《宇宙的探索》案例分析.doc

《宇宙的探索》案例分析.doc（共11篇）

1.《宇宙的探索》案例分析.doc 篇一

宇宙中的地球教学设计

科学教育理论指导：

宇宙就是天地万物的总称。

宇宙分为凝聚结构宇宙与耗散结构宇宙，凝聚结构的宇宙是无生命的宇宙，那时的宇宙是一个巨大的黑洞，所有的物质能量都向宇宙的核心收缩，慢慢的凝聚成一个巨大的物质能量团。这时的宇宙中的物质（质量体）转化成能量的速度远远的小于能量转化成物质的速度，所以宇宙便凝聚成一个超巨物质能量团。宇宙的这种状态并不能长久维持，当宇宙收缩到一定的程度后，由于其内部的温度与压强的升高，物质转化成能量的速度慢慢的变快，而能量转化成物质的速度慢慢的变慢，当这种变化到了一个临界点后，整个宇宙便发生逆转，逐渐物质转化成能量的速度远远的大于能量的速度，整个宇宙开始急剧澎涨，达到一定的程度后，宇宙便发生大爆炸，于是宇宙便开始释放与辐射能量，这便是耗散宇宙的开始，耗散宇宙便是生命宇宙。因此，宇宙是散则生，聚则死；而生命是聚则生，散则死。宇宙与生命是如此的辨证统一的。在以地球为中心的40万亿公里的范围内，没有第二个可供人类生存的星球了 教学内容分析

地球是宇宙大家庭中的一员，其物质组成、运动规律，以及发生和演化，都与宇宙环境同源。地理学科讲有关地球宇宙环境的内容，肩负着知识教育和世界观教育的双重任务，而了解地球的宇宙环境是形成科学的宇宙观的基础，有利于科学认识自然世界和宇宙，破除封建迷信，反对邪教。为此，本节教材选取了以下几个问题：地球在宇宙中的位置、地球是太阳系中的一颗普通行星和存在生命的行星等。其中利用了图、表加以说明，运用这些图表有利于学生形成正确的认识。

学情分析

在知识掌握方面，学生对宇宙己经有一个感性的认识，能举出宇宙中的几种常见的物质，教师提前布置学生做好课前的预习工作；在能力方面，中学生已经初步具备对地理的空间感知和读图能力，能进行空间思维与空间想象。教师应运用大量图片丰富其对宇宙的认识，运用表格数据及联系生活实际进行对比、归纳、知识迁移等方法为学生搭建学习的平台，诱发学生积极思维，分析探究真正成为学习的主人。在学习态度方面，由于受社会舆论与评价导向的影响，高一学生学习地理的动机状态多为“对付型”、“被动型”和“情绪型”，要扭转学生普遍不爱学地理的倾向，教师要创造性的使用教材，精心设计带有启发性的问题，充分调动学生学习的自觉性和积极性。

教学目标：知识与技能

1.了解天体的主要类型和天体系统的层次，描述地球的宇宙环境。

2.运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星，理解地球上生命存在的原因。

3.培养用比较分析的方法解决有关地理问题的能力。过程与方法

1.分析图片，形成宇宙物质性的观念，形成天体系统各层次的感性认识。2.利用图表分析法和比较法自主探究地球在太阳系中的普通性和特殊性。情感、态度与价值观

通过学习帮助学生树立正确的宇宙观。教学重点

1.天体系统的层次及地球在宇宙中的位置。

2.地球的普通性和特殊性，地球上生命存在的条件。教学难点

地球上生命存在的原因。教学准备

课本插图和课件 教学过程

［新课导入］

我们已经知道了地球在宇宙中的位置，地球在宇宙中可能显得太渺小，在银河系中想发现它的身影也比较困难，在太阳系中虽无法与太阳齐肩，但也算是九大骨干之一了，特别是太阳对地球的关照很多，使地球在平凡之中作出了特别的表现。我们就到太阳系中了解一下地球。（板书）

二、太阳系中的一颗普通行星（投影图片：太阳系模式图）

师：太阳系中有哪九大行星？按离太阳由近及远的顺序，请一位同学看图回答。生：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。

师：回答正确！九大行星绕太阳的转动叫公转，我们常用运动方向、轨道平面和运动轨迹等来描述九大行星围绕太阳公转运动。下面我们来做一项活动，了解九大行星的运动特征。请大家继续看投影，仔细观察表示九大行星公转方向的箭头，九大行星公转的方向有什么特点呢？ 生：方向相同。

师：大家观察得很准确，回答得非常好a九大行星公转具有同向性的特点。大家再看表1.1——九大行星轨道倾角与偏心率，然后回答：九大行星公转运动的轨道倾角与偏心率分别是大还是小？ 生：轨道倾角与偏心率都较小。

师：很好！九大行星的轨道倾角大多小于4°，只有水星和冥王星的稍大一些，最大也不过17°。因此，九大行星的轨道面几乎在同一平面上，说明它们的轨道具有共面性的特点。九大行星的轨道偏心率大多接近0，只有水星和冥王星较大，分别为0.21和0.25。它们的公转轨道同圆相当接近，有近圆性的特点。哪一位同学来总结一下九大行星的运动特征？与其他行星相比，地球在运动特征方面有没有特殊的地方？

生：九大行星的运动特征是同向性、共面性、近圆性。地球在运动特征方面没有特殊的地方。

师：非常正确！地球具有的运动特征，其他八大行星也有。

师：按照距日远近、质量、体积等结构特征，可以把九大行星分为三大类。请你分析数据，回答下列问题：类地行星、巨行星、远日行星分别具有哪些特征？ 生：（可以让不同的同学进行补充）师：（评价学生答题情况，多鼓励）根据表中数据，我们可以发现这三类行星分别有以下特征：

类地行星：包括水星、金星、地球和火星。距离太阳近，表面温度较高，体积和质量都小，平均密度大。另外，类地行星中心有铁核，金属元素含量高。卫星很少，或者没有。

巨行星：包括木星和土星。距离太阳比类地行星远，表面温度低，体积和质量都很大，平均密度都很小。它们的卫星数目多，并且有光环。

远日行星：包括天王星、海王星、冥王星，它们距离太阳远，表面温度最低都在－200 ℃以下，平均密度大体上介于前两类之间。远日行星表层气体以氢和甲烷为主，冥王星有无大气还不清楚。远日行星都有卫星。天王星和海王星有光环。师：地球与水星、金星、火星相比，有没有特殊的地方？ 生：没有。

师：从表中可以看出，在太阳系的九大行星中，地球的质量、体积、平均密度和公转、自转运动有自己的特点，但并不特殊。因此，地球是太阳系中一颗普通的行星。师：（过渡）然而，地球贵在是一颗适于生物生存和繁衍的行星。

[板书设计] 物质性：天体（多样性）

宇宙的特点

运动性：天体系统（多层次）

普通性：九大行星之一

太阳系中的地球

特殊性：存在生命（条件：温度、大气、水）

三、存在生命的行星

为什么地球上会出现生物？这与地球所处的宇宙环境，以及地球本身的条件有着密切的关系。请大家看书p6内容，讨论地球上有生命存在的条件有哪些。生：（读书，讨论，总结）

师：温度和水分条件：日地距离适中（1.496亿千米），使地表平均气温为15 ℃，有利于生命过程的发生和发展；地球上的温度，还有利于水的液态存在。

适合生物呼吸的大气：地球的体积、质量适中，吸引大量气体聚集在地球周围，又经过漫长的演化，形成了以氢、氧为主的适合生物呼吸的大气。

海洋的形成：首先，地球内部的放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩，使地球内部温度升高，结晶水汽化；其次，地球内部的物质运动，例如火山爆发，加速了水汽从地球内部逸出的过程；再次，地表温度的逐渐降低，使水汽经过凝结、降雨，落到地面低洼处，形成原始的大洋。原始大洋的出现，孕育了原始的单细胞生物，并逐渐向高级生物进化。师：（设问）地球以外有没有生命？请大家阅读教材p6：探索地外文明。我们要找地外生命，应该考虑哪些因素？

生：应该参照地球上出现生命的条件来寻找。

师：很好!下面我们一起在再做一个活动，主题是：如何在茫茫的宇宙中确定寻找外星人的方向？ 提示：生命的出现需要哪些条件？寻找一颗什么样的恒星？在这颗恒星周围的什么地方找一颗行星？这颗行星需要具备什么样的条件？„„ 布置作业：完成地理填充图册（合作探究）

小结：通过本节的学习，我们知道宇宙的范围是非常之大，随着人类探测手段的发展，人们观测到的宇宙范围还会扩大，人们对地球在宇宙中的位置的认识也就会越准确和全面。我们还学习并知道了地球的普通性与特殊性，以及地球上存在生命的原因。这就为同学们将来寻找地外生命和地外文明指明了方向。教学评价设计：

新课程要求课堂教学应该让学生积极主动地参与到教学活动中来，形成“多维互动”的教学氛围，从而使学生的潜能得到发挥，同时要开展合作学习和探究学习。本教学设计第一部分太阳辐射对地球的影响，强调了教师创设良好的教学情境，把学习的主题分解成若干个系列问题让学生主动去探索和体验，在这个过程中达成知识和技能目标，体验认知策略和学习策略（如认识到对地理要素的叠加分析是获取要素之间相关关系的方法之一。）第二部分设计的目的是使学生学会合作、交流（过程的合作；观点和方法的交流），学会通过多种方法搜集地理资料，分析提取有效资料。整节课的设计让学生 从欣赏、探索、讨论、操作等一系列活动中趣味盎然地经历了寻找、发现、认识、掌握和应用的全过程，激发了蕴含在学生身上的灵感和潜力，拓宽了学生的知识视野，使学生体验到地理的价值，促进了学生认识的整体性发展。

教学设计特色简述：

在教学过程中采用了直观印象化的方法。比如直接用语言来描述地球在宇宙中的位置，这样觉得太空洞和乏味，学生体验不到宇宙的广阔性，也无法体会到宇宙的神圣。因此我就选择了大量的宇宙图片，以及各种天体图片，尤其是太阳系八大行星近观图和它们的关系图，说明冥王星被降级的消息，并逐一做了详细的介绍，学生的兴趣很高，边看边想并将自己知道的天文知识告诉其他同学，使一堂很乏味的地理课变的津津有味，课堂气氛很活跃，学生对基础知识的掌握速度也在加快，并对地理产生了浓厚的兴趣。

2.《宇宙的探索》案例分析.doc 篇二

宇宙的万物是非常复杂的, 但是人类从一开始就努力地尝试着理解它。宇宙的万物, 在我们看得到的一些自然现象的背后有规律性的东西, 比如我们平常看到的岩石、沙粒以及月亮, 它的背后实际上有一些根本的东西、根本的规律, 把它们关联在一起。平常我们看到的自然界的风、水流, 同样也有一些根本的东西把它们联系在一起。正是因为有了这样的好奇心, 才使得人类发展的过程中有了一个动力, 所以科学精神的基础就是好奇心, 我希望大家记住这一点, 这是我想和大家共享的第一个理念。

科学主要做什么事情呢?美国的大物理学家Fireman曾经讲过, 组成这个世界运动物体的复杂排列, 似乎有点像是天神们所下的一盘伟大的象棋, 我们则是这盘棋的观众, 我们除了当观众以外, 还要努力地理解这盘象棋背后的规律。这个就是科学的追求。几个世纪以来, 人们探索未知, 逐渐形成了一些探索宇宙奥秘的科学方法。科学方法大体可以组成这样一个链条:首先是发现问题、提出问题, 这个环节非常重要, 而这也是我们中国的学生在训练中比较缺少的。所以我们一直在说创新能力是从什么地方来的, 其实, 创新能力的起点就是提出问题和发现问题的能力, 他一旦发现了问题, 并且想去解决问题的话, 下面就要提出猜想, 怎么去解决这个问题。接下来, 要对这个猜想的可能结果进行预测, 预测了以后开始实验, 尽量去分析实验结果。这个链条就是我们探索宇宙奥秘的科学方法的链条。接下来, 我就用几个实例, 给大家介绍一下这个链条中的科学方法对于探究宇宙奥秘的根本的作用。

比如说, 我们大家都敬仰牛顿, 他看到了苹果往下掉, 他就想苹果掉下来背后的原因是什么。提出了这个问题以后, 就要大胆地去猜想, 小心地去求证。提出了猜想, 光停留在猜想这个阶段还不是科学, 这个猜想必须是可以被验证的。比如霍金提出过一个猜想, 就是一个看不见、摸不着、没有实体的飘在空中喷着没有热度的火的龙, 这是在中国和西方的古代都有过的猜想。当然还有大量的例子, 比如本杰明, 他想到雷电, 当时人们对电已经有了一定了解, 假如说雷电要是电机组的话, 他就可以用电瓶来收集, 这就是一个猜想的逻辑结果以及区分不同的猜想。当然, 归根结底, 实验是验证猜想的最根本的方法, 要让所有的实验结果都建立在一个共同的假设基础上, 就是这个实验的设备工作起来必须是正常的。实验的结果并不等于猜想, 它要再返回到猜想中去, 实验结果要和猜想进行比较的话, 就要更进一步讲解关系。接下来给大家讲三个案例, 这三个案例是交通大学正在进行的对于三个奥秘的探索。在这个探索当中, 大家可以看到, 这和我刚才讲到的科学方法是一样的思路。

第一个案例, 实验天体物理与太阳耀斑。

太阳是太阳系的核心, 也是对地球影响力最大的星体, 而太阳耀斑又是对地球和日地空间环境影响最大的天文现象。太阳耀斑在很早就已被观察到了, 人们用一种黑玻璃能看到太阳表面, 它不是平整的, 不断地有一些火焰喷出来。实际上这些喷射出来的东西, 就是一些高能的粒子得到加速, 然后很多加速的粒子朝着地球的方向喷射。幸亏地球有磁场, 所以当这些高能的粒子喷向地球的时候, 能量稍微低一点的就被磁场屏蔽了。但是我们仍然可以在地球两极看到极光, 那个极光就是太阳耀斑直接作用的结果。一次太阳耀斑释放的能量是巨大的, 典型的可以释放10的26次方焦耳, 这样的能量相当于100亿个氢弹。所以幸亏太阳离我们非常远, 幸亏地球有磁场, 否则太阳耀斑对于地球的影响将是灾难性的。

太阳耀斑是什么原因造成的?上个世纪60年代, 人们就作了一个假设, 认为太阳耀斑有各种各样的可能, 其中一种可能是太阳表面磁场的重叠过程造成的。因为太阳表面像地球表面一样有磁场, 太阳表面磁场强得多, 当两个磁场的距离相对比较近的时候, 它就有一定的概率, 两个磁场合成一个, 这时里面的磁能就会得到喷发。我们后来在交通大学就试图做这个实验。当然我们不太可能到太阳边儿上去做这个实验, 因为那里温度太高了。我们就试图用激光去模拟磁场的重叠过程, 看看这样的重叠过程可不可以同时产生环流X线源以及X线喷流。这个实验就是我的小组在交通大学做的。太阳耀斑的特点, 就是在狭小的区域里面爆发巨大的能量, 同时产生的辐射给地球最大的影响。我们要探究的是太阳耀斑的物理成因。大家在听这个报告的时候, 一定要想在最开始讲的那个科学研究的方法, 实际上都是一一对应的关系。那么猜想什么呢, 太阳耀斑的物理原因是不是由于磁场的重叠造成的?磁场的重叠是什么?就是磁场相反的磁力线因为互相靠近发生重新连接的现象。在这个过程中, 磁场里的磁能会转化成其他形式。比如在一个环形磁场, 它当中有了围绕开始压缩, 压缩以后变成两个磁场, 这个过程就是磁力线重新叠起的过程, 特点是它几乎可以把所有初始的磁能都转化成热能, 以及电子和粒子的动能, 还有大数的等离子团的动能。它转化成了电子和粒子的动能, 就是我们看见的耀斑向地球喷射, 当然它本身有大量热能。

从十年前, 我们就开始想, 有没有可能在实验室里制造一个类似于太阳耀斑的粒子环境, 在这个环境旁边人为地制造一个磁冲连, 这个时候看能不能在地球的实验室里看到一个强的X光喷流过程。这个实验我们整整做了十年的时间, 一直到前年这个实验才做出来。我们用了世界上最强的激光造具之一, 就是神光激光装置, 它是相当于一个足球场大的激光装置。就用这样一个激光装置模拟实验室天体物理现象, 它的好处是可以在非常近的距离, 而且是可控、主控的, 去模拟天体的现象, 研究太阳耀斑。使用激光来研究太阳等离子系, 强激光等离子能量很大, 就需要把激光聚焦到非常小的焦点上, 这个焦点地方的温度和密度可以比太阳上的温度和密度还要高。有了实验结果以后, 第一是成功地获取了自建的光点源, 比如说太阳耀斑的喷流过程, 它的耀斑长度是20公里, 我们等离子体实验室里那个喷流是2毫米, 这两个过程可以通过磁流体动力学严格地用一个方程把它对应过来, 这是一个标准的变换关系。第二是通过优化激光区度的等离子, 当磁场没有重叠的时候没有这个喷点, 一旦开始出现重叠, 就开始出现喷流, 这在世界上是第一次同时在地球上模拟出来太阳表面的能量等离子喷柱和下面的磁极X射线。这样的结果在世界的影响是非常大的。因为以前太阳表面的很多物理观察都没有办法得到实验证实, 所以都停留在猜想的阶段, 我们这个实验第一次在全世界证明了太阳粒子的耀斑的确是由磁冲连过程造成的, 这就在世界上引起非常高的注意度。这是我介绍的第一个例子, 从太阳耀斑背后的物理机制看怎样从科学方法上探索。

第二个案例, 暗物质探测。

我今天介绍的三个实验都是在上海交通大学做的, 都是在全世界最重要的物理问题方面的实验, 都是在全世界的科学探索中非常有意义的探索。先给大家介绍暗物质探索。我们学物理学的都知道, 19世纪末, 牛顿力学以及麦克斯韦方程都已经有了, 人们一度认为物理学大厦已经建完了, 人类对物理世界的认识已经接近完美, 所以那时曾有很多科学家试图从物理学角度解释宇宙中发现的一切。但是相对论和量子力学的出现打破了这个认知。量子力学发现, 当物体非常小的时候, 运动规律和牛顿力学是不一样的, 当物体的运动速度接近光速时, 它的规律和牛顿力学也是不一样的。所以从那个时候起, 人们就开始用新的视角探索宇宙。20世纪中叶, 科学家发现了恒星以及星系的运动速度, 远远大于利用发光物质推算出的运动速度, 就是我们知道宇宙是来自于大爆炸的, 大爆炸最开始的能量我们不知道。如果只有那一个能量的话, 这样的一个膨胀, 总会有一个结束。但是人类观测了上百年, 发现宇宙星系之间的间距变得越来越大, 证明宇宙的膨胀不是在减速而是在进一步加速, 从这个加速就推断出来, 除了我们看到的正常物质以外, 还有一些不与光相互作用的引力物质, 这个物质它有引力但没有电磁力, 这就是为什么我们到目前为止, 并没有直接地看到它, 因为我们大部分的观测都是靠电磁在观测, 它没有电磁相互作用, 所以用通常的办法看不到它, 现在就把这样的一个物质叫暗物质。

这个暗物质在上个世纪才被人们感受到, 直到上个世纪末才真正把它分析出来, 在不同尺度观测到的具有引力效应的暗物质, 其成分占宇宙的百分之二十三, 是可见物质的五到六倍。再来看一看我们对宇宙的了解, 目前仅有百分之四, 剩下的东西我们还充满了未知。在这个现在知道的宇宙里, 百分之四是我们所了解的, 除此之外百分之二十三是暗物质, 百分之七十三是暗能量, 这样暗物质和暗能量就变成了本世纪人类所求解的最大的谜团。根据引力效应推断, 银河系就被包含在一个巨大的球状的暗物质的晕当中, 而太阳系就在这个晕当中穿行, 太阳系在不断地运动, 实际上它周围充满了暗物质。

暗物质可以通过引力效应间接观察到。宇宙在加速膨胀, 这个膨胀其实就是由暗物质的引力效应造成的。另外一方面, 暗物质是不存在于现在的标准模型当中的, 就是我们在上个世纪对于宇宙的理解鉴定标准模型里面并没有暗物质。问题就是暗物质究竟是什么东西, 接下来也是猜想的一个环节。首先的猜想, 大家认为暗物质很有可能是大质量的弱相互作用的粒子。弱相互作用力和引力是四种相互作用力里的两种, 另外两种是电磁相互作用和强相互作用, 暗物质是不存在这两种作用力的。接下来有了猜想和预测, 我们假设地球穿越暗物质运动的时候, 就像是地球在海里走, 暗物质就有极小的概率和我们的物质发生碰撞。在碰撞中, 可以通过高灵敏的探测器捕捉到暗物质、测量它的性质, 所以这个就是预测。接下来我们就去设计实验, 实验究竟怎么样设计才能真正把暗物质探测到。这个实验是上海交通大学物理系教授季向东和他从世界召集的几个志同道合的科学家一起做的。要想探测暗物质, 有几个前提条件, 第一是探测器必须非常非常灵敏, 体量要非常大, 因为小的东西和暗物质的碰撞概率很小;第二是探测暗物质的时候必须在非常深的地下, 因为如果在地球表面的话, 会有非常多的宇宙线打在机器的表面, 会产生非常大的动静, 所以谁的实验室水平第一, 谁看到暗物质的概率就高。

在这方面, 季向东教授的团队请了世界上设计暗物质探测器最有经验的设计师, 他来的理由也很简单, 他设计出来的探测器在1500米的地下没有探测到, 但他发现他的探测器的灵敏度要远远高于1500米深的地下的探测器。他知道我们有一个2500米深的实验室, 他就非常愿意把他的探测器用在中国这个暗物质探测实验当中。一个是我们有了全世界最好的探测器, 另一个是我们有了全世界最深的实验室。要想在其他地方做一个2500米深的实验室, 花的钱是几百亿、上千亿。但我们有运气, 四川景平山正要建一个水电站, 这个水电站正好把水的落差弄到2500米, 从山顶一直达到山底下打的一个水道, 这个水道被我们讨论到, 最后得到景平山水电站的大力支持。这个实验由我们和清 华大学两 个学校来 做 , 从2010年开始造探测器, 第一个是200公斤的探测器, 第二个是500公斤的探测器, 第三个是重达一吨的探测器。当探测器达到500公斤的时候, 它的灵敏度就已经是世界上最好的了, 当它达到一吨的时候, 就比世界上次好的探测器要高出一个数量级。另一方面, 因为这个实验室的地深比意大利的实验室深1000米, 它的背景就要干净10倍, 通过这样一个实验, 应该是我们中国最有可能首先探测到暗物质, 现在开始就要往地洞里装实验设备了, 大概在里面做实验要做10年的时间。

第三个案例, 中微子振荡测量。

上海交通大学的另外一组团队研究的是对宇宙的另外一个问题的解答。另外一个问题是什么呢?我们这个宇宙来源于一次大爆炸。这个大爆炸应该是对称的。对称的大爆炸应该是炸出一个正物质组成的宇宙, 同时应该有一个反物质组成的宇宙。问题是到现在我们只看到了由正物质组成的宇宙, 那个由反物质组成的宇宙找不到。所以这个实验就是试图回答这样的一个问题, 为什么反物质和正物质是不对称的?想要回答这个问题, 是从探测中微子做起的, 中微子就是为了解决β衰变的。波利在1930年提出中微子的概念, 中微子是一个非常非常轻的基本粒子, 它不带电荷, 静止质量是零, 不参与强相互作用, 基本和光子一样。

太阳的热核反应, 会同时产生很多的中微子。但是地球上测到的太阳的中微子数量只是预期的三分之一, 于是科学家就在思索, 为什么我们观察的太阳的中微子只有三分之一?剩下的中微子跑到哪里去了?接下来就是几个猜想。猜想一, 就是太阳核心的温度比我们预计的要低, 因为它的核心温度比预计的低, 所以它其实没有辐射出我们计算的那么多的中微子, 只有三分之一。接下来我们就对这样一个猜想进行证明, 预测的就是不管怎么样调整太阳的标准模型, 都无法符合观测到的中微子数量, 对模型进行任何调整, 只会使矛盾增多。接下来就对太阳核心温度作一个测量, 测量发现, 实际温度与标准太阳模型的温度符合得很好, 这就说明这个猜想是错的, 就是太阳发射出的中微子真的是很多, 但是我们观察到的只是三分之一, 那么剩下的三分之二去哪儿了?太阳的中微子失踪的这个谜团至今仍然没有解决。猜想二, 是不是中微子从太阳产生之后传播到地球当中变了, 不再是我们探测得了的?因为中微子有几种不同的类型, 中微子从一种类型变成另外一种类型叫作中微子振荡。接下来这个预测, 中微子在飞行当中, 从一种类型变成另一种类型, 三种类型的中微子两两振荡, 应该有三种模式, 所以就开始用实验证明, 是不是有这样三种模式。日本的超级神钢实验证明了中微子的确存在着振荡现象, 2001年加拿大的太阳中微子流测量实验证实了太阳的中微子变成了其他类型的中微子, 而三种中微子的总数并没有减少, 这回答了一个非常大的疑问, 就是的确发现我们的猜想二是对的———它在传送到地球的过程中发生了转变, 转变成另外的中微子, 你把三种中微子一块儿探测的话, 就发现太阳发射出去的中微子并没有减少, 并没有丢失。这个大气中的中微子振荡和大气中的中微子振荡对应着两种中微子的混合, 在我们参加这个实验之前没有探测到第三种振荡的模式, 问题是为什么没有探测到第三种振荡模式?因为当时对应的中微子的混合角振荡得非常小, 所以一直没有看到。

从2003年开始, 中国很多大学的研究所都参加了这个实验, 当时我还在中国科学院高能物理研究所, 包括上海交通大学的科学家一起来进行实验。这个实验利用了大亚湾核电站发射出的中微子来寻找。大亚湾发射出的中微子因为也有这样三种不同的模式, 来寻找第三种的振荡模式, 希望测量出第三种振荡的振荡角。交通大学的科研团队承担的是系统安装调试许多物理分析的工作, 这也是实验里的核心。大亚湾是一个环境特别优越的地方, 因为大亚湾同时有三个2.9G瓦乘2的核电站, 这里周围中微子的产量特别高。2012年3月, 大亚湾核电站中微子的实验发现了新的中微子振荡, 这是到目前为止中国物理学家对世界物理最大的贡献之一, 就是测到了第三个混合角, 而第三个混合角的测量是回答正物质和反物质为什么不对称问题迈出的关键的一步。意味着中微子存在振荡现象的同时, 可能存在电荷离子层不守恒, 或者就是中微子和反中微子间的行为不对称。大亚湾实验完成了一个概念图, 这个中微子和反中微子间的性质为不对称的实验铺平了道路。现在越来越多的证据, 以及通过大亚湾实验, 我们了解到最开始大爆炸的时候, 实际上是存在对称的破缺, 因为对称的破缺, 造成一个非对称的大爆炸。交通大学一直致力于解决宇宙和人类最根本的科学问题, 类似的重大科学研究在交通大学屡见不鲜。我相信在不久的将来, 这些宇宙奥秘将会被我们逐一解开。欢迎更多对科学充满信心的年轻人加入到我们的行列中来。

大家都知道上海交通大学, 可能不知道交通大学的“交通”两个字典出何处。“交通”这两个字, 出自两千五百年前的《易经》里的“天地交而万物通”。这是对大学精神的最好的诠释。

3.我的宇宙探索 篇三

宇宙运动是周期性的，现代宇宙世界的一切处在一个周期运动之中，无数个现代宇宙运动周期相连，构成了无限的宇宙运动。

在任一宇宙运动周期中，宇宙运动存在两个方面的内容，一个内容是宇宙空间温度在极限高温与极限低温间的高低振荡运动；另一个内容是物质在有形与无形间的来回变化运动。

现代宇宙运动就是宇宙无限运动过程中的一个周期。

现代宇宙的大爆炸在极限低温之中引发，通过大爆炸生成了宇宙空间的极限高温，通过宇宙的降温运动，宇宙空间温度从极限高温处返回到极限低温之中，宇宙运动终结，这就是宇宙运动的一个温度振荡周期。在极限低温生成后，大爆炸将再一次从极限低温中引发，一切将重复进行。

宇宙大爆炸发生在整个宇宙空间，大爆炸发生前，宇宙空间处在极限低温之中，所有有形的物质都化为最小的无形物质粒子，这个物质粒子本人暂称它为宇宙量子，所有的宇宙量子都平铺在整个宇宙空间，隐身在微小的点空间里，这个微小的点空间本人暂称它为宇宙黑洞，整个宇宙空间就是冰冷的虚空世界。大爆炸在极限低温中引发；

大爆炸中，隐身的宇宙量子从点空间显身，宇宙空间的温度也从极限低温处上升，当温度上升至高温极限时，大爆炸结束。大爆炸结束后的时刻，整个宇宙空间处一个极限高温状态之中，整个宇宙充满着宇宙量子，宇宙空间成为一个炽热的虚空世界。

大爆炸结束后，现代宇宙将进入降温运动之中，同时，显身的宇宙量子也将返回宇宙黑洞点空间，再一次隐身。与升温的状况不同，降温的运动中，显身在宇宙空间的宇宙量子将随降温产生相应的冷却缩聚堆积，这个冷却缩聚堆积的事件的产生，影响了宇宙量子重新返回宇宙黑洞点空间的时间进程，一方面，缩聚堆积使宇宙量子返回宇宙黑洞点空间的区域变小，这将减慢宇宙量子总体进入宇宙黑洞点空间的速度，延长宇宙量子总体隐身的时间，另一方面，缩聚堆积的宇宙量子有一部分产生相应的组合，形成大于单一宇宙量子的结，这些宇宙量子结将不能直接进入宇宙黑洞点空间，这种情形将进一步延长宇宙量子返回宇宙黑洞点空间的进程，并且，随宇宙降温运动进程的推进，宇宙量子的冷却缩聚堆积也不断的发展，宇宙量子总体进入宇宙黑洞点空间的时间随之不断的延长。相对于升温进程来说，降温进程将存在一个漫长的时间间隔，这种情形造就了宇宙空间升温过程的大爆炸现象，这就是宇宙大爆炸。而这些不能同时进入宇宙黑洞點空间的剩余宇宙量子的冷却缩聚构成了今天宇宙世界中有形的物质世界。在有形的物质世界生成后，宇宙量子进入宇宙黑洞点空间的运动不会停止，一方面缩聚堆积起来的宇宙量子继续在有限的空域范围内完成自己的使命，这就形成了物质的能量耗散现象；另一方面，在降温进程中，剩余的宇宙量子、已经合成的宇宙量子结之间也不断地产生新的组合，形成越来越大的结，这些宇宙量子结就是相应的物质粒子。物质粒子的合成进程受降温进程的控制，在不同的温度环境下，将生成不同大小、不同级别的物质粒子，相应的温度值既是物质粒子生成的条件，同时也成为该级别物质粒子稳定存在的温度环境。这种情形与现代宇宙大爆炸理论关于物质粒子的合成是一样的，本文不作探讨。

这就是宇宙运动的简单形式，温度的振荡运动和物质的有形与无形的隐显运动是宇宙运动的两个基本方面，它们的一次循环构成了宇宙运动的一个周期，从这两个基本方面着手，宇宙世界的一切将有一个确定性的解释。

简单论证

1、宇宙的散热降温运动

在现代宇宙空间，所有的能量物质都在通过各自的方式对宇宙空间散发着光和热，燃烧、爆炸、辐射等，但是经过了多少亿年的散热运动，宇宙空间的温度并没有升高，反而处在不断的下降之中，散热降温现象因此成为物质世界客观存在的一个共性现象，热力学第二定律就是对这个共性现象的说明，同时这个共性也是热力学第二定律产生的根本。从这个共性现象出发，宇宙运动的一个重要主题就是散热降温运动，这是一个无须特别证明的事件，因为散热降温现象已经是一个公认的客观存在，只需要把它提出来，放在合适的地方利用一下。

2、极限低温

从散热降温的共性现象出发，宇宙空间的温度将处在一个持续下降的渐进之中，但这是一个没有空间方向的变量，它不能无限降低，必然存在一个低温的极限位置，这个极限位置的温度值就是相应的极限低温，极限低温的温度大小，暂时无法推测，也许就是绝对零度，也许是比绝对零度更低的负温度。

从宇宙无限运动的角度出发，要实现宇宙的无限运动必须确定一个可以进行周期运动的参考变量。从时间和空间来说，它们无法提供这样的参考，时间无始无终，既存在无限的过去，更存在无限的未来，它无限累进，不可能划分出时间周期；对于空间来说，它无边无际，无论原点O定在什么地方，空间点（X，Y，Z）的三个坐标变量都存在正反两个方向的无限延续，也不可能给出周期性的参考量，而在任一空间点上，它的温度T的大小是在原地变化的，这是一个没有空间方向的变量，无论它升高或者降低，它都无法无限发展，必然存在相应的极限位置，因此，在低温方向上，极限位置的温度就是相应的极限低温，而高温方向上，极限位置的温度就是极限高温。极限低温与极限高温构成了温度变化的周期属性，它是宇宙无限运动的重要参考变量，如果温度变量T也成为一个无限的变量，宇宙将无法运动，这是极限低温存在的另一个证明。

3、极限高温

从上述温度变量T的周期属性出发，宇宙空间温度在高温方向上存在相应的极限高温，这是温度变量T周期属性确定的事件，同时也是极限低温的相对参考。没有更多的解读。

从散热降温的共性现象出发，宇宙空间它必然存在相应的即时温度状况，这个温度是散热降温的对象。如果时光回塑，宇宙空间的温度将逐渐升高，而时间存在无限的过去，但温度不可能随时光的回塑而无限升高，必然存在一个极限位置，这个极限位置的温度值就是极限高温，它也是散热降温运动的初始温度。在这个极限位置处，如果时光继续回塑，温度将不再升高，而是从极限高温状态退回到极限低温之中。这是从目前存在的散热降温的客观现象出发，对极限高温存在的进一步说明。

4、宇宙黑洞点空间

无限的宇宙空间并不是一个整体，它是无数个极其微小的点空间堆积相连而成，就像水一样，无数水分子相互堆积构成了水体。这个极其微小的点空间没有名称，科学史上，以太曾经代表天空，而以太的组成成分是以太子，以太子也相当于点空间，在本人的宇宙探索中，这个极其微小的点空间就是一个微小的宇宙黑洞，无数个微小的点空间就是无数个微小的宇宙黑洞，它们的集合体构成了一个无限的宇宙黑洞背景结构体系。

宇宙黑洞不是一个真正的洞，它就是一个极其微小的点空间，而在广泛的宇宙空间温度现象无处不在，点空间是宇宙空间的一个组成部分，它同样存在相应的温度状况，因此，点空间就成为温度存在的依托，从点空间的温度现象出发，它就像一个温度井，温度的大小就是井口的高度，而极限低温就是这个温度井的底，这种情形相当于一个洞的形式，因此本人称这个点空间温度井为宇宙黑洞。

5、宇宙量子

从客观存在的物质世界出发，物质是由各种物质粒子相互结合而成，而大粒子是由小粒子相互结合，但物质世界的生成不是物质自身能够决定的事，它取决于宇宙空间的温度状况，从现代宇宙散热降温的主题出发，随时光的回塑，宇宙空间的温度将向高温方向回复，随着空间温度的升高，物质世界的物质将逐渐膨胀离散开来，在极限高温处，物质离散出最基本的微小粒子，它是一个不可再分解的粒子，是组成物质的最基本成分，它比夸克更小，本人暂时称它为宇宙量子，这是从物质生成的的角度出发，反向推导出的最小的物质粒子。

从散热降温的客观现象出发，能量物质通过各自的方式在进行着相应的能量耗散活动。但是，在能量耗散中，物质世界的能量物质逐渐减少，这些消失的能量物质到哪里去了，这是一个问题，它既没有生成新物质，也没有储藏相关能量，虽然发出了光和热，但宇宙空间的所有物质都在发出光和热，宇宙空间也没因此而升温变热，唯一的解释只能是能量物质转化为一种特殊的粒子，这些特殊的粒子隐身到宇宙空间背景结构中，这与物质生成时的状态相互呼应，这个隐身的粒子就是本文的宇宙量子。

宇宙的散热降温运动，极限低温，极限高温，宇宙黑洞点空间，宇宙量子是从现代宇宙空间客观存在的能量耗散与散热降温的共性现象推导得出的结论，从这些探索出发，结合本人宇宙运动的基本形式，宇宙空间许多的客观存在都拥有了确切的衍生路径。下面本人就一些基本的自然现象作一点简单的探索。

1、宇宙运动的能量探索

宇宙空间的降温运动是宇宙运动的主题，在这个降温运动中，极限低温处在主导地位，它对宇宙的降温运动具有绝对的控制作用，因为物质世界通过燃烧，爆炸、辐射等方式向宇宙空间散发光和热，但宇宙空间并没有产生升温变热的現象，反而处在一个持续的降温进程中，这说明，降温是一个主题，具有主导作用。即使通过人为的方式制造相应的热量状况，热量也会很快有消失，热力学第二定律就是散热降温自然现象的证明。这样的状况在形式上导致了极限低温的负能量吸引作用，这个吸引作用构成了宇宙空间极限低温的引力源作用，而引力源作用也可以看成是正能量对低温方向的热压力作用。这是一个看不见，摸不着的能量状况，它充满整个宇宙空间，它控制着整个宇宙的运动状况，它就是现代科学上的暗能量。暗能量并不暗，只是它布满整个宇宙，它是宇宙背景上的温度能量状况，物质世界的能量状况与它共存，它无法用一般的方法直接探索，只能从散热降温这个最基本的现象入手来了解它，认识它。如果把宇宙空间比作大海，宇宙空间的温度状况就是大海水面的高度现象，在海水平面上的船只是无法感知海水平面高度变化的，宇宙空间的背景温度能量状况类似于大海水平面的能量现象，这就是暗能量的简单形式，地球的重力作用在形式上相似于极限低温的引力源作用。这也是宇宙空间温度能量的生动写照。

2、物质的探索

宇宙运动的第二个内容就是物质在有形与无形间的来回变化，宇宙量子极其微小，它处在微小粒子的顶端，它是物质的最基本成分。宇宙黑洞是极其微小的点空间，宇宙量子的大小与宇宙黑洞大小相匹配，单个的宇宙量子可以无阻尼自由出入宇宙点空间，这是宇宙运动关于物质的关键。这个自由出入宇宙黑洞点空间的宇宙量子就是无形的物质粒子，在宇宙的运动进程中，宇宙量子始终进行着进入宇宙黑洞点空间的返回活动，这种状况带来了极限低温的引力源作用对宇宙量子的吸引作用，单个的宇宙量子无法在宇宙黑洞点空间外面独立存在，一旦生成，将快速没入宇宙黑洞点空间的内，形成宇宙量子在宇宙空间的隐身，不留下任何痕迹，这就形成了宇宙量子在宇宙空间的无形现象，这些隐身在宇宙黑洞点空间的宇宙量子形成了宇宙空间的暗物质现象。就像暗能量一样，暗物质并不是暗，它是相对于有形的物质来说，这是无形的，所以把它称为暗物质，大爆炸后降温运动进程中，剩余宇宙量子在降温中收缩堆积，其中部分宇宙量子间相互结合生成大于单一宇宙量子的结，宇宙量子的堆积不断缩小进入宇宙黑洞点空间的面积，而宇宙量子结也不能直接进入宇宙黑洞的点空间中，它们留在了宇宙黑洞点空间上，无形的宇宙量子在降温中缩聚结合成了有形的物质粒子，众多有形的物质粒子相互堆积构成了现代宇宙的物质世界。

宇宙量子与宇宙黑洞点空间相匹配，它可以自由地在这个点空间隐显，宇宙黑洞点空间就像是极限低温和极限高温间的通道，宇宙量子通过这个通道来回运动，升温进程中，宇宙量子在广泛的宇宙空间利用了全部通道，而降温进程中，宇宙量子仅利用了部分通道，这种状况缘于散热降温，冷却缩聚的基本物理原理，这也造就了宇宙运动快速的升温现象和较慢的降温进程，这就是宇宙大爆炸现象产生的根本原因。

物质是未及同时进入宇宙黑洞点空间剩余宇宙量子缩聚的产物，但它不是宇宙运动的目的，只是宇宙降温运动进程中的一个中间产物，如果没有冷却缩聚的基本原理，宇宙量子将在广泛的宇宙空间同时进行隐身宇宙黑洞点空间的活动，由于冷却缩聚，宇宙量子在降温进程中聚集起来，构成了有形的物质世界，在有形的物质世界中，只有部分宇宙量子结合成有形的物质粒子，其余的宇宙量子填充在各级粒子的内部间隙间，成为各级粒子内部的结构能，它们是无形的，它们的存在是宇宙量子进入宇宙黑洞点空间的储备物质，它们保持了相应空间的温度，构成了物质自身的余热温度，它们数量的多少构成了物质的质量状况。在物质世界形成后，宇宙量子进入宇宙黑洞点空间的现象集中到物质世界自身，储备的宇宙量子是能量继续耗散的第一对象，这就是物质自身客观存在的热辐射。当相应空间储备的宇宙量子不能满足能量耗散的需求量时，就会引起有形物质粒子的解体，从而释放出内部相应的宇宙量子，这个过程中，大粒子解体释放出内部的小粒子，而小粒子是在较高的温度环境合成的，对低温环境具有较强的活动特性，它具有一定的不稳定性，这就是物质的放射性衰变。这就形成了物质世界能量物质耗散的基本状况。从这个现象出发，能量耗散现象发生在所有能量物质自身，这就是物质世界存在能量耗散共性现象的根本。

3、物质世界的运动体系

宇宙量子无阻尼进出宇宙黑洞点空间，不会产生任何运动现象，而宇宙量子结它不能直接进入宇宙黑洞点空间，只能停留在宇宙黑洞点空间点的外面等待时机，极限低温引力源对相应空间的宇宙量子时刻存在吸引作用，这个吸引作用时刻牵动着组成宇宙量子结的宇宙量子，在这个牵动作用下，宇宙量子结向宇宙黑洞点空间内产生运动，这就形成了宇宙量子结在宇宙黑洞点空间外向内的转动现象 ，这个转动现象就是物质粒子的自旋。物质粒子的自旋从物质粒子生成开始就随之伴生的，物质粒子的生成和物质粒子的自旋，相互伴生，它们都是极限低温引力源作用下降温导致的必然结果，这也是物质的运动属性的最终归宿。宇宙大爆炸后，宇宙量子在降温中缩聚堆积，缩聚堆积的宇宙量子中，部分宇宙量子相互组合形成大于单一宇宙量子的结，这些宇宙量子结就是相应的物质粒子。

从最初的物质粒子生成开始，运动现象随即伴生，在物质粒子生成早期，物质粒子的合成以宇宙量子的多少为主，这是第一代物质粒子，在广泛的宇宙空间，由于存在强大的高温能量压力，所有粒子定向排列组合，在广泛的宇宙空间形成了一个无限巨大的粒子集合体，由于宇宙空间的高温能量压力是有限的，在降温进程中，这个有限的高温能量压力的影响存在一定的空间范围，在这个范围内的第一代粒子形成了一个粒子集合体，这个粒子集合体在形式上相当于一个巨大的亚原子粒子，配合物质粒子的自旋，这个巨大的粒子集合体将在宇宙空间产生相应的转动，这就是第一级宇宙运动体系，这个状况是在无限的宇宙空间同时进行的，因此，无限的宇宙空间由此分化出众多的第一级宇宙运动体系。第一级宇宙运动体系都是相同的，它们均匀分布在无限的宇宙空间。

从第一级宇宙运动体系生成开始，随后的宇宙运动就在各自的运动体系内进行，所有的第一级宇宙运动体系在宇宙运动进程中一方面原地自已转动，另一方面不断缩小相应的运动空间，各个体系进行着同样的宇宙运动，各不相干。

随着降温进程的推进，第一级宇宙运动体系内的物质粒子继续进行相应的组合，大的、新的物质粒子开始生成，它们的种类开始逐渐增多，在高温能量压力下，同种粒子或者物理特性相近的粒子继续新的排列组合，在第一级宇宙运动体系内形成新的粒子集合体，它们依然类似于相应的亚原子粒子，配合粒子的自旋，它们在第一级体系内形成了第二级宇宙运动体系，第一级宇宙运动体系由此分化出众多的第二级宇宙运动体系。第二级宇宙运动体系不同于第一级宇宙运动体系，一方面，第二级宇宙运动体系是第一宇宙运动体系分化而来，从中心部位到边缘部位存在相应的能量差别，物质粒子也开始向多样化发展，第二级宇宙运动体系是由不完全相同的物质粒子组合而成，这就造成了第二级宇宙运动体系物质粒子不完全相同的能量状况；另一方面，第二运动体系存在自身的旋转运动——自转，同时它又具有第一宇宙运动体系的運动状态，这个运动状态就是第二宇宙运动体系的公转。从这个形式出发，随着降温进程的继续推进，第二级宇宙运动体系内也将继续进行相似的分化，生成第三级宇宙运动体系，由此类推，直到单个天体运动体系的生成，宇宙运动体系的建立活动结束。由于初始物质存在各自的差异，到单个天体运动体系的建立，在第一级宇宙运动体系内生成了众多差异巨大，各不相同的天体现象，这就是今天多彩宇宙世界的唯一来源。在宇宙运动体系建立的进程中，降温进程决定物质粒子生成的进程，极限低温是降温进程的唯一动力源，没有这个动力源，物质粒子就不能通过降温来生成，同时也就不存在相应的旋转活动。对于天体世界来说，围绕中心的转动必然存在相应的离心力，没有这个运动中存在的离心力作用，物质世界将在降温进程中缩聚到一起，为了平衡这个离心力，这才导致了万有引力现象的诞生。在第一级宇宙运动体系内，万有引力现象处处存在，它是宇宙运动降温进程中，极限低温引力源作用的结果，万有引力只在第一级宇宙运动体系内有效，对自身运动体系之外的空间不产生任何影响，所有的第一级宇宙运动体系是平等的，宇宙空间在这个尺度上是均匀的，平直的。

4、力

物质的生成、物质的运动、万有引力的产生都是在降温之下带来的现象，它的实质就是降温之下，物质间的冷却凝聚，所有的力都是冷凝聚力，没有降温状况就没有相应的力现象。万有引力是宏观尺度的凝聚力，强力是微观尺度的凝聚力，它们是与降温方向垂直的作用，就像水面下水体侧向间的压力状况。引力源吸引宇宙量子进入宇宙黑洞点空间，这个吸引作用就是相应的弱相互力，它是与降温方向平行的作用，它是水体所受到的地球引力作用，电磁力就是温度能量场的波动力，它是物质结构形式对温度能量场的影响力，它在形式上相当于水波的作用状况，详细情形另行探索，这就是力的基本状况。

4.人类要去探索宇宙的原因 篇四

人类要去探索宇宙的原因

9月29日，天宫一号的发射，已经成了全中国人的新闻话题。

俄国伟大的科学家齐奥尔科夫斯基曾说过，“地球是人类的摇篮，但是人类不能永远生活在摇篮里”。所以人类总要想挣脱地球的引力飞出去。为了这个目标，人类经历了无数尝试，从加加林第一次驾驶航天飞机冲出地球，到人类登月，发射火星登陆器，人们从没有停下探索宇宙的脚步。

在中国，也有无数航天人为着这个目标在不懈地努力着。

但有不少人对此也有自己的一些不解：我们的那些航天人怀揣着怎样的梦想?探索太空的最终又是希望为同胞们带来些什么?我们就连地球都不是很了解，我们有必要去了解浩渺的太空吗?

资深的航天人，绕月探测工程、嫦娥一号卫星系统总指挥兼总设计师叶培建先生的回答，可能给我们一些解答，这也代表了很多航天人的心声。

问：我们在地球生活得很好，为什么还要花这么多的时间、精力、人力、物力……投入到虚无缥缈的宇宙探索中呢?

对此，叶培建的解释是：“地球是太阳系里很小的一个东西，在这里看宇宙，就好像我们站在一间房子里面了解全世界。所以，人类要多了解一些，就必须要走出地球。”

问：我们以后会到太空生活吗?

“在很多人看来，太空离我们很遥远。其实非常近。”叶培建希望有更多地球人能够真实地了解太空，“如果没有通讯卫星的支持，我们就看不成电视;如果没有气象卫星的支持，我们就收不到气象预报。我们现在离不开的手机，要是没有卫星的支持，也用不了。你要是买一辆车，车上装了一个GPS导航系统，没有导航定位卫星，一样不行。”

5.22探索宇宙教案 篇五

教学目标：

1.通过学习活动，引导学生学会查阅、整理从书刊即通过其他途径获得的科学资料；能选择自己擅长的方式表述研究结果；能倾听和尊重其他同学不同的观点和评议。

2.通过学生小组合作学习活动，学生能乐于合作与交流；认识到科学是不断发展的，意识到科学技术对人类与社会的发展有着积极的促进作用。3.通过学习活动，学生了解人类对宇宙的探索历史；知道一些重要的探索宇宙的工具，意识到人类对天空的认识随着技术的基本而深化和拓展；意识到人类为了探索宇宙奥秘付出了艰辛的劳动；能关注我国空间技术的最新发展。

教学重点：

学生认识人类对宇宙的探索历史，意识到人类对天空的认识随着技术的进步而深化和拓展的学习活动。教学过程

一、导入新课：

教师与学生交流谈话，出示学生观测宇宙活动的图片，了解学生课前学习情况，激发学生学习兴趣，引入本课学习活动。

二、探究活动

1.教师指导学生以“人类是怎样观察天体”为主题展开交流讨论学习活动，初步认识人类探索宇宙的历程。

教师出示不同时期、不同类型的典型天文望远镜图片。指导学生小组合作学习，交流讨论，整理分析搜集的资料并展开积极讨论、交流。教师积极参与学生小组合作学习活动，提示学生思考认识，使学生认识到对太空的认识是随着技术的进步而深化和拓展的。

2.教师指导学生进一步认识了解世界和我国的航天技术发展的历史进程。教师努力营造民主、和谐、宽松的教学环境氛围，创设开放的教学空间，通过积极指导并参与学生的小组合作交流讨论学习活动，使学生在交流中认真倾听他人的发现、研究成果，教师适时下发资料卡，出示相关图片、资料予以交流，实现资源共享，从而不断整理完善自己的观点。使学生感受合作学习的乐趣，充分感知人类探索宇宙的艰难历程，进一步了解我国的航天技术的发展历程，培养学生民族自豪感以及爱科学、献身科学的情感。

三、拓展延伸：

教师进一步激发学生学习兴趣，指导学生提出感兴趣的问题，以“进一步了解人类探索宇宙的意义”为拓展延伸课后学习活动。板书设计

6.《探索宇宙》教学反思 篇六

一、充分体现了以学生为主体，面向全体学生的教学原则。

我在小组合作的过程中，只起到主导作用，既不包办，也不能不闻不问，使小组活动能发挥应有的作用，达到预定的目标。同时与学生间的谈话努力营造融洽、和谐的教学环境。在这样的氛围里，师生互动、生生互动，学生学习的情绪更加高昂。

二、课堂以学生的活动为主，但教师不应是个旁观者。

教师对整个活动应予以指导，给予适当调控。在活动前，教师应讲解活动注意事项，提出研究问题；活动中，教师应作为一名参与者进入学生的活动里，而且要了解各组学生的活动进程；活动后，教师应组织学生有秩序的讨论总结。总之，教师既不能占据课堂，又不能成为课堂上的摆设。

三、提供给学生空间想象的支架。

本课的教学，对学生的空间想象能力提出了很大的挑战，对空间的想象和理解，学生是有较大困难的。这就需要老师借助具体的实物材料、图片、多媒体课件、动画等手段，在学生理解出现困难时，及时提供思维的支架，帮助学生逐步完成空间概念的建构。

四、结合教学内容，对学生进行爱国主义教育。

7.探索宇宙中的生命 篇七

人们实际上是关心我们人类在宇宙中是否是孤独的。在乘坐飞机时，当旁边的旅客知道我是一个天体物理学家时，十有八九他们会睁大眼睛询问宇宙中是否存在其他生命，只是到后面他们才会问起关于大碰撞和黑洞的问题。我不知道还有其他什么学科能激发出公众情感中这样一致和可靠的反应，“我们是孤独的吗?”和“我们在宇宙中处于什么位置?”这些问题很可能一开始就编排进了我们人类的基因中。

目前，地球上的生命是宇宙中仅有的已知生命，但是，有一些引人注目的观点认为我们并不是孤独的。确实，大多数天体物理学家都接受极有可能存在异域生命这样一种观点。如果我们太阳系中的行星数量算是平常的话，那么宇宙中存在的行星就比每个曾经活过的人所发出的全部声音和单词总数还要多。这些数字实在是天文数字。因此。宣称地球一定是宇宙中唯一有生命的行星，这很有可能会犯一种不可原谅的自我中心主义错误。

宗教和科学上许多思想家因以人类为中心的假设而误入歧途。尽管公元前3世纪希腊哲学家阿里斯塔克斯就提出了以太阳为中心的宇宙观，但是以地球为中心的宇宙观仍然成为此后2000余年占主导地位的标准观点。亚里士多德和托勒密的学说以及罗马天主教会的布道者以此学说编成的法典，使人们接受了将地球作为所有天体物理运动中心的观点。当16世纪意大利修道士乔尔丹诺·布鲁诺公开提出地球并不是唯一有生命的行星，宇宙中充满了类似的行星时，他被烧死在火刑柱上。幸运的是，如今我们生活在一个稍微宽容点的时代。

在缺乏教条和数据的情况下，历史告诉我们，由“我们并不特别”这种观念指引是比较审慎的做法。这通常叫做哥白尼原理，名称是为了纪念波兰天文学家尼古拉·哥白尼，16世纪中期他将太阳放回到我们太阳系中它所属的中间位置。虽然不能保证哥白尼原理一定会正确指引我们得出所有科学发现，但它却扼制了我们自负情绪的蔓延，让我们认识到地球并非在太阳系的中心，太阳系也不是在银河系的中心，而银河系也不是在宇宙的中心。

如果地球上的生命并不是宇宙中的唯一生命，那么宇宙中其他地方的生命可能是什么模样呢?对此，地球上的生命又能提供什么样的线索呢?

我不知道生物学家是否每天发现不断，惊异于生命的多样性。我自己就确实如此。在这个被称为地球的独特行星上，共同生存着藻类、甲虫、海绵、水母、蛇、秃鹰和巨大的红杉，还有不计其数的其他生命形式。想象一下：这七种有机体按个头大小依次排成一队。如果你不是已经知道的话，你可能会很难相信它们均来自同一个宇宙，更不必说同一个行星上。

试着向一个从未见过蛇的人描述一条蛇：“你必须相信我。地球上有这样一种动物：①可以用红外探测器来跟踪它的猎物；②能吞下比它的头还要大5倍的整只活动物；③没有手臂没有腿也没有任何其他附属肢；④能以每秒0.6米的速度沿水平地面滑行!”

由于地球上生命的多样性，人们可能希望在好莱坞描绘的外星人上也看到类似的多样性。但是我一直对电影行业如此缺乏创造性而感到惊奇。除了一部分显著的例外情况，好莱坞的外星人看着实在太像我们人类了。不管它们有多丑(或多可爱)，它们几乎全部是有两只眼睛、一个鼻子、一张嘴、两只耳朵、一个头、一个脖子、肩膀、手臂、手指、一个躯干、两条腿、两只脚，并且它们都能行走。从解剖学角度来看，这些生物实际上和人类没啥区别，只是它们被假定来自另一个星球而已。如果说有什么必然的情况，那就是宇宙其他地方的生命，不管是智能与否，至少看起来应该会不同于地球本身的一些生命形式。

生命在化学上有啥特别之处吗?哥白尼原理认为可能没啥特别。外星人不需要看起来像我们，不用在更基本的方面类似我们。试想，宇宙中四种最常见的元素是氢、氦、碳、氧，氦是惰性元素。因此，宇宙中三种最丰富、化学性活跃的成分也是地球上生命的三大组成成分。就为这个原因，你可以断定，如果另一个行星上发现了生命，它将是由类似的几种元素混合构成的。相反，如果地球上的生命主要是由钼、铋、钚之类的元素组成，那么我们可能有充分理由相信我们人类就是宇宙中的特别之物。

如何看待智能?仅就讨论而言，让我们设想，人类是地球生命历史上进化到高级智能的唯一物种。按照一些估算，地球生命历史上有过100亿的物种。如果地球上的生命能为宇宙其他地方的生命提供某种量度，那么智能生命一定是极少的，我们可以预期，外星生命形式中会像我们一样聪明的概率不多于百亿分之一。

在宇宙中其他地方发现简单、非智能的生命(或者它们曾经存在过的证据)的可能性会大得多，而且对于我来说，这种发现也是令人兴奋的，仅次于发现智能生命了。

但是，如果确实存在着智能外星文明，且它们也像我们一样希望穿过星际空间的遥远距离进行通信，那么无线电波可能是它们选择的通信方式。无线电波可以通过星际气体和尘埃云顺畅地穿过银河系。但是，我们认识电磁波谱才不到一个世纪。

更让人郁闷的是，在人类历史的大部分时间里。即便外星人曾经试着向人类发送无线电信号，我们也不可能接收到信号。正如我们所设想的，外星人已经完成这个工作，且不经意地断定地球上没有智能生命，现在它们可能正在其他星球寻找。一种让人更觉难堪的情况可能是，外星人已经意识到地球上现在居住着精通技术的物种，只是它们不认为这个物种就是智能生命!

如果我们设想，在掌握技术的宇宙生命形式当中，我们有可能排在原始生命之列，那么我们最多就是对其他地方发送的信号保持警觉，因为发送信号远比接收信号要困难和昂贵。按照推测，一种先进的文明可能更易于使用丰富的能源，这些文明更可能是在发送信号，而不是接收信号。

SETI采用了许多种形式。当今最先进的方法使用了精巧设计的电子检测器，最新版的检测器能监测数十亿计的无线电频道。探测可以克服宇宙噪音的信号。“SETI@Home”屏保程序可以分析实际数据(从因特网上下载)，来寻找此类智能信号。该软件已经被全世界500余万用户下载，可以利用这些被植入插件的电脑的惊人计算能力来分析数据。确实，“SETI@Home”至今为止是世界历史上最大的计算项目。公众对这项事业的支持是真实的，且工作正在深入进行。

8.《探索宇宙》教学设计 篇八

1、宇宙空间分布着大小不同的天体系统。

2、宇宙是运动变化的，膨胀的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。过程与方法：

1、对提供的资料或自己收集的资料进行研究，发现一些有效信息。

2、学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。情感态度与价值观：

1、从人类探索宇宙的历程中，认识到科学是不断发展的。

2、意识到宇宙是运动变化着的。

【教学重点】初步认识宇宙的结构和运动，建立宇宙系统的概念。【教学难点】学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。【教学准备】

教师准备：有关宇宙的图片、照片、课件、录像资料、书籍等。学生准备：课前收集有关宇宙的信息。

【教学过程】

一、膨胀的宇宙

1、情境导入：同学们，2003年我国载人航天飞船“神舟5号”的发射成功，让我们中国“千年飞天梦，今朝变成真”。现在，就让我们一起乘坐“神舟号”飞船到太空遨游，继续去探索宇宙。(板书课题)

2、师:我们先来到地球家园的所在地——太阳系，回想一下，太阳系是怎样一个星系？（太阳系是以太阳这颗恒星为中心的，由行星及其卫星、矮行星、小天体（包含小行星、流星、彗星）等组成的一个天体系统。）

3、提问：太阳系在宇宙中是唯一的吗？

4、学生思考回答。（引导学生们认识：太阳虽然是太阳系里唯一发光的恒星，但是太阳系在宇宙中并不是唯一的。天空中的星星大多数也是和太阳一样发光发热的恒星，它们有的也会组成类似太阳系一样的天体系统，太阳系和众多的恒星一起组成的一个恒星集团，被人们称为银河系。）

5、（出示银河系俯视和侧视的图片）让我们看看银河系的模样吧！说说你们觉得银河系像什么？

（银河系俯视像一个巨大的漩涡，侧看像一个中心略鼓的大圆盘。）

6、阅读课本第61页资料，说说银河系中有多少颗恒星？银河系有多大？（银河系大约由1000亿～2000亿颗恒星组成，直径有10万光年。）

7、太阳在银河系中的位置看得出来吗？光年是一个什么单位？1光年等于多少千米？算一算。

8、了解了银河系，你们有什么感受？

9、讲解：银河系还不是宇宙的全部，类似银河系一样的星系还有100亿个，人们把它们统称为河外星系。

10、讨论：我们已知的宇宙空间到底有多大呢？（说明：现在人们用天文望远镜已观测到距我们120亿光年的宇宙空间深处，但仍没有看到宇宙的边缘，而且科学家发现宇宙正处于青年时期，还在长大，还在膨胀之中！教师简单介绍红移现象。）

二、充满活力的宇宙

1、师：组成宇宙的恒星究竟是怎样的呢？我们来了解一下它们。

2、组织学生观看相关的录像资料，并展示恒星一生中的几个重要阶段的图片和资料。（恒星的一生：星云的气体和尘埃紧缩——原恒星——燃料消耗殆尽，膨胀变成巨星或超巨星——爆炸成超新星——变成黑洞或中子星；或者星云的气体和尘埃紧缩——原恒星——小型或中等恒星变成红巨星——燃料耗尽而缩小变成白矮星——能量耗尽变成黑矮星）

3、新星爆炸是怎么回事？你有没有收集到这方面的资料。

4、学生交流各自收集的资料。

5、小结：如同人体的细胞在新陈代谢一样，宇宙中每时每刻都有许多恒星诞生，同时也有许多恒星消亡。同时，恒星都在不停地高速运动，有些恒星自身在有节奏地膨胀和收缩，有的恒星在向外抛射物质……也正因为如此，我们的宇宙充满了活力。

三、人类对宇宙的探索

1、谈话：自古以来，人类就对宇宙充满了幻想，向往着飞向太空。我们看到的这些资料，正是人类不断地对宇宙进行探索的结果。

2、你知道我国人民在宇宙探索方面取得了哪些成就吗？

（1、我国是世界上公认的火箭发源地。

2、我国的航天技术在世界上占有重要的地位。

3、载人飞船“神舟”五号和“神舟”六号圆了中国人的飞天梦想。现在“嫦娥”一号探月卫星又发射成功，不久的将来，我国宇航员还将登月考察。）

3、你还知道在人类探索宇宙的历程中有哪些代表人物？他们分别有哪些贡献？

4、学生们谈自己的想法。

5、教师补充相关资料，并选择性的详细介绍。

6、小结：人类对宇宙的探索是探测工具不断改进的过程，体现着科学技术的进步；中国宇航事业的发展让我们感受到了一种民族的尊严和自豪感；我们更不会忘记，无数科学家和宇航员为实现人类遨游太空的伟大理想，体现出的前赴后继的献身精神；人类对宇宙的探索是没有止境的。

四、拓展延伸：

请同学们课后继续收集各种有关宇宙和人类探索宇宙方面的资料。

（1、引导学生利用书籍、网络、影视等各种方法收集；

2、指导学生对资料进行分类整理，如天体资料、探索工具、航天故事等；

3、引导学生通过黑板报、科技手抄报等形式进行展示交流。）板书设计：

8、探索宇宙

一、宇宙空间的天体系统：太阳系——银河系——河外星系——宇宙

9.《探索宇宙》教学设计 篇九

活动计划

前两节课搜集资料，制作幻灯片，第三节课展示交流。

活动形式：小组合作

参考主题：

抽签选题，如果对抽到的主题有意见，可以自拟主题，但需符合本次活动的大主题并经过老师批准。

1人类探索宇宙的历程

建议从以下方面考虑：

人类对地球形状的认识过程是怎样的？古代中国人、印度人、巴比伦人的对地球形状的认识是什么？证据是什么？地球的真实形状是怎样的？证据是什么？是何时发现的？是谁发现的？

人类对宇宙的认识过程是怎样的？你认为现在人类对宇宙的认识是正确的吗？你有自己的想法吗？

2介绍太阳

建议从以下方面考虑：

太阳的基本情况如何？太阳黑子是什么？太阳和人类有何关系？什么是日食？日食是如何产生的？日全食是如何形成的？极光是如何产生的？

3介绍月球

建议从以下方面考虑：

月球的基本情况如何？你认为我国有没有必要发展登月技术？你有何开发月球的设想？什么是月相？月相的变化是如何形成的？

4星座

建议从以下方面考虑：

什么是星座？主要星座有哪些？你知道哪些星座的传说？

5太阳系

建议从以下方面考虑：

太阳系的构成，九大行星的基本情况，土星的光球是什么组成的？哥白尼与日心说。

6中国航天事业的发展

建议从以下方面考虑：

作品要求：

1使用Word或Powerpoint软件制作。熟练应用上次活动讲评中强调的三点：标题的修饰，文字的修饰，超级链接的应用。

2要求主题突出，围绕主题选择合适的内容。

3作品中应有封面、封底、目录页、小组名称、组长、组员分工、日期。除封面和封底外应有8页以上正文页，在目录页应设置超级链接。

4作品中采用的文字内容或图片，提倡原创。

10.科幻是探索心灵的宇宙飞船 篇十

许多科幻迷往往震撼于银河星云的浩瀚，或是陶醉于新技术发明的酷炫，但除此之外，科幻也寄托着对社会和人性的深切追索。

与侧重写实的现实题材文学创作不同，科幻常常通过更自由狂放的想象空间，通过一个个或奇美或怪诞的思想实验，来拷问人类心灵深处的奥秘。

未来的人类社会到底会怎样？除了乐观的乌托邦之外，科幻作家也想到了另一些比黑暗更黑暗的可能表达：也许未来会建立起某些匪夷所思的社会体制，我们会被技术控制和洗脑，丧失了宝贵的自由，这就是所谓的“反乌托邦”。在阿道斯·赫胥黎的《美丽新世界》中，未来人类被药物所控制，虽然自感无比快乐，但已被剥夺人类真正的情感，成为资本的奴隶。在作家的生花妙笔下，我们仿佛被抛入那些黑暗残酷的世界边缘，与生存的极端可能性相遇，考验着我们所坚持的生活信念和价值理念。

反乌托邦式的作品往往还是是非分明的，但还有一类科幻构造了更为混沌怪异的世界。中国科幻作家韩松的小说别具一格，在他的《宇宙墓碑》中，全宇宙被墓碑所覆盖；而在《地铁》中，一列永远停不下来的地铁内建立了一个幽灵般的国度；在他的《老年时代》里，表面上在新城市安度晚年的老人，其实早已死去，由机器人扮演着他们……每个世界都宛如梦魇，宛如迷幻，这已不是反乌托邦能容纳得了的，已经进入潜意识的深邃层面。

也有一些科幻作品并没有这么大的野心，但它们通过小人物的命运折射，却也把人性推到了极端或诡异的处境中，以两难的悖论，或者反现实的情境给人极大的震撼。譬如汤姆·葛德文的名作《冷酷的平衡》。

在何夕的代表作《伤心者》里，故事一开始看上去毫无科幻色彩，只是讲一个数学博士苦心研究学术，提出了一个全新的数学理论，却不被重视，屡遭挫折。然而故事的结尾才告诉我们，这些场景都是未来的时间旅行者所看到的，而时间旅行恰是因为这个被冷落多年的数学理论才成为可能。一个天才的悲惨命运，就这样通过不同时空的交融碰撞，而给人以巨大的震撼与冲击。

11.《探索宇宙》获奖教学设计 篇十一

一、教材分析

《探索宇宙》是苏教版小学科学六年级上册第四单元的第四课。本单元是小学科学《地球与宇宙》的最后一个单元。本课从探索宇宙的工具入手，简单阐述了人类在探索宇宙过程中走过的路和付出的艰辛，从而在学生的心里播下探索宇宙的种子。

二、学情分析

学生从三年级开始学习《科学》这门课，五年级开始接触《地球与宇宙》这一知识。但是随着学生阅读量的增大，现代航空技术的飞速发展，无不冲蚀着孩子们的大脑，因此对宇宙有着强烈的好奇心。我们这节课正是顺应孩子们对知识渴求的需要，按照时间顺序给同学们经行有条理的疏导。相信通过本节课的学习同学们对探索宇宙的认识会上升到一个新高度。

三、教学目标

1、知识与技能

了解人类探索宇宙的历史。知道人类对太空的认识随着技术的发展而变化

2、过程与方法

（1）利用多种渠道搜集有关探索宇宙的信息。（2）通过课上老师的引导和学生的汇报交流达到预期目的。

3、情感态度与价值观

（1）知道科学的进步需要永无止境的探索精神（2）激发学生探索宇宙的浓厚兴趣

四、教学重点与难点

重点：了解人类是怎样探索宇宙的。

难点：认识逐级加速火箭是如何摆脱地球引力的。

五、教学方法

提前收集资料 小组合作讨论交流运用多媒体 分析整理

六、教学准备

教师准备：相关视频和图片

学生准备：相关图片

七、教学过程

（一）激情导入

播放相关的航空动态的视频：

我国2013年12月2日玉兔号探测器登月的视频 美国2008年5月26日火星探测器的报道。师：刚才我们得到那些信息？ 生：（都是关于太空的事件）

师：这俩件事有一个共同点，它们都是对地球以外的宇宙进行探索。这节课我们就来一起学习探索宇宙的相关知识。（板书课题）（设计理念：用直观的视频和最前沿的资料引起同学们的兴趣）

（二）分组了解人类探索宇宙的情况

师：探索宇宙是一个非常广阔的题目，它经历的时间历程是很多方面的。为了得到跟详细准确的信息，我课前给同学们出了四个方面的话题，而且分配每人只选一个你最感兴趣的。现在我把它分成四个小组。第一小组第一个话题：围绕观测技术的发明。第二小组第二个话题：关于运载火箭的知识。第三个小组第三个话题：关于航天器的种类。第四个小组第四个话题：关于航天英雄的事迹。现在同学们按你查的资料坐到对应的小组。

师：你们先在各组内经行交流整理，补充自己的学生记录卡。一会全班汇报交流，注意组织好自己的语言，做到言简意赅，条理清晰，而且有趣味性。学生活动

师：虚心倾听他人的谈话是一种学习知识的好习惯。

1、各种望远镜

师：我们先让第一小组汇报他们的知识

小组汇报：（汇报的内容大体是：伽利略的第一架天文望远镜、天文台的光学望远镜、哈勃的太空望远镜、射电望远镜）

（第一小组说，其他小组认真听，本小组的成员可以随时补充。）师总结：光学望远镜和射电望远镜是运用不同的科学原理设计完成的，它们都是地面的观测器。哈勃太空望远镜是可以在太空移动的望远镜。（书上51页）

2、运载火箭 师：刚才第一小组的同学汇报的详略得当，希望第二小组继续 学生汇报：（重点引导说多级火箭的原理）

师总结：运载火箭是一种把航天器运到太空的“交通工具”。它需要装载大量的燃料，但又要最大限度的减少自己本身给带来的负担。所以采用了多级助推的方法。多级助推好比多个饭盒，你吃完一盒，就把这个盒扔掉。扔掉一个负担就减轻了许多自重。（可以播放火箭发射的过程）

3、航天器

师：刚才同学们听得非常认真，相信下面的汇报一样精彩。学生汇报：（最好有图有真相）

师总结：不入虎穴，焉得虎子。要想真正的了解太空，必须进入太空。航天器的发明为人来实现这一目标打开了大门。航天器好像我们地球人的办公室，它给科研人员提供的场地。（可以再查一些各国空间站的情况。）

4、难忘的太空人

师：人应该有梦想。《西游记》里孙悟空的筋斗云就是对进入太空的一种渴望。不过，这一切由于人类的不断努力，已经把它变成了现实。下面请第四小组汇报他们收集到的太空人。

学生汇报：（我国明朝的万户、苏联的加加林、美国的阿姆斯特朗、美国“哥伦比亚号”的故事、我国近几年的航天英雄、）

师：（表情有悲伤也有喜悦）向我们的太空英雄致敬。而且和同学们一起分享我国航天技术的欢喜，激发同学们爱国的热情。（设计理念：这四块我采取了各个击破，责任到人的方法。这样也让同学们知道：通过借签别人的成果来得到自己想要的知识，也是一种学习方法）

（三）讨论探索宇宙的意义

师：刚才同学们都已经知道了，宇宙的探索是艰苦的，有的要付出生命的代价。那你们想过这个问题吗：花费大量的人力物力财力甚至以牺牲宇航员的生命为代价去探索宇宙，你认为值得吗？（以剩下的时间来确定讨论时间的长短）

（设计理念：让同学知道科技是第一生产力，不要墨守成规，要放眼未来）

（四）作业

将各组收集的资料汇总，并按照一定的主题编辑成小报，在班内进一步交流。

(实际理念:今天得课只是探索的开始)

八、设计特色简述

本课是关于探索宇宙的知识。知识面太广，为了突出重点突破难点，我采取了分知识点进行课前查阅，这样既减轻了学生的负担，又有了针对性。一开课，我采用了最吸引眼球的视频，一下把同学们带进了有着无穷魅力的太空。在课中间，我采取的是，学生能表达清楚的我不重复，而学生相对薄弱的知识性的，我用简单的事例来打比方。尽量做到复杂的道理浅显化。整节课，把学生的主体地位体现的淋漓尽致。更充分展示了小组合作的能力。因为学生的活动多，时间不好把握，所以我在课最后设计了有伸缩性的讨论。作业的设计也是本课的延伸。板书的设计我用箭头把探究的方法和内容一目了然的展现在大家面前，相信一定是画龙点睛之笔。