第1节 认识宇宙（导学案）物理鲁科版五四学制2024八年级上册

第1节 认识宇宙 【学习目标】 1.了解人类的宇宙观； 2.了解宇宙的尺度； 3.知道现代宇宙模型。 4.分析人类探索宇宙的历史进程，理解科学探究的方法和特点。 【学习重点】 了解人类对宇宙的认识过程和宇宙的尺度结构层次。 【学习难点】 宇宙大爆炸说和黑洞。 【自主预习】阅读教材P122-125页内容，并完成填空： 1.我国古代关于宇宙结构的思考 “盖天说” 认为，地球是____的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的____穹顶。 2.16 世纪，天文学家哥白尼用 “____” 推翻了影响人类一千多年的 “地心说”。 3.宇宙由近及远可分为____、____、河外星系、星系团、总星系。 4.太阳系中距离太阳由近及远的八大行星依次是水星、____、地球、火星、____、土星、天王星和海王星。 5.当今世界对宇宙起源问题研究的主流学说是____。 【合作探究】 探究一、人类对宇宙的认识 活动一：人类对宇宙认识的历程梳理 任务：以小组为单位，梳理从古代到现代人类对宇宙认识的关键节点（盖天说、地心说、日心说、经典力学、广义相对论、大爆炸学说），并简要说明每个节点的核心观点及意义。 步骤： 1.小组内分工，每人负责 1-2 个节点的资料整理。 2.汇总信息，用时间轴的形式呈现。 3.小组代表展示，其他小组补充。 助学释疑一　人类对宇宙的认识 1．我国古代对宇宙的认识： 我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“上下四方日宇往古今来曰审”，字指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。古人通过对日月星辰的观察，认为地球是平的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的圆形穹顶。天圆地方的“盖天说”，闪烁着中国古人的理性之光，为科学认识宇宙奠定了思想基础。 2．世界其它文明对宇宙的认识： 世界其他文明也涌现出大批研究宁宙的先行者，他们在人类认识宇宙的过程中作出了卓越的贡献。16世纪，天文学家 用“日心说”推翻了影响人类一千多年的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。 3．牛顿和爱因斯坦对宇宙的探索： （1） 在前人观到和实验的基础上，开创了经典力学。他的万有引力理论开辟了以力学方法研究宇宙的途径，从此天文学和宇宙学步人了科学发展阶段。 （2）1915年， 提出广义相对论，并在两年之后将广义相对论应用于整个宇宙，标志着现代宇宙学的诞生。至今，人们对宇宙的探索和认识仍在不断走向深入。 牛刀小试 1．（2025·贵州遵义·一模）物理学的“殿堂”是经过无数“巨人”们的不断努力和探究构建的，他们为后人留下了永远高扬的科学精神。其中提出“日心说”的“巨人”是（　　） A．焦耳 B．牛顿 C．奥斯特 D．哥白尼 2．（24-25九年级下·上海·阶段练习）某同学在学习《地球太阳系》一节后，整理的知识结构如图所示。在有下划线的内容中，不正确的是（　　） A．（1）（3）（5） B．（2）（4）（6） C．（1）（4）（5） D．（2）（4）（5） 探究二、宇宙的尺度 活动二：宇宙尺度的层级探究 任务：结合教材中太阳系、银河系、河外星系、总星系的描述，绘制宇宙尺度层级示意图，并标注各层级的典型特征（如太阳系的中心天体、银河系的恒星数量及大小等）。 步骤： 1.小组讨论各层级的包含关系及特征。 2.动手绘制示意图，可采用图形、文字结合的方式。 3.展示作品，讲解各层级的特点。 助学释疑二　宇宙的尺度 在人类目前能够观测到的范圈内，科学家发现，宁宙由近及远可分为 。 （1）太阳系：是我们较熟悉的天体系统，太阳位于这个系统的中心距离太阳由近及远依次是水星、金星地球、火星、木星、土星、天王星和海王星这八大行星，它们总共携带了200多颗天然卫星。除此之外，太阳系还有数量众多的小行星、彗星等,围绕太阳不停地运转。 （2）银河系：银河系是一个由大量星体构成的庞大天体系统，太阳系就位于其中。太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系中有1000亿颗以上的恒层。银河系直径约10万光年，最大厚度约1万光年。 银河系也只是字宙空间中一个非常普通的星系，银河系之外还有数以千亿计的类似星系，统称为河外星系。 （3）星系团：许多星系还形成更大的星系团(或称星系群)。无数的星系团组成总星系。 思考与讨论：牛郎星与织女星的距离约为1.51x1017m，古人传说牛郎与织女每年农历七月七日在鹊桥相会，假如两人都以光速向鹊桥奔跑，多长时间能相会? （4）人类对宇宙的观察： 是最早使用自制的天文望远镜来观察宇宙的人。 随着科技的发展，人类对宇宙的观测手段从光学望远镜发展到射电望远镜，观测能力来越强，插捉到的天体信息也越来越多。目前，望远镜已能观察到距离地球至少130亿光年的天体。 中国天眼：2016年，我国建戏的世界最大的500米口经球面射电报远镜(简称EAST)， 被誉为“中国天眼”，它是引力波探测、航天器导航等前沿研究的理想工只，能够在无线电波段 搜索来自百亿光年之外的微弱信号，极大拓展了人类观察宇宙的极限。 牛刀小试 1．（2024·吉林长春·一模）下列物体尺度最大的是（    ） A．太阳 B．地球 C．银河系 D．太阳系 2．（23-24八年级下·全国·课后作业）如图所示是中国航天员首次出舱活动，实现了“准确入轨、正常运行，出舱活动圆满、安全健康返回”的任务目标，突破和掌握了空间出舱活动技术，是我国载人航天事业发展史上的又一重要里程碑。航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘的飞船是（　　） A．神舟五号 B．神舟七号 C．神舟十号 D．神舟十六号 探究三、现代宇宙模型 活动三：宇宙大爆炸学说的理解与探讨 任务：结合 “观察气球膨胀” 实验（图 5-1-7），理解宇宙大爆炸学说中宇宙膨胀的观点，并讨论该学说的支持证据和存在的疑问。 步骤： 1.模拟实验：小组内一人吹气球，其他人观察气球表面圆点的距离变化，类比宇宙膨胀。 2.结合教材内容，列举宇宙大爆炸学说的支持证据（如哈勃发现河外星系远离）。 3.思考并提出该学说无法解释的观测现象，小组内交流讨论。 助学释疑三 现代宇宙模型 1.观察与实验：观察气球膨胀 （1）实验方法：准备一只气球，在其表而画一些小圆点，用打气筒给气球充气。据球你在充气过程中观察到的现象，此现象给你什么启发? （2）实验现象：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他的小圆点都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。 （3）分析论证：该实验用气球代表 ，小圆点代表宇宙中的 ，该实验模拟星系之间的距离在不断增大。 结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的小圆点，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。 2.宇宙大爆炸说： 当今世界对宇宙起源问题的研究中，占据主流地位的是 学说。1929年，天文学家哈勃在观测河外星系的过程中，发现所有河外星系都在离我们远去，而且距离我们越远的星系，其逃离速度越大，说明宇宙在膨胀。以此观点为基础，1948年，科学家提出宇宙产生于一次“大爆炸”，即“大爆炸字宙模型”。虽然目前观测到的一些现象支持“大爆炸宇宙模型”，但是也有很多观测现象无法用此模型给出合理的解释。 3.“黑洞”： 宇宙中的天体都在不断地运动变化者，科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生塌缩,塌缩后留下的物质会变成一种天体,它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫作 。 更多的宇宙奥秘，更完美的宇宙模型需要我们去发现和探索，让我一起去揭开宇宙神秘的面纱吧! 牛刀小试 1．（2025·山西大同·二模）阅读短文，回答问题。 黑洞与宇宙 分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一是位于银河系中心的“人马座A”。 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡时，核心在自身重力作用下迅速收缩、塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有物质都变成中子时，收缩过程立即停止，核心被压缩成一个密实的星体，内部的空间和时间也被压缩了。在黑洞情况下，恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。 黑洞是宇宙众多天体的一种，“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点在一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，式中H为一个常数，称为哈勃常数。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。 (1)在银河系中心的天体是 ； A．中子星 B．太阳 C．黑洞 D．恒星 (2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (3)在黑洞形成的过程中，密度会 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (4)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是 。 A．米（m） B．秒⁻1（s⁻1） C．米 D．秒（s） 【课堂练习】 1．（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 2．（24-25八年级上·福建漳州·期中）率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 3．（24-25八年级下·全国·课后作业）我国首个火星模拟基地位于青海省海西州大柴旦红崖地区，那里与火星环境特征类似的是（　　） ①以流水地貌为主；②沙丘砾石遍布；③大气的主要成分；④昼夜间温差较大 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 4．（2025·海南儋州·三模）我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜，建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．银河系 B．太阳系 C．土星 D．月球 5．（24-25八年级上·福建泉州·期中）在物理学发展的过程中，很多科学家披荆斩棘为了真理甚至付出生命。《日心说》的代表人物是（   ） A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．牛顿 6．（23-24八年级下·江苏连云港·期中）下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．太阳是宇宙的中心 B．我们认识到，宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．如图，教材中用类比的思想方法说明宇宙在不断收缩 D．恒星的位置是固定不变的，太阳是银河系中数以千亿计恒星中的一颗普通的恒星 7．（24-25八年级上·山东烟台·期末）2003年， 乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动 探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆 ，“祝融号”（如图乙）开始工作；同一年，我国又成功将“浚和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 8．（24-25八年级下·河南南阳·期末）创立“日心说”的天文学家是 ；现代天文学研究表明，太阳 （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 9．（23-24八年级下·陕西咸阳·期末）宇宙是一个有 的天体结构系统。天体之间相距很远，天文学常用 作为长度单位。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。 10．（20-21八年级下·江苏苏州·阶段练习）为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去。这里运用的是主要一种思维方法 （等效法/类比法/转换法）。 11．（21-22八年级上·河南南阳·期中）著名的天文学家，自然科学的先驱 用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒玫地心说；经典力学和实验物理学的先驱 率先用望远镜观察天空，由此得出天体运行的结果有力的支持了哥白尼的日心说。 12．（2025·云南昆明·三模）阅读《宇宙大爆炸》，回答问题。 宇宙大爆炸 宇宙由何而来？是困扰着现代物理学和天文学的一个难题。1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙在不断地膨胀，使物质从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸，但是科学家一直没有找到支持大爆炸理论的直接证据。 后来，科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。我们（银河系）之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度v与它到我们的距离s成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为，式中H称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。 根据上述材料，回答下列问题： (1)如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“红”，说明这个星系正在 我们。 (2)大爆炸理论认为宇宙在 ，如同一次规模巨大的爆炸。 (3)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是（　　） A．米（m） B．秒（s） C．米（） D．秒（） (4)若距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”远离我们的速度约为，则距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”，远离我们的速度约为 km/s。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 认识宇宙 【学习目标】 1.了解人类的宇宙观； 2.了解宇宙的尺度； 3.知道现代宇宙模型。 4.分析人类探索宇宙的历史进程，理解科学探究的方法和特点。 【学习重点】 了解人类对宇宙的认识过程和宇宙的尺度结构层次。 【学习难点】 宇宙大爆炸说和黑洞。 【自主预习】阅读教材P122-125页内容，并完成填空： 1.我国古代关于宇宙结构的思考 “盖天说” 认为，地球是____的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的____穹顶。 2.16 世纪，天文学家哥白尼用 “____” 推翻了影响人类一千多年的 “地心说”。 3.宇宙由近及远可分为____、____、河外星系、星系团、总星系。 4.太阳系中距离太阳由近及远的八大行星依次是水星、____、地球、火星、____、土星、天王星和海王星。 5.当今世界对宇宙起源问题研究的主流学说是____。 【答案】略。 【解析】略。 【合作探究】 探究一、人类对宇宙的认识 活动一：人类对宇宙认识的历程梳理 任务：以小组为单位，梳理从古代到现代人类对宇宙认识的关键节点（盖天说、地心说、日心说、经典力学、广义相对论、大爆炸学说），并简要说明每个节点的核心观点及意义。 步骤： 1.小组内分工，每人负责 1-2 个节点的资料整理。 2.汇总信息，用时间轴的形式呈现。 3.小组代表展示，其他小组补充。 助学释疑一　人类对宇宙的认识 1．我国古代对宇宙的认识： 我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“上下四方日宇往古今来曰审”，字指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。古人通过对日月星辰的观察，认为地球是平的，日月星辰在大气中运行，上方扣着巨大的圆形穹顶。天圆地方的“盖天说”，闪烁着中国古人的理性之光，为科学认识宇宙奠定了思想基础。 2．世界其它文明对宇宙的认识： 世界其他文明也涌现出大批研究宁宙的先行者，他们在人类认识宇宙的过程中作出了卓越的贡献。16世纪，天文学家哥白尼用“日心说”推翻了影响人类一千多年的“地心说”，有力地推动了人类文明的进程。 3．牛顿和爱因斯坦对宇宙的探索： （1）牛顿在前人观到和实验的基础上，开创了经典力学。他的万有引力理论开辟了以力学方法研究宇宙的途径，从此天文学和宇宙学步人了科学发展阶段。 （2）1915年，爱因斯坦提出广义相对论，并在两年之后将广义相对论应用于整个宇宙，标志着现代宇宙学的诞生。至今，人们对宇宙的探索和认识仍在不断走向深入。 牛刀小试 1．（2025·贵州遵义·一模）物理学的“殿堂”是经过无数“巨人”们的不断努力和探究构建的，他们为后人留下了永远高扬的科学精神。其中提出“日心说”的“巨人”是（　　） A．焦耳 B．牛顿 C．奥斯特 D．哥白尼 【答案】D 【详解】哥白尼是文艺复兴时期的波兰天文学家，他在其著作《天体运行论》中系统阐述了 “日心说”，认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运转，否定了长期以来占据统治地位的 “地心说”（认为地球是宇宙中心）。这一学说不仅是天文学上的重大突破，更动摇了当时教会的权威，推动了科学革命的发展，对后世自然科学的进步产生了深远影响。 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．（24-25九年级下·上海·阶段练习）某同学在学习《地球太阳系》一节后，整理的知识结构如图所示。在有下划线的内容中，不正确的是（　　） A．（1）（3）（5） B．（2）（4）（6） C．（1）（4）（5） D．（2）（4）（5） 【答案】B 【详解】恒星是由炽热气体组成，能自己发光的天体，比如太阳。行星是在椭圆轨道上环绕恒星运行的、近似球状的天体。卫星是环绕一颗行星按闭合轨道做周期性运行的天然天体或人造天体。所以，太阳是恒星，火星、土星、地球和海王星是行星，月球是地球的卫星；综上，知识结构图中不正确的是（2）（4）（6）。 故选B。 探究二、宇宙的尺度 活动二：宇宙尺度的层级探究 任务：结合教材中太阳系、银河系、河外星系、总星系的描述，绘制宇宙尺度层级示意图，并标注各层级的典型特征（如太阳系的中心天体、银河系的恒星数量及大小等）。 步骤： 1.小组讨论各层级的包含关系及特征。 2.动手绘制示意图，可采用图形、文字结合的方式。 3.展示作品，讲解各层级的特点。 助学释疑二　宇宙的尺度 在人类目前能够观测到的范圈内，科学家发现，宁宙由近及远可分为太阳系、银河系、河外星系、星系团、总星系。 （1）太阳系：是我们较熟悉的天体系统，太阳位于这个系统的中心距离太阳由近及远依次是水星、金星地球、火星、木星、土星、天王星和海王星这八大行星，它们总共携带了200多颗天然卫星。除此之外，太阳系还有数量众多的小行星、彗星等,围绕太阳不停地运转。 （2）银河系：银河系是一个由大量星体构成的庞大天体系统，太阳系就位于其中。太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系中有1000亿颗以上的恒层。银河系直径约10万光年，最大厚度约1万光年。 银河系也只是字宙空间中一个非常普通的星系，银河系之外还有数以千亿计的类似星系，统称为河外星系。 （3）星系团：许多星系还形成更大的星系团(或称星系群)。无数的星系团组成总星系。 思考与讨论：牛郎星与织女星的距离约为1.51x1017m，古人传说牛郎与织女每年农历七月七日在鹊桥相会，假如两人都以光速向鹊桥奔跑，多长时间能相会? （4）人类对宇宙的观察： 伽利略是最早使用自制的天文望远镜来观察宇宙的人。 随着科技的发展，人类对宇宙的观测手段从光学望远镜发展到射电望远镜，观测能力来越强，插捉到的天体信息也越来越多。目前，望远镜已能观察到距离地球至少130亿光年的天体。 中国天眼：2016年，我国建戏的世界最大的500米口经球面射电报远镜(简称EAST)， 被誉为“中国天眼”，它是引力波探测、航天器导航等前沿研究的理想工只，能够在无线电波段 搜索来自百亿光年之外的微弱信号，极大拓展了人类观察宇宙的极限。 牛刀小试 1．（2024·吉林长春·一模）下列物体尺度最大的是（    ） A．太阳 B．地球 C．银河系 D．太阳系 【答案】C 【详解】宏观的银河系大于宏观的太阳系，地球是太阳的卫星，地球是太阳系里的一个组成部分；故尺度最大的是银河系，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．（23-24八年级下·全国·课后作业）如图所示是中国航天员首次出舱活动，实现了“准确入轨、正常运行，出舱活动圆满、安全健康返回”的任务目标，突破和掌握了空间出舱活动技术，是我国载人航天事业发展史上的又一重要里程碑。航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏搭乘的飞船是（　　） A．神舟五号 B．神舟七号 C．神舟十号 D．神舟十六号 【答案】B 【详解】2008年9月25日，我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射，三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空，故B符合题意，故ACD不符合题意。 故选B。 探究三、现代宇宙模型 活动三：宇宙大爆炸学说的理解与探讨 任务：结合 “观察气球膨胀” 实验（图 5-1-7），理解宇宙大爆炸学说中宇宙膨胀的观点，并讨论该学说的支持证据和存在的疑问。 步骤： 1.模拟实验：小组内一人吹气球，其他人观察气球表面圆点的距离变化，类比宇宙膨胀。 2.结合教材内容，列举宇宙大爆炸学说的支持证据（如哈勃发现河外星系远离）。 3.思考并提出该学说无法解释的观测现象，小组内交流讨论。 助学释疑三 现代宇宙模型 1.观察与实验：观察气球膨胀 （1）实验方法：准备一只气球，在其表而画一些小圆点，用打气筒给气球充气。据球你在充气过程中观察到的现象，此现象给你什么启发? （2）实验现象：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他的小圆点都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。 （3）分析论证：该实验用气球代表 宇宙，小圆点代表宇宙中的星系，该实验模拟星系之间的距离在不断增大。 结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的小圆点，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。 2.宇宙大爆炸说： 当今世界对宇宙起源问题的研究中，占据主流地位的是宇宙大爆炸学说。1929年，天文学家哈勃在观测河外星系的过程中，发现所有河外星系都在离我们远去，而且距离我们越远的星系，其逃离速度越大，说明宇宙在膨胀。以此观点为基础，1948年，科学家提出宇宙产生于一次“大爆炸”，即“大爆炸字宙模型”。虽然目前观测到的一些现象支持“大爆炸宇宙模型”，但是也有很多观测现象无法用此模型给出合理的解释。 3.“黑洞”： 宇宙中的天体都在不断地运动变化者，科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生塌缩,塌缩后留下的物质会变成一种天体,它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫作“黑洞”。 更多的宇宙奥秘，更完美的宇宙模型需要我们去发现和探索，让我一起去揭开宇宙神秘的面纱吧! 牛刀小试 1．（2025·山西大同·二模）阅读短文，回答问题。 黑洞与宇宙 分布在世界各地的射电望远镜组成了一台巨大的虚拟望远镜，其口径相当于地球直径，该望远镜“拍照”的重点黑洞对象之一是位于银河系中心的“人马座A”。 黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡时，核心在自身重力作用下迅速收缩、塌陷，发生强力爆炸，当核心中所有物质都变成中子时，收缩过程立即停止，核心被压缩成一个密实的星体，内部的空间和时间也被压缩了。在黑洞情况下，恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。 黑洞是宇宙众多天体的一种，“宇宙大爆炸”理论认为，宇宙是由一个致密炽热的点在一次大爆炸后膨胀形成的。不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，式中H为一个常数，称为哈勃常数。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。 (1)在银河系中心的天体是 ； A．中子星 B．太阳 C．黑洞 D．恒星 (2)假设一艘宇宙飞船靠近黑洞，它的质量 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (3)在黑洞形成的过程中，密度会 （选填“变大”“不变”或“变小”）； (4)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是 。 A．米（m） B．秒⁻1（s⁻1） C．米 D．秒（s） 【答案】(1)C (2)不变 (3)变大 (4)B 【详解】（1）由材料可知，在银河系中心的天体是“人马座A”，属于黑洞对象之一，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选C。 （2）质量是物体的一种属性，物体的质量不随形状、物态和位置、体积的变化而改变，因此假设一艘宇宙 【课堂练习】 1．（24-25九年级下·全国·课后作业）我国自古就有很多关于宇宙的思考和对其结构的认识。“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，宇指的是空间，宙指的是时间，宇宙即时空。若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（　　） A．地月系、太阳系、银河系 B．银河系、太阳系、地月系 C．太阳系、银河系、地月系 D．银河系、地月系、太阳系 【答案】A 【详解】地球属于地月系，地月系属于太阳系，太阳系属于银河系。所以从地球出发探索宇宙，会先后飞离地月系、太阳系、银河系。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选 A。 2．（24-25八年级上·福建漳州·期中）率先用望远镜观察天体运动，由此得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”的科学家是（　　） A．伽利略 B．普朗克 C．爱因斯坦 D．霍金 【答案】A 【详解】A．伽利略是近代物理实验的先驱者，改进了望远镜用于观察天体的运行规律，率先用望远镜观察天体运行，得到的关于天体运行的结果支持了哥白尼的“日心说”，故A符合题意； B．普朗克在解决黑体辐射问题时提出了量子理论，为后来的量子力学奠定了基础，故B不符合题意； C．爱因斯坦创立了相对论，并为核能开发奠定了理论基础，故C不符合题意； D．霍金的主要领域是黑洞和宇宙论，故D不符合题意。 故选A。 3．（24-25八年级下·全国·课后作业）我国首个火星模拟基地位于青海省海西州大柴旦红崖地区，那里与火星环境特征类似的是（　　） ①以流水地貌为主；②沙丘砾石遍布；③大气的主要成分；④昼夜间温差较大 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 【答案】D 【详解】①柴达木盆地红崖地区气候干旱，降水少，地貌以风力作用为主，火星为沙漠行星，地表无稳定的液体水体，没有流水作用地貌，故①错误； ②柴达木盆地红崖地区多风力作用形成的沙丘、砾石，火星昼夜温差大且干旱，地表沙丘、砾石遍布，故②正确； ③柴达木盆地红崖地区大气成分以氮氧为主，而火星大气成分以二氧化碳为主，故③错误； ④柴达木盆地红崖地区降水少，晴天多，昼夜温差大，火星质量较小，周围大气较稀薄，大气削弱作用和保温作用都差，昼夜温差大，故④正确。 综上所述：故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．（2025·海南儋州·三模）我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜，建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中，空间尺度最大的是（　　） A．银河系 B．太阳系 C．土星 D．月球 【答案】A 【详解】银河系是包含太阳系在内的庞大星系，直径约10万光年；太阳系直径约1光年，属于银河系的一部分；土星是太阳系中的行星，直径约12万千米，远小于银河系和太阳系；月球是地球的卫星，直径约3474千米，是四个选项中最小；故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 5．（24-25八年级上·福建泉州·期中）在物理学发展的过程中，很多科学家披荆斩棘为了真理甚至付出生命。《日心说》的代表人物是（   ） A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．牛顿 【答案】B 【详解】托勒密是地心说的代表人物，哥白尼是日心说的代表人物，伽利略也支持并研究了日心说，但不是代表人物，牛顿与日心说无关，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．（23-24八年级下·江苏连云港·期中）下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．太阳是宇宙的中心 B．我们认识到，宇宙是一个有层次的天体结构系统 C．如图，教材中用类比的思想方法说明宇宙在不断收缩 D．恒星的位置是固定不变的，太阳是银河系中数以千亿计恒星中的一颗普通的恒星 【答案】B 【详解】AB．整个宇宙都是运动的，宇宙有层次之分，是由无数天体组成，太阳是宇宙中的一颗恒星，不是宇宙的中心，故A错误，B正确； C．如图，气球充气不断膨胀，与之类似宇宙也在不断膨胀，故C错误； D．恒星也在高速地运动，故D错误。 故选B。 7．（24-25八年级上·山东烟台·期末）2003年， 乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动 探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆 ，“祝融号”（如图乙）开始工作；同一年，我国又成功将“浚和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 【答案】 杨利伟 月球 火星 【详解】[1][2][3]根据物理学史和常识可知，2003年，杨利伟乘坐“神舟五号”载人飞船圆满完成了我国首次载人航天飞行，这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家之一；2004年中国启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器（如图甲）成功登陆火星。 8．（24-25八年级下·河南南阳·期末）创立“日心说”的天文学家是 ；现代天文学研究表明，太阳 （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。 【答案】 哥白尼 不是 【详解】[1]哥白尼‌是文艺复兴时期的波兰天文学家，在1543年发表的《天体运行论》中系统提出“日心说”，主张‌太阳是宇宙的中心‌，地球与其他行星围绕太阳运行。 [2]现代观测表明，宇宙起源于大爆炸，并持续膨胀，‌星系均匀远离‌地球，证明宇宙‌不存在几何中心‌，所以太阳不是宇宙的中心。 9．（23-24八年级下·陕西咸阳·期末）宇宙是一个有 的天体结构系统。天体之间相距很远，天文学常用 作为长度单位。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。 【答案】 层次 光年 宇宙 【详解】[1][2]宇宙是一个有层次的天体结构系统；天体之间非常遥远，而光速是目前人类认知中速度最快的，所以我们用光在一年内传播的距离--光年来作为天文学中的长度单位。 [3] 地球属于太阳系一颗行星，太阳系属于银河系的一个星系，而银河系只是广袤宇宙的一个组成部分。在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是宇宙。 10．（20-21八年级下·江苏苏州·阶段练习）为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去。这里运用的是主要一种思维方法 （等效法/类比法/转换法）。 【答案】类比法 【详解】为了形象地说明宇宙大爆炸，课本上将一个黏有小金属粒的气球看成宇宙，金属粒看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒都在离它远去，这里运用的是主要一种思维方法类比法。 11．（21-22八年级上·河南南阳·期中）著名的天文学家，自然科学的先驱 用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒玫地心说；经典力学和实验物理学的先驱 率先用望远镜观察天空，由此得出天体运行的结果有力的支持了哥白尼的日心说。 【答案】 哥白尼 伽利略 【详解】[1]哥白尼用日心说否定了影响人类达千年之久的托勒密地心说，有力地推动了人类文明的进程。 [2]伽利略是经典力学和实验物理学等的先驱，他率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的日心说。 12．（2025·云南昆明·三模）阅读《宇宙大爆炸》，回答问题。 宇宙大爆炸 宇宙由何而来？是困扰着现代物理学和天文学的一个难题。1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙在不断地膨胀，使物质从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸，但是科学家一直没有找到支持大爆炸理论的直接证据。 后来，科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。我们（银河系）之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度v与它到我们的距离s成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为，式中H称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。 根据上述材料，回答下列问题： (1)如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“红”，说明这个星系正在 我们。 (2)大爆炸理论认为宇宙在 ，如同一次规模巨大的爆炸。 (3)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数H的单位是（　　） A．米（m） B．秒（s） C．米（） D．秒（） (4)若距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”远离我们的速度约为，则距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”，远离我们的速度约为 km/s。 【答案】(1)远离 (2)不断膨胀 (3)D (4)4×104 【详解】（1）科学家们发现了红移现象，就是远距离星球射向地球的光以红光为多，近距离的则以蓝光为主，根据红移理论说明了星球在远离地球。 （2）由题意可知，大爆炸理论认为在宇宙在不断地膨胀，如同一次规模巨大的爆炸。 （3）根据哈勃定律得，得出哈勃常数H的单位是秒（），故选D。 （4）恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，则有 代入数据有 解得“牧夫座星系团”远离我们的速度约为4×104 km/s。 飞船靠近黑洞，它的质量会不变。 （3）由材料可知，在黑洞情况下，恒星核心的质量大到使收缩过程能无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质，由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去，所以在黑洞形成的过程中，密度会变大。 （4）不同星体远离我们的速度与它到我们的距离s成正比，即v=Hs，由此可知，速度的单位是m/s，路程的单位是m，可推理得出哈勃常数H的单位是秒-1（s-1），故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $