第一章《宇宙的起源与演化》课件 -2024-2025学年华东师大版科学九年级下册

宇宙的起源与演化 第一章 1 1.1 我们的宇宙 宇宙中的天体系统： 天体按他们的体积大小和质量大小，可以排列为——————、——————、星团、——————等层次。 行星 恒星 星系 地球所处的星系是——————————。 星系是宇宙的基本组成部分。 银河系 银河系只是星系中的普通一员。 思考： 要了解大尺度上宇宙物质的分布，我们应观测星系还是恒星？ 星系是宇宙的基本组成部分，应该从考察星系和星系团的运动和分布。 宇宙在大尺度上的结构是均匀的和各向同性的。 思考： 既然宇宙在大尺度上结构均匀和各向同性，那么宇宙有边吗？ 如果宇宙有边，那么边界处不可能是各向同性，所以宇宙是——————的，同样宇宙也是没有——————。 无边 中心 阅读小资料：多普勒效应 1、生活中遇到过多普勒效应吗？ 2、火车鸣两声变尖，说明声波的波长变长还是变短？火车鸣两声变得低沉，说明声波的波长变短还是变长？ （提示：波速=波长×频率） 膨胀的宇宙： 火车鸣声变尖时，波长变短，说明火车向我们驶来；火车鸣声变低时，波长变长，说明火车正远离我们而去。 当一个恒星相对于我们太阳系运动而且方向是背我们而去的话，那么我们观测到这个恒星发出的光的频率会变低，波长会变长，向————端移动。 波 长 红 天文学家在观测星系时，发现来自星系的光谱并不在标准位置上，所有的谱线的波长都变长，即颜色变红了，也就是说谱线向红端移动了，这个现象称为河外星系的谱线红移。 波 长 星系之间的相互远离表明，星系与星系之间的距离会变得越来越大。我们就说： 宇宙正在膨胀 宇宙的膨胀是没有中心的膨胀 P6 活动：体验没有中心的膨胀 没有中心的膨胀 哈勃（Edwin Powell Hubble) 美国天文学家 1923至1924年在威尔逊天文台时， 哈勃发现仙女座大星云的12颗造父变星， 根据周光关系，推算出它们位于银河系以外，是与银河系一样的恒星系统，这一发现使哈勃成为星系天文学的奠基人。 1929年，在斯赖佛发现谱线红移现象的基础上，哈勃结合自己的观测资料，提出星系距离越远，红移越大，就是说，所有的星系都在离我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快，星系间的距离在不断地扩大。这被称为“哈勃定律”。 天文望远镜和射电望远镜 发现1：所有的星系都在远离 我们而去。 哈勃太空望远镜还看到了什么？ 发现2：星系离我们越远，运动的速度越快。 发现3：星系间的距离在不断地 扩大。 1、现代宇宙论最重要的证据是（ ） A、气球充气后会不断膨胀，气球上各个小圆点间距离不断变化 B、霍金提出的黑洞理论 C、由河外星系的谱线红移得到的：星系间的距离在不断扩大 D、多普勒效应 练习： C 2、假如大麦哲伦星系中有人要给你定一封信，他应该如何书写收信人的地址？ 银河系太阳系地月系地球 中国浙江宁波 1.2热大爆炸宇宙模型 最初的宇宙没有空间和时间，温度极高，在100亿度以上。物质密度也相当大。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。全部的物质和能量集中在一点 ——“奇点”。现在观测到的宇宙开始于150亿年一次大爆炸。大爆炸使物质四散飞出，整个体系在不断膨胀，温度很快下降，当温度降到10亿度左右时，化学元素开始形成。当温度进一步下降到 100万度后，早期形成化学元素的过程结束。当温度降到几千度时，辐射减退，宇宙间主要是气态物质，气体逐渐凝聚成气云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。 宇宙形成的理论之一 —大爆炸宇宙论 一、宇宙的起源 1、宇宙起源于150亿年前的热大爆炸 2、宇宙大爆炸是没有中心的爆炸 3、伽莫夫提出了热大爆炸宇宙理论 热大爆炸宇宙模型 二、热大爆炸的证据---微波背景辐射 微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了证据，3K（-270℃ ）就是热大爆炸留下的余温。 彭齐亚斯和威尔逊1965年发现微波背景辐射——1978年因此获诺贝尔物理学奖。 三、宇宙的演化 大爆炸 → 出现复合原子核（3分钟） → 出现原子（100万年） → 出现恒星和星系（10亿年） → 太阳和地球诞生（100亿年） 大爆炸宇宙产生示意图 四、宇宙的将来 1、宇宙的将来是由现在观察到的宇宙中物质的多少（宇宙密度）决定的。 2、如果宇宙密度大于4.5×1027 ㎏/m3， 宇宙将会收缩，最终回到高温高密状态； 如果宇宙密度小于4.5×1027 ㎏/m3 ， 宇宙将永远膨胀下去，最终消亡在接近绝对零度的冷寂世界中。 3、科学家发现： 宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀，因此，宇宙很可能永远膨胀下去。 1.3 恒星的一生 “ — 星云说” 太阳系是由 收缩形成的，先形成的是 ，然后，剩余的星云物质进一步收缩演化，形成 。 一块星云 太阳 地球等行星 康德 拉普拉斯 一、形成中的恒星和主序星 1、恒星的前身是星际云或其中的一片星云。 2、主序星是处于稳定时期的恒星， 内部进行着氢核聚变为氦核的热核反应。 3、现在的太阳就是一颗主序星(青壮年期），太阳上的热核反应可持续100亿年。 二、质量较小恒星（如太阳）的一生 星际云或其中的星云 → 主序星（氢核的聚变） → 红巨星（氦核的聚变） → 白矮星（冷却发光发热） → 黑矮星（不发光、发热） 太 阳 的 未 来 1 2 3 4 5 6 成年的太阳 1 红巨星 2、3、4 白矮星 5 黑矮星 6 可以维持100 亿年，现已步 入中年 太阳的晚年 期，可停留10 亿年 体积极小，密 度很高 完全“熄灭”， 看不见、永存 三、质量较大恒星的一生 星际云或其中的星云 → 主序星 → 红巨星 → 中子星（脉冲星、冷却发光发热） → 黑矮星（不发光、发热） → 新星或超新星（演变时的爆炸） 四、大质量恒星的一生 星际云或其中的星云 → 主序星 → 红巨星 → 黑洞（密度极高、引力极大） → 新星或超新星（正在爆炸） 大质量恒星的演化 大质量 恒星 超红巨星 A 超新星 B 中子星 黑洞 C1 C2 A C1 C2 B 恒星的一生 气体 星云 恒 星 红巨星 超红 巨星 白矮星 黑矮星 质量较小 的恒星 超新星 质量较大的恒星 中子星 大质量的恒星 黑 洞 黑矮星 恒星不永恒 恒星的一生 W p176 需要若干张幻灯片 A brief history of time p106 33 超新星爆发是导致一部分恒星诞生的直接动力。 超新星爆发是宇宙中生命的摇篮。 以氢核聚变为主要能源的 发展阶段－主序星 35 红巨星 红巨星极为 明亮，肉眼看到 的最亮的星中， 许多都是红巨星。 红巨星的体积很 大，它的半径一般比太阳大100倍。 　　　　　 白矮星的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/米3左右。白矮星是一颗已死亡的恒星，中心的热核反应已停止 。 白矮星 　　质量约是太阳4－10倍的恒星在超新星爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积很小，质量却很大的中子星，由中子构成，密度为水的1014倍，仅1cm3的质量就有全球人类那么重，直径仅为30km。 中子星 　　超新星是恒星在死亡前的一次大爆发，所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太阳。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一次。 超新星 黑洞 　 黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但是我们可以从邻近恒星的物质被吸入黑洞时的情形，证明黑洞的存在。 通过天文观测和发现逐步证实和完善了恒星的演化理论。 恒星的一生 星云　　　　　　　　　 收缩形成 中子星 黑洞 主序星 原恒星 主序星 太阳 红巨星 白矮星 黑矮星 大恒星 超红巨星 超新星 小结： 黑矮星 基础过关 1．太阳最终将变成 (　　) A．红巨星 B．黑矮星 C．超新星 D．中子星或黑洞 2．比太阳更大的恒星最终将演化成(　　) A、红巨星 B．白矮星 C．超新星 D．黑矮星或黑洞 B D 3.恒星的“青年时代”是一生中最长的黄金阶段,太阳经过大约50亿年后,将进入晚年期.进入晚年期后,太阳将先形成( ) A 红巨星 B 黑洞 C 白矮星 D 暗矮星 A 4.下列有关恒星的说法正确的是( ) A “红巨星”相当于恒星的”少年”阶段 B “恒星”,意思是”永恒不变的星”,恒星在星空的位置是固定的 C 恒星离我们实在太远了,以至于我们难以察觉到它们位置的变动 D 人们能够看见黑洞,所以天文学家能够测出黑洞的存在 C 1.4 星际航空和空间技术 人类飞离地球需要解决的问题： 第一宇宙速度： 7.9 km/s 第二宇宙速度： 第三宇宙速度： 11.2 km/s 16.7 km/s 1 、克服地球的引力 2 、安全保障 小资料： 航天器的分类： 无人航天器：人造卫星、空间探测器等 载人航天器：载人航天飞船、航天飞机、 空间站。 人造卫星的分类： 通讯类卫星（微波的中继站） 对地观测类卫星 人类的航天历程： ⑦、2007.10.24，中国的探月卫星“嫦娥1号”发射成功。 ①、1957.10.4 苏联成功发射了第一颗人造卫星 ②、1959.1.2 苏联的“月球1号”第一次环月飞行 ③、1969.7.20 美国的“阿波罗11号”载人飞船首次登月 ④、1970.4.24 中国第一颗人造卫星“东方红1号”发射成功 ⑤、1997.7.4 美国的“探路者”号火星探测器登上火星。 ⑥、2003.10.15 中国首次载人航天飞行成功，杨利伟乘坐“神州5号”环绕地球14圈。 空间资源与空间开发 航天器的高位置，宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射，以及月球和其他行星上的资源，都是非常有用的空间资源。 作业 1.九下作业本A P1-2（去掉10t）、P3-4 2.九下作业本B P1 $$