人类认识的宇宙的教案(合作式)

2024-07-24

人类认识的宇宙的教案(合作式)（精选2篇）

1.人类认识的宇宙的教案(合作式) 篇一

人类认识的宇宙教案2 作者：佚名来源：本站原创更新：2008-11-5 阅读：

教案

栏目：高中地理

人类认识的宇宙教案2 教学目标: ──知识目标

1.了解宇宙、天体的观念,理解宇宙的基本特征。

2.了解地球是宇宙中既普通又特殊的天体,正确理解地球上存在生命的条件

──能力目标

能运用图表形象掌握太阳系的主要成员,分析说明地球的普通性与特殊性

──德育目标

1.树立科学的宇宙观、发展观;2.通过讲述中国古代取得的天文成就,培养学生爱国情感。

教学重难点

1.天体系统的层次

2.太阳系结构图

3.地球存在生命的条件

教学方法

1.通过讲授法使学生对地球所处的宇宙大环境能有基本的认识、激发其兴趣。

2.引导学生去收集材料,培养其初步的读图分析能力。

课时安排 2课时

教学过程

第一课时

Ⅰ.导入新课: 同学们,地球是我们赖以生存的家园,她为我们提供了生存和发展所必需的物质基础,因此,要实现人类的可持续发展,更好地开发利用自然资源,就必须对我们的家园──地球,有较深刻全面的了解。而地球作为宇宙中的一个天体,其运动和变化又不能不受到其他天体的影响。越来越多的事实说明,地球上发生的不少自然现象如果仅从地球本身找它们的因果关系,有时难以得到满意的解答。因此要全面了解地球,较圆满地理解地球上的一些自然现象,首先要对地球所处的宇宙环境有一个基本的认识。为此,教材就把“宇宙环境”作为全书的开篇第一单元,讲述地球所处的宇宙环境是什么样子。

今天,我们就一起来看一看目前人类认识到的宇宙是什么样子的。下面,请同学们迅速阅读序言部分。

Ⅱ.讲述新课:

<板书> §1.1人类认识的宇宙

一、人类目前观测到的宇宙

(学生看书阅读后回答:什么是宇宙?老师补充讲解、板书)古代,人们把空间称为“宇”,把时间称为“宙”;因此,我们可以说宇宙是空间和时间的总和。而现代的天文探测表明,宇宙是由各种形态的物质构成的,是在不断运动变化的。如果要给宇宙在地理学意义上下个定义的话,我们可以这么定义: 宇宙:是广袤的空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质与能量的总称。也就是天地万物的总称。

<板书> 1.宇宙的概念

古代:空间—时间

现代:物质—运动

地理学定义:……

人类对宇宙的认识经历了漫长曲折的过程,下面我们就一起来回忆一下人类对宇宙的认识过程: <板书> 2.人类对宇宙的认识过程: 模糊的天地概念(托勒密“地心说”)→太阳系(哥白尼“日心说”)→银河系(18世纪、赫歇尔)→上百亿年和上百亿光年的时空区域(20世纪60年代以来、空间探测技术的发展)古代,人们出于农业生产或辨识方向等一些生活、生产的需要,必然要对其所处的自然环境、宇宙空间现象进行观察,由此衍生出原始的天文地理学。当时,由于技术原因,人们对宇宙环境的观测主要依靠肉眼观测,因此,所能观测到的范围十分有限,其所讨论的天文、宇宙就不外乎模糊概念上的大地和天空。这个时期主要的宇宙观有古希腊毕达哥拉斯学派提出的中心火团说、阿里斯塔克的太阳中心说以及古罗马的托勒密提出的“地心说”。(大致说明各学说观点)其中“地心说”由于符合人们日常的视觉体验,加之符合了基督教“上帝以地球为中心创造宇宙”的教义,因此较易得到人们的接受与推广。

然而“地心说”的理论体系对行星运动规律难以作出圆满的解说。文艺复兴时代的后期,由于科学技术的进步以及思想的解放,波兰的天文学家哥白尼提出了“日心说”。其后,德国天文学家开普勒进一步发展修正了哥白尼学说,创立了行星运动的三大定律,而意大利天文学家伽利略则第一个用望远镜观察天体,证明了哥白尼天文学说的正确。而伟大的天文学家牛顿发现了万有引力,提出万有引力定律,揭示了行星运动的原因,这对后来海王星、冥王星的发现做出了巨大的贡献。以上这些成就在当时勾勒出较完整的太阳系结构。这一时期,人们的宇宙观仍主要限于太阳系。时间推移到18世纪,英国天文学家赫歇尔观测证实,银河系是范围有限的恒星体系,并建立了银河系的天文体系,从而将人类认知的宇宙范围拓展到星系级别。

之后,随着科学继续发展,技术不断进步,人类的宇宙范围观念也日渐扩大。特别是20世纪60年代以来,由于大型天文望远镜的使用,分光仪、射电技术的成熟,人造卫星、探测器等空间探测技术的发展,使天文观测的尺度大大扩展,达到上百亿年和上百亿光年的时空区域。

这里的光年是一个长度距离单位,它是指光在一年中所传播的距离,我们知道光的传播速度约为30万km/秒,照此计算,1光年约为94605亿km。那么,能否说宇宙的范围大小就是这百亿光年呢。显然不行,这里所指的是目前我们所能观测到的,随着科技的进步,我们认识的宇宙范围一定会继续扩大。

我们在前面讲过,宇宙是物质的世界,那么宇宙到底是什么样子呢? 物质的东西,总有个外化的存在形式。例如,人的外化存在形式就是一个个有血有肉的“人体”。仿此,宇宙(天)的物质存在形式就是一个个的“天体”。

就像我们人体有高矮胖瘦的体态差异,黑白黄褐的肤色差异,男女老少的性别、年龄差异等等方面的差异一样,天体在大小、质量、光度、温度等方面也存在着差别,这就是天体的多样性。

天体的多样性体现在什么地方呢?在晴朗的夜晚,我们可以用肉眼看到:星光闪烁的恒星(这是一种能够自行发光、发热的天体)、轮廓模糊的星云(主要成分为H,呈云雾状),这两种天体是宇宙空间中最基本的天体。还有较明显位移的行星(绕太阳[恒星]运转、反射太阳光线)、以及有圆缺变化的月亮、一闪即逝的流星、拖着长尾巴的彗星。

此外,在宇宙空间中,还有一些我们单凭肉眼看不见的天体,比如一些星际气体和尘埃,以及人类制造发射到宇宙空间的人造天体:如人造卫星、空间探测器、空间站等。

(边引导学生看图讲解边板书)<板书>

3、宇宙的物质性

(1)天体:宇宙间物质的存在形式。

(2)天体的多样性

自然天体: 恒星------星光闪烁(自行发光、发热)星云------轮廓模糊,主要成分为H,呈云雾状)

行星------移动(绕恒星运转、反射恒星光线)卫星------月亮(地球的卫星,有圆缺变化)流星------一闪即逝

彗星------拖着长尾巴

星际气体和尘埃

人造天体: 人造卫星、空间探测器、空间站等

这里有一点需要提醒同学们注意:天体是指存在于宇宙空间(星际空间)的物质。因此,掉落到地面的陨石、陨铁等就不能被称为天体。

地球作为一个整体是个天体,但地球的一部分或附属部分就不能称为天体,如地球大气、发射架上的人造卫星等。

我们前面讲过,宇宙处于不断的运动和发展中,这就是宇宙的运动性。

根据牛顿发现的万有引力定律,天体只要有了质量,就会相互吸引。而如果天体既相互吸引又相互绕转,就形成天体系统。那么是否所有的天体都属于天体系统呢?不,只有那些既相互吸引又相互绕转的天体才能称为天体系统。

目前,人们将认识到的天体系统,从小到大排列,分为以下几个层次: 月球绕地球运行构成地月系,九大行星及其卫星以及流星、彗星、小行星和星际气体和尘埃等构成太阳系,太阳系又和跟太阳系相似的其他一些恒星系构成银河系,而银河系又和河外星系(简称星系)共同构成总星系──这是目前我们所观测到的宇宙的范围。讲了上述的内容,同学们不免要问:宇宙为什么是这个样子呢?这就涉及到宇宙的起源及演化。

关于宇宙的起源,我国有盘古开天劈地的传说,西方则有“上帝创造宇宙”的信仰。我国盘古开天辟地的传说是这样的:“盘古生其中……万八千岁,盘古出,而天地分,阳清者为天,阴浊者为地……盘古日长万八千丈,天日高万八千丈,地日厚万八千丈。”这与我们现代天文学家所提出的宇宙大爆炸理论在思想上十分接近。

宇宙大爆炸的观点认为:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上,物质密度也相当大。此时,宇宙间只有中子、质子、电子、光子、中微子等一些基本粒子形态的物质。由于高温,这些物质极不稳定。在150亿年前的某个时刻,宇宙突然爆炸膨胀开来,这些物质迅速向外辐射出去,刹那间,宇宙空间扩大了1029倍,温度亦随着宇宙的膨胀而迅速下降。当温度下降到10亿度左右时,中子开始失去自由或衰变,或与质子结合成重H(氢)、He(氦)的原子核,原子核继而捕获电子,早期化学元素开始形成。当温度继续下降到几千度时,辐射减弱,此时,宇宙主要物质是气态的,之后气体逐渐凝聚成星云,再进一步形成各种各样的恒星体系;期间,也有一些已经形成的恒星爆炸成星云或进一步塌缩为白矮星、中子星、黑洞以及膨胀成红巨星。这就是我们今天所看到的宇宙。

因此,我们说宇宙中的天体不是同时形成的,各自都有其发生、发展、衰变的历史。作为整体的宇宙,也经历了温度从高到低、物质密度从密到稀的演化。

<板书>

4、宇宙的运动性

(1)天体系统:天体相互吸引又相互绕转

天体系统层次:(见文中)(2)宇宙的演化:温度从高到低、物质密度从密到稀

Ⅲ、课堂小结: 今天我们暂时讲到这,下节课我们将继续进一步学习“宇宙中的地球”部分。请同学们做好预习,并着重掌握前面所学的各种天体的特征以及天体系统的层次结构。

2.人类认识的宇宙的教案(合作式) 篇二

一、学习目标

1.通过原子结构模型演变的学习，了解原子结构模型演变的历史，了解科学家探索原子结构的艰难过程。认识实验、假说、模型等科学方法对化学研究的作用。体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。

2.了解钠、镁、氯等常见元素原子的核外电子排布情况，知道它们在化学反应过程中通过得失电子使最外层达到8电子稳定结构的事实。通过氧化镁的形成了解镁与氧气反应的本质。了解化合价与最外层电子的关系。

3.知道化学科学的主要研究对象，了解化学学科发展的趋势。

二、重点、难点

重点：原子结构模型的发展演变

镁和氧气发生化学反应的本质

难点：镁和氧气发生化学的本质

三、设计思路

本课设计先让学生描绘自己的原子结构模型，继而追随科学家的脚步，通过交流讨论，逐步探讨各种原子结构模型存在的问题，并提出改进意见，让学生主动参与人类探索原子结构的基本历程，同时也可体会科学探索过程的艰难曲折。通过镁和氧气形成氧化镁的微观本质的揭示，初步认识化学家眼中的微观物质世界。

四、教学过程

[导入] 观看视频：扫描隧道显微镜下的一粒沙子。今天我们还将进入更加微观的层次，了解人类对于原子结构的认识。你认为我们可以通过什么样的方法去认识原子的内部结构呢?

直接法和间接法，直接法努力的方向是观察技术的提高和观察工具的改进，而间接法则依赖精巧的实验和大胆的假设。事实上直到今天即使借助扫描隧道显微镜也无法观察到原子的内部结构，所以在人们认识原子结构的过程中，实验和假设以及模型起了很大的作用。

一、中国古代物质观

[提出问题]我们通常接触的物体，总是可以被分割的(折断粉笔)。但是我们能不能无限地这样分割下去呢?

[介绍]《中庸》提出：语小，天下莫能破焉。惠施的人也说道其小无内，谓之小一。墨家则提出：端，体之无序最前者也。

在英文里，如今被译成原子的Atom一词，源于希腊语，它的字面上的意思是indivisible不可分割。第一个把Atom介绍到我国的是严复翻译的《穆勒名学》，他将其译为莫破。

二、西方原子鼻祖

[介绍]德谟克利特认为就像用一块块砖头砌墙一样，物质是由不可分割的原子构成。

道尔顿在《化学哲学的新体系》一书中指出：化学的分解和化合所能做到的，充其量只是使原子彼此分离和再结合起来。正如我们不可在太阳系中放进一颗新的行星或消灭一颗现存的行星一样，我们不可能创造出或消灭一个氢原子。这种观点换作现在更有趣的说法，在化学反应中原子既不会产生，也不会被消灭，他们只是被分开，再重新组合，你鼻尖上的某个碳原子可能正是亿万年前恐龙尾巴上的呢。书中他系统地阐述了其原子学说。

道尔顿的原子学说是建立在大量实验事实基础上的，成功地解释了化学定律。当然我们现在知道受当时的科学发展水平限制，这个理论仍有一些不完善的地方。

三、汤姆生模型

[介绍]到了19世纪末，由于电的发现，化学家们有条件去研究物质在通电条件下的性质了。他们发现将一些气体装在密封的玻璃管中，再抽气使之比较稀薄，然后通上高压电，会有一束射线从玻璃管的阴极通过气体到达阳极，人们称之为阴极射线。这种射线是什么呢?英国科学家汤姆生做了一系列实验：他发现在电场或磁场的作用下该射线会发生偏转(这就是现在我们家里电视机中的电子管的工作原理);他通过研究电场和磁场对该射线的作用，发现这种射线带负电，并测出了其电荷与质量之比，这个比值很大;Thomson又使用了不同的电极材料、在玻璃管中充入不同的气体，发现所得射线的电荷与质量之比都一样。

[提出问题]这些电子是那儿来的呢?为什么不管什么电极材料、什么气体所得到的射线都一样呢?其电荷与质量之比很大又说明什么?

这样汤姆生提出了葡萄干面包模型，面包代表均匀分布的正电荷，电子则像葡萄干一样嵌于其中。

四、卢瑟福模型

[介绍]几乎是在汤姆生实验的同时，居里夫人以及英国科学家卢瑟福等人开始了对放射现象的研究。这其中对原子结构的认识贡献最大的是卢瑟福的粒子散射实验。粒子带两个单位正电荷，相对质量为4(现在我们知道它是氦原子核)。卢瑟福将一束粒子射向一张非常薄的金箔，又将涂有硫化锌的屏幕放在其周围，粒子撞在屏幕会产生荧光，通过观察各个方向的荧光，卢瑟福发现大多数粒子穿过了金箔，方向几乎没有任何变化;但有一些粒子在穿过后方向发生了偏转，还有大约0.1%的粒子甚至以不同角度被弹向金箔的前面。

[提出问题]如果按照汤姆生的葡萄干面包模型，会这样吗?那该如何解释实验现象呢?1.为什么会被弹回来?应该是由于同种电荷间的斥力。2.为什么只有0.1%?只有少数粒子靠近了正电荷，也就是说原子内的正电荷不可能均匀分布，它占据的空间必然很小，原子应该有一个带正电的核。3.粒子被弹回来了，核却没有被弹出，可见金原子的原子核的质量一定很大。

卢瑟福的结论：原子内大部分是空的，所以大多数粒子得以穿过金箔。原子所有的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的区域，即原子核。

卢瑟福的原子模型很像行星围绕着太阳，因此当时年仅27岁的卢瑟福就和他的行星模型一起载入了化学史。

五、波尔模型

[介绍]根据经典的电磁场理论，电子绕核运动时会不断产生电磁波，从而辐射出能量，离核越来越近，最终落在原子核上。行星模型不能稳定存在? 波尔研究了氢原子的光谱，看着这些不连续的谱线，也就是特定的能量，他受到启发，意识到这是由电子的运动产生的，电子远离或者靠近原子核时应该是跳跃式变化，也就是说，电子只能在一些特定的不连续的轨道上运动。举个例子，你从楼梯上扔硬币，它只能落在某个台阶上，而不会停留在两个台阶之间。

波尔认为在能量最低的轨道，电子运动可以看成是在平地上的状态，这时不会释放能量。一旦电子获得了特定的能量，它就获得了动力，向上攀登一个或几个台阶，到达一个新的轨道。当然，如果没有了能量的补充，它又将从那个能量较高的轨道上掉落下来，回到较低的轨道上。同时释放出相应能量，对应于其光谱线。而从第二个台阶下来，或者从第三个台阶下来放出的能量不同，也就对应着一根根不同的谱线。波尔将量子理论引入原子结构，扫清了原子稳定性的问题。

六、结构决定性质

[提出问题]研究原子结构是为了更好地理解元素的性质，解释化学反应的原理。比如说，钠能与氯气剧烈反应，生成白色的氯化钠颗粒。为什么钠能在氯气中燃烧?该如何解释该反应的原理呢?我们首先从微观的角度来看这个反应。这个反应是如何进行的呢?每个钠原子一共有多少电子?为什么每个钠原子失去一个电子?每个氯原子一共有多少电子?为什么每个氯原子得到一个电子?(核外电子分层排布)(8电子稳定结构)元素的化合价和什么有关?现在我们知道了化学反应中元素化合价的变化与电子转移有关。大家有没有注意原子得失电子后体积的变化?原子得电子变为阴离子后体积变大，原子失电子变成阳离子后体积变小。为什么参加反应的钠原子和氯原子个数比是1∶1?

那么，如何解释镁和氧气的反应呢?镁与氯气反应，生成的产物氯化镁化学式应该是怎样的?为什么是1∶2?

七、神秘的夸克

[介绍]其实，人类对于原子结构的认识仍在发展。后来，又有科学家提出电子等微观粒子就像光一样，既是一种粒子，又有波的性质，电子等微观粒子具有波粒二象性，电子在核外运动像是一团带负电的云雾。

而原子核内的质子和中子又分别由夸克构成。可夸克和电子就是基本粒子吗?它们会不会也是由其它更基本的粒子组成呢?

为进一步探求原子的内部结构，现在的科学家们又在使用着什么样的手段呢?由于我们仍然无法直接观察，那就只能通过打靶、轰击来改变对象的状态，再分析改变后的结果，以了解其更微观的结构。其实原理仍然类似于卢瑟福的粒子轰击原子的实验，只不过卢瑟福实验用的粒子源是天然射线。而要想更深入地进行研究，就需要速度更快、能量更高和束流更强的粒子，更快、更高、更强。怎样才能获得这样的粒子呢?我们的旅程到底有没有尽头呢?

第3单元课时2

认识原子核

一、学习目标

1.了解原子由原子核和核外电子构成，认识原子组成的符号。

2.初步了解相对原子质量的概念，知道核素、质量数、同位素的概念。

3.培养学生观察能力、分析综合能力和抽象思维能力。

4.世界的物质性、物质的可分性的辨证唯物主义观点的教育。

二、教学重、难点

原子核的组成;同位素等概念。

三、设计思路

本课时设计从原子相对比较形象、具体的质量出发，在学生了解原子的质量基础上，回顾上节课所涉及到的卢瑟福的ɑ粒子散射实验，让学生推测原子核的电性，并与电子比较质量相对大小，使学生主动参与原子核的组成、性质以及核素、同位素等概念的探讨

四、教学过程

[导入] 我们已知道原子很小但有质量，那么原子的质量到底有多大呢?不同的原子质量各不相同，可以用现代科学仪器精确地测量出来。

例如：一个碳原子的质量是：0.***00000000001993kg，即1.99310-26kg;一个氧原子的质量是2.65710-26kg;一个铁原子的质量是9.28810-26kg。这样小的数字，书写、记忆和使用起来都很不方便，就像用吨做单位来表示一粒沙子的质量一样。因此，在国际上，一般不直接用原子的实际质量，而采用不同原子的相对质量相对原子质量。

[板书]相对原子质量：某原子的质量与C12原子质量的1/12的比值。

[提出问题]你知道C12原子指的是什么原子吗?

[讲解]我们已经知道原子是构成物质的一种微粒。它是由原子核和核外电子构成的。那原子核中又有哪些结构和性质呢?今天就让我们来认识原子核。

[提出问题]卢瑟福的ɑ粒子散射实验说明原子具有怎样的结构? [板书]

一、原子的组成：

中子

原子核

质子

1.原子

核外电子

[讲解]绝大多数原子的原子核都是由质子和中子构成的。原子的体积已经很小了，原子核在它里面，当然更小。如果假设原子是一个庞大的体育场，那么，原子核则是位于场中央的一个小蚂蚁。

[提出问题]在原子中，质子数、核电荷数、电子数有怎样的关系?为什么? 原子在化学反应中失去或得到电子，它还显电中性吗?此时，它还是原子吗?离子所带的电荷数与离子中的质子数和核外电子数之间有什么关系?

忽略电子的质量，原子的相对原子质量在数值上与原子的质子数和中子数有什么关系?什么是质量数?怎样简洁的表达原子核的构成?其含义是什么?

[讲解]原子核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得数值便近似等于该原子的相对原子质量，我们把其称为质量数，用符号A表示。X中Z表示质子数，X表示元素符号。如 C表示质量数为12，原子核内有6个质子的碳原子或原子核内有6个质子和6个中子的碳原子。前面我们提到的作为相对原子质量标准的C12指的就是这种原子。

[板书]

2.质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)

[过渡] O与O所表示的意义是否相同?

同一种元素的原子具有相同的质子数，但中子数不一定相同。如在自然界存在着三种不同的氢原子：氕、氘、氚

质子数 1 1 1

中子数 0 1 2

核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。(原子核的组成不同)

同位素：质子数相同，质量数(或中子数)不同的核素之间的互称。

(学生阅读教材33页拓展视野)[板书]

第二课时认识原子核

一、原子的构成：

1.中子(不带电)原子核