一名物理学家 导学案

《一名物理学家的教育历程》导学案编写人：黄慧玲审核：高一语文组编写时间：2014年4月12日【学习目标】一、学生要从生活出发，了解科学、认识科学。二、学生要以“教育历程”为重点，探讨其中表现的思想内涵。三、学生通过学习本文，体会可贵的科学精神。【学习的重点、难点及解决办法】学习重点：把握文章的内容，探讨其中表现的思想内涵。学习难点：了解“统一场论”、“高维空间”等相关的物理知识。【课时安排】1课时【知识链接】为了更好地理解课文，我们需要了解一些相关的理论物理学知识：（1）统一场论根据现代物理学知识，将我们的宇宙结合起来的力有四种：引力、电磁力、强核力和弱核力。物理学家运用量子力学，已经把后三种力统一起来（美籍华裔物理学家杨振宁和他的学生米尔斯提出杨一米尔斯场理论，解决了这一问题，被称为“标准模型”。但是这一理论因为计算繁复无比而让人头疼），但是引力仍然游离在外。爱因斯坦毕终生之力想寻求四种力的统一，建立一个大一统的理论，最终也没有实现。（2）高维空间现代理论物理学认为，统一四种力的前景，在于高维空间（如十维或更高）理论的确立。比如对于古人来讲，风暴是怎样产生的，风暴会袭击什么地方，什么时候袭来，什么时候结束，他们是一无所知的，因为他们生活在平坦的大地上，只能靠肉眼从近似于二维平面的角度来观察，即使有简单的预报，也都是靠经验来推测的。现在有了气象卫星，从太空这样三维角度观察地球，在地面上看来神秘莫测的风暴被看得一清二楚，可以精准地预报风暴的动向。同样，理论物理学家认为，传统的四维（空间三维加上时间）理论太“小”，不能解释宇宙中的四种力。当他们超越四维而在更高维（如十维或更高）中寻求统一这四种力时，就能得到一种简单、漂亮的解决模型（科学家认为宇宙应该是简单、合谐的）。高维空间理论认为，宇宙大爆炸后10-435 秒，十维宇宙分解成四维宇宙和六维宇宙，四维宇宙暴胀，经过近一百五十亿年，演变成今天我们生活的宇宙。大爆炸后10-35秒，大统一力分开。但是高维空间理论很难在实验室中得到证实，因为要模拟当时的环境，需要的能量太大，根本无法做到，所以现在高维空间理论只能是“理论”。【课前热身运动】一、作者介绍加来道雄，美籍日裔物理学家，毕业于美国哈佛大学，获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位，后任纽约市立大学城市学院理论物理学教授。主要著作有《》《》。二、给下列加点的字注音刨根究底（）撒手人寰（）湮没（）惊诧（）栅栏（）畏葸不前（）五彩斑斓（）目眩（）鄙视（）冷嘲热讽（）杜撰（）怪诞（）【文本解读】1.理清文章的基本结构2.“鲤鱼科学家”对“世界”的认识是怎样的？3.作者想通过“鲤鱼科学家”对世界的认识说明什么？5 4.课文中阅读多维空间历险故事和统一场理论书籍这两小段内容，对“教育历程”的叙述有什么作用？5.本文在材料处理上有什么特点？6.根据课文内容谈谈：一个人想成为一名科学家必需具备哪些素质呢？7.你认为作者能够成长成才的因素有哪些？其中你认为最重要的是什么？【课外扩展】作者的成长历程给你什么启示？请你举出几个和作者成长历程相似的科学家？【课堂练习】四、（课外拓展）阅读下面的文字，完成1～3小题：王安石曾赋诗咏梅：“遥知不是雪，为有暗香来”在这里，当白梅和落雪引起人们视觉上的混淆时，发挥重要辨别作用的就是嗅觉人类能够识别和记忆大约1万种不同的气味，其生理机制却一直是个谜为此，许多科学家孜孜不倦地进行研究，以求找到解开奇妙的嗅觉世界之谜的钥匙在嗅觉的早期研究中，气味的识别，一般被认为是气味分子与嗅觉受体相结合的结果1977年，科学家发现这种受体存在于嗅觉神经元伸入鼻腔黏膜的嗅纤毛上一旦将这些嗅纤毛移除，嗅觉能力也将随之丧失这说明嗅纤毛是嗅觉系统运行的起点但是，气味分子又是如何转化为嗅觉信号传递到大脑的呢?美国科学家理查德&8226;阿克塞尔和琳达·5 巴克发现，当气味分子与嗅觉受体结合后，作为化学信号的气味分子经过属于GTP蛋白（通称G蛋白）的嗅觉受体的复杂作用，转变为电信号后，便沿着嗅觉神经开始一场接力跑这些信号先从鼻腔进入颅内，最后被传至大脑嗅觉皮层某些精细区域，在那里它们被翻译成特定的嗅觉信息，即被人们感知这就是阿克塞尔和巴克为我们描述的完整的嗅觉信号通路理论其实，在上世纪80年代末期，科学家就发现在探测气味的神经元中存在着一套G蛋白信号通路，而且前人的生物化学和生理学研究成果也暗示G蛋白可能参与了嗅觉信号的传导过程当阿克塞尔和巴克在构建嗅觉信号通路理论时，他们发现嗅觉受体属于G蛋白受体家族，蒙在嗅觉系统这个谜团上的“盖头”终于被掀开了一角作为优秀的科学家，阿克塞尔和巴克并没有在这里停下脚步他们将嗅觉系统的研究提升到了分子水平，尤其是侧重基因方面的研究他们认为人类能够识别众多气味分子，其自身必有多种能识别这些气味分子的属于G蛋白的嗅觉受体，并且还存在着编码这些蛋白的基因家族阿克塞尔和巴克这种创造性的研究为他们2004年获得诺贝尔生理学或医学奖奠定了基础1、下列对阿克塞尔和巴克的嗅觉信号通路理论理解错误的一项是（）A．气味分子在属于G蛋白的嗅觉受体的作用下从化学信号转变成为电信号。B．嗅觉信号通路的末端是大脑嗅觉皮层中的某些精细区域。C．嗅觉信号通路理论阐述的是气味分子转化为嗅觉信号传递到大脑的过程。D．作为化学信号的气味分子到达大脑嗅觉皮层某些精细区域被翻译成嗅觉信息。2、下列对文中嗅觉研究成果的承接顺序表述正确的—项是（）A．在发现嗅纤毛是嗅觉系统运行的起点后，科学家进一步认识到气味的识别是气味分子与嗅觉受体相结合的结果。B．在嗅觉信号通路理论提出后，科学家又发现了探测气味的神经元中存在着一套G蛋白信号通路。C．在生物化学和生理学研究成果暗示G蛋白可能参与了嗅觉信号的传导后，科学家发现了在探测气味的神经元中有一套G蛋白通路。D．在得知G蛋白可能参与嗅觉信号的传导过程后，科学家即确认嗅觉受体属于G蛋白受体家族。3、根据原文提供的信息，以下推断正确的一项是（）A．从2004年诺贝尔生理学或医学奖的评选可以看出，基因研究很有可能成为嗅觉系统研究的重要方向。B．王安石的咏梅诗和阿克塞尔、巴克的嗅觉研究说明，中国人关注的是审美，外国人关注的是科学。C．人类能够识别约1万种气味，按照阿克塞尔和巴克的理论，人类自身也应该有约1万种属于G蛋白的嗅觉受体。D．嗅觉研究的历史说明，科学研究应该继承前人的研究成果，沿袭前人的研究方向和研究方法，这样才能取得进展。5 5