1、学案装订线宇 宙 的 未 来导 学 案 编 写人 ： 审 核人 ： 审批 人： 教学目 标 1. 能 读懂 本演 讲的 内容。 2. 学 习本 文生 动、 幽默的 演讲风 格。 3. 感 受科 学精 神， 增进科 学素养 。 教学重 难点 1. 提 炼本 文的 要点 ，增强 概括能 力。 2. 探 究本 文的 内涵 ，增强 分析能 力。 一、 文学常识 1. 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
2、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
3、。 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 。 2 背景知识 中 国是 最早 进行 天文 观测的 国家 之一 ， 在 殷商 甲骨文 里 ， 就 有许多 天文 观测记 录 。 汉 语 “ 宇宙 ” 一 词出 现较 早。 中 国古代 的宇 宙学 说， 有浑 天说、 盖天 说、 宣夜 说等 。 在西 方， 古 希腊 人也 有多 种宇宙 学说 。 公 元前 600 年左右 ， 住 在米 利都 的古 希腊哲 学家 泰利斯 认为 地
4、球 是一 个圆 盘， 漂 浮在一 片汪 洋中。 毕达哥 拉斯 认为， 地球、 月亮、 太 阳、 行 星和恒 星都 在一 个同 心球 上围绕 中央 火旋 转。 托勒 密总结 了古 希腊 的天 文学 成就 ， 著 天 文 学大成 ， 认 为地 为球 形， 静止不 动， 处于 宇宙 的 中 心， 其 他天 体围 绕地 球运 行， 创 立了 “ 地 心说 ” ， 统 治西 方天 文学 界 一千四 百多 年 ， 直 到波 兰 天文学 家哥 白尼 在 16 世纪 发表 天 体运 行论 ，创 立日 心说 。 3 、 宇宙大爆炸理论简介 现 代宇 宙学 最有 影响 的学说 是大 爆炸 宇宙 学。 大爆炸 宇宙
5、 学认 为， 宇宙 早期温 度极 高 ( 在 100 亿度 以上) ， 物 质密 度极大 。 在 那里， 物质 被 压缩成 一个 奇点 ， 时 间和 空间都 毫无 意 义。 大 约 200 亿年前 ， 发 生 “爆 炸” ， 温 度逐渐 冷 却， 形 成各 种各 样的 恒星 体系， 也就 是我 们今天 所能 观测 到的 宇宙 。 宇 宙大 爆炸 学说 是逐 渐形成 的。20 世 纪初 ，爱 因斯坦 的相 对论 改变 了科 学家研 究宇 宙 的方法 。1927 年 ，比 利时 天文学 家勒 梅特 第一 个提 出了动 态宇 宙模 型， 认为 宇宙是 从一 种 “原始 原子 ” 不 断分 裂、 膨胀
6、形 成的 。 他 推测 ： 如 果宇宙 中物 质的 质量 小于 某个临 界值 ， 宇 宙就会 继续 膨胀 下去 ， 成 为 “开 放的 宇宙” ； 反之 ， 就会 坍缩， 成为 “ 闭合 的宇宙 ” 。1948 年，出 生在 俄国 的美 籍物 理学家 伽莫 夫发 展了 这一 理论， 提出 了“ 大爆 炸” 学说。 大 爆炸 学说 得到 了以 下天文 观测 的支 持。(1) 河 外星系 有系 统地 谱线 红移( 课文中 涉及 到) 。1917 年 ， 美 国天 文学 家斯里 弗发 现河 外星 系谱 线有系 统地 向红 端移 动， 表明这 些遥 远 的天体 正 在 离我 们远 去。1929 年，
7、美 国天 文学 家哈 勃 发现， 几乎 所有 的星系 都 有红移 现象 。 星系距 离越 远， 红移 越大 。这种 红移 与距 离之 间的 线性关 系， 称为 哈勃 定律 。(2) 在各 种不同的天 体上 ， 氦的 密度 相 近， 大都 是 30% 。 根 据大 爆炸理 论 ， 早 期宇 宙温 度 很高 ， 所 以产 生 氦的效 率也 很高 。 (3) 测 定 各种天 体的 年龄 ， 均小 于 200 亿年 。 (4) 宇 宙微 波背 景 辐射的 发现( 课 文中涉 及到) 。 二、初读课文 1 、生字 恍 hung 惚 尴尬 g ng 混沌 h ndn 坍 t n 缩 迄 q今 沮 j丧 告
8、罄 q ng 不 可逾 y 越 模 棱 l ng 两可 2 、用一句话简要地说出本 文讲了什么。 3 概括内容 理清思路 三、思考探究 1. 根 据作 者的 论述， 我们 目前所 能看 到的 宇宙 物质 最多是 “ 临界 值” 的 百分 之一， 似 乎不 足 以使宇 宙坍 缩。 然而 作者 又指出 ， “ 也许存 在足 够的 暗物质 ， 使 宇宙 最终 坍缩” 。 宇宙 中存 在 暗物质 的证 据是 什么? 作 者 又举了 哪两 种假 说， 说明 现在的 宇宙 密度 可能 就在 临界状 态? 2. 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
9、 氛， 体现 了演 讲词的 特点 。试 分析 下面 三个例 句的 表达 效果 。 “ 这些 日期使 股 票 市场下 泻 。 虽 然它使 我百 思不解 ， 为何 世界的 终结 会使人 愿意 用 股 票来换 钱， 假定 你在 世界 末日什 么也 带不 走的 话。 ” “据 说，1844 年 是第二 次回归 的开 始， 但是首 先 要数出 获救 者名 单。只 有 数完了 名单 ， 审判日 才降 临到 那些 不列 在名单 上的 人。 幸运 的是 ，数人 名看 来要 花很 长的 时间。 ” “ 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
10、 者的良 好传 统， 两方 下赌 注，以 保万 无一 失。 ” 四 、阅 读下面 的文 字，完 成后 面题目 。 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。 这是因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质。 这表明方程可能是 不稳定的： 在某一时刻对系统作非常微小的改变， 系统的未来行为很快会变得完 全不同。 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。 在不稳定或混沌的系统中， 一般地存在一个时间尺度， 初始状态下的小改变 在这个时间尺度将增长到两倍。 在地球大气
11、的情形下， 这个时间尺度是 5 天的数 量级， 大约为空气绕地球吹一圈的时间。 人们可以在 5 天之内作相当准确的天气预报， 但是要做更长远得 多的天气预报， 就既需要大气现状的准确知识， 又需要 一种不可逾越的复杂计算。 我们除了给出季度平均值以外， 没有办法对 6 个月以 后作具体的天气预报。 我们还知道制约化学和生物的基本定律， 这样在原则上， 我们应能确定大脑 如何工作。 但是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。 这样， 尽管我们知道制约人类行为的方程， 但在实际上 我们不能预言它。 科学不能预言人类社会的未来或者甚至它有没有未来。 其危险
12、 在于， 我们毁坏或消灭环境的能力的增长比利用这种能力的智慧的增长快得太多 了。 宇宙的其他地 方对于地球上发生的任何事物根本不在乎。 绕着太阳公转的行 星的运动似乎最终会变成混沌， 尽管其时间尺度很长。 这表明随着时间流逝， 任 何预言的误差将越来越大。 在一段时间之后， 就不可能预言运动的细节。 我们能 相当地肯定， 地球在相当长的时间内不会和金星相撞。 但是我们不能肯定， 在轨 道上的微小扰动会不会积累起来， 引起在十几亿年后发生这种碰撞。 太阳和其他 恒星绕着银河系的运动， 以及银河系绕着其局部星系团的运动也是混沌的。 我们 观测到， 其他星系正离开我们运动而去， 而且它们离开我们越远
13、， 就离开得越快。 这意味着我们周围的宇宙正在膨胀：不同 星系间的距离随时间而增加。 1. 作者在第 1 段中为什么说 “即使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”? 原因错误的一项（ ） 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，缺乏深入地研究。 2. 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说法错误 的一项（ ） A 、. 作者是有科学根据的，是运用 天体物理学理论
14、进行的科学推测，科学预言。 B 、巫师、宗教预言家是没有科学根据可言的。 C 、因为方 程是混沌 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。 3 、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 。下 列说法不正 确的一项（ ） 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。 ” 用这 个比喻生动地说明了 “即
15、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” 。 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， 它是完全不同的生命。 ” 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
16、 5 天的数量级，大约为空气绕地球 吹一圈的 时间。 ”用拟 人形象说 明人们 没有办 法对具体 的天气 预报作 出准确的预 报。 4. 根据全文的内容下列说法错误的一项（ ） A 、对宇宙 未来的预言，关键是要弄清宇宙的平均密度是多少。 B 、 作者认为宇宙的未来会有两种可能： “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。 ” C 、我们周围的宇宙正在膨胀，但不同星系间的距离随时间而缩小。 D 、在星系或星系团之 外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到 临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。 五 、阅 读下面 文字
17、，完成 第 1 4 题 人类正面临着全球变暖的挑战， 联合国的一份报告向我们描述了气候变化产 生的灾难性后 果， 森林消失和沙漠扩大， 将使非洲成为受影响最广的地区： 热带 流行的疟疾和寄生虫病将向北蔓延， 使欧洲出现流行病， 地中海地区由于严重缺 水会半沙漠化， 滑雪运动在欧洲将荡然无存； 在英国， 肆虐的冬季风暴将变得司 空见惯， 东部的某些地方可能变得过于干早而无法种植各类作物。 另外， 一些河 流水量将大大减少甚至干涸， 饮用水源遭到破坏， 昔日绕道而行的台风将频频袭 击日本， 致使短时间内大量降水， 洪水泛滥， 山体滑坡， 交通中断。 而最为严重 的影响， 将是地球上数以万计的人由于
18、海岸线受到侵蚀、 海岸被淹没和农业生产 遭破坏而被迫离开家园。 最新的 一 项研究 表明， 到本世纪 末，地 球平均 气温将比 现在升 高 3 。这 一预测是以近年来地球气温升高的现象和温室效应为依据的。 温室效应， 在物理 学上是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。 大气层中的二氧化碳是主要的温室气体， 它可以减少地表热量向空间散失， 使大 气层保持一定的热能。 二氧化碳在大气层中的含量直接影响着地表气温， 当大气层中的二氧化碳增加时， 地表气温就相应升高。 科学家认为， 大气中的二氧化碳 在地球环境的演化中起了极其重要的作用， 如果没有大气层的保温作用， 全球气
19、 温将为一 40，而现 在全球平均气 温为 16 。科学家们预言，人类如不采取果 断和必要的措施， 到 2030 年， 大气中二氧化碳 的含量将比 1850 年工 业革命时增 加一倍。 导致大气层中二氧化碳含量上升的原因是显而易见的。工业革命开始以后， 化石燃料 （煤炭、 石油、 天然气） 的燃烧越来越大， 使大气中二氧化碳的浓度不 断增加。 同时， 雷击、 虫害、 砍伐造成的森林火灾、 草地衰退和森林破坏也使能 够吸收二氧化碳的绿色植物遭到破坏。 所以， 要控制全球变暖， 必须改变能源结 构， 大力植树造林。 有科学家指出， 只有以核燃料代替化石燃料， 才能从根本上 防止温室效应的加剧。 气
20、候是人类 赖以生存的条件，全球气候变暖是人类自身活动所造成的灾难。 我们必须树立全球共同性的大气环境观念， 为自身的生存和发展， 爱护头顶的这 片蓝天。 1 、下列对“温室效应”这一概念的理解，准确的一项是（ ） A 、指由于与外界缺乏 对流等热交换，能够接 受阳光的一定的密闭空 间中所产生 的一种保温效应。 B 、指二氧 化碳等温室 气体剧增后，又 与外界 缺乏对流等热交 换，从 而使地表气 温相应升高的效应。 C 、. 指在接受阳光的密 闭空间中能够影响地表气温的二氧化碳含量增加， 使地表 气温相应升高的效应。 D 、指大气层中主要 的 温室气体，通过减少地表热量向空间散失，在特定密闭空
21、间中产生的保温效应。 2 、根据原文，全球气候变暖带来的影响最严重的一项是（ ） A. 河流水量减少甚至干涸， 饮用水源遭到破坏， 导致不少地区沙漠扩大， 疾病流 行。 B. 肆虐的冬季风暴将变 得司空见惯， 一些地区会因为过于干早而无法种植各类作 物。 C. 数以百万计的人因海 岸线受侵蚀、 海岸被淹没和农业生产遭破坏而被迫离开家 园。 D. 台风频频袭击， 致使短时间内大量降水， 洪水泛滥， 城市淹没， 山 体滑坡， 交 通中断。 3 、下列对 “全球气 候 变暖是人 类自身活 动 所 造成的灾 难”这句 话的 理解，不正 确的一项是（ ） A. 世界各国迟迟不采取果断和必要的措施， 不改
22、变能源结构和大力植树造林， 以 致大气层的温室效应越来越严重。 B.1850 年工业革命以来 ， 大量开采和燃烧煤炭、 石油、 天然气等化石燃料的结果， 大大增加了大气层中温室气体的含量。 C 由于人类无限制的破坏， 地球上大片森林和草地急剧消失， 沙漠进一步扩大， 使得地表气温也随之不断升高。 D. 因雷击和虫害而造成的森林火灾、 草地衰退， 导致能够吸收二氧化碳的植被日 益减少，而人类对此却束手无策。 4 、根据原文所提 供的信息，以下推断不正确的一项是（ ） A 、 非洲是受全球变暖影响 最广的地区，人类如果 能从根本上防止温室效 应的加 剧，那么非洲因此而受益的面积也将最广。 B 、一
23、旦人 类能够控制 大气层中二氧化 碳的含 量，从根本上防 止温室 效应加剧， 那么滑雪运动在欧洲将能继续，台风将远离日本。 C 、为避免 增加大气 层 中二氧化碳的 含量，一 些科学家主张 用核燃料 代替化石燃 料，可见使用核燃料不会产生二氧化碳。 D 、假如大气层中二氧 化碳的浓度持续降低，全球气温就有可能持续降低，人类 也许将面临另一场全球变冷的挑战。 、 六 、阅 读下面 文字 ，完成 第 5 8 题 人类总是依据自身的利益评价外部事物， 将之分成优劣好坏， 而大自然则有 另一套行为规范与准则。 现在人们闻之色变的沙尘暴， 即由于强烈的风将大量沙 尘卷起， 造成空气混浊， 能见度小于千米
24、的风沙天气现象， 其实古已有之。 它本 是雕塑大地外貌的自然力之一， 是大自然的一项工程， 并且在全球生态平衡中占 有一席之地。 在地质史上， 风力对草原带的风化物质进行筛选分类： 风搬不动的粗大砾石， 留在原地形成砾石壁滩，颗粒适中的粗砂和细砂被吹移到附近就地聚集成沙漠， 颗粒微小的粉粒细土和微尘 ， 则被强上升气流扬上天空， 作中长距离的输送。 我 国黄土高原的黄土层就是沙尘经数百万年堆积而成的， 华夏文明就是在这块沙尘 累积的黄土地上诞生和发展起来的。 澳大利亚的沙尘乘着南半球的西风掠过塔斯 曼海， 使新西兰火山岛上的土壤更为肥活， 因而被称作 “澳大利亚出口的珍贵产 品” 。从 非洲内
25、 陆吹向 地中海的 强风帮 助古罗 马人使用 帆般从 埃及运 回小麦，但 也将撒哈拉大沙漠的沙尘带到意大利、 西班牙和法国。 沙尘暴固然使空气中的可 吸入颗粒物增加， 然而由于沙尘含有碱性， 又可中和大气中的酸性物质， 减缓酸 雨的发生。 风是地球上空的传送带， 它 将大陆的沙尘吹向海洋， 又将海洋的水汽吹向大 陆。 沙尘与水汽相遇， 便能结合为云， 最终化作降水。 可见， 沙尘不仅在土壤的分布与补充上扮演着重要角色， 而且在全球的水循环上也扮演着重要角色。 可以 说，沙尘也是决定全球生态平衡的因子。 然而近百年来， 沙尘暴却已成为影响人类生产生活的一大灾害。 构成我国沙 尘暴的物质材料， 多
26、来自干早、 半干旱的草原区。 在人为活动的干预下， 特别是 由于森林大量砍伐， 土地过度开垦， 工厂盲目建设， 排放不加控制， 结果造成生 态巨变： 原来有沙漠的地方沙漠扩大了； 没有沙漠的地方沙漠产生了； 内陆河流 程缩短， 水 量减少， 沼泽地消失； 河流两岸的绿色走廊枯萎死亡。 这样， 来自大 西北的沙尘暴， 一路上还源源获得裸地上新的沙尘源的补充， 而且混入了工矿企 业排放的有害成分和来自草原上牲畜类便中的病菌病毒。 总之， 在受 到人为因素 的干扰后， 自然界的风性速度已远远大于土壤的生成速度， 一连串的灾害也就由 此产生。 歌德说过： “大自然是不会犯错误的， 错误永远是人犯下的。
27、 ” 这或许 能给我们某种启示。 5 、下列对沙尘暴的解释，最准确的一项是（ ） A. 沙尘暴是由于风将大量沙尘卷起， 使空气混浊， 能见度小于千米的风沙天气现 象。 B. 沙尘 暴 是 雕 塑 大 地 外 貌 的 自 然 力 之 一 ， 是 大 自 然 保 持 全 球 生 态 平 衡 的 一 项 工 程。 C. 从地质史上看，沙尘 暴是风力对草原带的风化物质进行筛选分类的结果。 D. 沙 尘 暴 是 那 些 颗 粒 适 中 的 粗 砂 和 细 砂 被 大 风 吹 移 到 附 近 就 地 聚 集 成 沙 漠 形 成 的。 6 、下列对 “沙尘也 是 决定全球 生态平衡 的因 子”这句 话的理解
28、 ，错 误的一项是 （ ） A. 沙尘这种天气现象古已有之，它在地球生态平衡中起着一定的作用。 B. 沙尘逐渐积聚形成沙 尘暴，在全球范围内起了保持生态平衡的作用。 C. 沙尘含有碱性，能使 大气中的酸性物质得到平衡，从而减缓酸雨的发生 。 D. 沙尘不仅在土壤的分布与补充上，而且在全球水循环上也扮演着重要角色。 7 、下列对沙尘暴灾害加剧的原因，表述不正确的一项是（） A. 强上升气流把颗粒微小的粉沙细土和微尘扬上天空，作中长距离的输送。 B. 森林大量砍伐， 土地 过度开垦， 工厂盲目建设， 排放不加控制， 造成生态巨变。 C. 沙尘暴中混人了工矿 企业排放的有害成分和来自牲畜粪便中的病菌病毒。 D. 在受到人为因素的千扰后，自然界的风蚀速度已经远远大于土壤的生成速度。 8 、根据原文所提供的信息，以下推断正确的一项是（） A. 沙尘暴曾给新西兰、 意大利、法国等国家带来好处，因而必将被人类所利用。 B. 风将大陆的沙尘吹向 海洋， 又将海洋的水汽吹向大陆， 这将会使海平面逐渐升 高。 C. 既然是人为因素加剧 了沙尘暴的危害， 人类也就完全有能力减少这种灾害的发 生。 D. 大自然是不会犯错误的，因此人类应当顺应大自然，不要企图去改变大自然。
