1.1人类认识的宇宙

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：                                        §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。 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：   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）   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。 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。