上册第1单元宇宙环境——01人类认识的宇宙

第一节人类认识的宇宙
一、素质教育目标
（一）知识教学点
1．从天体系统认识宇宙。

2．从太阳系图和九大行星数据认识地球的宇宙环境。

（二）能力训练点
1．分析太阳系图，在图上获取信息的能力。

2．分析九大行星数据，归纳思维的训练。

（三）德育渗透点
1．正确宇宙观的建立。

2．地球是一颗普通的行星。

二、教学重点、难点、疑点及解决办法
1．重点：天体系统的递进关系。

2．难点：如何理解宇宙无限的概念。

3．疑点：有无地外生命。

4．解决办法：通过示意图和具体数据建立正确的宇宙观和地球观。

三、课时安排
1课时。

四、学生活动设计
1．请学生画出自己想象中的宇宙模式，用以检查学生对宇宙的认识程度和问题所在。

2．请学生讨论地球上为什么会有生命。

五、教学步骤
（一）明确目标
1．认识天体类别和天体系统级别。

2．分析地球的宇宙环境和地球初期活动。

（二）整体感知
通过录像使学生感知地球所在的宇宙环境的结构。

（三）重点、难点的学习与目标完成过程
1．我们认识的宇宙
学生讨论：
（1）请学生列举出宇宙中都有什么形态的物质存在？——天体概念恒星、月亮、流星、土星、星云、彗星、小行星、星际物质。

教师：出示各种天体的图片，佐证、补充学生的回答。

强调：地球是一个普通的天体。

这是使学生站在宇宙的角度客观地观察地球的第一步。

（2）天体与天体之间有无关系，是什么关系？——天体系统教师提示：月亮与地球是什么关系，木星与太阳是什么关系。

概念：天体之间通过相互吸引和相互绕转形成天体系统。

学生：自己说出从低级到高级的天体系统，教师补充。

地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系。

*小知识：
*学生活动：地球半径直径（6371千米）／太阳半径（69.6万千米）=
太阳系直径（120亿千米）／银河系直径（7万光年）=
银河系直径（7万光年）／总星系半径（200亿光年）=
地球半径（6371千米）／总星系半径（200亿光年）=
结论：地球在宇宙中是沧海一粟。

2．一颗普通而又特殊的行星——地球
提出问题：地球是太阳系中至今所知的唯一存在生命的星球，你认为地球上的哪些条件是生命生存所必需的？
学生讨论：有氧的大气；有水；温度适宜；安全的空间环境；其它。

提出问题：太阳系的其它星球为什么不完全具备这些条件？
读图分析：地球在怎样的一个宇宙环境中。

读[太阳系示意图]和[九大行星比较数据]你有何启发？
学生讨论：
（1）行星公转轨道近似为不等距同心圆，行星各占一个轨道，且基本在一个平面上运行，地球的宇宙环境安全。

（2）地球位于第三个轨道上，使地表温度不致太冷或太热。

（3）地球的密度较大，能够吸引住气体分子，为宇宙物质的侵入设置了一道屏障，大部分流星消失在大气层中。

（4）地球适宜的自转周期和公转周期，使地表日温度和年温度变化平缓。

对比思考：其它星球为何没有生命，最可能有生命的行星是哪颗？
学生讨论：内行星太热，远日行星太冷。

巨行星质量太大，气体可能过于厚重。

火星上有生命的可能性最大，它的环境与地球相仿。

结论：地球在太阳系里是一颗特殊的行星。

但是：在银河系中太阳是两千多亿颗恒星中的普通一颗，银河系又是总星系的10亿个星系中普通的一个星系，在这些恒星周围的行星上，应该有生命存在，他们可能比地球人智慧更高。

（四）总结、扩展
宇宙是由无以数计的各类天体组成的庞大空间，地球是浩瀚宇宙中的一颗微尘。

地球在漫长的演化过程中出现了高级生命——人类。

美国NASA（航太总属）计划2003～2005年将机器人送往火星采集火星岩石返回地球，2020年机器人到木卫一采样寻找原始生命。

目前在地球上113℃的高温环境下找到微生物，采集的冰冻4万年的地层中的苔藓，升温后又开始生长，在强酸环境中仍可找到生命，这使人们对生命生存环境的极限的看法大有改观，但在太阳系中的其它星球上目前尚无高级生命存在的迹象，外星人真的只有到茫茫宇宙中去寻找了。

六、布置作业
1．画一幅宇宙图，说明地球在宇宙中的位置。

（注意指导学生不要站在地球的角度去画宇宙，而要把宇宙环境中的地球表达出来。

）
2．举例说明地球是一颗既普通又特殊的星球。

（地球首先是普通的，然后才是特殊的。

而地球生命这种特殊性，在广阔的宇宙中又应是一种普遍现象。

使学生树立特殊性存在于普遍性之中的辨证唯物主义观点，进而形成辨证的宇宙观。

）
3．你认为UFO（不明飞行物）是否到过地球。

（UFO是人们的期盼和向往，但至今还没有证据说明它来过地球，相信随着科学技术的发展，有一天地球人会成为其它星球的UFO，在茫茫宇宙中觅到知音。

）
七、板书设计
一、宇宙中的天体和天体系统
1．天体：卫星、行星、小行星、恒星、流星、彗星、星际物质等。

2．天体系统：地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系。

二、宇宙中的地球
1．太阳系中的一颗普通的行星。

2．太阳系中唯一具有高级生命的星球。

（1）安全的宇宙环境。

（2）适宜的日地距离——温度适中。

（3）适宜的体积和质量——适宜呼吸的大气层形成。

（4）原始海洋保护生命不受紫外线的破坏。

八、参考资料
1．宇宙真是时间和空间上的无限吗？——宇宙大爆炸
宇宙是从没有时间、没有空间、没有物质，也没有能量的“无”开始，因量子力学的“穿隧效应”而突然诞生的。

刚出生时的宇宙大小只有10-34厘米，也就是1厘米的一兆分之一的百分之一。

宇宙一经诞生便立即凭借真空的能量产生急剧的膨胀，并在极为短暂的时间内演化成庞大的宇宙。

这就是最新的宇宙诞生模型。

大爆炸宇宙学与其他宇宙模型相比能说明较多的观测事实。

宇宙有过从热到冷的演化史，（1）观测到河外天体有系统性的谱线红移。

（2）氦的丰度相当高，大都是30％，只有在早期高温（100亿度以上）产生。

（3）理论创始人伽莫夫曾预言，今天宇宙很冷，温度只有几度开（K），1965年发现微波背景辐射为3开。

如果在21世纪中，我们能够建立量子重力理论，将上述问题解决，则剩下来的问题大概就是：在无数生生灭灭的宇宙之中，是否存在着和我们一样的智慧生物？
2．总星系之外是什么？——宇宙全息论
1948年英国物理学家嘎伯发现了奇妙的光学全息现象，进而发明了全息照相技术，荣获诺贝尔奖。

我国生物学家张颖清发现生物体上也存在类似的全息现象1980年创立了震动世界科坛的全息生物学，1986年5月创立了宇宙全息统一论——泛对应性。

子系统包含着系统的全部信息，部分包含着整体的全部信息，我们的认识永远是部分，我们认识的由星系组成的总星系是宇宙的部分，它带有宇宙的信息。

3．地球的宇宙环境真的安全吗？——彗木相撞的警示
1994年7月，21颗直径2～3公里的彗核及其略小些的伴随者以每秒60千米的宇宙速度呼啸冲进木星大气，摩擦产生的万余度高温使彗星物质化为一团明亮炽热的火球，释放出5亿颗广岛原子弹的巨大能量，在一场宇宙级的猛烈爆炸中，它们轰轰烈烈化为灰烬。

木星的前车之覆会不会在地球上重演？
1968年，一颗直径1千米、质量10亿吨的小行星在地球之外600万千米处飞掠而去。

而1989年3月悄然越过地球轨道的小行星1989FC如果晚到6小时，就会和地球撞个满怀了。

人类保护地球免遭撞击的可选择行动方案包括：用激光摧毁危险目标；发射反物质，使入侵者在猛烈的湮灭反应中炸毁或改变轨道；投放太阳风帆，使飞来的小行星在光压下扭转航向。

而就人类目前技术水平而言，最切实可行的办法显然还是用火箭发射核弹进行拦截。

只要提前将来犯天体推开几十米，等它到达地球时，也许便错开几百万千米了。

尽快结束地球不设防的历史，为我们的行星建立有效的防卫系统，这项空前伟大而浩繁的工程必须依靠全人类的共同努力。