宇宙的未来人教版高三下册语文教案
《宇宙的未来》是霍金 1991年1月在剑桥大学 的一次讲演录。主要探讨了宇宙未来的两种命运：一是继续膨胀下去，一是收缩以至于坍缩成一个点。以下是小编整理的宇宙的未来人教版高三下册语文教案，欢迎大家借鉴与参考!
《宇宙的未来》教案
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。
四、美育渗透目标
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：
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。
课时安排
1课时
教学步骤
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”。
《宇宙的未来》原文阅读
暗物质的另一个证据来自于星系团。我们观测到星系在整个空间中分布得不均匀，它们成团地集中在一起，其范围从几个星系直至几百个星系。假定这些星系互相吸引成一组从而形成这些星系团。然而，我们可以测量这些星系团中的个别星系的运动速度。我们发现其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，这些星系团就会飞散开去。所需要的质量比所有星系总质量都要大很多。这是在这种情形下估算的，即我们认为星系已具有在它们旋转时把自己抓在一起的所需的质量。所以，在星系团中我们观测到的星系以外必须存在额外的暗物质。
人们可以对我们具有确定证据的那些星系和星系团中的暗物质的量作一个相当可靠的估算。但是这个估算值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。这样，如果我们仅仅依据观测证据，则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去。再过五十亿年左右，太阳将耗尽它的核燃料。它会肿胀成一颗所谓的红巨星〔红巨星〕光谱呈橙色、红色的巨星称为红巨星。其形成是因为在恒星演化过程中，由于内部核燃料的耗尽，热核反应的速率减弱，打破了引力与辐射压之间的平衡，恒星的外壳开始燃烧膨胀。，直到它把地球和其他更邻近的行星都吞没。它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星白矮星〕一类低光度、高温度、高密度的简并态恒星，是恒星演化的一种归宿。当恒星经过红巨星阶段损失大量质量后，剩下的质量若小于1.44个太阳质量，这颗恒星就演化成白矮星。。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。
在大约一百亿年以后，宇宙中大多数恒星都已把燃料耗尽。大约具有太阳质量的恒星不是变成白矮星就是变成中子星〔中子星〕恒星在核能耗尽后，经过引力坍缩，依靠简并中子的压力与引力平衡形成的星体。，中子星比白矮星更小更紧致。具有更大质量的恒星会变成黑洞〔黑洞〕一种特殊的天体，是时间—空间的一个区域。它的基本特征是有一个封闭的视界。由于引力强大，就连光也不能从中逃逸出来，所以黑洞是看不见的。。黑洞还更小，并且具有强到使光线都不能逃逸的引力场。然而，这些残留物仍然继续绕着银河系中心每一亿年转一圈。这些残余物的相撞会使一些被抛到星系外面去。余下的会渐渐地在中心附近更近的轨道上稳定下来，并且最终会集中在一起，在星系的中心形成一颗巨大的黑洞。不管星系或星系团中的暗物质是什么，可以预料它们也会落进这些非常巨大的黑洞中去。
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。量子力学的不确定性原理〔量子力学的不确定性原理〕即德国物理学家海森伯(1901—1976)提出的测不准原理。它的量子力学意义是不能在同一个态中同时准确测量出粒子的位置和速度。讲，粒子不可能同时具有定义很好的位置和定义很好的速度。粒子位置定义得越精确，则其速度就只能定义得越不精确，反之亦然。如果在一颗黑洞中有一颗粒子，它的位置在黑洞中被很好地定义，这意味着它的速度不能被精确地定义。所以粒子的速度就有可能超过光速，这就使得它能从黑洞逃逸出来，粒子和辐射就这么缓慢地从黑洞中泄漏出来。在一颗星系中心的巨大黑洞可有几百万英里的尺度。这样，在它之内的粒子的位置就具有很大的不确定性。因此，粒子速度的不确定性就很小，这表明一颗粒子要花非常长的时间才能逃离黑洞。但是它最终是要逃离的。在一个星系中心的巨大黑洞可能花10(九十次方)年的时间蒸发掉并完全消失，也就是“1”后面跟90个“0”。这比宇宙现在的年龄要长得多，它是1010年，也就是“1”后面跟10个“0”。如果宇宙要永远膨胀下去的话，仍然有大量的时间可供黑洞蒸发。
永远膨胀下去的宇宙的未来相当乏味。但是一点也不能肯定宇宙是否会永远膨胀。我们只有大约为使宇宙坍缩的需要密度十分之一的确定证据。然而，可能还有其他种类的暗物质，还未被我们探测到，它会使宇宙的平均密度达到或超过临界值。这种附加的暗物质必须位于星系或星系团之外。否则的话，我们就应觉察到了它对星系旋转或星系团中星系运动的效应。
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?其理由在于，哪怕宇宙现在只具有十分之一的临界密度，都需要不可思议地仔细选取初始的密度和膨胀率。如果在大爆炸后一秒钟宇宙的密度大了一万亿分之一，宇宙就会在十年后坍缩。另一方面，如果那时宇宙的密度小了同一个量，宇宙在大约十年后就变成基本上空无一物。
宇宙的初始密度为什么被这么仔细地选取呢?也许存在某种原因，使得宇宙必须刚好具有临界密度。看来可能存在两种解释。一种是所谓的人择原理，它可被重述如下：宇宙之所以是这种样子，是因为否则的话，我们就不会在这里观测它。其思想是，可能存在许多具有不同密度的不同宇宙。只有那些非常接近临界密度的能存活得足够久并包含足够形成恒星和行星的物质。只有在那些宇宙中才有智慧生物去诘问这样的问题：密度为什么这么接近于临界密度?如果这就是宇宙现在密度的解释，则没有理由去相信宇宙包含有比我们已探测到的更多物质。十分之一的临界密度对于星系和恒星的形成已经足够。
然而，许多人不喜欢人择原理，因为它似乎太倚重于我们自身的存在。这样就有人对为何密度应这么接近于临界值寻求另外可能的解释。这种探索导致极早期宇宙的暴涨理论。其思想是宇宙的尺度曾经不断地加倍过，正如在遭受极端通货膨胀的国家每隔几个月价格就加倍一样。然而，宇宙的暴涨更迅猛更极端得多：在一个微小的暴涨中尺度的至少一千亿亿亿倍的增加，会使宇宙这么接近于准确的临界密度，以至于现在仍然非常接近于临界密度。这样，如果暴涨理论是正确的，宇宙就应包含足够的暗物质，使得密度达到临界值。这意味着，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。
现在小结如下：科学家相信宇宙受定义很好的定律制约，这些定律在原则上允许人们去预言将来。但是定律给出的运动通常是混沌的。这意味着初始状态的微小变化会导致后续行为的快速增大的改变。这样，人们在实际上经常只能对未来相当短的时间作准确的预言。然而，宇宙大 尺度的行为似乎是简单的，而不是混沌的。所以，人们可以预言，宇宙将永远膨胀下去呢，还是最终将会坍缩。这要按照宇宙的现有密度而定。事实上，现在密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。如果暴涨理论是正确的，则宇宙实际上是处在刀锋上。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。〖〗宇宙局部运动的混沌状态，不妨碍对它的宏观预测。但宇宙的未来是膨胀还是坍缩，尚难定论。
《宇宙的未来》同步练习
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：
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