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第十六章：粒子和宇宙
课题 第一节 探究微观世界的历程
教学目标 1.大致了解物质世界从微观到宏观的尺度。
2.了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。
3.通过实验探索交流讨论,培养学生动手能力和探索真理的科学态度、方法。
教学重点 物质是由分子和原子组成的及原子的核式结构模型是重点。
教学难点 学生对微观世界“小”的概念的建立和探索微观世界的科学方法的形成过程是难点和疑点。
教学用具 挂图、有条件的可用多媒体图文并茂的展示各种原子、分子和原子核的模型。
教学方法 讲授法、演练法
教学过程
教学内容 活动设计 注解
1．情境导入 教师引入课题：今天我们共同讨论学习宇宙和微观世界。
2．课前热身
让学生说一说宇宙是如何构成的，如何探索广袤的宇宙。
3．解读探究
(1)整体感知
地球及其他一切天体都是由物质组成的，物质处于不停的运动和发展中。人类对纳米科学技术和纳米材料的研究，说明了微观物质世界又影响了宏观物质世界的研究和开展。
(2)四边互动
互动1
目前我们人类观测到的宇宙有多大？
互动2 宇宙是由什么组成的呢？
互动3 物质又是由什么组成的？
互动4
固态、液态、气态三种状态中，分子的排列规律一样吗？
互动5
物质是由分子组成的，那么分子又是由什么组成的呢？
互动6
分子是由原子组成的，原子可不可以再分呢？
互动7
纳米技术在生活中有哪些应用呢？
4．学习小结
(1)内容总结
(2)方法归纳
5.延伸拓展
1．链接生活
2．实践探索
从图书馆、因特网和学校的数据库中收集人类探索宇宙的有关资料和信息，写一份介绍宇宙的科学报告。
启发学生：我们人类观测到宇宙中隐藏着无穷的奥秘。人类对太空宇宙的探索和研究，具有重要的科学价值和社会影响。
（通过教科书第4页图10-1-1和图10-1-2的挂图的展示，激发学生的学习兴趣和求知欲望。）
(教师可通过地球是由什么组成推广到一切天体逐步启发学生，最后得出宇宙是由物质组成的结论。)
（教师可以通过列举一些日常生活中学生能摸得着、看得到的事例，帮助学生理解“分子”的概念。）
（教师可通过类比的方法帮助学生理解三种状态中分子的排列规律。）
（教师可继续举分割糖的例子，从而引出原子的概念。指导学生观察图10.1-4、10.1-7。）
（经研究发现，原子核是由更小的粒子——质子和中子组成，而质子和中子也还有更小的精细结构。）
*学生阅读教科书第7、8页有关“纳米科学技术”的内容，不要求学生一定理解其中的术语，但要让学生知道“纳米”是一个长度的单位，纳米科学技术是人类认识和探索物质的微观结构中发展起来的一种技术。
*要求学生口头总结
*教师归纳：本节课运用了以文献资料为主的科学发展史的科学探究过程方法，向学生展示了人类生存的物质世界的真实画卷，让学生初步认识物质世界的基本构成。
*将一个普通的玻璃杯装满水，估算杯中水所含水分子的数量。

学生观察教科书第4页图10-1-1和图10-1-2的挂图。
经科学研究发现，任何物质都是由极其微小的分子组成的。分子是由原子组成的，科学家发现，原子的结构与太阳系十分相似，它的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子在绕核高速运动。研究发现，原子核是由更小的粒子——质子和中子组成。
*教师总结：由上述事例可知物质是由分子组成的，分子是保持物质原来性质的极其微小的粒子。一般分子的大小只有百亿分之几米，借助于电子显示微镜才能观察到它。
*纳米是一个长度单位，符号是nm。1 nm＝10-9m。一般分子的直径大约为0.3～0.4 nm。纳米科学技术是纳米尺度内(0.1 nm～100 nm)的科学技术，研究对象是一小堆分子或单个的原子、分子。
作业：本章习题第1题
板书设计： 第一节 探究微观世界的历程
1．宇宙是由物质组成的。
2．物质是由分子组成的。
①分子：保持物质原来性质的最小微粒。
②分子非常小，一般分子的直径只有百亿分之几米。
3．原子结构
①分子是由原子组成的。
②原子是由原子核和核外电子组成的。
③原子核是由质子和中子组成的。
4．纳米科学技术
①纳米是长度单位，符号为nm，1 nm＝10-9m。
②纳米科学技术及应用。
课后附记：
第十六章粒子和宇宙
课题 第二节：浩瀚的宇宙
教学目标 1 大致了解人类探索太阳系及宇宙的历程，并认识人类对宇宙的探索将不断深入。
2.通过人类对宇宙探索历程的展示，培养学生对科学的追求、认识宇宙的科学态度、探索宇宙的科学精神。
3.大致了解我国的航空航天技术进展，体会我国载人航天成就在体现我国的综合实力及提升国际地位中的重要作用和影响。
教学重点 通过人类对宇宙探索历程的展示，培养学生对科学的追求、认识宇宙的科学态度、探索宇宙的科学精神。
教学难点 大致了解我国的航空航天技术进展，体会我国载人航天成就在体现我国的综合实力及提升国际地位中的重要作用和影响。
教学用具 图片:东方红一号、神州五号发射、“嫦娥奔月”、“鹊桥相会”。
教学方法 讲授法
教学过程
教学内容 活动设计 备注
(一)课堂引入： 图片:东方红一号、神州五号发射、“嫦娥奔月”、“鹊桥相会”。
教师：从以上图片中你能从以上的每一张图片得到怎样的信息？
学生：“嫦娥奔月”、“鹊桥相会”等美丽的神话故事，是我们的祖先向往着浩瀚的星空，对于地球以外世界的想象。“东方红一号”是我国发射的第一颗人造卫星，“神州五号”的发射使我国成为了世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家……
教师：从古代人类向往宇宙，到实现飞天梦，人类一直在探索着宇宙。
(二从“地心说”到“日心说”
教师：那么，人类认识宇宙是怎样的过程？在这个过程中，哪些科学家的发现、学说是你了解的？
学生活动：[学生讨论后整理自己原有的知识，进行课堂全班性的交流]
知识介绍：(学生提到的或讲述很到位的，教师可以不讲)
对于地球上的万物，我们的古人认为是由“盘古开天”形成的，天圆地方；后来随着农业作物的生产，地域间进行贸易，交通发展起来，人们逐步发现地球是圆的；天文学的发展，在观测天体的运动规律基础上，对地球的了解越来越多……
人类对于宇宙的认识，开始于地球在宇宙的位置，有这样一段发展过程：
古时候，人们从直观的感觉出发，认为地球是静止不动的，日月星辰东升西落，是由于它们在围绕地球旋转。早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）就已提出了"地心说"，即认为地球位于宇宙的中心，恒星、行星、太阳和月亮都在各自的轨道上围绕地球旋转。这是历史上最早的地心说。公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说。根据这一学说，地为球形，且居于宇宙中心，静止不动，其他天体都绕着地球转动。这一学说从表观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年。
16世纪初，杰出的波兰天文学家哥白尼（Nicolaus Copernicus）经过长期的观测、研究，发现托勒密的地心说有根本性的错误。1543年，在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了日心说。在他阐释的日心体系中，太阳居于宇宙的中心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行。他对星空，尤其是对行星的运动状况做了将近40年的观测计算，提出了一种全新的宇宙理论---日心说。
意大利学者布鲁诺（Giordano Bruno）进一步认为，太阳只是无数恒星中的一颗，仅是太阳系的中心，而不是宇宙的中心，这一认识使哥白尼日心说得到了进一步发展。由于日心说危及到当时罗马教会的思想统治，反动教会对布鲁诺恨之入骨，用种种恐怖手段逼迫布鲁诺放弃日心说，布鲁诺宁死不屈，最后被活活烧死。
以后的许多科学家利用更先进的观测仪器，经过了长期的观察、总结、计算，从而最终证实了哥白尼的日心地动学说。地球的地位从居宇宙之中的特殊天体降为绕太阳运动的一颗普通行星。
“地心说”已经在16世纪时被否定了，“日心说”也随着人们对宇宙越来越多的了解，渐渐露出它的不完整性。
(三)追溯历史（借助多媒体展示）
教师：我们知道天体之间相距很遥远，用我们常用的长度单位来描述它们之间距离，显得不够用了。在天文中，常用的长度单位有：l.y(光年——光在一年在真空中所经过的路程)，AU(一个天文单位——地球到太阳的平均距离)。光年约是天文单位的1014倍。
人类最先了解的是与地球并称为“九大行星”的：水星、金星、火星、土星、木星、天王星、海王星、冥王星。
在这些行星中，你知道哪些星球，或者你最想知道哪个星球？
(用媒体资料对学生的个人经验进行提升)
（根据学生的叙述，在“九大行星”有选择性的点击对应的片断。）
由“九大行星”、卫星、彗星以及其他星际物质，构成了太阳系。
太阳系，据我们现在的了解，并不是整个宇宙，在太阳系之外，还有许多恒星。
知识介绍：
1608年，荷兰人在一次偶然的机会中发明了望远镜。意大利物理学家、天文学家伽里略亲自动手制作了第一架天文望远镜，并不断改进，用来观察天体，发现了月球表面的环形山、金星月相、木星的卫星、太阳黑子，发现了茫茫银河由无数个恒星所组成。（展示银河系的大致结构和图片）
1718年，英国天文学家哈雷通过观测和分析，首次指出恒星不动的概念是错误的。1783年，另一位科学家赫歇尔通过对所观测到的大量恒星运动的统计分析，发现太阳以大约每秒20千米的速度朝着织女星方向运动。太阳空间运动的发现彻底动摇了哥白尼的日心体系中太阳固定不动的观念。
1917年，美国天文学家沙普利通过对银河系内天体分布的分析，确认太阳并不位于银河系的中心，而是处于相对说来比较靠近银河系边缘的地方。太阳只是银河系中一颗毫无特殊地位可言的普通恒星，地球更谈不到了。
教师：到这里，人们认为银河系就是整个宇宙。
知识介绍：
但20世纪初，美国威尔逊山天文台建成了当时世界上最大口径的2.5米天文望远镜。1923年10月6日，美国天文学家哈勃利用这台望远镜拍摄了仙女星云的照片，推算出仙女星云的距离为225万光年，远远超出银河系范围。
教师：随着仙女星系以及其他河外星系的发现，人们从恒星世界走入星系世界，人类对宇宙的认识又大大地跨进了一步。
人类对宇宙的认识，还在不断的完善着，在这其中起着及其重要作用是的观测工具的改进和更新，以及人类在宇航技术方面的努力，它们把人类了解的空间不断的向外延伸。如我们熟知的在宇宙空间工作的哈勃望远镜，它不断的向地面传输空间照片，对人类了解浩瀚的宇宙做出了不小的贡献。
美国1969年，尼尔·阿姆斯特朗等三位航天员，乘坐“阿波罗11号”，第一次登上了月球。1971年，前苏联发射了人类历史上第一个宇宙空间站“礼炮号”，从地球以外的地方来认识宇宙，探索它的奥秘。
我们中国也不甘人后，于1970年4月24日，成功发射第一颗人造卫星；1975年11月26日，发射“返回型遥感卫星1号”，并于三天后回收成功；1981年9月20日，成功地实现了“一箭多星”得发射；1984年4月8日，成功发射地球同步通信卫星；1999年11月20日，第一艘载人航天试验飞船“神舟一号”成功发射；2003年10月15日9时，“神舟五号”载人飞船成功发射，在太空中绕地球14圈后，安全返回。
成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家后，我国将在2010年实现月球探测计划。 出示图片，让学生思考这些信息是怎样得到的。
老师引导学生人类探索宇宙的进程。
通过本节课的学习，激发学生的学习兴趣，使他们热爱科学，热爱知识，从而更好的学习。
小结： 这节课，我们主要以观看“宇宙之旅”片断的形式，回顾了人类了解宇宙的过程。能不能谈谈你们的感受？ 当然，还有一些关于宇宙的知识，同学知道的或者不知道的，课堂上没来得及进行交流的，课后大家可以再继续探讨。
说不定，多少年以后，我们在座的同学们中间，在探索宇宙奥秘方面有自己的发现和学说。

作业：课本第205页1、2题。
板书设计：
课后附记：
第十六章粒子和宇宙
课题 第三节：能源：危机与希望
教学目标 1.初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
2、通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。
3、初步认识科学及相关技术对人类社会发展的影响，有将科学服务于人类的展望。
教学重点 了解能量转移和能量转化的方向性。
教学难点 不可再生能源和可再生能源的特点。
教学用具 能源图片。
让学生分组收集人类利用能源资料（火的利用、化石能源利用、电能利用、核能）
教学方法 讲授法
教学过程
教学内容 活动设计 备注
新课引入： 在广袤无垠的太空里，有一颗蔚蓝色的球形天体，这就是我们的地球，地球是现今人类知道的唯一具有生命繁衍和高度文明发展的天体。随着社会的发展、科技的兴盛、工业革命的兴起，掌握了技术的人类无节制的开发着自然界的资源，导致环境不断恶化，自二十世纪七十年代以来，能源、人口、粮食、环境、资源已被列为困扰人类的五大问题，其中能源问题至关重要。
问:同学们知道生活中有哪些可以称为能源呢?什么是能源呢？
总结：凡是能提供能量的物质资源都可以叫做能源。


一、能源发展历史 人类社会前进的每一步，都和能源息息相关，可以说，人类进化发展的过程也是人类开发的、利用能源的历史。接下来我们沿着能源的轨迹来看一看人类文明进步历程！
课前老师已经让大家分组收集资料了，下面我们结合书本分小组汇报讨论人类发现开发利用能源的历史。
１、火的利用
提出问题：原始人钻木取火伴随能量转换吗？
在摩擦取火的一段漫长岁月里人类又逐步学会了使用畜力、风力驱动车船，也取得进步，伴随什么能量转换？
化石能源的利用
蒸汽机是人类利用能量的新的里程碑，引入恩格斯的话。
提出问题：我们前面学过蒸汽机和内燃机，它们伴随什么能量转化？
人类利用能源的过程，离不开能量转化和转移的过程
３、电能的利用
问：我们现在日常生活中使用最多的是化石能源吗？那么又是什么能源呢？
请第三组收集电能的利用历史的同学作介绍（选代表，下面同学可补充）
标志：人类进入文明时代。
生活中有哪些利用电能的机器？（举例）
结：各种机器可以看成能量转换器，都伴随能量转换。
核能的利用
二、能源的分类
为了研究和描述方便，也为了交流和实际使用方便，人们对能源进行了分类。请阅读课本回答下列问题：
（１）能源可以怎样分类？各举例
（２）结合实例说出可再生能源和不可再生能源的特点？
三、２１世纪能源趋势
这一堂课开始我们提到能源问题已被列为困扰人类的五大问题之一。目前作为人类主要能源的化石能源以及煤和石油转化而来的电能是取之求尽用之求竭的不可再生能源。开采越多，留给子孙后代就越少。
举例:电、煤炭、石油、天然气、风、水、阳光等
第一组：开始利用能源，掌握人工取火的方法。（加些有关人工取火的故事）
讨论回答：有，机械能转化为内能。
答：机械能内部相互转化的过程
第二组：整合资料，讨论讲解这时期人类利用化石能源的各种新型热机和有关事例。
回答问题：内能转化为机械能。
答：不是，是电能。
第三组介绍收集的资料：
１、伏打发明电池
２、１８２０年丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应。
３、１８２１年，英国物理学家法拉第发现感应电流。
思考讨论问题：这些历史都实现了哪些能量转换？
第四组同学整理资料讨论核能发电的先进技术和优势 激发学习对新知识的兴趣，给予鼓励。
注意引导学生从能量角度分析能源利用。
充分体现学生的主导地位。
教师可做适当补充。
书本第二节对核能作详解。
培养学生处理信息的能力。
鼓励学生善于发挥自己的想象力。
作业：课本第212页1、2、3、4题。
板书设计：
课后反思：

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