3.3人类对宇宙的探索-2024-2025学年七年级科学上册同步精讲精练（浙教版2024）

第3章 广袤浩瀚的宇宙 第3节 人类对宇宙的探索 ◆网络构建 ◆课本导学 一、从地心说到日心说 二、现代宇宙学说 三、银河系和河外星系 四、恒星 ◆基础训练 知识点1 从地心说到日心说 知识点2 现代宇宙学说 知识点3 银河系和河外星系 知识点3 恒星 易错点1 对星系运动模型认识错误 易错点2 对恒星演化的图示认识错误 ◆强化训练 一、从地心说到日心说 1.我国古代对于宇宙的认识 (1)“盖天说” ①出现时间：中国战国时期。 ②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。 (2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星（金星、木星、水星、火星、土星，即“金木水火土”）的基本运动规律，并能推算天象的发生。 2.“地心说” (1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模型。 【名师讲解】“地心说”是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，但是它的历史功绩不应被抹杀。 (2)主要内容 托勒密的“地心说”示意图 (3)影响：“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。 ◆教材<思考与讨论>“日心说”中有关宇宙以太阳为中心的提法也有不正确之处，请用相关知识结识（见课本第117页） 太阳不是处于宇宙的中心。太阳位于太阳系中，太阳系属于银河系，太阳系也不在银河系的中心。银河系也是众多星系中的一个，并非宇宙中心。 【例1】下列关于“地心说”宇宙体系的说法，不正确的是（ ） A.认为地球是宇宙的中心 B.打破了“天圆地方”的宇宙观，建立了宇宙空间的观念 C.可以解释5颗行星的观测路径 D.发展了“日心说”宇宙体系 3.“日心说” (1)提出背景：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。 (2)提出过程：16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器，经过20年的天文观测与研究发现，与其他5颗行星一样，地球也是一颗行星。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》，阐述了“日心说”的理论基础。 【名师讲解】科学家在对宇宙各方面建模时仍遵循简单、对称和美观的原则。 (3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。 哥白尼的“日心说”示意图 (4)影响：与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。 【名师讲解】现代科学方法探索自然的思想，须用实际观测进行检验，检验不合格的思想会被抛弃。采用这种方式，科学家慢慢形成了理解宇宙的更好知识体系。 (5)伽利略对“日心说”学说的推广 ①科学家伽利略所收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。 ②学说的证据1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据： a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美； b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。 c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。 d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 ③伽利略挑战了居于统治地位的“地心说”。1633年，罗马宗教裁判所判处伽俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。 (6)学说的重要意义 哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。 【例2】下列关于“日心说”宇宙体系学说的说法，不正确的是（ ） A.“日心说”阐明了天体运行规律，为后人认识太阳系，进而认地球的起源奠定了基础 B.“日心说”挑战了长期居于统治地位的“地心说” C.“日心说”从现代天文学的角度看是正确的 D.伽利略为“日心说”的发展作出了重要的贡献 二、现代宇宙学说 1.宇宙的组成 我们看到的宇宙是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。 【名师讲解】宇宙学——研究宇宙的性质、结构和演化(起源、演化和死亡)的科学。 2.星系的观测 二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动 (1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。 (2)运动特点：银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 (3)哈勃定律 ①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd 其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 ②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。 ◆教材<思考与讨论>几乎所有的星系都再退行，是否意味着地球处于宇宙的中心？（见课本第119页） 不是的，几乎所有的星系都在退行，并不意味着地球处于宇宙的中心。科学家们发现，除了距离最近的星系之外，其他的星系都在远离地球而去。此外他们还发现，距离越远的星系，其退行的速度越快。但是，这些星系的退行运动并不是穿行于宇宙空间之中的，而是宇宙空间自身的整体膨胀。 【例3】下列关于星系间距离的描述，正确的有（ ） ①地球与宇宙中所有星系的距离都在扩大 ②地球与宇宙中星系的距离有的在扩大，有的在缩小 ③宇宙中星系间的距离都在扩大 ④宇宙中星系间的距离有的在扩大，有的在缩小 A.①④ B.①③ C.②③ D.②④ 4.星系运动模型的建立 为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型、了解星系运动的特点。 ◆教材<探索活动>观察充气气球上小纸片距离的变化（见课本第119页） 气球上贴上圆形小纸片后，持续向气球充气，我们会发现气球上圆形小纸片间的距离在不断扩大，如果这些圆形小纸片代表星系，那么原先靠得很近的“星系”之间的距离在不断地增大。 实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 【例4】[台州中考]如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（ ） A.彼此靠近 B.缓慢结合 C.相互远离 D.保持不动 5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献 (1)1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 (2)1922年，苏联科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了! 【名师讲解】现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为理论基础，以天文观测为事实依据。 6.宇宙大爆炸理论 (1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。 (2)主要内容：宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 (3)宇宙大爆炸理论的证实 ①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 ②实际观测的结果：测到来自空间各个方向的辐射，对应温度约为2.73K，与理论预测温度非常接近。 【名师讲解】宇宙大爆炸理论得到了广泛的认可，成为宇宙学中的标准模型。但宇宙的研究并没有结束。即使是标准类型，也面临着多方面的挑战。 像一切科学理论一样，宇宙大爆炸理论没有，也不会穷尽一切真理，它也有局限性，是“未完成的乐章”。 (4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 (5)宇宙的起源与演化 ①多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。 ②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 宇宙演化年表 (6)宇宙大爆炸理论的不足虽然宇宙大爆炸理论已经取得很大的成功，但是随着研究的不断深入，仍然遇到了不少的疑难问题。宇宙让我们的思考广阔而深邃。宇宙有没有边界?宇宙会终结吗?……这些问题，有待于人们去探索和证实。 【名师讲解】有关宇宙起源的其他假说：(1)“宇宙永恒”假说。这种假说是奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出的，后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论。他们认为宇宙并不像人们所说的那样动荡不定，宇宙中的星体、星体密度及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是“宇宙永恒”假说。(2)“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成的星系是一个层次，许多星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团组成的超星系团又是一个层次。 ◆教材<思考与讨论>是否可以做出这样的盘点：宇宙在不断膨胀，这意味着过去的宇宙比现在小。那么时间越往前，宇宙中的星系之间的距离是否必然越小？再往前倒退至某一时间，宇宙是否密集在一个点上？（见课本第120页） 根据目前的宇宙大爆炸理论，宇宙确实在不断膨胀，这意味着在过去的某个时刻，宇宙比现在小，星系之间的距离也更近。然而，当追溯到宇宙诞生的极早期，根据现有理论，宇宙可能经历了一个被称为“奇点”的阶段，在这个点上，传统的物理学定律可能不再适用。但目前对于“奇点”的本质和在那之前的情况，我们的理解还存在很多的未知和不确定性。 虽然当前的科学理论支持宇宙从一个高密度、高温的状态开始膨胀，但对于宇宙最初的那个瞬间，还需要更多的研究和探索来完善和验证相关的理论。 【例5】目前，宇宙大爆炸理论已被大多数科学家接受，其主要观点是（ ） A.宇宙目前仍处在不断地膨胀之中 B.宇宙曾以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中 C.宇宙在爆炸中诞生，并不断地膨胀下去 D.以上说法都是 三、银河系和河外星系 最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。 1.星系 (1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。 (2)分类：天文学家把大多数星系分为三类——旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 旋涡星系 椭圆星系 不规则星系 【名师讲解】太阳不在银河系的中心，人类又一次破除了自己位于宇宙中心的观念。 2.银河系 我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。 (1)银河系的组成 银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 (2)银河系的大小 ①银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。 ②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。 ③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。 【名师讲解】光年，是指光在一年内走过的距离，是一个长度单位，常用于表示天文学距离，约为9.46×1012km。光年由于带有“年”字，常被误认为是时间单位。 (3)银河系的形状 银河系示意图 银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 【例6】下列关于银河系的叙述，正确的是（ ） A.银河系的中心是太阳 B.银河系的直径达1000万光年 C.银河系由众多恒星及星际物质组成 D.银河系的形状俯视呈扁圆盘状，侧视呈旋涡状 3.不同尺度的天体范围 银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨的范围。 【名师讲解】晴朗的夜晚，我们看到的天空中可见的光点都可能是一个遥远的星系。 4.河外星系 (1)1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。 (2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 【名师讲解】“时光回溯”：遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在能够“观察”得更远的望远镜的帮助下，科学家就可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上的事件。 5.观测北极星 (1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。 简单口诀：东南西北，春夏秋冬。 (2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。 认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。 【例7】在某天晚上的8时，小李看见夜空中的北斗七星如右图所示，则此时的季节是（ ） A.春季 B.夏季 C.秋季 D.冬季 四、恒星 1.研究恒星演化的意义 太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。 2.恒星的诞生 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。 随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。 3.恒星的演化过程 当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢?像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。 4.恒星寿命与质量的关系 恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命（指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间）的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 ◆教材<思考与讨论>2.一颗质量是太阳80%的恒星能存在多久？2.一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？（见课本第126页） 2.一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在的时间大约为130亿年，而一颗质量是太阳1.7倍的恒星能存在的时间大约为30亿年。 3.一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 【例8】一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示。根据图中信息可以判断（ ） ①质量大的恒星寿命较短②质量小的恒星寿命较短③太阳的寿命约为10亿年④太阳的寿命约为100亿年 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 5.太阳未来的演变过程 (1)太阳目前的状态(成年阶段) 太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。 (2)太阳的未来(晚年阶段) ◆教材<思考与讨论>了解太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？（见课本第127页） 了解太阳一生的演化让我们对宇宙的宏大、神秘、复杂和有序有了更深刻的感悟，太阳一生的演化过程展示了宇宙中天体的形成、发展和消亡的复杂机制。这让我们意识到宇宙中存在着各种各样的天体，它们都遵循着特定的物理规律，但又表现出丰富多样的特征和行为。这也激发了我们对未知的探索欲望和对宇宙的敬畏之心。 【名师讲解】红巨星：其外观为红色，直径比太阳大10～100倍，亮度比太阳大得多。肉眼看到的最亮的星体中，大多数是红巨星。红超巨星与红巨星类似，只是体积更大。 太阳的一生可表示为星云(收缩)→太阳(球核收缩)→红巨星(球核进一步收缩)→白矮星(核反应停止)→黑矮星→消亡。 【例9】如图是太阳从“出生”到“消亡”的示意图。读图，回答下列问题。 (1)现在，我们每天看到的太阳大约处于图中的（ ） A.AB段 B.BD段 C.DE段 D.EF段 (2)在DE阶段，太阳将形成（ ） A.星云 B.稳定状态的恒星 C.红巨星 D.超新星 (3)在EF阶段，太阳将形成一颗（ ） A.超新星 B.白矮星 C.中子星 D.黑洞 (4)在太阳的演化过程中，最亮的是___________，密度最大的是___________。宇宙中密度最大的天体是___________，连光也无法逃脱它的吸引。 6.恒星的演化 与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。 (1)如果恒星的质量介于1~8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。 (2)如果恒星的质量是太阳质量的10~20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。 (3)当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体一黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 恒星的演化 【名师讲解】中子星，是处于演化后期的恒星。当恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。 7.黑洞的发现 几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×10光年之遥。 8.恒星的一生 每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。 【名师讲解】正如动植物死亡会成为下一代生命的原料一样，恒星的死亡也都有一个共同的特征，即将其本体中的大量物质抛射到星际空间中，这些物质逐渐弥漫在宇宙空间，以气体或尘埃的形式成为新一代恒星的原料。 【例10】下列关于大恒星演化过程的叙述，正确的有（ ） ①大恒星的演化过程依次是大恒星→红超巨星→超新星→中子星(或黑洞) ②大恒星在演化的过程中体积越来越大 ③大恒星在演化的过程中体积先变大，后变小 ④大恒星最后以成为黑洞而告终 A.①②④ B.①③④ C.①③ D.③④ ◆知识点1 从地心说到日心说 1.下列关于“日心说”和“地心说”比较的说法，正确的是（ ） A.“地心说”不是科学假说，“日心说”是科学假说 B.“地心说”和“日心说”都促进了天文学的发展 C.“日心说”的形成符合当时的科学水平 D.太阳中心论的宇宙观，从现在看还是正确的 2.[2023浙江金华调研]请回答关于“地心说”和日心说”的问题。 (1)两个学说的共同观点是___________。 A.地球是静止不动的 B.地球是宇宙的中心 C.地球是球体 (2)“地心说”的理论相当于我们昼夜交替现象假说中的___________，而“日心说”的理论相当于假说中的___________。 A.地球不动，太阳围着地球转 B.太阳不动，地球围着太阳转 C.地球围着太阳转，同时地球自转 (3)自古以来，人们就试图对地球昼夜交替的现象进行解释，其中，最著名的学说有希腊天文学家___________提出的“地心说”理论和波兰天文学家___________提出的“日心说”理论。 (4)下面是两个学说示意图，其中甲表示“___________”，乙表示“___________”。 ◆知识点2 现代宇宙学说 3.[丽水中考]下列说法中，正确的是（ ） A.宇宙是有起源的、膨胀的、演化的 B.太阳是宇宙的中心 C.宇宙中星系间的距离是恒定不变的 D.地球是宇宙的中心 ◆知识点3 银河系和河外星系 4.[2023浙江杭州期末]2021年3月31日起，“中国天眼”(500米口径球面射电望远镜)向全世界科学家进一步探索宇宙的奥秘提供了方便。下列说法正确的是（ ） A.太阳系是银河系的中心 B.银河系是宇宙的中心 C.国际上把天空分为88个星座，每个星座只有一颗恒星 D.银河系和所有河外星系共同构成广阔无垠的宇宙 5.关于银河系的叙述，正确的是（ ） A.银河系是我们目前已观察到的宇宙的全部 B.太阳系是银河系内唯一的天体系统 C.组成银河系的各天体均匀地分布在银河系中 D.银河系视像一个中间厚、四周薄的铁饼，俯视像一个大漩涡 6.下列有关说法正确的是（ ） A.月相变化依次为新月、上弦月、下弦月、满月 B.太阳大气层由外到内依次为日冕层、色球层、光球层 C.北半球二分二至出现先后顺序为春分、秋分、夏至、冬至 D.不同层次的星系由小到大依次为地月系、银河系、太阳系、总星系 7.下列关于宇宙星空的描述正确的是（ ） A.日月星辰的东升西落主要是地球公转引起的 B.宇宙中的恒星都绕着银河系中心运转 C.同一地点的不同时刻观察到宇宙星空是不一样的 D.晴朗的夜晚用眼睛观察星星的明暗程度可以确定这些星星离我们的远近 ◆知识点4 恒星 8.下列关于恒星的说法，正确的是 A.“白矮星”相当于太阳的中年阶段（ ） B.“恒星”即“永恒不变的星”，它在宇宙中的位置和形状都是固定不变的 C.恒星离我们实在太遥远了，以至于恒星在天空中的变动我们很难察觉 D.远处观测者能够看到来自黑洞的光，因此天文学家能够测出黑洞的存在? 9.图示为恒星的寿命与其质量的关系图。由图可知，恒星的质量越大，其寿命越___________ (填“长”或“短”)；若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为___________×109年。 ◆易错点1 对星系运动模型认识错误 10.[2023浙江嘉兴期中]我们利用气球做了星系运动特点的模拟实验(如图)，下列对该实验的描述中，错误的是（ ） A.在气球表面画上的这些小圆，是模拟宇宙中的星系 B.给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙的膨胀 C.气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D.气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 易错点2 对恒星演化的图示认识错误 11.在认识世界时，我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一生的体积变化规律最为合理的图像是（ ） 1.[2023浙江温州期中]下列关于“地心说”和“日心说”叙述中正确的是（ ） A.太阳东升西落的现实，说明“地心说”是有科学道理的 B.“日心说”否定了“地心说”是科学的否定，因此“日心说”是完美的学说 C.“日心说”是人类认识自然过程中的又一进步，但也存在一定的缺陷 D.以上说法均不正确 2.[温州中考]宇宙大爆炸理论认为宇宙处于不断膨胀中。所有的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，退行速度越快。若在我们所在的星系1观测，下图中能类比宇宙膨胀的是(箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢)（ ） 3.“嫦娥五号”是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。下列不属于“嫦娥五号”飞行领域的是（ ） A.地月系 B.银河系 C.河外星系 D.可观测宇宙 4.在恒星的演化过程中不可能形成的是（ ） A.行星 B.中子星 C.红巨星 D.黑洞 5.我国北宋至和元年(公元1054年)5月的某个清晨，在东方“天关”附近(金牛座的位置)突然出现了一颗“客星”，其“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，司天监(当时的国家天文台)对这颗“天关客星”用肉眼连续观察了两年之久，直到看不见为止。19世纪，人们用望远镜发现在这个方向有一个“蟹状星云”。20世纪初发现这团星云在膨胀，由膨胀速率推算，公元1054年刚好是膨胀开始的时刻。阅读上述文字，你认为下列猜想中，不正确的是（ ） A.中国记录的“天关客星”可能是一次典型的超新星爆发 B.“蟹状星云”爆发时抛射的物质，随后不断地扩散，最后形成孕育新一轮恒星的星云 C.“天关客星”爆发后可能会形成一种体积小、密度大的中子星 D.“蟹状星云”就是一颗恒星 6.研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小，结合表格和图中信息，推测四种恒星中寿命最长的是（ ） 恒星 质量(与太阳相比的倍数) 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 A.天狼A星 B.天狼B星 C.织女星 D.牛郎星 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 广袤浩瀚的宇宙 第3节 人类对宇宙的探索 ◆网络构建 ◆课本导学 一、从地心说到日心说 二、现代宇宙学说 三、银河系和河外星系 四、恒星 ◆基础训练 知识点1 从地心说到日心说 知识点2 现代宇宙学说 知识点3 银河系和河外星系 知识点3 恒星 易错点1 对星系运动模型认识错误 易错点2 对恒星演化的图示认识错误 ◆强化训练 一、从地心说到日心说 1.我国古代对于宇宙的认识 (1)“盖天说” ①出现时间：中国战国时期。 ②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。 (2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星（金星、木星、水星、火星、土星，即“金木水火土”）的基本运动规律，并能推算天象的发生。 2.“地心说” (1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模型。 【名师讲解】“地心说”是世界上第一个行星体系模型。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，但是它的历史功绩不应被抹杀。 (2)主要内容 托勒密的“地心说”示意图 (3)影响：“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。 ◆教材<思考与讨论>“日心说”中有关宇宙以太阳为中心的提法也有不正确之处，请用相关知识结识（见课本第117页） 太阳不是处于宇宙的中心。太阳位于太阳系中，太阳系属于银河系，太阳系也不在银河系的中心。银河系也是众多星系中的一个，并非宇宙中心。 【例1】下列关于“地心说”宇宙体系的说法，不正确的是（ ） A.认为地球是宇宙的中心 B.打破了“天圆地方”的宇宙观，建立了宇宙空间的观念 C.可以解释5颗行星的观测路径 D.发展了“日心说”宇宙体系 答案：D 解析：“日心说”推翻了“地心说”的理论。 3.“日心说” (1)提出背景：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。 (2)提出过程：16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器，经过20年的天文观测与研究发现，与其他5颗行星一样，地球也是一颗行星。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》，阐述了“日心说”的理论基础。 【名师讲解】科学家在对宇宙各方面建模时仍遵循简单、对称和美观的原则。 (3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。 哥白尼的“日心说”示意图 (4)影响：与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。 【名师讲解】现代科学方法探索自然的思想，须用实际观测进行检验，检验不合格的思想会被抛弃。采用这种方式，科学家慢慢形成了理解宇宙的更好知识体系。 (5)伽利略对“日心说”学说的推广 ①科学家伽利略所收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。 ②学说的证据1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据： a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美； b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。 c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。 d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 ③伽利略挑战了居于统治地位的“地心说”。1633年，罗马宗教裁判所判处伽俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。 (6)学说的重要意义 哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。 【例2】下列关于“日心说”宇宙体系学说的说法，不正确的是（ ） A.“日心说”阐明了天体运行规律，为后人认识太阳系，进而认地球的起源奠定了基础 B.“日心说”挑战了长期居于统治地位的“地心说” C.“日心说”从现代天文学的角度看是正确的 D.伽利略为“日心说”的发展作出了重要的贡献 答案：C 解析：“日心说”在今天看来，也不是正确的，因为太阳并不是宇宙的中心。 二、现代宇宙学说 1.宇宙的组成 我们看到的宇宙是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。 【名师讲解】宇宙学——研究宇宙的性质、结构和演化(起源、演化和死亡)的科学。 2.星系的观测 二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动 (1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。 (2)运动特点：银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 (3)哈勃定律 ①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd 其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 ②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。 ◆教材<思考与讨论>几乎所有的星系都再退行，是否意味着地球处于宇宙的中心？（见课本第119页） 不是的，几乎所有的星系都在退行，并不意味着地球处于宇宙的中心。科学家们发现，除了距离最近的星系之外，其他的星系都在远离地球而去。此外他们还发现，距离越远的星系，其退行的速度越快。但是，这些星系的退行运动并不是穿行于宇宙空间之中的，而是宇宙空间自身的整体膨胀。 【例3】下列关于星系间距离的描述，正确的有（ ） ①地球与宇宙中所有星系的距离都在扩大 ②地球与宇宙中星系的距离有的在扩大，有的在缩小 ③宇宙中星系间的距离都在扩大 ④宇宙中星系间的距离有的在扩大，有的在缩小 A.①④ B.①③ C.②③ D.②④ 答案：B 解析：根据哈勃的发现可知，所有的星系都在远离我们而去，星系间的距离在不断地扩大。 4.星系运动模型的建立 为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型、了解星系运动的特点。 ◆教材<探索活动>观察充气气球上小纸片距离的变化（见课本第119页） 气球上贴上圆形小纸片后，持续向气球充气，我们会发现气球上圆形小纸片间的距离在不断扩大，如果这些圆形小纸片代表星系，那么原先靠得很近的“星系”之间的距离在不断地增大。 实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 【例4】[台州中考]如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（ ） A.彼此靠近 B.缓慢结合 C.相互远离 D.保持不动 答案：C 解析：星系之间的距离在不断扩大，那么整个宇宙的体积也就在不断地扩大，也就是整个宇宙在不断地膨胀。若用面团上的葡萄干来模拟星系，结合图示可知，各个葡萄干之间的距离变大，说明了星系距离在变大，星系在相互远离。 5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献 (1)1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 (2)1922年，苏联科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了! 【名师讲解】现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为理论基础，以天文观测为事实依据。 6.宇宙大爆炸理论 (1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。 (2)主要内容：宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 (3)宇宙大爆炸理论的证实 ①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 ②实际观测的结果：测到来自空间各个方向的辐射，对应温度约为2.73K，与理论预测温度非常接近。 【名师讲解】宇宙大爆炸理论得到了广泛的认可，成为宇宙学中的标准模型。但宇宙的研究并没有结束。即使是标准类型，也面临着多方面的挑战。 像一切科学理论一样，宇宙大爆炸理论没有，也不会穷尽一切真理，它也有局限性，是“未完成的乐章”。 (4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 (5)宇宙的起源与演化 ①多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。 ②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 宇宙演化年表 (6)宇宙大爆炸理论的不足虽然宇宙大爆炸理论已经取得很大的成功，但是随着研究的不断深入，仍然遇到了不少的疑难问题。宇宙让我们的思考广阔而深邃。宇宙有没有边界?宇宙会终结吗?……这些问题，有待于人们去探索和证实。 【名师讲解】有关宇宙起源的其他假说：(1)“宇宙永恒”假说。这种假说是奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出的，后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论。他们认为宇宙并不像人们所说的那样动荡不定，宇宙中的星体、星体密度及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是“宇宙永恒”假说。(2)“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成的星系是一个层次，许多星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团组成的超星系团又是一个层次。 ◆教材<思考与讨论>是否可以做出这样的盘点：宇宙在不断膨胀，这意味着过去的宇宙比现在小。那么时间越往前，宇宙中的星系之间的距离是否必然越小？再往前倒退至某一时间，宇宙是否密集在一个点上？（见课本第120页） 根据目前的宇宙大爆炸理论，宇宙确实在不断膨胀，这意味着在过去的某个时刻，宇宙比现在小，星系之间的距离也更近。然而，当追溯到宇宙诞生的极早期，根据现有理论，宇宙可能经历了一个被称为“奇点”的阶段，在这个点上，传统的物理学定律可能不再适用。但目前对于“奇点”的本质和在那之前的情况，我们的理解还存在很多的未知和不确定性。 虽然当前的科学理论支持宇宙从一个高密度、高温的状态开始膨胀，但对于宇宙最初的那个瞬间，还需要更多的研究和探索来完善和验证相关的理论。 【例5】目前，宇宙大爆炸理论已被大多数科学家接受，其主要观点是（ ） A.宇宙目前仍处在不断地膨胀之中 B.宇宙曾以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中 C.宇宙在爆炸中诞生，并不断地膨胀下去 D.以上说法都是 答案：D 解析：大爆炸宇宙论认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙全部以极大的密度和温度被挤压在一个“原始火球”中，宇宙就是在它的大爆炸中诞生的。宇宙在爆炸中诞生，随着时间的推移，宇宙半径在增大，并不断地膨胀下去。 三、银河系和河外星系 最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。 1.星系 (1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。 (2)分类：天文学家把大多数星系分为三类——旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 旋涡星系 椭圆星系 不规则星系 【名师讲解】太阳不在银河系的中心，人类又一次破除了自己位于宇宙中心的观念。 2.银河系 我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。 (1)银河系的组成 银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 (2)银河系的大小 ①银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。 ②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。 ③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。 【名师讲解】光年，是指光在一年内走过的距离，是一个长度单位，常用于表示天文学距离，约为9.46×1012km。光年由于带有“年”字，常被误认为是时间单位。 (3)银河系的形状 银河系示意图 银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 【例6】下列关于银河系的叙述，正确的是（ ） A.银河系的中心是太阳 B.银河系的直径达1000万光年 C.银河系由众多恒星及星际物质组成 D.银河系的形状俯视呈扁圆盘状，侧视呈旋涡状 答案：C 解析：太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，A项错误；银河系的直径约为1.0×105光年，B项错误；银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，C项正确；银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状，从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，D项错误。 3.不同尺度的天体范围 银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨的范围。 【名师讲解】晴朗的夜晚，我们看到的天空中可见的光点都可能是一个遥远的星系。 4.河外星系 (1)1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。 (2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 【名师讲解】“时光回溯”：遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在能够“观察”得更远的望远镜的帮助下，科学家就可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上的事件。 5.观测北极星 (1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。 简单口诀：东南西北，春夏秋冬。 (2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。 认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。 【例7】在某天晚上的8时，小李看见夜空中的北斗七星如右图所示，则此时的季节是（ ） A.春季 B.夏季 C.秋季 D.冬季 答案：C 解析：斗柄朝右，即西边，为秋天。 四、恒星 1.研究恒星演化的意义 太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。 2.恒星的诞生 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。 随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。 3.恒星的演化过程 当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢?像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。 4.恒星寿命与质量的关系 恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命（指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间）的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 ◆教材<思考与讨论>2.一颗质量是太阳80%的恒星能存在多久？2.一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？（见课本第126页） 2.一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在的时间大约为130亿年，而一颗质量是太阳1.7倍的恒星能存在的时间大约为30亿年。 3.一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 【例8】一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示。根据图中信息可以判断（ ） ①质量大的恒星寿命较短②质量小的恒星寿命较短③太阳的寿命约为10亿年④太阳的寿命约为100亿年 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 答案：C 解析：图中横坐标表示恒星的质量，越往右质量越大，纵坐标表示恒星寿命，越往上寿命越长。根据图中曲线的变化可以推知，质量大的恒星寿命较短，质量小的恒星寿命较长。恒星的质量是1的时候对应的恒星寿命数值约是10，但注意单位是10亿年，因此可以看出太阳的寿命约是100亿年。 5.太阳未来的演变过程 (1)太阳目前的状态(成年阶段) 太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。 (2)太阳的未来(晚年阶段) ◆教材<思考与讨论>了解太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？（见课本第127页） 了解太阳一生的演化让我们对宇宙的宏大、神秘、复杂和有序有了更深刻的感悟，太阳一生的演化过程展示了宇宙中天体的形成、发展和消亡的复杂机制。这让我们意识到宇宙中存在着各种各样的天体，它们都遵循着特定的物理规律，但又表现出丰富多样的特征和行为。这也激发了我们对未知的探索欲望和对宇宙的敬畏之心。 【名师讲解】红巨星：其外观为红色，直径比太阳大10～100倍，亮度比太阳大得多。肉眼看到的最亮的星体中，大多数是红巨星。红超巨星与红巨星类似，只是体积更大。 太阳的一生可表示为星云(收缩)→太阳(球核收缩)→红巨星(球核进一步收缩)→白矮星(核反应停止)→黑矮星→消亡。 【例9】如图是太阳从“出生”到“消亡”的示意图。读图，回答下列问题。 (1)现在，我们每天看到的太阳大约处于图中的（ ） A.AB段 B.BD段 C.DE段 D.EF段 (2)在DE阶段，太阳将形成（ ） A.星云 B.稳定状态的恒星 C.红巨星 D.超新星 (3)在EF阶段，太阳将形成一颗（ ） A.超新星 B.白矮星 C.中子星 D.黑洞 (4)在太阳的演化过程中，最亮的是___________，密度最大的是___________。宇宙中密度最大的天体是___________，连光也无法逃脱它的吸引。 答案：(1)B (2)C (3)B (4)红巨星 白矮星 黑洞 解析：在太阳的演化过程中，成年阶段最长，约有100亿年，占生命的绝大部分时间。结合图可知，BD段是太阳的成年阶段，DE段是红巨星阶段，EF段是白矮星阶段，逐渐冷却到F点后慢慢“熄灭”。太阳变成红巨星，体积增大，密度变小，亮度变大，红巨星内核收缩成为白矮星，其体积变得很小，而密度则变得很大。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质甚至光都无法逃脱它的吸引。 6.恒星的演化 与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。 (1)如果恒星的质量介于1~8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。 (2)如果恒星的质量是太阳质量的10~20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。 (3)当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体一黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 恒星的演化 【名师讲解】中子星，是处于演化后期的恒星。当恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。 7.黑洞的发现 几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×10光年之遥。 8.恒星的一生 每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。 【名师讲解】正如动植物死亡会成为下一代生命的原料一样，恒星的死亡也都有一个共同的特征，即将其本体中的大量物质抛射到星际空间中，这些物质逐渐弥漫在宇宙空间，以气体或尘埃的形式成为新一代恒星的原料。 【例10】下列关于大恒星演化过程的叙述，正确的有（ ） ①大恒星的演化过程依次是大恒星→红超巨星→超新星→中子星(或黑洞) ②大恒星在演化的过程中体积越来越大 ③大恒星在演化的过程中体积先变大，后变小 ④大恒星最后以成为黑洞而告终 A.①②④ B.①③④ C.①③ D.③④ 答案：C 解析：大恒星在演化过程中，先变成体积巨大的红超巨星；随后爆发成体积较小的超新星；超新星爆炸后，可形成体积极小的中子星或黑洞。所以说，其在演化过程中体积先变大，后变小。大恒星演化的最后有两种可能：中子星或黑洞。 ◆知识点1 从地心说到日心说 1.下列关于“日心说”和“地心说”比较的说法，正确的是（ ） A.“地心说”不是科学假说，“日心说”是科学假说 B.“地心说”和“日心说”都促进了天文学的发展 C.“日心说”的形成符合当时的科学水平 D.太阳中心论的宇宙观，从现在看还是正确的 【答案】C【解析】“地心说”和“日心说”都是科学假说。“地心说”阻碍了天文学的发展，“日心说”促进了天文学的发展。“日心说”的形成符合当时的科学水平。宇宙是没有中心的，因此，太阳中心论的宇宙观，从现在看是不正确的。 2.[2023浙江金华调研]请回答关于“地心说”和日心说”的问题。 (1)两个学说的共同观点是___________。 A.地球是静止不动的 B.地球是宇宙的中心 C.地球是球体 (2)“地心说”的理论相当于我们昼夜交替现象假说中的___________，而“日心说”的理论相当于假说中的___________。 A.地球不动，太阳围着地球转 B.太阳不动，地球围着太阳转 C.地球围着太阳转，同时地球自转 (3)自古以来，人们就试图对地球昼夜交替的现象进行解释，其中，最著名的学说有希腊天文学家___________提出的“地心说”理论和波兰天文学家___________提出的“日心说”理论。 (4)下面是两个学说示意图，其中甲表示“___________”，乙表示“___________”。 【答案】(1)C (2)A C (3)托勒密 哥白尼 (4)地心说 日心说 【解析】(1)“地心说”提出地球是宇宙的中心，日心说提出地球围绕太阳旋转，两个学说的共同观点是地球是球体。(2)“地心说”的理论相当于我们昼夜交替现象假说中的地球不动，太阳围着地球转，而“日心说”的理论相当于假说中的地球围着太阳转，同时地球自转。(3)自古以来，人们就试图对地球昼夜交替的现象进行解释，其中，最著名的学说有希腊天文学家托勒密提出的“地心说”理论和波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”理论。(4)两个学说示意图中，甲表示“地心说”，认为地球位于宇宙的中心静止不动；乙表示“心说”，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星绕太阳做圆周运动。 ◆知识点2 现代宇宙学说 3.[丽水中考]下列说法中，正确的是（ ） A.宇宙是有起源的、膨胀的、演化的 B.太阳是宇宙的中心 C.宇宙中星系间的距离是恒定不变的 D.地球是宇宙的中心 【答案】A【解析】宇宙是有起源的、不断膨胀和演化的。宇宙是没有中心的。宇宙中星系间的距离是在不断扩大的。 ◆知识点3 银河系和河外星系 4.[2023浙江杭州期末]2021年3月31日起，“中国天眼”(500米口径球面射电望远镜)向全世界科学家进一步探索宇宙的奥秘提供了方便。下列说法正确的是（ ） A.太阳系是银河系的中心 B.银河系是宇宙的中心 C.国际上把天空分为88个星座，每个星座只有一颗恒星 D.银河系和所有河外星系共同构成广阔无垠的宇宙 【答案】D【解析】就像太阳系中所有的行星都绕着太阳旋转一样，银河系所有的恒星都绕着银河系的中心旋转，宇宙中并不存在一个中心，AB错误；国际上把天空分为88个星座，绝大多数星座都不止一颗恒星，C错误；银河系和所有河外星系共同构成广阔无垠的宇宙，D正确。故选D。 5.关于银河系的叙述，正确的是（ ） A.银河系是我们目前已观察到的宇宙的全部 B.太阳系是银河系内唯一的天体系统 C.组成银河系的各天体均匀地分布在银河系中 D.银河系视像一个中间厚、四周薄的铁饼，俯视像一个大漩涡 【答案】D【解析】总星系是人类目前所认识的最高级别的天体系统，也是人类已知的宇宙范围。银河系只是宇宙的一部分，太阳系是银河系的一个天体系统，但并不是唯一一个。组成银河系的各天体不是均匀分布的，银河系俯视像一个大漩涡，侧视像一个中间厚、四周薄的铁饼，故Ｄ正确。 6.下列有关说法正确的是（ ） A.月相变化依次为新月、上弦月、下弦月、满月 B.太阳大气层由外到内依次为日冕层、色球层、光球层 C.北半球二分二至出现先后顺序为春分、秋分、夏至、冬至 D.不同层次的星系由小到大依次为地月系、银河系、太阳系、总星系 【答案】B【解析】月相变化依次是新月、上弦月、满月、下弦月，故A错误；太阳大气层由外到内依次为日冕层、色球层、光球层，故B正确；北半球二分二至出现先后顺序为春分、夏至、秋分、冬至，故C错误；不同层次的星系由小到大依次为地月系、太阳系、银河系、总星系，故D错误。故选B。 7.下列关于宇宙星空的描述正确的是（ ） A.日月星辰的东升西落主要是地球公转引起的 B.宇宙中的恒星都绕着银河系中心运转 C.同一地点的不同时刻观察到宇宙星空是不一样的 D.晴朗的夜晚用眼睛观察星星的明暗程度可以确定这些星星离我们的远近 【答案】C【解析】日月星辰的东升西落主要是地球自转引起的；宇宙中的恒星不是都绕着银河系中心运转；星空是不断变化的，所以同一地点的不同时刻观察到宇宙星空是不一样的；晴朗的夜晚用眼睛可以观察到一些星星的明暗程度，但不能确定这些星星离我们的远近。故选C。 ◆知识点4 恒星 8.下列关于恒星的说法，正确的是 A.“白矮星”相当于太阳的中年阶段（ ） B.“恒星”即“永恒不变的星”，它在宇宙中的位置和形状都是固定不变的 C.恒星离我们实在太遥远了，以至于恒星在天空中的变动我们很难察觉 D.远处观测者能够看到来自黑洞的光，因此天文学家能够测出黑洞的存在? 【答案】C【解析】白矮星相当于太阳的晚年阶段；恒星并不是永恒不变的，只是由于距离太远，我们很难察觉其运动变化；黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引，因此远处的观测者无法看到来自黑洞的光。 9.图示为恒星的寿命与其质量的关系图。由图可知，恒星的质量越大，其寿命越___________ (填“长”或“短”)；若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为___________×109年。 【答案】短 3 【解析】由图可以看出，恒星的寿命与恒星的质量(与太阳相比的倍数)呈负相关，则恒星的质量越大，寿命越短；若恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为3×109年。 ◆易错点1 对星系运动模型认识错误 10.[2023浙江嘉兴期中]我们利用气球做了星系运动特点的模拟实验(如图)，下列对该实验的描述中，错误的是（ ） A.在气球表面画上的这些小圆，是模拟宇宙中的星系 B.给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙的膨胀 C.气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D.气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 【答案】D【解析】用气球做关于星系运动特点的模拟实验，用画的小圆模拟宇宙中的星系，A正确，不符合题意。给气球充气，使气球不断地胀大，用来模拟宇宙膨胀，B正确，不符合题意。在气球胀大的过程中，各个小圆点之间的距离变化模拟了星系运动特点，C正确，不符合题意。充气时气球以球状胀大，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度小于丙，D错误，符合题意。 易错点2 对恒星演化的图示认识错误 11.在认识世界时，我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一生的体积变化规律最为合理的图像是（ ） 【答案】B【解析】太阳结束约100亿年的成年期后，将演变为一个体积很大的红巨星，持续时间约10亿年，再演化为一个体积极小的白矮星，因此B项最合理。 1.[2023浙江温州期中]下列关于“地心说”和“日心说”叙述中正确的是（ ） A.太阳东升西落的现实，说明“地心说”是有科学道理的 B.“日心说”否定了“地心说”是科学的否定，因此“日心说”是完美的学说 C.“日心说”是人类认识自然过程中的又一进步，但也存在一定的缺陷 D.以上说法均不正确 【答案】C【解析】太阳东升西落，显然是认为太阳是运动的，而地球是相对静止的，“3心说”认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都围绕太阳运动，“地心说”和“日心说”都有其局限性，故A、B错误；“日心说”是人类认识自然过程中的又一进步，但也存在一定的缺陷，故C正确，D错误。 2.[温州中考]宇宙大爆炸理论认为宇宙处于不断膨胀中。所有的星系都在远离我们而去，离我们越远的星系，退行速度越快。若在我们所在的星系1观测，下图中能类比宇宙膨胀的是(箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢)（ ） 【答案】A【解析】根据题干可知，离我们越远的星系，退行速度越快，因此，在我们所在的星系1观测，距离我们越近的星系，退行的速度越慢，反之，距离我们越远的星系，退行的速度越快。结合图示可知，A项正确。 3.“嫦娥五号”是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。下列不属于“嫦娥五号”飞行领域的是（ ） A.地月系 B.银河系 C.河外星系 D.可观测宇宙 【答案】C【解析】依题意，“嫦娥五号”属于地月系，地月系包含在太阳系中，太阳系包含在银河系中，银河系包含在可观测宇宙中，但是“嫦娥五号”飞行领域不属于河外星系。 4.在恒星的演化过程中不可能形成的是（ ） A.行星 B.中子星 C.红巨星 D.黑洞 【答案】A【解析】中子星、红巨星、黑洞是恒星发展到不同阶段的产物，而行星则是围绕恒星运行的天体。 5.我国北宋至和元年(公元1054年)5月的某个清晨，在东方“天关”附近(金牛座的位置)突然出现了一颗“客星”，其“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，司天监(当时的国家天文台)对这颗“天关客星”用肉眼连续观察了两年之久，直到看不见为止。19世纪，人们用望远镜发现在这个方向有一个“蟹状星云”。20世纪初发现这团星云在膨胀，由膨胀速率推算，公元1054年刚好是膨胀开始的时刻。阅读上述文字，你认为下列猜想中，不正确的是（ ） A.中国记录的“天关客星”可能是一次典型的超新星爆发 B.“蟹状星云”爆发时抛射的物质，随后不断地扩散，最后形成孕育新一轮恒星的星云 C.“天关客星”爆发后可能会形成一种体积小、密度大的中子星 D.“蟹状星云”就是一颗恒星 【答案】C【解析】“天关客星”是一次超新星爆发，爆发后可能会形成密度很大、体积很小的中子星；“蟹状星云”是形成新一轮恒星的星云，不是恒星。 6.研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小，结合表格和图中信息，推测四种恒星中寿命最长的是（ ） 恒星 质量(与太阳相比的倍数) 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 A.天狼A星 B.天狼B星 C.织女星 D.牛郎星 【答案】B【解析】读图可知，横坐标表示恒星的质量，纵坐标表示恒星的寿命，图中曲线表示恒星质量与寿命的关系，曲线显示恒星质量越大，其寿命越短，再结合表格中的恒星质量可知，天狼B星的质量最小，因此寿命最长。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$