第3节 人类对宇宙的探索 第3课时（培优教学课件）科学浙教版2024七年级上册

七年级上册•浙教版 第3节 人类对宇宙的探索（3） 第三章 广袤浩瀚的宇宙 导入新课 想象一下，如果突然间太阳消失，世界将会变成怎样？漆黑笼罩大地，万物失去生机。而实际上，太阳也像其他恒星一样，有着自己的生老病死。这是一场跨越亿万年的壮丽史诗，每颗星星都在讲述着宇宙的故事。让我们一同开启这场星际探索之旅吧！ 2 科学观念 认识恒星的诞生、演化过程及恒星寿命与质量的关系，了解太阳和其他恒星的演化规律。 科学思维 能分析恒星质量与寿命的关系，理解不同质量恒星的演化差异。 探究实践 通过相关问题探究，加深对恒星演化过程的理解。 态度责任 激发对宇宙探索的兴趣，树立对宇宙的敬畏之心。 学习目标 3 重点难点 重点 恒星的诞生过程；恒星寿命与质量的关系（质量越大，寿命越短）；太阳及不同质量恒星的演化阶段（如太阳演化为主序星→红巨星→白矮星→黑矮星，大质量恒星演化成红超巨星→超新星→中子星或黑洞）。 难点 恒星演化各阶段的物理机制（如核聚变反应对恒星稳定的作用）；不同质量恒星演化路径的区别及最终结果（如黑洞、中子星的形成）。 4 1. 恒星 2. 课堂总结 3. 练习与应用 4. 提升训练 学习内容 一、 恒星 第3节 人类对宇宙的探索（3） 6 一、 恒星 恒星的诞生 想象中高密度分子云诞生的恒星 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。 7 恒星的演化过程 当恒星继续收缩升温，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。今天的太阳正处于它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。 一、 恒星 8 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。 一、 恒星 9 探索活动 一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在的时问大约为130亿年，而一颗质量是太阳1.7倍的恒星能存在的时问大约为30亿年 1.一颗质量是太阳80%的恒星能存在多久？ 一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？ 一、 恒星 10 探索活动 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。 2.描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。 一、 恒星 11 一、 银河系和河外星系 观测北极星 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。 12 一、 银河系和河外星系 观测北极星 太阳的晚年阶段｜红巨星 太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦 星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星 当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续大约10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍 红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云 13 一、 银河系和河外星系 观测北极星 太阳的晚年阶段｜白矮星 形成行星状星云后，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环 球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星 14 一、 银河系和河外星系 观测北极星 太阳的晚年阶段｜黑矮星 最后慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成黑矮星阶段——星云的一部分，进入新的循环 15 一、 银河系和河外星系 观测北极星 太阳的一生 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 16 一、 银河系和河外星系 观测北极星 思考与讨论 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，但又表现出丰富多彩的特征和行为。这也激发了我们对未知的探索欲望和对宇宙的敬畏之心。 了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？ 17 一、 银河系和河外星系 观测北极星 恒星的演化 如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量,它会演变成红巨星,最终演变成为白矮星,即体积很小、质量不太小的恒星。 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,最终演变成为体积极小、密度极大的中子星。 18 一、 银河系和河外星系 观测北极星 恒星的演化 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——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。 19 一、 银河系和河外星系 观测北极星 恒星的演化示意图 20 一、 银河系和河外星系 观测北极星 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2.7×104光年之遥。 21 思考与讨论 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。 大恒星演化到最后有两种可能：中子星或黑洞。 大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？ 一、 恒星 22 一、 银河系和河外星系 观测北极星 黑洞 23 科学阅读｜中子星 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。 中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20 km，但密度大得惊人，1cm3的质量达1亿吨甚至几十亿吨，且由于巨大的质量产生了强大的引力。脉冲星(中子星的一种)的中心压力可达到1×1028个大气压，比地心压力大3×1021倍，比太阳中心压力大3×106倍。 一、 恒星 24 科学阅读｜中子星 中子星的能量辐射是太阳的近100万倍，它在1s内辐射的总能量若全部转化为电能，就够目前我们地球用几十亿年。中子星的表面温度可达1×107℃，中心温度还要高数百万倍。 根据科学家估计，银河系内中子星的总数在20万颗以上。 一、 恒星 25 二、课堂总结 第3节 人类对宇宙的探索（3） 二、课堂总结 三、练习与应用 第3节 人类对宇宙的探索（3） 三、练习与应用 1.宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是人类首次拍摄到的黑洞照片。下列说法错误的是（　　） A．黑洞是客观存在的天体 B．黑洞是一种密度极小的天体 C．光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用 D．演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星 B 29 【解析】 【分析】当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度，质量导致的时空扭曲使得即使光也无法向外射出“黑洞”就诞生了。 三、练习与应用 30 【解析】 【解答】解：A、黑洞是客观存在的天体，A正确； B、黑洞是一种密度极大的天体，B错误； C、光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用，C正确； D、演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星，D正确； 故选：B。 三、练习与应用 31 三、练习与应用 2.关于恒星演化的不同阶段，发光、发热消耗的能量说法错误的是（　　） A．主序星 核能 B．白矮星 核能 C．红巨星 核能 D．形成中的恒星 引力势能 B 32 【解析】 【分析】地理常识是学习地理的基础，涉及面广泛而多种多样，都是基础知识。 【解答】解：A、主序星：氢燃烧、也就是氘核聚变为氦核释放能量，故A正确； B、白矮星是靠温度降低释放内能，故B错误； C、发光红巨星：氦聚变、碳聚变、氧聚变等，故C正确。 D、形成中的恒星：引力势能转化为内能发热、发光，故D正确。 故选：B。 三、练习与应用 33 三、练习与应用 3.宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是今年人类首次拍摄到的黑洞照片，在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是（　　） A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星 A 34 【解析】 【分析】天体是指宇宙空间的物质的存在形式，距离相近的天体因相互吸引和相互绕转，构成不同级别的天体系统。 【解答】解：黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。可能形成黑洞的天体是恒星，恒星灭亡的过程中坍塌可能会形成黑洞。 故选：A。 三、练习与应用 35 四、提升训练 第3节 人类对宇宙的探索（3） 四、提升训练 1.如图为恒星的寿命与其质量的关系图，由图可知，恒星质量越大，其寿命越 （选填“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 短 30 37 【解析】 【分析】本题中图象反映了恒星的寿命与太阳质量的比值与恒星寿命的关系，太阳质量作为定值，即可分析恒星的寿命与其质量的关系，太阳也是一颗卫星，当横坐标为1时，即可读出太阳的寿命。 四、提升训练 38 【解析】 【解答】解：由图看出，恒星的寿命与太阳质量的比值越大，恒星寿命越短，而太阳的质量作为定值，则知恒星的质量越大，寿命越短； 当图象中横坐标为1时，此恒星即为太阳，由图读出太阳的寿命约为10×10亿年=100亿年， 恒星的质量为太阳质量的1.8倍，恒星对应纵轴的数值是30亿年=30×109年。 故答案为：短，30。 四、提升训练 39 四、提升训练 2.我们可以用一个条形图来描述太阳的一生： （1）我们现在每天看到的太阳大约处于图中的某个点的附近，这个点 。 A.A点. B.B点 C.C点 D.D点 （2）在DE阶段，太阳将形成 。 A.红巨星 B.星云 C.稳定状态的恒星 D.超新星 （3）当太阳的生命走到尽头F点时，它将变成一颗 。 A.超新星 B.暗矮星 C.白矮星 D.黑洞 C A B 40 【解析】 【分析】（1）太阳是一颗黄矮星，黄矮星的寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁； （2）约5～10亿年，太阳将形成红巨星； （3）太阳的最终演化过程为：恒星→红巨星→白矮星→暗矮星； 【解答】解：（1）目前太阳大约45.7亿岁，太阳大约处于图中的C点的附近，故选：C； （2）在DE阶段，约5～10亿年，太阳将形成红巨星，故选：A； （3）当太阳的生命走到尽头F点时，它将变成一颗暗矮星，故选：B。 故答案为：C；A；B。 四、提升训练 41 四、提升训练 3.研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是（　　） A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星 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 42 【解析】 【分析】本题中图象反映了恒星的寿命与太阳质量的比值与恒星寿命的关系，太阳质量作为定值，即可分析恒星的寿命与其质量的关系，太阳也是一颗恒星，当横坐标为1时，即可读出太阳的寿命。 【解答】解：读图可得，恒星的寿命与太阳质量的比值越大，恒星寿命越短，而太阳的质量作为定值，则知天狼A星的质量最大，寿命最短；天狼B星的质量最小，寿命最长。 故选：B。 四、提升训练 43 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $