13《宇宙的未来》导学案

13《宇宙的未来》导学案

1 13 宇宙的未来 学习目标 1、学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲 和力和轻松感。 2、感受科学精神，增进科学素养，培养科学思辨能力和爱科学、用 科学的热情。 学习重点 学习本文生动、幽默的演讲风格，感受语言的幽默生动带来的亲和力 和轻松感。 学习难点 准确地感知和理解文中重要语句。 学习课时 一课时 学习方法 自主、合作、探究 知识链接： 这篇演讲稿的特色： 1、生动的导引 这篇科技论文是演讲辞，具有演讲的特点。预言宇宙的未来，虽然是一个严 肃的科学话题。但如果就事论事，很容易枯燥乏味。演讲需要激起听众的兴趣。 演讲者从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，既增加了趣味性，又深化了讲演的 主题──在与巫术的对比中，更显出了科学的求实精神。 2、严谨的推理 作为一篇科学演讲，其最终目的是让人信服。本文严谨的推理，增强了说服 力。宇宙虽然复杂，但它在大尺度上又是可以描述的。宇宙的密度是决定其命运 的关键，然而，确定这一点非常不易。演讲者从可见物质谈到暗物质，从成熟的 理论谈到科学假说，把问题讲得透彻明白。没有作出一个明确的预言，也说明了 演讲者严谨的科学态度。 3、幽默的语言 演讲是面对面的交流，这种交流是单向的，如果不注意演讲的语言艺术，就 达不到最佳的表达效果。这篇演讲语言幽默，创造出一种轻松愉快的气氛，使所 论述的问题更易于为听众接受。如，文中有一段话说：“我比其他的末日预言者 2 更占便宜。即使宇宙将要坍缩，我可以满怀信心地预言，它至少在一百亿年内不 会停止膨胀。我预料那时自己不会留在世上被证明是错的。”以揭示自己“自私” 的心理表示幽默，同时传达出重要的信息：宇宙“至少在一百亿年内不会停止膨 胀”。 预习检测： 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。 比萨（bíshā）：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、作者及其相关内容： 霍金，英国 学家。其作品《 》在全世界行销千万 册，本文是霍金在 1991 年 1 月在 的一次演讲。 学习内容： 整体感知 1、课文谈的内容要点是什么？ 3 2、这篇演讲稿的结构思路怎样？ 合作探究 1、作者在第一段中为什么说“即便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语言遥远的未来”？原因分析错误的一项是（ ） A.物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。 B.方程可能是不稳定的。 C.制约大脑的方程几乎肯定具有混沌行为，初始态的非常小的改变会导致非 常不同的结果。 D.我们只是对宇宙的有关定律有所了解，缺乏深入的研究。 2、为什么科学“不能预言人类社会的未来”，却“可以预言宇宙遥远的未来” （ ） A.因为前者是混沌的，不确定的；而“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”。 B.人类社会的未来是复杂的，而宇宙的行为在非常大尺度下是混沌的。 C.因为前者是确定的，所以预言困难；而“宇宙的行为在非常大尺度下是混 沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来”。 4 D.人来社会的未来根本就无法语言的，因为方程是唯一的，宇宙的行为在非 常大尺度下是有规律的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。 3、下列对作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的 预言的说法错误的一项是（ ） A.作者的预言是有科学根据的，是运用天体物理学理论进行的科学推测、科 学预言。 B.巫师、宗教预言家的预言是没有科学根据可言的。 C.因为制约大脑的方程式混沌的，所以.巫师、宗教预言家对人类社会的预 言注定就是荒唐的。 D.作者对宇宙的未来的预言与巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言，就 本质来说，没有区别，因为人类社会的未来根本就是无法预言的。 4、本文在论述过程中，常常用一些生动的修辞方法来说明事理。对此，下 列说法不正确的一项是（ ） A.“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。”这 个比喻生动地说明了“即便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”。 B.“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，它是完全不同的个体。”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。 C.“宇宙的其他地方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。”用拟人的手 法说明在一段时间之后，就不可能预言运动的细节。 D.“在地球大气的情形下，这个时间尺度是五天的数量级，大约为空气绕地 球吹一圈的时间。”用拟人的手法形象地说明人们没有办法对具体的天气情况作 出准确的预报。 5 5、这篇文章语言幽默风趣，在说明科学道理的同时，创造出一种轻松愉快 的气氛，体现了演讲词的特点。试举出例子，分析其表达效果。 拓展延伸 6、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 6 看待这一现象? 答： 7、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 7 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： 学习小结 达标检测 阅读下面的文字，完成后面题目。 观测宇宙的新窗口 人类最早用眼睛观察宇宙，后来出现了光学望远镜，增加了观测的距离，射 电、红外、紫外、X—射线、γ射线等望远镜的出现，扩展了观测宇宙的视野、 然而，所有这些观测手段的基础，都是接受来自天体的电磁辐射，对于某些缺乏 电磁辐射的“暗”天体，我们就会视而不见，引力波探测可以弥补这一缺陷。由 8 于天体都具有质量，因而只要探测器足够灵敏。它们的运动都可由于辐射引力波 而被检测。预期中的黑洞就是一个例子。黑洞不辐射电磁波，而它们的产生和碰 撞都将辐射出强烈的引力波。历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的 天文学发现，如射电望远镜“看”到了中子星，宇宙微波背景观测发现 3K 宇宙 背景辐射。可以预测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测 也将在宇宙观测上有新的发观，引力波探测器将成为研究天然物理学的有力工 具。这一前景激发了天体引力波源的研究热潮，极大地推动了天文学和天体物理 学的进展。1992 年物理学诺贝尔奖得主是美国的 J. Taylor 和 R. Hulse，得奖 原因是他们对脉冲双星 PSRl913+16 的发现和研究。这是一个罕见的双脉冲系统， 距离地球 1. 5 万光年，轨道偏心率大(～0. 6)，由于不对称性和高速的轨道运 动而有强烈的引力辐射，辐射的能量损失使轨道周期变短. 从 1974 年开始，经 过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1。相当于每年变化 0.7 秒。这与根据广义相对论引力辐射理论的预期十分准确地符合。这一观测，成为 存在引力辐射的第一间接观测证据。 人们对引力波探测的兴趣，还在于这一探测对人类认识自然的重要作用。从 物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们以不同的 特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)。引力波探测的结果将有助于区分理 论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解，有助于引 力场量子化学的理论研究，从而为大统一理论做出贡献。 由于引力波探测需要大量高精仪器和技术，探测的要求将促进这些技术的发 展，超导量子干涉器(SQUID)和大功率钇铝石榴激光器(Nd：YAG)就是例子。 …… 经过 20 世纪前 40 年的努力，以爱因斯坦为代表的学术先驱建立了引力波的 理论体系；以韦伯为代表的科技界从 60 年代开始了引力波的实验探测，达到理 论上检验灵敏度要求的引力波探测器可望在 20 世纪末建成。将近百年的不懈努 力，反映了人们追求真知的热忱。人们期望 20 世纪末建成的激光引力波探测器， 在 21 世纪的头十年取得突破，在地球上首次测到引力波讯号。 9 更多的引力波讯号的获得将极大地开阔人类的宇宙视野，对获得的引力波讯 号特性的分析将促进人类对引力本质的认识。有人认为，人类一旦掌握了引力波， 所导致的社会效应将可与人类掌握电磁波相类比。由于引力波具有极强的穿透 力，作为宇宙间的通讯工具将具有无与伦比的优势。 也许最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。那么，这将是对现有引力 理论，特别是广义相对论的极大挑战，新的理论必将出现。作为近代科技前沿研 究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于面临突破而更加“热”了。近百 年的努力使人们充分认识到这一任务的艰巨性，需要各国科学家的共同努力。科 学家们在这方面已建立起良好的合作关系，新的突破，将是共同努力的结晶，这 也是引力波探测的一个特点。 (节选自胡斯科《引力波探测》) 1、根据文意，下列对引力波探测器的说明，错误的一项是( ) A. 历史上每一新的探测工具的使用，都伴随着重大的天文学发现。可以预 测，由于引力波携带着天体运动的大量原始信息，引力波探测也将在宇宙观测上 有新的发现，引力波探测器将成为研究天体物理学的有力工具。 B. 达到理论上检验灵敏度要求的引力波探测器已经在 20 世纪末建成。 C. 人们期望 20 世纪末建成的激光引力波探测器在 21 世纪的头十年取得突 破，使在地球上首次测到引力波的讯号成为可能。 D. 有可能最新的探测器即引力波探测器仍未能发现引力波的“芳踪”。 2、根据文意，关于引力波探测的说明，正确的一项是( ) A. 人们对引力波探测的兴趣，关键在于这一探测对人类认识自然的重要作 用。 B. 引力波探测的实施将有助于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的 进展。 C. 对引力波性质的深入了解，有助于引力场量子化学的实验研究，从而为 大统一理论做出贡献。 D. 引力波探测可以弥补我们对于某些缺乏电磁辐射的“暗”天体视而不见 10 这一缺陷。 3、下列理解符合原文意思的一项是( ) A. 引力波的理论体系的建立，是在经过 20 世纪前 40 年的努力，由以爱因 斯坦为代表的学术先驱完成的。 B. 在地球上首次测到引力波的讯号的时间在 21 世纪的头十年。 C. 宇宙间的通讯工具中具有无与伦比的优势的就是具有极强的穿透力的引 力波探测器。 D. 作为近代科技前沿研究的引力波探测热潮，在世纪之交的时刻，由于更 加“热”了而面临突破。 4、根据本文提供的信息，以下推断错误的一项是( ) A. 与增加了观测距离的光学望远镜，扩展了观测宇宙的视野的射电、红外、 紫外、X—射线、γ射线等望远镜相比，引力波探测器将成为观测宇宙的新工具， 并将为人们提供观测宇宙的新窗口。 B. 美国的 J. Taylor 和 R. Hulse 发现并研究了脉冲双星 PSRl913+16 这个 罕见的双脉冲系统，经过十多年观测，得出轨道周期率为(-2. 452±10)-1288-1， 相当于每年变化 0. 7 秒，这一观测，成为存在引力辐射的第一间接观测证据。 这也表明，目前还没有证明引力辐射的直接观测证据。 C.从物理学角度看，既然各种引力理论都预言了引力波的存在，并赋予它们 以不同的特征(如传播速度，偏震，能量辐射方式等)，引力波探测的结果将有助 于区分理论的正确与否，从而推动理论研究的进展，对引力波性质的深入了解， 有助于引力场量子化学的理论研究，从而为各种假想理论的统一做出贡献。 D. 如果最新的探测器仍未能发现引力波的“芳踪”，那么，这将是对现有 引力理论，特别中广义相对论的极大挑战；如果这个挑战成功，新的理论必将出 现。 选做题 1、下列加点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 11 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。 2、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。 3、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 4、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。 12 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： 学习反思