初中科学第1章 演化的自然第 1 节 人类对宇宙的认识一等奖教案

第1节  人类对宇宙的认识

教学目标：

1.了解人类对宇宙的认识。

2.知道宇宙膨胀的现象和证据。

3.尝试根据证据建立假说。

4.了解大爆炸宇宙论的主要观点。

教学重点与难点：

了解宇宙大爆炸的主要观点。

教学建议：

1.尽可能多的学习宇宙学的知识掌握更多的证据与理论。

给人一杯水，自已要有一桶水。虽然这个观点已受到批判，认为是注入式的教学。但在第一单元1～3节的教学中，教师最缺乏的是背景知识，如果只有课本的知识（只了解支持大爆炸理论的红移现象，根本无法应对学生的质疑，所以教师教学之前必须有充足的知识储备。）要帮助学生认可宇宙大爆炸的观点，教师还需了解；

（1）星系红移现象。

（2）宇宙微波背景辐射。

（3）古老天体的时标。

（4）宇宙中氦元素的丰度。

（5）宇宙大爆炸后的演化。

（6）宇宙的将来。

2.尽可能多的运用视频、动画与图片帮助学生了解。（如宇宙大爆炸的证据与演示）

3.尽可能的降低知识的难度；教学目标中强调只要知道宇宙膨胀的现象和证据；了解大爆炸宇宙论的主要观点，因此教学后只要学生认可宇宙是由爆炸产生，宇宙在膨胀，能够复述大爆炸的主要观点即可。

4.尽可能的给学生以想像的空间，允许学生建立各种模型。如对于宇宙的过去与将来，学生认为黑洞是通向另一个宇宙通道；另一个宇宙从黑洞的大爆炸开始。或者有的学生受人类对地球形状认识的影响，更为虚无的认为人类永远无法认识宇宙，直到有一天人类跳出宇宙才能较准确的认识宇宙也可。

教学过程：

一、关于宇宙起源的传说

1.盘古开天辟地说（中国古代神话）

2.宇宙稳态理论

宇宙是无边无际的，除了一些细微部分外，基本没有什么变化。宇宙不需要一个开端或结束。物质总是以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。这种状态从无限久远的过去一直存在至今，并将永远地继续下去。（托马斯·戈尔德、赫尔曼·邦迪和弗雷德·霍伊尔于20世纪40年代提出）

3.宇宙大爆炸理论

学生也会提出来。但学生往往无法说出大爆炸理论的证据。因此，通过阅读材料，引导学生了解大爆炸理论的形成与证据。

二、宇宙的演化

既然宇宙是由于大爆炸产生的，则大爆炸在什么时候发生，大爆炸后又发生了什么，今天的宇宙是怎样的。

宇宙既然有过去，就一定会有将来。宇宙的将来是由现在观测到的宇宙中物质的多少——正确地说是由现在观测到的宇宙密度决定的。宇宙密度越大，宇宙的引力就越强。如果宇宙密度大于4.5×10-27kg·m-3（大约每立方米三个中子或质子），宇宙的膨胀会由于引力的作用而停下来，转而开始收缩，最终回到高温高密的状态。如果宇宙密度小于或等于4.5×10-27kg·m-3，宇宙将永远膨胀下去，宇宙的温度也将越来越低，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。

遗憾的是直到今天，科学家还无法给出宇宙密度的确切数值。现在观测到的宇宙密度虽然不大，但是宇宙中还存在我们无法看见的各种各样暗物质，所以宇宙密度的数值可以比目前测量值大。不过，在20世纪的最后两年里，科学家发现宇宙不仅在膨胀，而且是在加速膨胀，因此宇宙很有可能永远膨胀下去。