§1.1.1算法的概念。

做好教案课件是老师上好课的前提，大家在用心的考虑自己的教案课件。在写好了教案课件计划后，才能更好的在接下来的工作轻装上阵！那么到底适合教案课件的范文有哪些？下面是小编帮大家编辑的《§1.1.1算法的概念》，仅供参考，欢迎大家阅读。

§1.1.1算法的概念

【教学目标】：

（1）了解算法的含义，体会算法的思想。

（2）能够用自然语言叙述算法。

（3）掌握正确的算法应满足的要求。

（4）会写出解线性方程（组）的算法。

（5）会写出一个求有限整数序列中的最大值的算法。

【教学重点】算法的含义、解二元一次方程组和判断一个数为质数的算法设计。.

【教学难点】把自然语言转化为算法语言。.

【学法与教学用具】：

学法：

1、写出的算法，必须能解决一类问题(如：判断一个整数n(n1)是否为质数；求任意一个方程的近似解；……)，并且能够重复使用。

2、要使算法尽量简单、步骤尽量少。
3、要保证算法正确，且计算机能够执行，如：让计算机计算1×2×3×4×5是可以做到的，但让计算机去执行“倒一杯水”“替我理发”等则是做不到的。

教学用具:计算机，TI-voyage200图形计算器

【教学过程】

一、本章章头图说明

章头图体现了中国古代数学与现代计算机科学的联系，它们的基础都是“算法”。

算法作为一个名词，在中学教科书中并没有出现过，我们在基础教育阶段还没有接触算法概念。但是我们却从小学就开始接触算法，熟悉许多问题的算法。如，做四则运算要先乘除后加减，从里往外脱括弧，竖式笔算等都是算法，至于乘法口诀、珠算口诀更是算法的具体体现。广义地说，算法就是做某一件事的步骤或程序。菜谱是做菜肴的算法，洗衣机的使用说明书是操作洗衣机的算法，歌谱是一首歌曲的算法。在数学中，主要研究计算机能实现的算法，即按照某种机械程序步骤一定可以得到结果的解决问题的程序。

古代的计算工具：算筹与算盘.

20世纪最伟大的发明：计算机，计算机是强大的实现各种算法的工具。

例1：解二元一次方程组：

分析：解二元一次方程组的主要思想是消元的思想，有代入消元和加减消元两种消元的方法，下面用加减消元法写出它的求解过程.

解：第一步：②-①×2，得：5y=3；③

第二步：解③得；

第三步：将代入①，得.

学生探究：对于一般的二元一次方程组来说，上述步骤应该怎样进一步完善？
老师评析：本题的算法是由加减消元法求解的，这个算法也适合一般的二元一次方程组的解法。下面写出求方程组的解的算法：

例2：写出求方程组的解的算法.

解：第一步：②×a1-①×a2，得：③

第二步：解③得；

第三步：将代入①，得

利用TI-voyage200图形计算器演示：（吸引学生的注意力）

运行结果：

（其中输入a1=1,b1=-2,m1=-1,a2=2

b2=1,m2=1，当然可输入其它数值)

算法概念：

在数学上，现代意义上的“算法”通常是指可以用计算机来解决的某一类问题是程序或步骤，这些程序或步骤必须是明确和有效的，而且能够在有限步之内完成.

说明：

1.“算法”没有一个精确化的定义，教科书只对它作了描述性的说明.

2.算法的特点:

(1)有限性：

一个算法的步骤序列是有限的，必须在有限操作之后停止，不能是无限的.

(2)确定性：

算法中的每一步应该是确定的并且能有效地执行且得到确定的结果，而不应当是模棱两可.

(3)顺序性与正确性：

算法从初始步骤开始，分为若干明确的步骤，每一个步骤只能有一个确定的后继步骤，前一步是后一步的前提，只有执行完前一步才能进行下一步，并且每一步都准确无误，才能完成问题.

(4)不唯一性：

求解某一个问题的解法不一定是唯一的，对于一个问题可以有不同的算法.

(5)普遍性：

很多具体的问题，都可以设计合理的算法去解决，如心算、计算器计算都要经过有限、事先设计好的步骤加以解决.

例题讲评：

例3、任意给定一个大于1的整数n，试设计一个程序或步骤对n是否为质数做出判断.

分析：（1）质数是只能被1和自身整除的大于1的整数.

（2）要判断一个大于1的整数n是否为质数，只要根据质数的定义，用比这个整数小的数去除n，如果它只能被1和本身整除，而不能被其它整数整除，则这个数便是质数.

解：算法：

第一步：判断n是否等于2.若n=2，则n是质数；若n＞2，则执行第二步.

第二步：依次从2~（n-1）检验是不是n的因数，即整除n的数.若有这样的数，则n不是质数；若没有这样的数，则n是质数.

说明：本算法是用自然语言的形式描述的.设计算法一定要做到以下要求：

（1）写出的算法必须能解决一类问题，并且能够重复使用.

（2）要使算法尽量简单、步骤尽量少.

（3）要保证算法正确，且计算机能够执行.

利用TI-voyage200图形计算器演示：(学生已经被吸引住了)

运行例4、.用二分法设计一个求方程的近似根的算法.

分析：该算法实质是求的近似值的一个最基本的方法.

解：设所求近似根与精确解的差的绝对值不超过0.005，算法：

第一步：令.因为，所以设x1=1，x2=2.

第二步：令，判断f（m）是否为0.若是，则m为所求；若否，则继续判断大于0还是小于0.

第三步：若，则x1=m；否则，令x2=m.

第四步：判断是否成立？若是，则x1、x2之间的任意值均为满足条件的近似根；若否，则返回第二步.

说明：按以上步骤，我们将依次得到课本第4页的表1-1和图1.1-1.于是，开区间（1.4140625，1.41796875）中的实数都满足假设条件的原方程是近似根.运行结果：

练习1：

写出解方程x2－2x－3＝0的一个算法。

解：算法1：

第一步：移项，得x2－2x－3＝0；①

第二步：①式两边同加1并配方，得（x－1）2＝4；②

第三步：②式两边开方，得x－1＝±2；③

第四步：解③得x＝3或x＝－1。

算法2：

第一步：计算方程的判别式判断其符号△＝22＋4×3＝16＞0；

第二步：将a＝1，b＝－2，c＝－3代入求根公式x＝，

得x1＝3，x2＝－1

评析：比较两种算法，算法2更简单，步骤少，所以利用公式解决问题是最理想、合算的算法。因此在寻求算法的过程中，首先是利用公式。

下面设计一个求一般的一元二次方程ax2＋bx＋c＝0的根的算法如下：

第一步：计算△＝b2＋4ac；

第二步：若△＜0；

第三步：输出方程无实根；

第四步：若△≥0；

第五步：计算并输出方程根x1,2＝。

练习2、求1×3×5×7×9×11的值，写出其算法。
第一步，先求1×3，得到结果3；
第二步，将第一步所得结果3再乘以5，得到结果15；
第三步，再将15乘以7，得到结果105；
第四步，再将105乘以9，得到945；
第五步，再将945乘以11，得到10395，即是最后结果。

评析：求解某个问题的算法不同于求解一个具体问题的方法，算法必须能够解决一类问题，并且能够重复使用；算法过程要能一步一步地执行，每一步操作必须确切，能在有限步后得出结果。

练习3、有蓝和黑两个墨水瓶，但现在却错把蓝墨水装在了黑墨水瓶中，黑墨水错装在了蓝墨水瓶中，要求将其互换，请你设计算法解决这一问题。

分析：由于两个墨水瓶中的墨水不能直接交换，故可以考虑通过引入第三个空墨水瓶的办法进行交换。

解：算法步骤如下：

第一步：取一只空的墨水瓶，设其为白色；

第二步：将黑墨水瓶中的蓝墨水装入白瓶中；

第三步：将蓝墨水瓶中的黑墨水装入黑瓶中；

第四步：将白瓶中的蓝墨水装入蓝瓶中；

第五步：交换结束。

评析：对于这种非数值性问题的算法设计问题，应当首先建立过程模型，根据过程设计步骤，完成算法。

小结

1、算法概念和算法的基本思想

（1）算法与一般意义上具体问题的解法的联系与区别；

（2）算法的五个特征。

2、利用算法的思想和方法解决实际问题，能写出一此简单问题的算法

3、两类算法问题

（1）数值性计算问题，如：解方程（或方程组），解不等式（或不等式组），套用公式判断性的问题，累加，累乘等一类问题的算法描述，可通过相应的数学模型借助一般数学计算方法，分解成清晰的步骤，使之条理化即可。

（2）非数值性计算问题，如：排序、查找、变量变换、文字处理等需先建立过程模型，通过模型进行算法设计与描述。

4、利用TI-voyage200图形计算器演示时，开始学生看，想，探究，然后模范、创新。图形计算器为学生创建一个自我发挥的平台。

作业：（课本第4页练习）

1、任意给定一个正实数，设计一个算法求以这个数为半径的圆的面积.

解：算法步骤：

第一步：输入任意一个正实数r；

第二步：计算以r为半径的圆的面积：；

第三步：输出圆的面积S.

2、任意给定一个大于1的正整数n，设计一个算法求出n的所有因数.

解：算法步骤：

第一步：依次以2～（n-1）为除数去除n，检查余数是否为0.若是，则是n的因数；若不是，则不是n的因数；

第二步：在n的因数中加入1和n；

第三步：输出n的所有因数.

运行结果：

（即32的公因数为1，2，4，8，16，32）

扩展阅读

算法的概念

课题：算法的概念
教学目标1、知识目标：了解算法。分析算法。2、能力目标：体验程序的独特魅力，了解编程加工的内在机制，培养学生的创新能力。3、情感目标：通过编程实现信息的加工，激发学生的兴趣，增加学生的成就感。
重点：如何分析算法，算法的概念，算法的表示
难点：如何写算法。理解用算法描述实际问题，理解人的思维在计算机工作中发挥的作用。
教学方法：讲授法，演示法，归纳法
教学反思：
教学过程
一、导入
在学习程序设计时，既要掌握所使用的某种计算机计算机语言如PASCAL语言，更好掌握解题的方法和步骤，这是程序设计中的关键。语言只是一个工具，只懂得语言的规则并不能编制出有效的高质量的程序，下面所讲座的算法，就是研究解题的步骤和方法，这是编程的基础，同时也是我们解数理化题的基础。
著名计算机科学家沃思提出一个公式:
??数据结构+算法=程序
二新授
什么是算法：广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”。
或者说：算法是解题方法的精确描述。解决一个问题的过程，就是实现一个算法的过程。
1．做任何事情都有一定的步骤。例如要计算

的值，无论手算，心算，或用算盘，计算器计算，都要经过有限的事先设计好的步骤。
2、对同一个问题，往往有不同的解题方法和步骤
如

方法1：顺序计算1-1/2+1/3-1/4+1/5……+1/99-1/100，一直加到100加99次
方法2：先计算+，再计算减，即1+1/3+1/5……+1/99，1/2+1/4+1/6……+1/100当然各种方法有优劣之分。
3、不仅数值计算的问题要研究算法，实际上，做任何事情。都需要事先设想好的步骤和方法，这就是算法。
计算机算法可分为两大类别：
数值运算
非数值运算
数值运算举例：求数值解，例如求方程的根、求函数的定积分等。
非数值运算举例：人名排序，图书资料检索等.
三、简单算法举例
为了理解如何设计算法，下面举几个算法的简单例子。

[例1]有两个杯子A和B，分别盛有果汁和酒，要求将这两个杯子进行互换。
（请学生回答，并要求说清楚明确的步骤）
学生所回答的步骤就是算法的描述：
根据常识，必须增加一个空杯C作为过渡。
其算法表示
步骤1：先将A杯中的果汁倒在C杯中；
步骤2：再讲B杯中的酒倒在A杯中；
步骤3：最后将C杯中的果汁倒在B杯中。
此问题可以抽象为数值运算中的交换两个变量的值，简化为：
①A→C
②B→A
③C→B

[例2]从十个数中挑选出最大的数。
创设情景：这个问题的思路可以用“打描台”来比喻。第一个同学先上讲台，然后第二个同学上去比试，胜者（个子高的）留在讲台上，依次轮流，一直到第十个人比完为止（）一共九次）最后留在讲台上的同学就是胜者（个子最高的同学）。
算法描述：
1．先任选一个数放在变量A中；
2．将第二个数与变量A中的数进行比较，大者放在变量A中；
3．再将第三个数与变量A中的数进行比较，大者放在变量A中；
：
：
：
10．最后将第十个数与变量A中的数进行比较，大者放在变量A中。

这样写算法虽然正确，但是太烦琐了，可以简化为如下：
1．数X→A，计数器0→N；
2．下一个数Y与A比较，大者→A；
3．N+1→N；（增加一次比较次数）
4．若N﹤9，执行第2步，否则停止循环，此时A中的数最大。
显然，用“循环”表示的算法比较简练。
如果题目要求改为“从1000个数中挑选最大者”，只许需要将算法里面的第4步中的“9”改为“999”即可。

[例3]求两个正整数m和n的最大公约数。
解题之前介绍“辗转相除法”求最大公约数的方法。“辗转”就字面意思来讲是翻来覆去的意思，因此“辗转相除法”的格式可以形象地表示为：
将m和n赋具体值，m=60，n=14，板书具体求解方法。
用m作被除数，n作除数，r做余数。
具体方法（算法）为：
①求m/n的余数r；
②若r=0，则n为最大公约数，若r≠0，执行第③步；
③将n→m，将r→n中；
④返回重新执行第①步。
注意：如果事先不知道M,N两个数谁大谁小，应（可）在第一步之前增加一个步骤，比较一下两个数的大小，大数在m中，小数在n中。

四、算法的特性
1、有穷性：一个算法应该包含有限个操作步骤，而不能是无限的。
2、确定性：算法的每个步骤都应该是明确无误的，不能含义模糊，使执行者无所适从。
3、有零个或者多个输入
4、有一个或者多个输出
5、有效性：算法中的每一步都应该能有效地执行，执行算法最后应该能得到确定的结果。

五、归纳总结
算法的概念；
算法的描述；
算法的特性：
有穷性：包含有限的操作步骤
确定性：算法中的每一个步骤都应当是确定的
有零个或多个输入：输入是指在执行算法时需要从外界取得必要的信息
有一个或多个输出：算法的目的是为了求解，“解”就是输出
有效性：算法中的每一个步骤都应当能有效地执行，并得到确定的结果。
对于程序设计人员来说，我们不仅要会使用现成的算法，还要会设计算法，即要设计出算法中的每一个步骤。

六、练习
①用辗转相除法求324和180的最大公约数。

七、板书设计

八、课后记

高二数学算法概念010

一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性，教师要准备好教案为之后的教学做准备。教案可以让学生们能够在上课时充分理解所教内容，减轻教师们在教学时的教学压力。优秀有创意的教案要怎样写呢？下面是小编为大家整理的“高二数学算法概念010”，但愿对您的学习工作带来帮助。

10.1算法概念
一、教学内容分析
随着计算机在社会各方面的普及，软件的地位日渐突出；软件通常所指的就是计算机可以执行命令的集合，即程序．算法初步就是针对编写计算机程序而设计的一章教学内容．我们知道数学可以培养学生逻辑思维能力和抽象思维能力，算法和编程同样需要很强的逻辑思维能力和抽象思维能力，从这个方面来说，它是数学学科实际应用的一个重要内容．通过本章的学习，可以让学生体会到计算机是一个重要的工具，通过程序的编写和执行，学生可以体会到人的思维在计算机上得到延续．
二、教学目标设计
1.了解算法的基本概念，能够叙述一些简单问题的算法；
2.理解算法与计算机（器）应用之间的关系，通过简单的算法设计初步认识算法的作用.
三、教学重点及难点
重点：理解算法的作用：算法是解决“做什么”和“怎么做”的问题；
难点：设计算法，认识算法的几个特性．
四、教学流程设计

五、教学过程设计
（一）算法的引入
做任何事情都有一定的步骤．例如，你要买电视机，先要选好货物，然后付款，开票，取货．（最好再举出一些更专业的例子）用二分法求函数的零点，也是一套按一定步骤的解题方法．不要以为只有“计算”的问题，才是算法．广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”．
（二）设计几个算法
例1设计算法：求．
解法1①先求，得到结果；
②将步骤①得到的乘积再乘以3，得到结果6；
③将6再乘以4，得到24；
④将24再乘以5，得到120．这就是最后的结果．
[说明]一共4个步骤依次执行，这种结构为顺序结构．这样的算法虽然是正确的，但是太过繁琐．如果是，需要999个步骤，这种做法显然是不可取的．
解法2[分析]可以设计两个变量，一个代表乘数，一个变量代表被乘数．用循环算法来求结果．
①把1赋给变量；
②把2赋给变量；
③做，乘积仍放在变量中，可表示为；
④使的值加1，即；
⑤如果的值不大于5，返回重新执行步骤③以及其后的步骤④和⑤；否则，算法结束．最后的的值就是120．
[说明]不能理解为数学中的，同样不能理解为数学中的等式；解法2表示的算法具有通用性、灵活性，如只要把步骤⑤中的数值5改变为100，就可以求出的值．步骤③④⑤组成一个循环，在实现算法时，要反复多次执行③④⑤步骤，直到某一时刻，在执行步骤⑤时经过判断，乘数已超过规定的数值而不返回到步骤③为止．此时结束算法，变量的值就是所求的结果．
例2对于第七章阅读材料中所给出的Fibonacci数列：
计算并输出和前项的和．
[说明]该例题对于刚接触算法的同学有些过难了．有例1的铺垫，例2就可以很好的理解了．
例3对于任意五个数，设计算法
（1）求它们中的最大数；
（2）在求得最大数的同时，给出该数的序号．

[说明]如果,那么…；否则…．该结构成为条件结构．

例4将任意给定的五个数按数值由小到大的顺序排列．
[说明]步骤①中，就可以实现最大值与的对换，顺序不能颠倒；如果是顺序执行，的值就消失了，这样就出现逻辑上的错误．
从几个实例中，可以体会到算法的一些特点：有限性（如不能出现程序无法终止的情况，如例1步骤⑤中把“的值不大于5”误写成了“的值大于-1”，程序就无法终止了）；确定性（每一个步骤不能存在“二义性”）；可行性；有输入和输出．
根据上面几个例子，介绍顺序结构；条件结构和循环结构．
（三）课堂小结
由学生总结交流：通过本节学习，你对算法的认识是什么？
（四）课后作业
补充：1、写出算法．
练习10.1两个题目．

高二数学教案：《算法的概念》教学设计

高二数学教案：《算法的概念》教学设计

【学习目标】

1.了解算法的含义，体会算法的思想；

2.能够用自然语言叙述算法，知道正确的算法应满足的要求；

3.会写出数值性计算的算法问题和解线性方程（组）的算法；

【新知自学】

问题1.你知道在家里烧开水的基本过程吗？

问题2.两个大人和两个小孩一起渡河，渡口只有一条小船，每次最多能渡1 个大人或两个小孩，他们四人都会划船，但都不会游泳。试问他们怎样渡过河去？

请写出一个渡河方案。

问题3.猜物品的价格游戏：

现在一商品，价格在0~8000元之间，解决这一问题有什么策略？

新知梳理：

1.算法的概念：

数学中的算法通常是指；

现代算法通常是指.

2.算法与 计算机

计算机解决任何问题都要依赖于 ，只有将解决问题的过程分解为若干个 ，即算法，并用计算机能够接受的“语言”准确地描述出来，计算机才能解决问题.

3.算法的特点：

（1）确定性；（2）有限性；（3）普遍性；（4）不唯一性.

对点练习：1. 下列关于算法的描述正确的是（ ）

A.算法与求解一个问题的方法相同

B.算法只能解决一个问题，不能重复使用

C.算法过程要一步一步执行，每步执行的操作必须确切

D.有的算法执行完以后，可能没有结果.

2.下列可以看成算法的是（ ）

A.学习数学时 ，课前预习，课上认真听讲并记好笔记，课下先复习再作业，之后做适当的练习题

B.今天餐厅的饭真好吃

C.这道数学题难做

D.方程 无实数根

3.下列各式的值不能用算法求解的是（）

A.

B.

C.

D.

【合作探究】

典例精析

例题1.给出求1+2+3+4+5的一个算法.

变式练习：1.给出求1+2+3+…+10 0的一个算法.

例题2．写出解方程 的一个算法.

变式练习：2.写出解方程组 的一个算法.

例题3.设计一个问题2的算法.

变式练习：3.一位商人有9枚银元，其中有1枚略轻的是假银元，你能用天平（无砝码）将假银元找出来吗？试写出一个算法.

【课堂小结】

【当堂达标】

1.下列关于算法的叙述中，不正确的是（ ）

A.计算机解决任何问题都需要算法

B.只有将要解决的问题分解为若干步骤，并且用计算机能够识别的语言描述出来，计算机才能解决问题

C.算法执行后可以不产生确定的结果

D.解决同一个问题的算法并不唯一，而且每一个算法都要一步一步执行，每一步都要产生确切的结果

2.下列叙述能称为算法的个数为（ ）

①植树需要运苗、挖坑、栽苗、浇水这些步骤.

②顺序进行下列运算： ， ， ， .

③从枣庄乘火车到徐州，从徐州乘飞机到广州.

④求所有能被3整除的正数，即3,6,9,12，….

3.求 的值的一个算法是：

第一步：求 得到结果3；

第二步：将第一步所得结果3乘5，得到结果15；

第三步： &nb

第四步：再将105乘9得到945；

第五步：再将945乘11，得到10395，即为最后结果.

【课时作业】

1.下列关于算法的说法，正确的个数是（ ）

①求解某一问题的算法是唯一的；②算法必须在有限步骤操作之后停止；③算法的每一步操作必须是明确的，不能有歧义或模糊.

A. 1 B. 2 C. 3 D. 0

2.关于方程 的求根问题，下列说法正确的是（ ）

A.只能设计一种算法

B.可以设计两种算法

C.不能 设计算法

D.不能根据解题过程设计算法

3.早上从起床到出门需要洗脸刷牙（5分钟）、刷水壶（2分钟）、烧水（8分钟）、泡面（3分钟）、吃饭（10分钟）、听广播（8分钟）几个步骤.从下列选项中选 出最好的 一种算法.

A.第一步洗脸刷牙、第二步刷水壶、第三步烧水、第四步泡面、第五步吃饭、第六步听广播

B.第一步刷水壶、第二步烧水同时洗脸刷牙、第三步泡面、第四步吃饭、第五步听广播

C.第一步刷水壶、第二步烧水同时洗脸刷牙、第三步泡面、第四步吃饭同时听广播

D.第一步吃饭同时听广播、第二步泡面、第三步烧水 同时洗脸刷牙、第四步刷水壶

4.给出下列算法：

第一步，输入 的值.

第二步，当 时，计算 ；否则执行下一步.

第三步，计算 .

第四步 ，输出 .

当输入 时，输出 = .

5.求二次函数 的最值的一个算法如下，请将其补充完整：

第一步，计算 .

第二步， .

第三步， .

6.一般一元二次方程组

（其中 ）的求解步骤（参照课本填空）

第一步，

第二步，

第三步，

第四步，

第五步， 　．

7. 写出判断整数 是否为质数的算法．

8.已知直角坐标系中的两点 ， ，写出求直线 的方程的一个算法.

9.写出求 中最小值的算法.

1.1.1　地球的宇宙环境　拓展探究

俗话说，凡事预则立，不预则废。作为高中教师就要好好准备好一份教案课件。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣，让高中教师能够快速的解决各种教学问题。写好一份优质的高中教案要怎么做呢？为了让您在使用时更加简单方便，下面是小编整理的“1.1.1　地球的宇宙环境　拓展探究”，仅供参考，欢迎大家阅读。

1．材料：宇宙就是天地万物的总称。宇宙一词最早出现于战国时代尸校的《尸子》一书中。尸校认为：“上下四方曰宇，往古来今曰宙。”这样，我们可以知道“宇”是表示空间，“宙”是表示时间。空间和时间的概念，随着历史的演进而逐渐发展。宇宙的界限，随着天文学的进步而逐渐扩大。我们的祖先由于受条件的限制，只能用眼睛观测大地万物，因而错误地认为宇宙是有边界的，所以人们常说“近在眼前，远在天边”。虽然先祖关于宇宙边界的认识有失偏颇，但他们在2300多年前就巧妙地把时间和空间结合在一起，这一点是值得肯定的。而欧洲在中古以前，还是把空间与时间割裂开来的。关于宇宙的思想，我们的祖先要比当时的西方人丰富得多。随着科学技术的发展，观测工具日益先进，人们对宇宙的认识逐步加深，从太阳到太阳系，再扩展到银河系、河外星系、星系团、总星系。现已能观测到200多亿光年的宇宙深处，这个范围内包含了10亿个以上的星系。

问题：你所认识的宇宙是怎样的？你能说出人类认识宇宙经历了一个怎样的过程？

我的思路：尽管每个人对宇宙的认识水平不同，认识能力也有差别，但对宇宙认识总有一些共同点，如宇宙是物质的，物质走运动的，宇宙处于不断的运动和发展之中。天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统。目前，人们认识到的天体系统，从小到大排列，有以下几个层次：地月系—太阳系—银河系—总星系。

人类对宇宙的认识经历了漫长的时间。古代自然哲学所讨论的天文学的宇宙，不外平大地和天空。16世纪哥白尼倡导的“日心说”，认为“太阳是宇宙的中心”，意味着宇宙实际上就是太阳系。18世纪天文学家引进“星系”一词，在一定意义上也不过是宇宙的同义语。20世纪以来，尤其是60年代大型天文望远镜的使用，以及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。人们对宇宙的认识不断加深。

2．材料：1972年8月7日太阳出现耀斑大爆发。爆发后，强烈的太阳X射线、紫外线和射电伴随着大量带电粒子流连续猛烈轰击地球达一个星期之久。其中在爆发开始后5小时之内有一股粗约16千米、长达7000多万米的带电粒子流，以每秒6500千米的速度闯进地球大气层，顿时引起地球电离层和地磁场变化。当时几乎所有的飞机和轮船上的磁罗盘指针都颤动起来，全世界的短波无线电通讯彻底中断，极区出现明亮的极光。在一些地区甚至影响到电力线路，致使电灯忽明忽暗，仿佛发生了强烈的雷暴。至于弱电仪器和电子设备更是变化无常，不能正常工作。

太阳活动对地球除爆发性影响之外，还有人从历史记载的统计中得出太阳活动起伏，可能与气候、气象、江河水位，甚至地震等很多方面有关系。例如，有人经研究认为，太阳黑子数的变化与自然灾害活跃期有一定关系，与我国地震活跃期和严重洪涝和其他自然灾害有一定关联。1909、1931、1954、1975年是太阳黑子的双周期，这些双周期刚好就在奉世纪4个地震活跃期中，而双周期及其前后又是我国长江、黄淮流域出现特大洪涝或其他自然灾害的时期。当然，太阳活动对地球的这种影响十分复杂，至今还没有整理出比较确切可靠并可资利用的统计规律，其物理机制是怎样的也还没有搞清楚。

问题：阅读上述材料回答：太阳活动主要类型有哪几种？对地球有哪些影响？

我的思路：这是一个与现实密切结合的问题。太阳大气层时常发生变化，有时甚至较为剧烈，这些变化统称为太阳活动。它包括光球层上的黑子和色球层上的耀斑，太阳的黑子数的增减常作为太阳活动强弱的标志，耀斑是太阳活动最激烈的显示，二者往往相伴出现，活动周期都是11年。

通过上面的材料，我们很容易找出太阳活动的主要类型有黑子和耀斑两种。至于对地球的影响具体有好多方面，需要我们分析、归纳总结。一般思路是：先找出材料中给出了哪些影响，然后再将这些影响分类整理，结合教材进行分析。太阳活动对地球的影响包括对地球自然环境的影响和对人类活动的影响两大方面，具体来说主要影响有：太阳活动会对地球上的大气产生影响，出现气候异常；太阳活动产生的短波辐射和粒子流对地球的电离层产生扰动，影响地面无线电短波通信；当太阳活动增强时，太阳大气抛出的带电粒子流能使地球磁场受到扰动，产生“磁暴现象”使磁针剧烈颤动，不能正确指示方向；另外，太阳活动还与气象、地震都有一定的相关性。

3．材料：今年（2004年）年初，美国宇航局发射火星车“勇气”号及其孪生兄弟“机遇”号相继在火星上着陆，它们的主要使命是研究火星上是否有过水。“机遇”号在对着陆的火星“梅里迪亚尼平面”进行探测的过程中，发现了这一区域历史上部分被液态咸水覆盖的证据。“勇气”号此前也在“古谢夫环形山”其他地方找到水曾存在过的蛛丝马迹。

尽管火星车还没有找到火星存在有机生物的直接证据，但是美宇航局科学家称，“机遇”号火星车找到了火星上曾经存在液态水的证据。根据对火星车探测到的岩层以及其他矿石状况的数据分析，科学家发现火星车所在区域的一些岩层表面有被水浸泡的迹象，这些发现支持这样一个结论，当这些岩层形成时，当时火星的环境可能适合有机生物体的存在和繁衍，当然，这个结论并不表明火星上存在过生命，因为还没有直接证据。

问题：你认为火星上可能有生命吗？同样是太阳系的成员，为什么地球上有生命？

我的思路：探索地外文明，寻找地球以外的生命是宇宙探索的一个重要课题，也是人类长期的梦想之一。据科学家研究，生命是起源于水中，因此寻找水，特别是液态水就成了寻找生命的前提。火星上曾经有水的痕迹，也激起了人们对火星生命的企望。不过，到现在为止人们还没有在火星上发现有任何生命活动的证据。尽管火星和地球同属于太阳系的九大行星之一，也属于类地行星，和地球相比有许多共性，但却没有地球上存在生命物质的条件。

地球上存在生命物质的条件有：地球附近的行星际空间，大、小行星绕日公转方向一致，而且绕日公转轨道面几乎在一个平面上。大、小行星各行其道，互不干扰，使地球处于一个比较稳定的安全的宇宙环境之中；太阳比较稳定，使地球所处的光照条件比较稳定，生命从低级向高级的演化没有中断；地球在太阳系中的位置适中，使之具有人类适宜的温度条件；地球的体积和质量适中，使其能吸引住大气，并经过漫长的演化形成了适宜生物呼吸的大气；地球的内部结构和物质运动使其具有人类不可或缺的生命之源——水的形成和存在。

4、材料：自1975年以来，约有4600颗废弃卫星及同样多的失事火箭及其他航天器的碎片在近地轨道上游荡，它们中虽然每天有2～3颗脱离轨道进入大气尽被烧毁，但仍以每年200～300件的速度增加。它们的运行速度是炮弹飞行速度的几十倍，所以对航天器造成巨大威胁。1996年1月，在太空飞行的美国“奋进”号航天飞机为避免与一个失效卫星发生碰撞，机上宇航员不得不对航线进行调整。1995年，日本宇宙事业开发团发射的大空实验观测自由飞行器，在太空运行8个月后被“奋进”号航天飞机收回，经检查，其外壳被太空垃圾撞击布满麻坑。1983年一小块剥落的油漆曾撞坏“挑战者”号航天飞机的前窗。目前人类发射的航天器在地面监控中心与宇航员密切配合下可及时躲避太空垃圾，而人造卫星则难以躲避。人类现在正研制限制大空垃圾、减少危害的方法，这同样需要世界各国的共同努力，一起来保护宇宙环境。

面对这些存在于大空之中的潜在危险，科学家们大声疾呼，“保持太空清洁！”

问题：现在你是中学生，将来可能成为一名航天科学家，现在你以一名未来航天科学家的身份，向有关部门提出建议，告诉他们保持太空清洁的重要性，太空垃圾是怎样产生的，怎样保持太空清洁？

依据：人类向宇宙空间发射的各种航天器，固然有十分重大的科研和应用价值，但是不可避免地会产生空间垃圾，例如：工作寿命终止的航天器、因意外或有意爆炸产生的碎片，以及宇航员扔出飞船舱外的垃圾等。这些空间垃圾大约以每年10％的速度增加，而且体积越来越大。由于空间垃圾和航天器之间的相对速度很大，一般为每秒几千米至每秒几十千米，因此，即使轻微的撞击，也会造成航天器的重大损坏。

现在，航天专家们已经开始研究限制太空垃圾的产生，以及清除太空垃圾的方法。例如：将停止工作的卫星推进到其他轨道上去，以免同正常工作的卫星发生碰撞；用航天飞机把损坏的卫星带回地球，以减少空间的大件垃圾。

拓展：宇宙资源主要有空间资源、太阳能资源、矿产资源。人们利用宇宙空间这个特殊环境，通过人造卫星可从远距离观测地球，迅速、大量收集地球的各种信息。宇宙具有的失重、高真空、超净和极端温度等条件是生产某些特殊物品所必需的，如太空育种、太空冶金等。

5、太阳活动对人类影响有多大？

2004年的2月底到3月初，日面上出现了两个大太阳黑子群。许多人在早晨和傍晚都以肉眼看到了它们。一些新闻媒体进行了报道。随之，不少新闻媒体报道有关太阳活动对人类的影响。报道中有些不实之词，甚至耸人听闻。现在，太阳正处在它的第23个活动高峰期，日面上黑子群相当多。经常会出现大太阳黑子群，这是很正常的。2月底到3月初的两太阳黑子群虽然大，但并没有发生太强烈的太阳爆发，对地球影响不大。

人们常说，太阳是万物之源，万物生长靠太阳。太阳给地球带来了光明和温暖，给人类以生存的条件，创造了人类生活的美好环境。但是，太阳活动特别是大爆发确实会影响和破坏地球环境，特别是近地空间环境。如太阳的强粒子辐射若到达地球，就会破坏宇航环境以及与之相关的现代尖端技术的试验和实施。太阳X射线爆发会引起地球电离层突然骚扰，因而导致短波通信衰减，甚至中断。但是，不管多强的太阳活动对我们人类平常的地面活动不会构成像地震那样的直接严重威胁。太阳和太阳爆发的能量辐射分为粒子辐射和电磁辐射。它们对地球大气的影响是不同的。

当太阳上有大爆发时，有时会喷射出大量的高能带电粒子流，人们把它称作太阳风暴。当这些高能带电粒子流到达地球轨道附近时，我们称它们为太阳质子事件。当这些粒子沿地球磁场到达地球极区时，人们称它们为极盖事件。高能带电粒子流会破坏卫星的控制系统和击毁电子元器件，从而导致航天器的控制系统和传感器失灵，以致整个航天器被毁；太阳高能带电粒子流还会威胁宇航员的生命，强太阳质子事件也会对在高纬地区飞行的旅客和乘务人员构成辐射威胁。另外，强高能带电粒子流对地球的冲击会引起地球电磁系统的变化和地磁暴，从而可能导致高纬地区高压输电网络和地下输油管道损坏。

除了粒子辐射外，伴随太阳耀斑，还发射强烈的X射线辐射。我们称它为X射线爆发或X射线耀斑。这种频率极高的辐射，在20世纪60年代，随着火箭的升空和宇宙飞行器的问世才被观测到。因为X射线爆发的绝大部分都被地球大气吸收了，在地面很难观测到它们。与太阳耀斑相伴的X射线爆发会引起地球电离层的扰动，使电离层的电子密度增加，这时通过电离层反射传播的短波无线电信号会被部分地、甚至全部地吸收，从而导致通讯衰减或中断。太阳紫外线辐射增强也会增加地球电离层的电离度，因而使地球大气向外膨胀，增加对中、低轨道卫星的拖曳力。

另外，太阳活动对气候、天气、人类的地面活动有没有影响呢？应该说是有的，但比起对空间环境的影响要弱得多，而且是间接的。

大家都听说过太阳活动的“蒙德极小期”，这是英国天文学家蒙德最先发现的，因而以其名命名。蒙德的研究证明，公元1645到1715年间，太阳上很少有黑子。这个时期，北欧气候非常寒冷。我国历史学家的考证证明，这个时期是人类有史以来最冷的时期，被称作“小冰河期”。我国的地震学家也证明，这个时期是华北大地震最多的时期。人们认为这个时期的寒冷和地震与太阳上少黑子有关。

从1801年科学家就开始研究太阳黑子与地球上旱涝灾害的关系，发现当日面上黑子少时，一些地区雨量就少，地面干旱，但是，后来有的统计研究认为当日面上黑子多时，一些地区雨量就少，地面干旱。这种对不同地区统计而得到的相反结果就很难使人相信地面雨量的多少与太阳活动有直接关系。从物理角度讲，太阳对地球的影响是全球性的，即便有关也是太阳因素经地球内因的作用进行了再分配。

太阳活动可能对人类的情绪和疾病有推波助澜的作用。空间物理环境随太阳活动（能量）的波动经日地能量耦合可能会影响地面人类的生理功能和疾病。一些研究表明动、植物的繁殖、发育和生长过程受太阳活动的调节。一些研究者指出，新生儿的死亡率和妇女的疾病发生率与太阳黑子活动强弱呈正相关关系。像一些传染病（猩红热、白喉症、痢疾、流感等）、心血管疾病、眼病等等的发病率都与太阳活动的强弱呈正相关关系。但是，应提请注意的是，这些影响不是太阳辐射的电磁波和粒子直接打到地面上引起的。一些科学家认为，起因于太阳风暴的地磁活动对人体内分泌水平具有显著的调制作用，人体的神经系统对地磁扰动非常敏感。当地磁活动强烈时，人类植物神经系统交感神经的紧张程度有提高，因而人类的攻击性行为加剧，交通事故增多，人的判断错误串上升。还有一些科学家和医学家认为人体有生物电。脑电图、心电图等的测试仪器就是据此而设计的。无数细胞生物电汇集，形成人体的电磁场。在通常情况下，人体电磁场和地球电磁场处于相互融洽状态。当地球磁场被强烈扰动时，会打破人体电磁场和地球电磁场的平衡，使人体的某些功能发生紊乱，影响人的情绪和诱发疾病。

近十几年来引起地球空间环境最强烈的、灾害性变化的太阳活动发生在1989年3月。3月初，日面上出现了一个大太阳黑子群，它的面积相当于几十个地球的面积。此黑子群发生的几十个强烈耀斑活动引起过39次强烈短波通讯突然骚扰，其中15次通讯部分中断，24次全部中断。这个黑子群发生的大爆发把大量的高能带电粒子抛向地球，在近地空间，或者说卫星轨道空间引起了一场灾难。据美国地球物理资料中心统计，1989年3月份，有46例卫星异常的记录。源于这个黑子群的太阳风暴到达地球，引起强烈地磁暴。这次强日地活动使加拿大魁北克省的大部分地区停电达9小时以上，600万居民受到影响，使魁北克省电力公司损失19400兆瓦的电力。

正是鉴于上述原因，不少国家非常注意太阳活动对地球环境的严重影响和控制。从60年代开始，纷纷成立日地空间天气的预报结构，进行相关研究和预报服务，并且成立了“国际空间环境服务中心”，总部设在美国。其下设有10个区域警报中心。有美国、加拿大、俄罗斯、日本、捷克斯洛伐克、法国、印度、澳大利亚、波兰和我国。随着我国航天事业的崛起和国防通讯事业的发展，我国从20世纪60年代末就开始了太阳活动预报的研究和服务，为我国的航天事业、国防通讯事业作出了有益的贡献。目前，我国正在组织有关单位制定“我国空间天气战略计划”。随着我国科学技术的进步，日地空间环境预报和服务必将为我国的航天事业，国防通讯事业作出更大的贡献。

然而，我们不要产生误解，更不必惊慌失措。太阳活动不会给在地面活动的人类带来像地震那样可怕的灾难，更何况能导致强烈地磁暴的太阳爆发是稀少事件。