同学们好，我是科学丁老师，这节课我们学习第三节人类对宇宙的探索。2023年9月21日，天宫课堂第四课在中国空间站开讲，航天员为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，并通过视频和地面的视课堂师生进行了实时互动交流。天宫课堂对于培养青少年科学精神，激发青少年探索浩瀚宇宙的兴趣有了独特的优势。人类为什么孜孜不倦的探索宇宙宇宙有探索宇宙又有哪些发现呢？带着这个问题，我们学习这节课的内容。第一，从地心说到日心说，地球曾被人们认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。科学研究表明，地球位于太阳系内，太阳系位于银河系比较边缘的一个普通的位置上，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，从古到今，人们的认识经历了根本性的变革。那么我们对宇宙的认识是如何改变的呢？第一，我国古代对宇宙的认识。盖天说出现时期是中国战国时期，主要是天圆如张盖，地方如棋盘，这是盖天说，也就是天圆地方。它反映了人们认识宇宙阶段的一个认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体和是运动方面有一定的历史意义。虽然已经摆脱了神话的影响，但是没有揭示宇宙的本质。到了秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星分别是金木水火土的基本运动规律，并推算出天象的发生。地心说时间和创立人早在希希腊人早期的希腊人先相信宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙认识的基础上进一步完善，提出了地心说，提出了地心说模型。他认为所有的天体都绕着地球这个中心在运动，地球是宇宙的中心，托勒密认为且静止不动，地球、太阳呢？月球、行星、其他天体都绕如图所示，在绕着地球在运动，在各自的轨道上运转。这是托勒密提出来的地心说。地心说是世界上第一个行星体系模型，影响地心说可以解释五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，但他解释了很多人观察到的天文现象，在随后的一千多年里，普遍的人们为人们所接受，并给发现地心说不足的人们造成了这个难题。第三个日心说提出背景。科学家们经过仔细的观测，发现行星运行的规律与托勒密的这个宇宙体系并不吻合。提出过程。16世纪哥白尼用自制的简易这个简陋的仪器，经过20年的天文观测和研究发现与其他五颗行星一样，地球也是一颗行星。天空中观察到的行星运动可以通过旋转的地球来简单的解释。在得出地球是一颗行星后，格莱尼为太阳系建立了一个日心说的模型。他认为太阳系所有的这些行星恒星都在绕太阳转。该模型认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都在围绕着太阳做圆周运动。如图所示，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与地球是宇宙中心观点。也就是与地心说相比，日心说提出是一个重大的突破。但哥白尼保留了希腊人行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星运行的方式和成因。日心说吸引人们的地方是它简单，可以更好的理解它。日心说挑战了当时占主导地位的地心说。伽利略对日心说的推广，在绝大多数人们相信地心说的时代，人们需要更多的证据才能接受日心说。那么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。伽利略对哥白尼的说哥白尼学说的发展和传播起到了很大的作用，留下了不可磨灭的印记。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。伽利略发现太阳上有黑子，说明太阳并不完美。围绕着木星的有四颗卫星，说明并非所有的天体都在绕地球运动。木星有卫星的运转事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。金星星的卫星变化也说明金星并不是围绕着地球公转的。伽利略的观测发现与当时人们对宇宙的普遍认识并不一致，当时人普遍认为地心说，他挑战了地心说。1633年，罗马宗教裁判所判处伽利略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。这是伽利略在记录本子上的七个夜晚与木星的四颗卫星的示意图学说的重要意义。哥白尼的日心说的建立，使人们认识到从地球中心走向太阳中心。今天我们知道，除了太阳，太阳系中还包括着行星和其卫星以及更小的天体，这些大大小小天体都在绕太阳公转。用现在的科学方法探索自然的思想，需要用到实际观测进行检测检验，不合理的思想将会被抛弃。采用这种方式，科学家慢慢的理解了宇宙更好的知识体系。哥白尼基于多年观测开启了科学革命，推翻了地心说。日心说中有关于宇宙以太阳为中心的说法也是不正确的。请用相关的知识解释，太阳并不处于宇宙的中心，太阳位于太阳系中，而太阳系属于银河系，也不在银河的中心。银河系是众多星系中其中一个，也并非是宇宙的中心。所以日心说有正确的地方，也有不正确的地方。第二个问题，宇宙从哪里来？走向何处？有多大？宇宙中心有吗？有中心吗？宇宙中还是否有适用于人类生存的家园？这些问题不断的激励着我们去探索整个宇宙。现在的宇宙学说，浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家们借助望远镜，现代望远镜揭示了宇宙中的许多奥秘。20世纪一二十年代，天文学家用大量的望远镜观测到了银河系以外的星系，测出了不同星系之间的距离，判断他们的运动速度以及运动的方向。宇宙学是研究宇宙的性质、演化和结构的科学。阅读图，牧夫座牧夫座离地球有多远？有2.5，再乘以10亿光年，25亿光年，他的退行速度是4万千米每秒。阅读图，哪个星系的退行速度比较大？纵坐标代表退行速度，那就是它退行速度比较快大。哪个星系离球地球比较近，那就是处女座星系。得出结论，星系的距离与地球的远近及其推行速度。我们会发现它斜向上，也就是横坐标越大，纵坐标也越大。与地球的距离越远，它推行的速度就越大。星系离我们地球越近，退行速度越小，离我们地球越远，退行速度就越大。1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系的以外的星系距离的测定，结合其天文学学家的工作，分析了二十多个星系的退行速度和距离，发现银河外乙系以外的大多星系都在远离我们而去，距离越远离我们的速度越大，这表明表明我们所处的宇宙正在膨胀，不断的变大。在此基础上，哈勃提出了著名的哈勃定律，星系的退行速度与他们到地球的距离成正比，公式是V等于HD也就是说H是不变的，是一个常数，距离越远，那么速度就越大，D越大，H不变，V越大。哈勃定律被随后进一步观测所证实，证明哈勃说的是对的。哈勃定律反映了宇宙的整体性，展示了一副宇宙退行的途径及宇宙正在不断的膨胀。为了帮助我们更好的理解星系是如何运动的，我们可以建立星系模型，了解星系运动特点，探索活动。准备一只气球，在其表面贴一些小圆形的小纸片，小纸片代表星系，在圆形小纸片上做标记，表示星系上的居民，记录相邻星系之间的位置和距离，当我们向里面充气的时候，他们距离就越来越远，说明互相退行，远离宇宙在膨胀，观察气球在膨胀过程中各张圆形小纸片之间的距离，它们距离发生了如何变化？气球上贴上圆形的小纸片，持续向气球充气，我们发现气球上圆形的小纸片的距离不断的扩大。如果这些圆形的小纸片代表星系，那说明原先靠的很近的星系，它们距离在不断的增大。实验表明不管哪个星系，其他星系都在离他而去。各张圆形的小纸片彼此推离。膨胀并没有中心，不是以某一点为中心来膨胀的。1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义的相对论，他将广义相对论用于宇宙的模型，建立了一个静态的宇宙模型，现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为基础，以天文观测事实为依据。1922年，苏联科学家弗里曼从广义相对论出发，得到了一个均匀膨胀或收缩的宇宙模型。遗憾的是，这个动态的模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布以后，人们惊喜的发现，天文观测的发现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。1948年，伽莫夫等人建立出元素生成理论，为宇宙起源大爆炸奠定了基础。宇宙大爆炸的理论认为，宇宙起源以及高温极高密度的基点大爆炸，这里是极高温、极高密度之后的宇宙不断的膨胀，温度不断的下降，爆炸了之后温度就慢慢的下降了，像一个鞭炮，它会冷却的生成各种物质，形成各种星系，演化出今天的宇宙，今天的宇宙仍在将仍将继续不断的膨胀下去。加莫夫是这个福利德曼的学生。宇宙大爆炸的理论合理吗？理论预测的结果与实际观察的结果一致，理论才能会被人们接受。大爆炸使宇宙充满了辐射，随着宇宙的膨胀降温，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。测到来自空间各个方向的辐射，对应的温度约为2.73K与理论预测的温度非常的接近。所以宇宙大爆的结论被科学家认可。宇宙膨胀得到了观测事实有力的支撑，宇宙大爆炸理论成为成功的解释了很多观测事实。因此宇宙大爆炸成为人们广泛接受的一种宇宙起源学说。多方面的研观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前一次大爆炸，大爆炸后来成为了星系、恒星、行星的形成与演化，提供了所有的能量。下图给出了宇宙演化年表，突出重要的物质和能量的演化事件。宇宙大爆炸是目前最准确描述宇宙从诞生到当前状态的这个模型。在138亿年前，宇宙在极小温度、极高密度极大的一个点爆炸到。基本粒子的形成，然后再到温度降低，原始星云的形成，然后在第一批恒星、第一批超新星和黑洞，第一批星系，直到今天的星系变成了今天的星系。虽然宇宙大爆炸已经取得了很大的成功，但是随着研究不断深入，人遇到了一些难以解决的问题。也就是从宇宙大爆炸也不能解决宇宙，让我们思考了广阔而深邃，宇宙有没有边界，会不会终结，这些问题要我们继续去探索和证实，所以我们要继续研究。只是大部分科学家认识认为宇宙大爆炸理论是正确的，因为它能解释一些现象，还没有有力完全的证据。宇宙大爆炸这个理论也具有局限性。是未完成的乐章，等待着同学们继续去研究。爱因斯坦建立广义相对论以后，意识到要将整个宇宙作为对象来研究，并将广义相对论作为研究理论。宇宙的理论宇宙论在落寞了几百年以后又开始恢复了生机。爱因斯坦坚信整个宇宙是一个和谐的整体，于是爱因斯坦提出了有限无边静态的宇宙模型，他认为宇宙整体应该是静态的，为此他在方程中加了一个宇宙常数，以维持宇宙的静态。当宇宙膨胀的预言被证实后，爱因斯坦为这一发现而欢呼，并承认自己在宇宙模型中引入宇宙常数，是他人生中犯下了一个大错误。因为他认为宇宙是静态的，但后来人类发现宇宙在不断的膨胀，所以他承认了自己的错误。首先人类对宇宙认识的从地心说到日心说，直到今天的大爆炸宇宙论，说明人类对科学的发现并不是一蹴而就的，是要一个过程。而且人类对科学的认识是不断的进步的。第一，中国古代流传着盘古开天辟地的神话，下列说法正确的是，这是一个科学假设，并不是假设。我们是在合理的基础上进行假设的，它能够科学的解释，这并不科学，只是传说它采用宇宙膨胀的观点并没有。他虽然是神话，但反映了人们人类对宇宙起源的探索正确。中国古代人解释不了这种现象，他就用神话来解释，所以第一选择D例2，下列关于地心说和日心说的叙述正确的是太阳东升西落的现实现说明地心说是有道理错，即使地球自转也能引起太阳东升西落。B日心说否定了地心说是科学的，因此地心说是完美的。错，它并不是宇宙中心，它有一部分是正确的。地球绕太阳公转是正确的，但太阳是宇宙中心，这是错误的，所以它不完美。C日心说是人类认识到自然过程中有一个进步，但存在着一定的缺陷。C正确。日心说的提出说明人类从地心说进步到日心说，但它还存在一定的缺陷。那么D就不正确了，量选择。C第三。宇宙大爆炸理论已经被大多数科学家所接受。如图所示的大爆炸宇宙模型中，宇宙的半径与宇宙的温度随时间的变化。下列合理的是，随着时间的推移，宇宙的温度越来越低，宇宙的半径越来越大。A宇宙大爆炸理论是科学家通过科学观察发现一种自然现象所建立的，假设是假设正确，它并没有完全的真实。B因为宇宙在不断的膨胀为事实，这种事实为宇宙大爆炸提供了有力的证据，所以宇宙大爆炸已经说明了宇宙的起源的事实。B错误，还有一些问题用宇宙大爆炸无法解释。C随着宇宙半径的增大，半径在增大，温度在降低。C不正确。D大爆炸模型表示宇宙已经停止了膨胀，错，所有的星系还在退行远离，说明宇宙半径还在变大，所以例三说法合理的选择A。第四，如图用生面团发酵过程模拟宇宙膨胀。生面团里的葡萄干代表一个个星系，生面团发酵膨胀说明星系在互相的远离。第四选择。C第五。宇宙膨胀最初是密度极高，温度极高非常小的一个点。当质量不变，体积非常小的话，那密度就极其高了，温度也极高，爆炸之后在不断的冷却，例如选择D。第六，公元2世纪，希腊天文学家托勒密创立了地心说，认为地球处于宇宙的中心且静止不动。公元16世纪，哥白尼经过了仔细的观测，发现了这个认识存在的错误，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星围绕太阳做圆周运动。又经过了几个世纪的观测和研究，科学家发现太阳并不在银河系的中心，我们所在的银河系只是宇宙中无数个星系中的一个。1929年，哈勃根据自己的测量数据，对宇宙又有新的认识，据此回答下列问题。哈勃的发现告诉我们，星系间的距离在不断的变大，互相退行远离。上述科学史带来了什么的启示？说明了我们对科学的认识要不断的进步，在一步一步的接近事实，接近真相。科学在不断的发展，我们要用发展的观点看问题，相信科学，相信真理。3、随着望远镜技术的发展，人们对宇宙的认识经历了从迷信到科学，从狭隘到广袤的过程。下列对宇宙的认识中，由先到后的是，先是托勒密提出的地心说，然后是哥白尼提出了日心说。直到今天大部分科学家认为是宇宙大爆炸理论，所以他们先后顺序是213。这是这节课的全部内容，感谢同学们观看，再见。