《无限宇宙》教学设计

《无限宇宙》教学设计

教材分析

在我们生活着的地球之外，是一个广阔无边、无始无终的世界，被称为“宇宙”。

宇宙是浩瀚无垠的。人们通常讨论的“宇宙究竟有多大”，说的是可见宇宙。整个宇宙要比可见宇宙大得多。由于宇宙十分庞大，它的范围已经不是几千米、几十千米甚至几亿千米可以度量的。天文学家测量宇宙的大小是用“光年”这把“尺子”，即光在一年里所走的路程，大约为9.5万亿千米(光速为每秒30万千米)。银河系的直径约为8万光年。银河系之外的星系，有的距离我们有几十亿光年。最近发现的类星体是我们目前所能观测到的宇宙边缘，与我们相距100亿～200亿光年，它们是迄今所知的最遥远的天体。对我们常人来说，如此遥远的距离简直令人难以想象。人类对宇宙的认识过程，是一个从有限到无限的过程，宇宙里的许多奥秘在等着我们去探索。

本课是“宇宙”教学单元的总结课，指导学生认识人类对宇宙的探索过程，以及现在人们所知的宇宙的构成；引领学生进入天文这座神圣的殿堂，遨游在浩瀚无垠的宇宙中，解答心中的问题。通过学习本课使学生意识到，宇宙不是虚无缥缈的，宇宙是物质的，宇宙是运动的，宇宙是一个无限的世界。意识到人类对宇宙的认识是不断发展的，科学技术的发展对人类认识宇宙的帮助非常大。

本课教学内容可以分为三部分：

第一部分概括地介绍现在人们所知的宇宙的构成。这部分内容分为五层：

1、地球并不是太阳系唯一的行星，太阳系是由受太阳引力约束的天体组成的系统，它的最大范围约可延伸到1光年以外。太阳系的主要成员有：太阳（恒星）、八大行星（包括地球）、无数小行星、众多卫星（包括月亮），还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的99.8%，其它天体的总和不到有太阳的0.2%。太阳是中心天体，它的引力控制着整个太阳系，使其它天体绕太阳公转，太阳系中的八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）都在接近同一平面的近圆轨道上，朝同一方向绕太阳公转。在这一层内容中，为了说明恒星之远，教学中教师可以引入“光年”这个天文单位。太阳系虽然庞大，但在银河系中，它犹如一粒

沙。大约7千5百多万个太阳系排成一列才相当于银河系的直径。地球上看到夜空的银河并不均匀，那最亮处就是银河的中心。这说明太阳系不在银河系的中心位置，而是处于边缘处。太阳带着太阳系中的所有成员在银河系中绕着银心运动。

2、无数的恒星组成了银河系。银河系的总质量相当于1400亿个太阳的质量，其中恒星的质量约占总质量的90%，星际物质约占10%。太阳系位于银河系的一只旋臂上，距离银河系的中心大约33000光年。在这一层内容中，教师可以通过图示来展示了银河系的结构，通过一些数据使学生体会银河系恒星之多、范围之大。

3、银河系不是宇宙中的唯一星系，银河系以外还有河外星系。教师可以重点介绍了仙女座星系和猎犬座星系两个河外星系。（这两个星系以它们在天空中所在的方位得名，例如仙女座星系是在仙女星座中。）在这一层里，还可以通过数字说明已发现的星系之多。

4、银河系和我们所观测到的所有河外星系构成了总星系。

5、现在，用射电望远镜已能观测到100亿光年以外的宇宙空间，但仍没有找到宇宙的边缘。

第二部分：了解人类观测太空的历史和观测工具的发展。

人类运用了各种不同的方式和手段去探索宇宙的奥秘，按照观测工具和技术不断改进的顺序，整理出相对应的人们对宇宙的认识情况。这部分内容是按照时间顺序编写的，分为3层：

1、用肉眼观测太空，认为“地球是宇宙中心”。

2、哥白尼的“日心说”是人对宇宙认识的一次飞跃。哥白尼的学说与当时传统的看法不一致，特别是与当时的宗教观点不一致，因此受到很多人的攻击和宗教统治者的压制，以至后来宣传哥白尼学说的意大利科学家布鲁诺，被宗教法庭活活烧死。

3、1610年1月10日，伟大的科学家伽利略第一次用望远镜看到了月球上的环形山，看到了木星和它的卫星。望远镜使人们初步认识了太阳系，随着观测设备的更新和观测技术的提高，人们又观察到了更远的天体。通过用望远镜观察星空，发现银河是由无数单个的恒星组成的，金星也有圆缺变化，木星有4个卫星等，从而证明了“地心说”是错误的，“日心说”是正确的。

4、德国科学家开普勒，在前人观察的基础上发现了行星运动的规律。英国科学家牛顿在开普勒研究的基础上，根据地球引力的原理，进一步提出了行星所以不停地围绕太阳转动是受到“万有引力”的作用。开普勒与牛顿的发现，使人认识到天体运动是有规律的，根据他们的理论，人们不仅能正确地认识宇宙的构成，还能推测出当时观察不到的、但确实存在的天体，例如冥王星，就是先推测出它的存在而后才观察到的。

5、电磁波发现之后，人们又发明了射电望远镜，这种望远镜可以看100亿光年之外的星体。

20世纪90年代美国把哈勃空间望远镜装上了航天飞机。使人类观察星空的视线越来越深远。课文中提供的图片是哈勃太空望远镜“眼中”的宇宙。1990年4月25日，美国把一架以天文学家哈勃命名的空间望远镜送入太空，它能观测到150亿光年外的天体。哈勃号太空望远镜是被送入轨道的口径最大的望远镜。它全长12.8米，镜筒直径4.27米，重11吨，由三大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。镜筒的前部是光学部分，后部是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器；太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。这架太空望远镜的上述优异性能，使人们探测宇宙的视野大为扩展，观测天体的距离大大地延长了。这就为天文学工作者进一步地、更深入地观测和研究天体的起源、演变和星系结构等问题，创造了极好条件。

6、利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、星际探测器等手段进入到宇宙空间，接近遥远的星球，探索更多的宇宙奥秘。

以上内容体现了人们对宇宙的认识是逐步发展的，由不正确到正确，由知之甚少到有比较深入的认识。意识到人类对宇宙的认识是不断发展的，科学技术的发展帮助人类提高了认识宇宙的效度。教学时教师还可以根据需要再适当补充一些。

第三部分宇宙是无边无际的，宇宙中的天体是无穷无尽的，人们对宇宙的探索、认识是无终结的。教学时不要仅限于书中提到的几个问题，每个问题的答案也不限于上述几点，要充分启发学生思考，让学生把自己的想法讲出来。此外，