人类认识的宇宙教案2
教学目标:
──知识目标
1.了解宇宙、天体的观念,理解宇宙的基本特征。
2.了解地球是宇宙中既普通又特殊的天体,正确理解地球上存在生命的条件
──能力目标
能运用图表形象掌握太阳系的主要成员,分析说明地球的普通性与特殊性
──德育目标
1.树立科学的宇宙观、发展观;
2.通过讲述中国古代取得的天文成就,培养学生爱国情感。
教学重难点
1.天体系统的层次
2.太阳系结构图
3.地球存在生命的条件
教学方法
1.通过讲授法使学生对地球所处的宇宙大环境能有基本的认识、激发其兴趣。
2.引导学生去收集材料,培养其初步的读图分析能力。
课时安排
2课时
教学过程
第一课时
Ⅰ.导入新课:
同学们,地球是我们赖以生存的家园,她为我们提供了生存和发展所必需的物质基础,因此,要实现人类的可持续发展,更好地开发利用自然资源,就必须对我们的家园──地球,有较深刻全面的了解。而地球作为宇宙中的一个天体,其运动和变化又不能不受到其他天体的影响。越来越多的事实说明,地球上发生的不少自然现象如果仅从地球本身找它们的因果关系,有时难以得到满意的解答。因此要全面了解地球,较圆满地理解地球上的一些自然现象,首先要对地球所处的宇宙环境有一个基本的认识。为此,教材就把“宇宙环境”作为全书的开篇第一单元,讲述地球所处的宇宙环境是什么样子。
今天,我们就一起来看一看目前人类认识到的宇宙是什么样子的。下面,请同学们迅速阅读序言部分。
Ⅱ.讲述新课:
<板书> §1.1人类认识的宇宙
一、人类目前观测到的宇宙
(学生看书阅读后回答:什么是宇宙?老师补充讲解、板书)
古代,人们把空间称为“宇”,把时间称为“宙”;因此,我们可以说宇宙是空间和时间的总和。而现代的天文探测表明,宇宙是由各种形态的物质构成的,是在不断运动变化的。如果要给宇宙在地理学意义上下个定义的话,我们可以这么定义:
宇宙:是广袤的空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质与能量的总称。也就是天地万物的总称。
<板书>
1.宇宙的概念
古代:空间—时间
现代:物质—运动
地理学定义:……
人类对宇宙的认识经历了漫长曲折的过程,下面我们就一起来回忆一下人类对宇宙的认识过程:
<板书> 2.人类对宇宙的认识过程:
模糊的天地概念(托勒密“地心说”)→太阳系(哥白尼“日心说”)→银河系(18世纪、赫歇尔)→上百亿年和上百亿光年的时空区域(20世纪60年代以来、空间探测技术的发展)
古代,人们出于农业生产或辨识方向等一些生活、生产的需要,必然要对其所处的自然环境、宇宙空间现象进行观察,由此衍生出原始的天文地理学。当时,由于技术原因,人们对宇宙环境的观测主要依靠肉眼观测,因此,所能观测到的范围十分有限,其所讨论的天文、宇宙就不外乎模糊概念上的大地和天空。这个时期主要的宇宙观有古希腊毕达哥拉斯学派提出的中心火团说、阿里斯塔克的太阳中心说以及古罗马的托勒密提出的“地心说”。(大致说明各学说观点)其中“地心说”由于符合人们日常的视觉体验,加之符合了基督教“上帝以地球为中心创造宇宙”的教义,因此较易得到人们的接受与推广。
然而“地心说”的理论体系对行星运动规律难以作出圆满的解说。文艺复兴时代的后期,由于科学技术的进步以及思想的解放,波兰的天文学家哥白尼提出了“日心说”。其后,德国天文学家开普勒进一步发展修正了哥白尼学说,创立了行星运动的三大定律,而意大利天文学家伽利略则第一个用望远镜观察天体,证明了哥白尼天文学说的正确。而伟大的天文学家牛顿发现了万有引力,提出万有引力定律,揭示了行星运动的原因,这对后来海王星、冥王星的发现做出了巨大的贡献。以上这些成就在当时勾勒出较完整的太阳系结构。这一时期,人们的宇宙观仍主要限于太阳系。
时间推移到18世纪,英国天文学家赫歇尔观测证实,银河系是范围有限的恒星体系,并建立了银河系的天文体系,从而将人类认知的宇宙范围拓展到星系级别。
之后,随着科学继续发展,技术不断进步,人类的宇宙范围观念也日渐扩大。特别是20世纪60年代以来,由于大型天文望远镜的使用,分光仪、射电技术的成熟,人造卫星、探测器等空间探测技术的发展,使天文观测的尺度大大扩展,达到上百亿年和上百亿光年的时空区域。
这里的光年是一个长度距离单位,它是指光在一年中所传播的距离,我们知道光的传播速度约为30万km/秒,照此计算,1光年约为94605亿km。那么,能否说宇宙的范围大小就是这百亿光年呢。显然不行,这里所指的是目前我们所能观测到的,随着科技的进步,我们认识的宇宙范围一定会继续扩大。
我们在前面讲过,宇宙是物质的世界,那么宇宙到底是什么样子呢?
物质的东西,总有个外化的存在形式。例如,人的外化存在形式就是一个个有血有肉的“人体”。仿此,宇宙(天)的物质存在形式就是一个个的“天体”。
就像我们人体有高矮胖瘦的体态差异,黑白黄褐的肤色差异,男女老少的性别、年龄差异等等方面的差异一样,天体在大小、质量、光度、温度等方面也存在着差别,这就是天体的多样性。
天体的多样性体现在什么地方呢?在晴朗的夜晚,我们可以用肉眼看到:星光闪烁的恒星(这是一种能够自行发光、发热的天体)、轮廓模糊的星云(主要成分为H,呈云雾状),这两种天体是宇宙空间中最基本的天体。还有较明显位移的行星(绕太阳[恒星]运转、反射太阳光线)、以及有圆缺变化的月亮、一闪即逝的流星、拖着长尾巴的彗星。
此外,在宇宙空间中,还有一些我们单凭肉眼看不见的天体,比如一些星际气体和尘埃,以及人类制造发射到宇宙空间的人造天体:如人造卫星、空间探测器、空间站等。
(边引导学生看图讲解边板书)
<板书>
3、宇宙的物质性
(1)天体:宇宙间物质的存在形式。
(2)天体的多样性
自然天体: 恒星------星光闪烁(自行发光、发热)
星云------轮廓模糊,主要成分为H,呈云雾状)
行星------移动(绕恒星运转、反射恒星光线)
卫星------月亮(地球的卫星,有圆缺变化)
流星------一闪即逝
彗星------拖着长尾巴
星际气体和尘埃
人造天体: 人造卫星、空间探测器、空间站等
这里有一点需要提醒同学们注意:天体是指存在于宇宙空间(星际空间)的物质。因此,掉落到地面的陨石、陨铁等就不能被称为天体。
地球作为一个整体是个天体,但地球的一部分或附属部分就不能称为天体,如地球大气、发射架上的人造卫星等。
我们前面讲过,宇宙处于不断的运动和发展中,这就是宇宙的运动性。
根据牛顿发现的万有引力定律,天体只要有了质量,就会相互吸引。而如果天体既相互吸引又相互绕转,就形成天体系统。那么是否所有的天体都属于天体系统呢?不,只有那些既相互吸引又相互绕转的天体才能称为天体系统。
目前,人们将认识到的天体系统,从小到大排列,分为以下几个层次:
月球绕地球运行构成地月系,九大行星及其卫星以及流星、彗星、小行星和星际气体和尘埃等构成太阳系,太阳系又和跟太阳系相似的其他一些恒星系构成银河系,而银河系又和河外星系(简称星系)共同构成总星系──这是目前我们所观测到的宇宙的范围。
讲了上述的内容,同学们不免要问:宇宙为什么是这个样子呢?这就涉及到宇宙的起源及演化。
关于宇宙的起源,我国有盘古开天劈地的传说,西方则有“上帝创造宇宙”的信仰。我国盘古开天辟地的传说是这样的:“盘古生其中……万八千岁,盘古出,而天地分,阳清者为天,阴浊者为地……盘古日长万八千丈,天日高万八千丈,地日厚万八千丈。”这与我们现代天文学家所提出的宇宙大爆炸理论在思想上十分接近。
宇宙大爆炸的观点认为:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上,物质密度也相当大。此时,宇宙间只有中子、质子、电子、光子、中微子等一些基本粒子形态的物质。由于高温,这些物质极不稳定。在150亿年前的某个时刻,宇宙突然爆炸膨胀开来,这些物质迅速向外辐射出去,刹那间,宇宙空间扩大了1029倍,温度亦随着宇宙的膨胀而迅速下降。当温度下降到10亿度左右时,中子开始失去自由或衰变,或与质子结合成重H(氢)、He(氦)的原子核,原子核继而捕获电子,早期化学元素开始形成。当温度继续下降到几千度时,辐射减弱,此时,宇宙主要物质是气态的,之后气体逐渐凝聚成星云,再进一步形成各种各样的恒星体系;期间,也有一些已经形成的恒星爆炸成星云或进一步塌缩为白矮星、中子星、黑洞以及膨胀成红巨星。这就是我们今天所看到的宇宙。
因此,我们说宇宙中的天体不是同时形成的,各自都有其发生、发展、衰变的历史。作为整体的宇宙,也经历了温度从高到低、物质密度从密到稀的演化。
<板书>
4、宇宙的运动性
(1)天体系统:天体相互吸引又相互绕转
天体系统层次:(见文中)
(2)宇宙的演化:温度从高到低、物质密度从密到稀
Ⅲ、课堂小结:
今天我们暂时讲到这,下节课我们将继续进一步学习“宇宙中的地球”部分。请同学们做好预习,并着重掌握前面所学的各种天体的特征以及天体系统的层次结构。
