行星、恒星、星系和宇宙.doc

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《第六章 行星、恒星、星系和宇宙》教案设计
一、 教案背景
1，面向学生：高中 2，学科：物理
2，课时：2
二、 教学课题
　1．了解行星、恒星、星系等概念，知道宇宙中的几个主要天体层次。
　　2．了解宇宙大爆炸理论。
三、教材分析
本节内容按教材的编排属选学内容．在本节中重点介绍了有关行星、恒星和星系等概念，通过对这些概念的学习，使我们对宇宙的几个主要天体的层次有一个清楚的认识．同时在万有引力的基础上，了解宇宙大爆炸理论．对宇宙的形成有一个科学的、客观的、正确的认识．对于宇宙大爆炸理论，应注意向学生说明，它是现阶段解释宇宙演变较为成功的理论，但仍有许多问题有待进一步研究，进而激发学生探究知识的积极性。
四、 教学方法
讲授法与引导探索法。
五、教学重点
1、宇宙中的主要天体层次。
2、掌握解信息题的方法。
六、难点
宇宙大爆炸理论
七、 教学过程
（一）引入新课
1．什么是恒星、行星、卫星？
　　2．古代人们怎样认识恒星的运动？
　　3．哪颗恒星离我们最近？
　　4．宇宙中除太阳系外是否还有其他的行星系统？
　　5．什么叫星系？
　　6．比星系更大的天体系统是什么？
　　7．什么是宇宙？

宇宙中存在着大小不一，各种各样的天体，人们在探索宇宙奥秘的过程中碰到了各种各样的问题。如，天体究竟有多少？宇宙有多大？宇宙是怎样发生、演化和发展的？等等，这节课我们就来学习有关天体、宇宙的知识。
（二）进行新课
我们生活的地球与月球构成地—月系统，太阳与地球等九大行星构成太阳系，太阳系和其他恒星系统组成银河系，银河系与河外星系组成星系团、超星系团。这样由小到大不同层次的天体系统构成了宇宙。
1、行星和恒星
（1）恒星：像太阳一样，由炽热气体组成，能自己发热发光的近似球体的天体叫恒星。
【百度百科】详细了解恒星

【百度图片】直观了解恒星演化

古人认识恒星是静止不动的，所以称为“恒”星，其实恒星也是在运动的，如太阳以2.46×108年的周期，绕银河系中心转动。恒星一般质量很大，具有强大的吸引力，能吸引较小的天体绕它运动。
（2）行星：沿椭圆轨道绕恒星运转的天体。如地球、火星等。行星表面温度较低，本身不发光，银河系中大约有10％的恒星可能有自己的行星系统，在其他星系中，是否有类似地球，存在地外生命的行星呢？这是一个十分诱人的问题。
【百度百科】详细了解行星

【百度图片】直观了解行星

（3）卫星：绕行星转动的星体。如地球的卫星——月亮，木星的卫星——4颗“伽利略卫星”等。
【百度百科】详细了解卫星

【百度图片】直观了解卫星
1、 天然天体
【百度图片】木星的卫星

2、人造天体
【百度图片】中国第一颗人造卫星

【百度图片】天宫一号与神八对接

【百度图片】中国人造卫星

【百度图片】人造气象卫星

（4）太阳系：
太阳与地球等九大行星构成太阳系，太阳系中只有太阳一颗恒星，而太阳系外却有无数颗恒星，其实恒星才是宇宙中主要的天体。夜晚，我们看到天空中的点点繁星，除了5颗行星外，都是像太阳一样的恒星。银河系中大约有1011颗像太阳一样的恒星，银河系中有1022颗。
【百度百科】了解太阳系

【百度图片】直观了解太阳系
太阳系

2、星系和宇宙
（1）星系：
【百度百科】星系

最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星，当在一起绕转的恒星数目超过10颗时，称为星团。无数的恒星、双星星团组成更高层次的系统——星系。目前已观测到的星系有10亿个，银河系是其中之一，银河系以外的其他星系统称为河外星系。肉眼能见到的最近的河外星系是距银河系16.9万光年的大麦哲伦星系。
【百度图片】星系
仙女座星系

银河系

（2）星系团、超星系团：
星系也像恒星一样的相互聚集，组成更高层次的系统——星系团，超星系团。目前已观测到的星系团有2700个，离我们最近的星系团是处女座星系团，约6000万光年。
【百度百科】星系团

【百度图片】星系团

【百度百科】超星系团

【百度图片】超星系团

（3）宇宙：由小到大，不同层次的天体世界组成宇宙。
【百度视频】宇宙与人

【百度百科】宇宙

①宇宙的尺度（参照课本“各种天体层次表”）。
在探索宇宙奥秘中，有两个有趣的问题：一是宇宙如果是无限的，天空中有无数颗恒星，为什么还有昼夜之分？二是宇宙是有限的，那么宇宙的中心在哪里？同学们可以通过课外查阅资料去研究。随着科学技术的发展，我们的宇宙视野不断扩大，宇宙是无限的，没有边缘和形状，也没有中心。
②宇宙大爆炸理论
【百度百科】大爆炸宇宙理论

大约在200亿年前，宇宙是由一个密度极大，温度极高的原始火球爆炸而产生的。以后，宇宙不断膨胀，温度越来越低，才开始有了简单的元素，逐渐形成星系、微生物、生命等。现代观测表明，除了银河系附近的几个星系之外，几乎所有的星系都在远离银河系，而且远离的速度与距离成正比。这说明宇宙在膨胀。
③宇宙的未来
由于万有引力作用，宇宙中的每个星系都受到其他星系的引力影响，这种引力限制宇宙的膨胀，同时，由于宇宙在不断膨胀，星系间的引力在不断减小，因而限制作用也减小，最后的可能性似乎有两个：①引力足够强，使宇宙膨胀减慢、停止，最后收缩。②膨胀加快，由于星系间距离增大，引力不再起主要作用，宇宙一直膨胀下去。
宇宙将如何演化下去？还有很多课题有待于探索和研究。
（三）例题分析
【例题1】天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（退行速度）越大，也就是说宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离成正比，即v＝Hr，式中H为哈勃常数。为了解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观察一致。
由上述理论和观测结果可估算宇宙的年龄T，其计算式为T＝ ，若H＝3×10－2m/(s·光年)，由此可估算宇宙的年龄为 年。
分析：因为大爆炸后各星体匀速地离中心而去，我们取最远的星体为研究对象，它匀速运动的时间即为宇宙的年龄，则年。
【例题2】中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度，通过观察已知某中子星的自转角速度，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些事实人们可以推知中子星的密度，试写出中子星的密度最小值的表达式为 ，计算出该中子星的密度至少为 。（保留二位有效数字，假设中子通过万有引力结合成球状晶体）。
分析：中子刚好没有因为自转而解体，中子星密度最小，此时，万有引力提供向心力。
∴
代入数据得：
让我们以两代物理学家对宇宙的评述结束我们关于宇宙的讨论吧。
爱因斯坦说过；“宇宙间最不可理解的事物就是：宇宙是可以理解的。”
当代的大物理学家温伯格在他的名著《最初三分钟》一书中写道：“了解宇宙的努力是那些为数甚少的事物之一，这些事物使人类的生命从笑剧的水平提高一点，而赋予它一些悲剧的韵味。”
板书设计；

八、 教学反思
1、 宇宙是一个令人神往的未知世界，对宇宙的了解我们差的还很远，对它更深入的了解还有待于我们这一代去探索．爱因斯坦说过“宇宙间最不可理解的事物就是：宇宙是可以理解的。”相信同学们一定可以使爱因斯坦的梦想变成现实。
2、 宇宙充满奥秘，未知，学生兴趣很浓，抓住学生的好奇心与求知欲是本节课的关键。