跨學科實踐追尋人類探索宇宙的進展物理觀念1.了解人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù);2.了解人類對宇宙黑洞的探索歷程與結(jié)果;3.了解人類對宇宙暗物質(zhì)與暗能量的探測進展;4.了解人類對物質(zhì)與反物質(zhì)的探索進展

。重點難點科學思維由人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù)

、黑洞的探索歷程與結(jié)果

、暗物質(zhì)與暗能量的探測進展

、

物質(zhì)與反物質(zhì)的探索進展,了解人類所認識的宇宙,從物理學視角體驗探索宇宙的艱辛,體驗

探索成果獲得的成功感,對宇宙的探索無止境,將不斷向前推進。科學態(tài)度與責任逐步形成探索自然的內(nèi)在動力,感受科技的魅力以及物理學的貢獻,培養(yǎng)科技創(chuàng)新

、造福人類

的責任感和使命感。宇宙中究竟有著什么？宇宙到底有多大？它的起源是怎樣的？人類的探索之旅發(fā)展到怎樣的地步了？有哪些新成就？任務(wù)一、查閱資料,了解人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù)一、利用互聯(lián)網(wǎng)手段查閱資料:(1)了解人類對宇宙起源的研究模型有哪些？(2)了解人類對宇宙起源的證據(jù)有哪些？二、根據(jù)自己所在小組收集到的材料進行整理和交流展示任務(wù)一、查閱資料,了解人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù)古代人們對于宇宙的認識主要來源于觀測天象，比如太陽、月亮、星辰等。在中國西周時期，提出了早期蓋天說認為，天穹像一口鍋，倒扣在平坦的大地上；后來又發(fā)展為后期蓋天說，認為大地的形狀也是拱形的。古埃及人把宇宙想象成以天為盒蓋、大地為盒底的大盒子，大地的中央則是尼羅河。古印度人想象圓盤形的大地負在幾只大象上，而象則站在巨大的龜背上。公元前7世紀末，古希臘的泰勒斯認為，大地是浮在水面上的巨大圓盤，上面籠罩著拱形的天穹。最早認識到大地是球形的是古希臘人。公元前6世紀，畢達哥拉斯從美學觀念出發(fā)，認為一切立體圖形中最美的是球形，主張?zhí)祗w和我們所居住的大地都是球形的。到了中世紀時期，天文學家們使用了更加精確的儀器，比如六分儀、水平儀等，對天體的位置、軌道、大小等參數(shù)進行了更為準確的測量。任務(wù)一、查閱資料,了解人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù)16世紀波蘭天文學家哥白尼歷經(jīng)近20年的觀測，提出宇宙日心體系，即地球是運動著的行星，并且24小時自轉(zhuǎn)一周；太陽是不動的，而且在宇宙中心，地球以及其他行星都一起圍繞太陽做圓周運動，只有月亮環(huán)繞地球運行。

任務(wù)一、查閱資料,了解人類對宇宙起源的研究模型與證據(jù)

19世紀中葉天體攝影和分光技術(shù)的發(fā)明，使天文學家可以進一步深入地研究天體的物理性質(zhì)、化學組成、運動狀態(tài)和演化規(guī)律，從而更加深入到問題本質(zhì)，從而也產(chǎn)生了一門新的分支學科天體物理學。這又是天文學的一次重大飛躍。20世紀50年代，射電望遠鏡開始應(yīng)用。到了20世紀60年代，取得了稱為“天文學四大發(fā)現(xiàn)”的成就：微波背景輻射、脈沖星、類星體和星際有機分子。與此同時，人類也突破了地球束縛，可到天空中觀測天體。現(xiàn)代太空探索開始于20世紀50年代和60年代。1957年，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星，標志著太空時代的開始。1961年，蘇聯(lián)宇航員尤里·加加林成為了第一個進入太空的人類。1969年，美國阿波羅11號成功將人類首次送上了月球。此后，人類陸續(xù)發(fā)射了各種探測器，對太陽系內(nèi)的行星和其他天體進行了詳細的探測和研究。任務(wù)二、查閱資料,了解人類對宇宙黑洞的探索歷程與結(jié)果一、利用互聯(lián)網(wǎng)手段查閱資料:（1）了解人類對宇宙黑洞的探索歷程是怎樣的？（2）了解人類對宇宙黑洞探索的結(jié)果有哪些？二、根據(jù)自己所在小組收集到的材料進行整理和交流展示任務(wù)二、查閱資料,了解人類對宇宙黑洞的探索歷程與結(jié)果近年來，人類對黑洞的研究取得了顯著進展。以下是一些重要的研究成果：首張黑洞照片公布：2019年4月10日，事件視界望遠鏡項目團隊首次公布了人類歷史上第一張黑洞的照片——位于室女座a中心的M87超大質(zhì)量黑洞。這一成果堪稱人類天文學史上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。中等質(zhì)量黑洞的研究：雖然對中等質(zhì)量黑洞的探測仍具有挑戰(zhàn)性，但隨著引力波探測技術(shù)的不斷發(fā)展，科學家對中等質(zhì)量黑洞的研究迎來了新的曙光。例如，通過探測引力波信號，科學家已經(jīng)間接探測到了中等質(zhì)量黑洞的存在。納赫茲引力波的探測：中國脈沖星測時陣列研究團隊利用“中國天眼”FAST對毫秒脈沖星進行持續(xù)監(jiān)測，成功找尋到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。這一成果標志著中國在納赫茲引力波探測領(lǐng)域的研究取得世界領(lǐng)先的成就。任務(wù)二、查閱資料,了解人類對宇宙黑洞的探索歷程與結(jié)果4.早期宇宙黑洞的探測：利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡等先進觀測設(shè)備，科學家在早期宇宙中探測到了巨型黑洞的存在。這些黑洞的形成和生長機制對現(xiàn)有的黑洞生長模型提出了挑戰(zhàn)，推動了黑洞研究領(lǐng)域的深入發(fā)展。5.黑洞吞噬物質(zhì)速度的研究：科學家發(fā)現(xiàn)了如LID-568黑洞這樣的異常天體，其吞噬物質(zhì)的速度遠超人類所認為的愛丁頓極限值。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了人類對黑洞的認知，并可能揭示出宇宙更深層次的秘密。任務(wù)三、查閱資料,了解人類對宇宙暗物質(zhì)與暗能量的探測進展一、利用互聯(lián)網(wǎng)手段查閱資料:(1)了解人類對宇宙暗物質(zhì)和暗能量探測歷程是怎樣的。(2)了解人類對宇宙暗物質(zhì)和暗能量的進展如何。二、根據(jù)自己所在小組收集到的材料進行整理和交流展示任務(wù)三、查閱資料,了解人類對宇宙暗物質(zhì)與暗能量的探測進展暗物質(zhì)和暗能量的總質(zhì)量是普通物質(zhì)的6.3倍，因此在宇宙能量的密度當中占了1/4，同時更為重要的是，暗物質(zhì)從中主導(dǎo)了宇宙結(jié)構(gòu)的形成。暗物質(zhì)的本質(zhì)直到現(xiàn)在還是一個謎，但是如果假設(shè)它是一種弱相互作用亞原子粒子的話，那么由此而形成的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)與所觀測到的相一致。不過，最近對這個星系以及亞星系結(jié)構(gòu)的主要分析加以顯示，這一假設(shè)和觀測結(jié)果之間所存在著一定的差異，這同時也為多種可能的暗物質(zhì)理論提供了一個用武之地。并通過對小尺度結(jié)構(gòu)密度、分布、演化及其環(huán)境的研究可以區(qū)分這些潛在的暗物質(zhì)模型，同時為暗物質(zhì)本性的研究帶來一個新的曙光。大約在65年前，第一次發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)所存在的一個主要證據(jù)。任務(wù)三、查閱資料,了解人類對宇宙暗物質(zhì)與暗能量的探測進展暗物質(zhì)和暗能量。主要是因為它是一種不可見的、并能推動宇宙運動的能量，宇宙當中所有的恒星和行星的運動皆是由暗能量來進行推動的。之所以暗能量具有如此大的力量，就是因為它在宇宙的結(jié)構(gòu)當中約占73%，而且占絕對統(tǒng)治的主要地位。暗能量是近年宇宙學研究的一個里程碑性的一個重大成果。支持暗能量的主要證據(jù)就有兩個。一是對遙遠的超新星所進行的大量觀測所表明，同時宇宙還在加速的膨脹。按照愛因斯坦引力場的方程，加速膨脹的現(xiàn)象推論出宇宙中所存在著壓強為負的"暗能量"。另一個證據(jù)則來自于近年來對微波背景輻射的相關(guān)研究并精確地測量出宇宙當中物質(zhì)的總密度。任務(wù)三、查閱資料,了解人類對宇宙暗物質(zhì)與暗能量的探測進展任務(wù)四、查閱資料,了解人類對物質(zhì)與反物質(zhì)的探索進展一、利用互聯(lián)網(wǎng)手段查閱資料:(1)了解人類對宇宙物質(zhì)和反物質(zhì)探索歷程是怎樣的。(2)了解人類對宇宙物質(zhì)和反物質(zhì)探索進展如何。二、根據(jù)自己所在小組收集到的材料進行整理和交流展示任務(wù)四、查閱資料,了解人類對物質(zhì)與反物質(zhì)的探索進展物質(zhì)和反物質(zhì)之間的根本區(qū)別是所帶的電荷。正物質(zhì)的原子由帶正電荷的原子核與繞其周圍的帶負電荷的電子組成，而反物質(zhì)正好相反，它由帶負電