地理教案：人类认识的宇宙

人类要重新认识宇宙的起源，宇宙的大爆炸和大膨胀　金日光　（２００２ＡＡＤＦ３２０２）８６３子课题　（北京化工大学高能态粒子理论研究中心）　宇宙学本来是研究天体起源和星系结构分布的　一门科学。这是让人们最神往和最能引起好奇心的科　学，但在当代物理学中高能态粒子理论的研究必然涉　及到宇宙的起源与物质的起源问题，这样就不再是单　纯由好奇心促动的科学了。当代科学已发展到了让人　们了解什么是物质的最小基本单元，也要知道宇宙世　界究竟是怎么来的。按人类的认识而言．前者应该是　质量非常小的．最原始的基本粒子。但是自从宇宙学　提出了宇宙大爆炸学说之后，这一学说反其道而行。　因为宇宙大爆炸学说认为，宇宙先由比基本粒子重量　不知大多少倍的某种体积非常小的物体，经过一次性　爆炸而出现大量的电子、夸克、核子等基元物质．然　后形成各种星体…．这是很难想象的过程．不过这一　学说让人们感到好像较好地　解释　了宇宙不断膨胀　之说而得到人们的赞许，如今无人追究这种违反常理　的逻辑推理和理论的观点。那么宇宙大爆炸学说究竟　怎样说的呢７该学说振振有词地说大约１　５Ｏ亿年前　或更早的年代，那时还没有宇宙实体，但在某个真空　地方有一个　奇点”，有一块“金币”那么大的物质，　其内压力达到几亿大气压，从而使其密度变得特别　大．温度也高到几千亿度，就这样一刹那问引起一次　性大爆炸。该学说很具体地说到每一秒、每一分钟的　情况，随后上述爆炸体飞散出来的球体形成为初生态　宇宙．从此这个初生态宇宙由小到大．后来飞散出来　的爆炸物凝聚成许许多多星星和银河系（简称星系），　每一个银河系里有几亿至上千亿个像太阳那样的恒　星：太阳系只不过是其中的一个恒星，其以太阳为中　心，在不同轨道形成许多个行星，其中就有了地球、　金星、水星、木星、土星……。该学说指出如此大的　宇宙的一切都是来自于那一块小“金币”那么大的物　质上。这让人们感到很难理解。至于大爆炸如同炸弹　爆炸一样必然带来冲击波和膨胀，这是能够想像的　但是在这里最大疑问是这个　金币“那么大的物质是　从何来的　它的前身又是什么样的７它靠什么样的力　量来使它的内部压力大到无法再忍受的程度以至只　１２８科学中国人２００８年第８期　好再来个大爆炸７还有一个问题是那些爆炸时飞出　来的“碎块”和“粉尘”又如何重新聚集成各种恒星？　既然过去通过一次性大爆炸造出了现有的宇宙，那么　为什么”现在　（实际上多少亿年前发生过，只是传　到现在让人们能看到）还在更遥远的地方又能爆炸出　新的星体，而且所发出的能量为何比太阳的热核反应　更高７那么是否还有比热核反应更高的能量类型？　当代天文学指出从宇宙射线高能粒子的能量来看完　全有这个可能。那么这种高能量又是怎么来的呢７对　这些现象当代高能粒子物理学及一次性宇宙爆炸理　论是无法解释的。现在从测量视界范围内来看，眼前　的宇宙还在扩大，由于光的速度只有每秒３Ｏ万公里　的速度，故对１０亿光年的星体而言，我们所看到的　是约１０亿年前的形象．而不是今天的样子；今天的　样子还得过１０亿年之后，那时的“人类”也许能看　到今天的面貌。在这里有一件事是必须要搞清楚的。　如人们通过天文观察还发现一种奇怪的现象，即在宇　宙那么多的星体中，离我们越远的星体越离得快，意　味着远古的这些星体早有过这种加快远离的现象，今　天我们才看到那些星体离我们走的越快，也许那些星　体今天也在远离我们，但不管这种现象发生在何时，　这是否意味着那一次大爆炸的威力一直推动这些星　体，使它们还在　远走高飞”呢７看来这些问题用宇　宙一次性大爆炸学说及现代高能粒子物理学和天体　物理学来说明是无能为力的。特别是更无法解释近年　来人类对宇宙观察的最重大的发现：即ＣＯＢＥ卫星描　绘的宇宙形象及２００３年ＷＭＡＰ卫星精确数据描绘的　宇宙形象．都表明其中的各种星体和空洞分布还是相　当均匀的。这些形象都说明宇宙并不一定非要由一个　“奇点”一次性大爆炸而产生的，而完全有可能大宇宙　的很多地方同时或一前一后地通过一系列”原位“爆　炸来形成ＷＭＡＰ图像所表明的大宇宙的各部位及各　种星体分布　使它们大体上处于“均质“状态　即宇宙　到处都有星体和空洞的分布。在这些星体中，只不过　

个性化辅导授课教案

内容（课题）：地球在宇宙中的位置

教学目的

1、掌握地球的公转及其所引起的现象；2、记住月相及其变化规律；3、掌握月球、太阳、宇宙的有关知识。

重难点：1、地球的公转及其所引起的现象；2、月相及其变化规律；3、月球、太阳、宇宙。

教学过程

知识点一 地球的自转

1．地球的自转：地球绕地轴不停地旋转的运动。

2．地球自转的方向：自西向东。

3．地球自转的周期：约一天(约24小时)。

4．地球自转产生的现象。(1)太阳东升西落： (2)昼夜交替：

5．晨昏线(圈)：昼夜半球的分界线，它由晨线和昏线构成。

(1)昏线：随着地球的自转，逐渐由昼变成夜的界线。

(2)晨线：随着地球的自转，逐渐由夜变成昼的界线。

知识点二 地球的公转

1．公转的方向：运动的方向是自西向东；地球公转时地轴呈倾斜状态，地轴的北极始终指向北极星附近。

2．公转周期：地球围绕太阳公转一周所需的时间约为365天，即通常所说的一年。

3．正午太阳高度变化：一年中太阳直射点在南北回归线之间往返移动。夏至日(B位置，6月22日前后）太阳直射北回归线(北纬23.5°)；春分日（A位置，3月21日前后）和秋分日（C位置，9月23日前后）太阳直射赤道；冬至日（D位置，12月22日前后）太阳直射南回归线(南纬23.5°)。在同一天里，纬度不同的地方正午太阳高度不同，由太阳直射点向南北两侧递减。北半球中高纬度地区的正午太阳高度，夏至最高，冬至最低。 知识点三

月相

1．月相形成的原因：由于月球本身不发光也不透明，只反射太阳光而发亮，月球绕地球运动，使太阳、地球、月球三者相对位置在一个月中有规律地变动。地球上的人所看到的、被太阳光照亮的月球部分形状也有规律地变化，从而产生月相的变化。

2．月相一个周期平均为29.53天，称为朔望月。我国农历中的月份就是根据朔望月确定的。朔为农历月的初一，望为十五或十六。

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高中高一地理教案：人类对宇宙的新探索

人类对宇宙的新探索①

教学目的

1.知识目的：了解人类认识的宇宙范围在不断扩大，理解宇宙探索的意义，了解宇宙探索的现状。

2.德育目的：培养学生热爱科学和勇于探索的精神，认识保护宇宙环境对开发、利用宇宙的重要意义。

3.能力目的：培养学生观察能力、读书能力、剖析综合思维能力等学习能力。

教学方法

导学式。

教学重点

宇宙探测的意义。

教学媒体

利用投影仪、录像片。

教学过程

【导入新课】 播放录像：航天飞机发射。

【老师说明】 这是1998年6月3日清晨美国发现号航天飞机升空时的情景。

【老师发问】 搭载它一起升空的有一个什么仪器?

学生答复：阿尔法磁谱仪。

【老师发问】 阿尔法磁谱仪的任务是什么?

学生答复：探索宇宙本源，寻找暗物质和反物质。

【老师讲述】 阿尔法磁谱仪进入太空，探索宇宙本源是人类对宇宙的又一次新探索。今天我们一起来学习人类对宇宙的新探索。

【老师发问】 人类利用哪些伎俩了解宇宙呢?

学生答复：双眼、望远镜、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船等。

【老师发问】 人类对宇宙的新探索始于哪种探测伎俩?

学生答复：1957年10月4日，前苏联第一颗人造地球卫星上天。因为它是首次在地球以外观测地球。

【播放录像】 《第一颗人造地球卫星》

【老师发问】 谈一谈你所知道的人类从此以后又有哪些新探索伎俩?进行了哪些探测活动?取得了哪些成果?

【出示投影】 (补充资料)

人类对宇宙的新探索

(1)1959年，前苏联发射成功“月球3号”，它所携带的自动行星际站绕到月球背面上空，第一次主动拍摄了人类从未见过的月背照片。

(2)1961年4月21日，前苏联宇航员加加林乘座“东方号”宇宙飞船用108分钟绕地飞行一周，成为第一个飞出地球的人。

(3)1969年7月20日，美国宇航员尼尔•阿姆斯特朗乘座“阿波罗11号”宇宙飞船登上月球。

(4)1971年，前苏联第一个“礼炮号”空间站发射上天。 2 / 3

人类对宇宙的探索与认识

我们的祖先渴望了解宇宙，但是他们没有真正找到了解的办法。今天，我们已找到了一种有效和精确地了解宇宙的办法，我们把这种方法称为“科学”。科学已经表明，宇宙是如此浩瀚而古老，因此人间世事往往显得无足轻重。

宇宙现在是这样，过去是这样，将来也是这样，只要一想起宇宙，我们就难以平静——我们的心情激动，感叹不已，我们知道我们在探索最深奥的秘密。

我们迫切希望能够了解宇宙，我们现有的大部分知识是从地球上获得的，然而地球只不过是宇宙中的一个小小的地方。宇宙是由无数的行星、恒星、彗星、星云等组成的，宇宙中是否有外星生命的存在成了我们所关注的焦点。总之，宇宙对我们的吸引力太大了，以下让我介绍一下人类探索的发展历程和一些宇宙知识吧。

恒 星

人们用肉眼看到的星星，除了太阳系内的流星、彗星和五大行星（水、金、火、木和土星）之外，整个天空中的星星都是恒星。恒星是由炽热的气体所组成并能自己产生能量发光的近似球体的天体。由于它们的位置看上去似乎恒古不变，因此，古人它们为“恒星”。

在中国古代，早在司马迁的《史记·天官书》中就有了关于恒星颜色的记载：“白如狼，赤比心，黄比参左肩，苍比参右肩，黑比奎大星”。

恒星为什么会有这么多诱人的色彩呢？天上的星星发出的光在不同波段的强度是不一样的。从恒星光普型我们可以知道，恒星所呈现的不同颜色，代表了它们表面所处的不同温度。一般来说，发蓝光的恒星是年轻的星，会发热、温度较高，大约在2500~3500开，如猎户座η星。发黄光的恒星是常见的星，它们已经到了中年，温度居中，大约在6000~500开，如御夫座的五车二星。而发红光的恒星是垂亡的老年星，温度较低，大约在2000~3000开，如参宿四和心宿二等。

当你用眼睛直接观察恒星时，你会发现恒星有的亮些，有的暗些，为什么呢？这是因为不同亮度的恒星的光给予你的眼睛视网膜的能量大小不同。

不过恒星的这种亮度不是恒星的真实亮度，由于恒星距离有远有近，在夜空中看起来很亮的星可能是因为这颗星距离我们很近，相反，一颗看起来很暗的星，只是由于距离遥远才显得很暗。因此，恒星的目视星等反映不出恒星的真实亮度。