《宇宙的未来》导学案及答案

高二语文必修五《宇宙的未来》导学案 高二（ ）班 姓名：

罗田县育英高中高二语文必修五《宇宙的未来》导学案

学生用时：80分钟 共4页 2013-4-9

编写人：刘继伟 审核：高二语文组 【教学目标】

1.学习本文生动、幽默的演讲风格。 2.感受科学精神，增进科学素养。

【使用说明】

1、重点学习本文生动、幽默的演讲风格。

2、本文虽然是一篇略读课文，但涉及的科学知识有一定难度。教学中要参考“课文研讨”和“有关资料”部分，帮助学生读懂课文。

【知识链接】

一、作者简介

史蒂芬·霍金是继阿尔伯特·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。 二、 背景知识

中国是最早进行天文观测的国家之一，在殷商甲骨文里，就有许多天文观测记录。汉语“宇宙”一词出现较早。战国时期的尸佼在他的著作《尸子》中就说：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”东汉的高诱在《淮南子·原道训》注中也说：“四方上下曰宇，古往今来曰宙。”

中国古代的宇宙学说，有浑天说、盖天说、宣夜说等。浑天说认为，“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。”(《张衡浑仪注》)盖天说认为，“天似盖笠，地法覆盘”(《晋书·天文志》)，天地都是穹形的，如同一个同心的球穹，相距八万里。宣夜说认为，“天了无质，仰而瞻之，高远无极，眼瞀精绝，故苍苍然也。”(《晋书·天文志》)就是说“天”不是一个固体的“天穹”，不过充满了无边无际的气体，日月星辰都在这气体中浮动。

在西方，古希腊人也有多种宇宙学说。公元前600年左右，住在米利都的古希腊哲学家泰利斯认为地球是一个圆盘，漂浮在一片汪洋中。他的弟子阿那克西曼德认为天空是包围地球的一个球层，恒星在内层，太阳和月亮在外层。毕达哥拉斯认为，地球、月亮、太阳、行星和恒星都在一个同心球上围绕中央火旋转。托勒密总结了古希腊的天文学成就，著《天文学大成》，认为地为球形，静止不动，处于宇宙的中心，其他天体围绕地球运行，创立了“地心说”，统治西方天文学界一千四百多年，直到波兰天文学家哥白尼在16世纪发表《天体运行论》，创立日心说。17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略亲手制造天文望远镜，开拓了人们的天文视野。德国天文学家开普勒提出了行星运动的三大定律，英国物理学家牛顿用力学的引力原理解释开

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普勒的行星运动定律，创立了天体力学。

《预习案》

课前预习：

1、根据拼音写汉字

强hàn( ) 花fèi( ) fú（ ）度 qì（ ）今为止 膨zhàng( ) jǔ（ ）丧 暴zhǎng ( ) 感恩dài（ ）德 xiè（ ）漏 jié（ ）问 雄关险ài（ ） fú（ ）射 yú( )越 mì( )度 哈雷huì( )星 混( )húndùn

2、霍金对宇宙未来的预言主要有哪些观点？

《探究案》

1、作者是怎样探讨“宇宙的未来”的？

2、怎样理解本文的一些相关论述？

《训练案》

基础题：

1、下列词语的注音有误的一项

A拯(zhěng)救 尴尬(gāngà) 坍(tān)缩 混(hùn)沌 B估(gū)算 沮(jǔ)丧 模棱(léng)两可 恍惚(huǎnghū) C崩溃(kuì) 暴涨(zhǎng) 混沌（hùndùn）诘问（xiéwèn） D倚重（yǐzhòng) 三昧（sān mèi,）皮萨（písà）告罄（gàoqìng） 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、依次填入下列句子横线处的词语，恰当的一组是

①退居二线，摆脱了繁忙的事务，刚过了几天 的日子，他又闲不住了。 ②释义是一部词典的灵魂，一个词如果释义不 ，往往导致读者的理解产生偏差。

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③年轻的父母们不可对自己的孩子一味 ，这对他们的成长很不利。 A．清净 正确 溺爱 C．清静 正确 宠爱

B．清静 准确 宠爱 D．清净 准确 溺爱

4、下列括号里的成语与画线处的熟语不能替换的一项是

A、学外语要细水长流，如果像这样三天打鱼，两天晒网，那肯定是学不好的。（一曝十寒） B、我不喜欢这样做，也做不好，你凭什么牛不喝水强按头？（强人所难）

C、俗话说，一个巴掌拍不响，巴以问题闹成这样，主要的责任方是以色列，但巴勒斯坦就没有责任了吗？（孤掌难鸣）

D、台独分裂势力不顾全中国人民和国际社会的强烈反对，在台湾搞所谓的“公投”，其结果只能是搬起石头砸自己的脚。（自取其咎） 5、下列各句中，没有语病的一句是（ ）

A．这些考古学家的死，让人们想起了神秘的法老的咒语，但科学家们并不相信． B．看到孩子们活泼健康地成长，我从内心里由衷地高兴。 C．你不认真学习，那怎么能有好成绩是可想而知的。

D．长江干流含沙量猛增、水质污染严重的问题，至今没有引起有关地方党委政府重视。

课外阅读

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。

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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。

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。 (节选自胡斯科《引力波探测》) 6、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”。 7、 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。 8、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。

9、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. 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。

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参考答案：

《预习案》 1.

2.【参考答案】（1）宇宙的膨胀和坍缩与宇宙的平均密度有关，如果平均密度小于某个临界值，

它就会永远膨胀。如果平均密度大于临界值，宇宙就会坍缩，时间本身就会终结。

（2）在螺旋星系和星系团中应该存在有某种看不见的暗物质，它的引力吸引足以把高速旋转的星系牢牢抓住，不至于使这些星系或星系团飞散开去。

（3）如果宇宙继续膨胀下去，五十亿年后，太阳将耗尽它的核燃料，变成一颗白矮星。在大约一百亿年后，具有太阳质量的恒星将变成白矮星或中子星，具有更大质量的恒星会变成黑洞。

（4）黑洞中粒子的速度有可能超过光速逃出黑洞，只要有足够长的时间，巨大的黑洞也可以“蒸发”掉。

（5）在星系或星系团之外，应该存在有足够的暗物质，这些暗物质能使密度达到临界值，从而可能会使宇宙最终坍缩。但这个时间肯定在一百五十亿年之后。

《探究案》

1、答案：作者先从古代的巫术和近代的宗教预言谈起，引出话题，说明从科学的角度谈论宇

宙的未来是非常严肃的事，科学有别于宗教的地方是它的求实精神。探讨宇宙是继续膨胀还是有可能收缩是这篇讲演的主体部分，计算宇宙的密度又是这一主体部分的关键，有关宇宙中物质密度临界值的探讨，则把问题引向深入。最后，介绍两种新的理论──人择原理和暴涨理论，则体现了科学界最新的探索。作者从可见物质谈到暗物质，从成熟的理论谈到科学的假说，把问题讲得透彻明白。最后没有做出一个明确的预言，恰恰说明了他严谨的科学态度。

2、答案：这是一篇科学讲演，涉及到较为复杂的背景知识。这些知识和讲演的主题是密切相

关的，如果不作必要的交代，讲演的内容就会显得抽象和单薄。如，谈到天气预报、大脑工作原理都具有混沌性质，来反衬宇宙在大尺度上是“平滑而非混沌”的；如，谈到恒星的死亡（归宿）引出黑洞，为宇宙中暗物质的存在寻找理论支持；如，谈到现存宇宙对初始密度的极度敏感，引出了“人择原理”等等。这些相关的论述，或从对立面突显观点，或从纵深面强化观点，使论证丰富多彩。

《训练案》

1、C诘问（jiéwèn） 2、A (B幅员C赡养D 制宜)

3、D。清净：心境洁净,不受外扰。准确：严格符合事实、标准或真实情况。对自己的孩子过分宠爱。

4、C “一个巴掌拍不响”是说事情单方面是闹不起来的，而“孤掌难鸣”是比喻一个人力量单薄，办事困难。

5、D（A项语序不当，把“神秘”移到“咒语”的前面。B项“从内心里”与“由衷”重复。C项结构混乱，删“是可想而知的”。）

6、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”。） 7、D（A.并非“关键”B.并非“实施”；C.并非“实验研究”。）

8、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。）

9、C（并非“统一”，而是“大统一”。

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