《宇宙的未来》学案(有答案)

13《宇宙的未来》导学案学习目标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。学习方法自主、合作、探究知识链接：1.背景链接宇宙是怎样诞生的?它从何而来?又向哪里去?史蒂芬·霍金教授写的《时间简史》给了我们这样的回答：　　我们现在生活的宇宙有自己的历史起点，它大约诞生于150亿年前，那时，宇宙只是一个点，不占有空间，也没有时间的概念。在这一点发生了大爆炸，时间和空间从此开始，物质开始形成。　　最初，宇宙的温度极高，随着时间的推移，空间越来越大，温度越来越低，宇宙中的能量与物质不断发生复杂的反应，逐渐形成星系。　　空间继续扩大、膨胀，直到今天，宇宙仍然在膨胀之中。　大约在距今50亿年前，太阳形成。大约在距今46亿年前，地球形成。　宇宙继续膨胀，将来也会膨胀，也许在膨胀到一定程度后，宇宙开始收缩，可能会收缩成一个点，一个不占有空间的点。到那时，时间结束。到底会不会这样，现在还说不定。　　大爆炸之前是怎么回事，不知道。永远也无法知道。这就是大爆炸宇宙的基本理论。　　《时间简史》出版于1988年，《宇宙的未来》是史蒂芬·霍金1991年在剑桥大学的一次讲演录。本文重点是谈作者对宇宙的未来作出的科学预言，阅读时要准确地筛选出这些预言的观点和支撑这些观点的材料。同时，还应该体会这篇讲演在语言上的幽默特点。2．作者简介史蒂芬·霍金是继阿尔伯特·8 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。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。3.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：神色、态度不自然。B.诘问（jié）：反问。倚重：倚靠，器重。C.三昧：指心神专注而不散乱。坍(tā)缩:天体体积增大，密度缩小。D.告罄（xìng）：指能源枯竭。黑洞：一种特殊的天体。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：（一）整体感知1、课文谈的内容要点是什么？方法：或者摘录文中的语句，或者用自己的语言组织。8 明确要点：2、这篇演讲稿的结构思路怎样（二）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”。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8 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、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。例如：(1)“……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。”（4段）这句话让人在笑声中悟到人类自身的某些缺陷和某些思维误区。(2)“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。”（5段）③“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者的良好传统，两方下赌注，以保万无一失。”（26段）听众明知作者作的是科学的预言，和巫师他们完全不同，可作者却有意将自己降为他们的同类，一是说明自己恰好也有两种预测，二是顺势又对他们进行嘲讽。这种智慧的表达既带来了轻松愉悦的气氛，又大大增加了自己与听众的亲和力。8 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。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。8 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。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.8 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。《宇宙的未来》导学案答案预习检测1.B2.A学习内容：（一）整体感知1、①科学家有信心预言未来。②巫师的预言模棱两可，宗教的预言屡测屡败。③物理方程、制约大脑的方程具有混沌性，因此我们不能预言人类；而宇宙的行为在非常大尺度下却是简单的，而不是混沌的，因此我们可以预言宇宙遥远的未来。④宇宙的未来有两种可能，一是继续膨胀下去，二是收缩以至坍缩成一个点。是膨胀还是坍缩，取决于宇宙的平均密度。⑤宇宙现在的密度非常接近于把坍缩和膨胀区分开来的临界点上，所以两种可能都会发生。2、1-6段：先表明预言宇宙的信心7-11段：再分析阻碍预言的东西12-13段：指出可预言的科学依据14-21段：描绘宇宙未来具体景象22-25段：影响预言的不确定因素26段：最后对全文进行小结（二）合作探究1、D “缺乏深入地研究”无根据。2、A  文章第1段说的比较明白。3、D  作者的预言是科学推测，科学预言；而巫师、宗教预言家对人类社会未来的预言没有科学根据，有着本质的区别。4、D 没有运用修辞方法，人们也可以对5天内具体的天气预报作出准确的预报。5.②这句话幽默中含着揶揄和讽刺，揭露了宗教预言师的荒谬，表现了对方屡测屡败却又想方设法自圆其说的尴尬与可笑。达标检测1．B（“引力波探测器已经在20世纪末建成”不合文意，原文是“可望建成”）2．D（A.并非“关键”B.并非“实施”；C.并非“实验研究”）38 ．A（B.并未测到引力波的讯号；C.原文是“将”，并非已经成为事实D.并非由于“热”了而面临突破）4．C（并非“统一”，而是“大统一”）8