它们的键，形成热水围绕着的蒸气小泡泡。泡泡将以随机的方式长大或缩小，这时液体中来的更多的分子参与到蒸气中去，或者相反的过程。大多数小蒸气泡将会重新塌缩成液体，但是有一些会长大到一定的临界尺度，超过该尺度泡泡几乎肯定会继续成长。我们在沸腾时观察到的正是这些巨大的膨胀的泡泡。”答： 9.课文中霍金对宇宙未来的预言，你怎么看?答：, 10、霍金的中国学生吴忠超教授这样介绍史蒂芬·霍金：在相对论和引力论领域，霍金是继爱因斯坦之后最伟大的代表人物。他的第一项工作是和彭罗斯一起证明了广义相对论的奇性定理；第二项工作是创立了黑洞物理理论，其中有黑洞的无毛定理和黑洞视界面积增加定理；第三项工作是研究极早期宇宙和宇宙的创生，其量子宇宙学使人们单独地从科学定律即能预言出宇宙中的一切。而他所有这些成就都是在他患卢伽雷病(肌肉萎缩性侧面硬化病)后的40年间所做的。在科学史上有许多残疾科学家，但是像霍金这样残疾到这种程度的则绝无仅有——21岁就患病，几十年被禁锢在特制的轮椅上，全身只有三个手指能活动，不能讲话，与人交谈要靠计算机合成语言，有了新的想法也只能通过三个手指“敲击”进语言合成器里保存……可就是这样一个重度残疾的人，却把研究的目标直指浩瀚的宇宙。 在《果壳中的宇宙》一书中，霍金引用了莎士比亚戏剧《哈姆雷特》里一句充满诗意的台词：“我即使被关在果壳里，仍自以为是无限空间之王!”这句台词形象地道出了霍金的崇高精神追求，使人们亲眼看到了“果壳”中的那个挑战命运的不屈的灵魂。他曾说：“只要有智慧和精神在，没有什么能打倒自己。身体的健康固然重要，心灵的健康也会给你无穷的力量。”在少年霍金的心中，崇拜的不是歌星或球星，而是贝特朗·罗素，一位不知疲倦的思想家、哲学家和科学家。 那么你呢?你怎么看待霍金?十年前，一家青少年调查机构调查出我国中学生最崇拜的人物是歌星刘德华、影星刘晓庆、球星贝利，“三星高照”。你又怎样看待这一现象? 答： 11、读下列与作者有关的短文，然后思考问题。 霍金是一位伟大的科学家。人们对他的敬重，不仅在于他在理论物理方面的巨大贡献，还在于他对人类的这些贡献，是在身患绝症，全身瘫痪的情况下作出来的。一见到霍金的名字，不禁使人想到了高士其。 对于现在的青少年来说，高士其的名字很可能是陌生的，但对于上世纪五六十年代的青少年来说，高士其可是一个响当当的名字。“高士其”三个字频频出现在报刊电台和中小学的课本上，如果要说偶像，高士其可是那个时代许多青少年心目中的偶像。 霍金与高士其，两人何其相似乃尔！ 其一，他们都是科学家。 其二，他们都是身患绝症，全身瘫痪的科学家。 1927年，高士其入芝加哥大学医学研究院攻读细菌学，次年，在实验时不慎，受甲型脑炎病毒感染，留下严重后遗症，后来病情不断加重，造成全身瘫痪。那一年，高士其23岁。, 1962年，霍金从英国牛津大学毕业到剑桥大学读研究生，也是在“次年”，体检时，被确诊患上了“肌萎缩性脊髓索硬化”这一无法治愈的疾病，后来，身体每况愈下，以致全身瘫痪。那一年，霍金才21岁。 其三，他们的科学研究，都是在身体致残以后，在常人难以想象的极为艰难的情况进行的。 高士其致残后，他仍以超人的毅力，坚持学完了细菌学博士研究生的全部课程。回国后，他的工作的重心转到了科普创作上。他的手瘫痪后，笔握不住了，甚至连说话也困难，即使在这种情况下，他仍然坚持创作。他先打好腹稿，然后艰难地发出模糊的喉音‘嗯嗯、喔喔’，一个字一个字地口述，由秘书、妻子和护士记录整理。有时为了弄清一个字，往往要反复哼二十几遍，记下一段话，要用半天时间…… 霍金致残并瘫痪后，再也无法用自己的声音表述他的思想，只能借助3个手指操纵按钮输入要说的话，再经由语言合成器发出声音，他的演讲，就是采用这样一种常人无法想象的困难方式进行的。平常，霍金看书必须依赖翻书页的机器，读文献时需要请人将每一页都摊在大桌子上，然后驱动轮椅如蚕吃桑叶般地逐页阅读；写作则是以平均一分钟输入10个单词的“慢”速度进行…… 最终，他们都取得了令人瞩目的成就。 (1)从这两人身上，你看到了什么精神品质？ 答： （2）从这两人的故事中，你受到什么启发？ 答： 答案：8这是迁移运用题。体现本段要点的句子是“膜的产生有点像沸腾水中蒸气泡的形成。”作者喜欢用比喻的方式将深奥的理论说得通俗易懂。9、可以畅所欲言，比如认为霍金的观点只是一家之言，只是一种推测，无法得到证实，其他科学家站在另外的角度来思考来假设，或许会有不同的结论，不同的发现。所以青少年对霍金的观点可以学习，可以接受，但不能迷信，不能束缚自己的思维。10、答案参考：从作者霍金的身上，能感受到高尚的人格魅力。学习霍金战胜自我、挑战极限、追求科学的顽强品质。对于“三星高照”的现象，可以这样评价：这一现象的出现，既有中学生自身价值取向的问题，也有新闻媒体的误导问题。只有在正确的价值取向引导下，个人才能体现出最大的人生价值，社会才能快速向前发展。11、(1)身残志坚，永不倒下，顽强奋斗，决不屈服于悲惨的命运。（2)要想取得巨大的成就，必须具有巨大的毅力和超人的意志力。
