16.3 银河系 宇宙 课件------2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级下学期

该初中物理课件围绕“银河系 宇宙”，系统讲解恒星（光年单位、望远镜观测）、银河系结构及河外星系、宇宙膨胀与大爆炸理论，通过肉眼观测星空导入，构建从近恒星到远宇宙的认知支架。 其亮点在于结合气球膨胀模拟实验、中国天眼等实例，融入视频资源，培养科学探究与科学态度。通过例题巩固物质尺度观念，帮助学生形成时空认知，教师可借助资料提升教学直观性与学生参与度。

第3节 银河系　宇宙 通过本章内容的学习，你将了解原子及原子的核式结构，太阳系及宇宙的演化；知道物质世界的大致尺度，初步形成物质观念；感悟人类为探索物质世界奥秘所付出的努力和取得的成就。 九年级下册•沪科版 （五四•学制） 物理学的不断发展，使我们对物质世界的认识不断深入。我们不仅知道原子的结构，也了解星系的形成和宇宙的演化。人类的目光已不再局限于地球，开始跨越太阳系甚至银河系，奔向广袤而深邃的宇宙。本章我们将学习物质结构的基本知识，了解人类探索微观世界和宇宙的历程，欣赏奇妙而有趣的物质世界。 第16章 从原子到星系 导入新课 第3节 银河系 宇宙 在17世纪以前，人们只能用肉眼观测天体，观测能力很有限。整个天空肉眼可见的恒星大约有6000多颗，其中比较著名的有北极星、北斗七星、织女星、牵牛星、天狼星、比邻星等。 仰望星空，宇宙深处蕴藏着多少奥秘？ 恒星 01 银河系 02 宇宙 03 课堂总结 04 提升训练 05 第3节 银河系 宇宙 一、恒星 第3节 银河系 宇宙 一、恒星 1. 描述宇宙常用的物理量与单位 （1）光速：3×108m/s （2）光年（l.y.） 天体之间相距遥远，用米、千米作为距离单位很不方便。为此，天文学中采用了一些特殊的长度做距离单位。 例如，人们将光在真空中传播一年所经过的距离作为长度单位，称为1光年（l.y.）。 1 l.y.=9.46×1015 m. 织女星离地球的距离约24.5光年，即光从织女星到地球要走24.5年，所以我们在地球上所看到的织女星的星光是约24.5年前发的光。 一、恒星 由于视力所限，我们肉眼所见的恒星大部分距离地球都在几百光年以内。 2. 一些肉眼所见的恒星 一、恒星 （1）比邻星：比邻星是离我们最近的恒星，距离地球约4.3光年。 （2）天狼星：从地球上看，天狼星是除太阳外最亮的恒星，距离我们约8.6光年。 比邻星与周围最新发现的环带 天狼星 一、恒星 （3）伽利略望远镜 伽利略在1609年首次使用望远镜观测天体，开启了天文学一个新的时代。望远镜的使用，大大提高了我们的观测能力，极大开拓了人类的眼界，从此，人类的目光便从太阳系转向了更广阔的恒星世界。 北京天文馆的镜图史话展 （天文望远镜和伽利略等） 一、恒星 （4）望远镜观测天文 望远镜是天文观测的重要工具，望远镜的使用极大地提高了我们的观测能力，不仅让我们看得更远，也让我们看得更清。 除了光学望远镜，还有用于其他波长的红外望远镜、射电望远镜、X射线望远镜以及放置在太空的空间望远镜等。 哈勃太空望远镜在轨运行 红外望远镜、射电望远镜、 X射线望远镜、空间望远镜. 一、恒星 伽利略使用的第一架天文望远镜的口径仅有4cm，但伽利略用它发现了月球上的环形山、木星的卫星等。 伽利略使用的第一架天文望远镜 木星的卫星 一、恒星 我国的大型望远镜项目在立足自主建设的同时，积极参与国际合作。2016年在贵州平塘建成的 500m口径射电望远镜是目前世界上最大的射电望远镜，被誉为“中国天眼”，如图所示。 “中国天眼”：500m口径射电望远镜 “中国天眼”自建成以来，已经在脉冲星、快速射电暴等方面取得多项世界领先的研究成果。 【例题1】关于1光年、1万年、1万公里之间的叙述与比较，下列何者正确？（　　） A．光年为时间单位，且1光年比1万年长 B．光年为时间单位，且1光年比1万年短 C．光年为距离单位，且1光年比1万公里长 D．光年为距离单位，且1光年比1万公里短 C 【解析】AB．光年是长度单位，1光年指光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离，故AB错误； CD．根据长度单位间的换算关系知1光年＝9.460×1012km＞10000km 故C正确，D错误。故选C。 一、恒星 二、银河系 第3节 银河系 宇宙 二、银河系 1. 银河系 （1）银河系：在很长的一段时期内，人类对宇宙的认识实际上局限在太阳系内。1750年首次提出银河系的概念，太阳系以及我们肉眼可见的众多恒星都属于一个更大的恒星系统——银河系。 图所示即为银河系的一部分。 二、银河系 （2）银河系的大小 200 多年来经过无数天文学家和物理学家的不断努力，我们对银河系已经有了比较清晰的认识。 银河系是一个直径约10万光年，包含约 3 000 亿颗恒星的庞大盘状恒星集团，中心是一个质量相当于400万个太阳的巨型黑洞，太阳位于距离银河系中心约27000光年的地方。 太阳携带整个太阳系围绕银河系中心转动，约2.5亿年旋转一周。银河系形成至今已有约100亿年。 银河系，直径大约10万光年 15 二、银河系 2. 河外星系 银河系只是宇宙中一个普通的星系，宇宙中还存在着无数个类似银河系的星系，统称为河外星系。 我们已知的河外星系超过1000亿个。图所示为距离我们约250万光年的河外星系—仙女座星系 M31。 仙女座星系 M31 二、银河系 黑洞是一个非常神秘的天体，由于强大的引力，使得黑洞所在的区域具有奇特的性质，外面的物体和光可以进入黑洞，而黑洞内的任何物体甚至光都无法逃离。也就是说，黑洞无法发出光或其他信息，因而外界的观察者是看不到黑洞的，这也是黑洞名称的由来。 银河系中心黑洞照片 黑洞 近年来，科学家已经通过各种方法探测到了黑洞的存在，比如银河系中心就有一个巨大的黑洞，如图所示，其中明亮部分是黑洞附近的气体发光所致。 二、银河系 视频欣赏——《你知道银河系有多大吗》 【例题2】下列物体按空间尺度由小到大顺序排列正确的是（　　） A．原子——电子——地球——银河系——太阳系 B．电子——原子——地球——太阳系——银河系 C．原子——电子——地球——太阳系——银河系 D．电子——原子——地球——银河系——太阳系 B 【解析】电子和原子核构成原子，原子构成分子，分子构成物体，即地球由分子组成。地球又是太阳系中的一颗行星，而太阳系是银河系中的一个普通星系。所以从小到大的顺序为：电子——原子——地球——太阳系——银河系，综上分析知，故ACD错误，B正确。故选B。 二、银河系 三、宇宙 第3节 银河系 宇宙 三、宇宙 1. 宇宙 2000多年前的《尸子》一书中已经有“四方上下曰宇，往古来今曰宙”的说法。 我们将时间、空间以及所有物质、能量构成的整体称为宇宙。宇宙是物理学最大的研究对象。 21 三、宇宙 2. 宇宙是在膨胀的 （1）自主活动 对一个均匀画有小圆点的气球缓慢吹气。观察气球膨胀时，相邻小圆点及相距较远的小圆点之间的距离如何变化。 气球膨胀前后 现象：气球膨胀时，相邻小圆点及相距较远的小圆点之间的距离都在增大。 22 三、宇宙 （2）宇宙是在膨胀的 美国天文学家哈勃（1889—1953）通过对大量星系的观测研究发现，所有的星系都在远离我们，并且离我们越远的星系，远离的速度就越大。也就是说，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加。 那么反过来看，在很久以前，星系之间的距离一定比现在小得多，即宇宙是在膨胀的。发现星系都在远离，并不能说明地球是宇宙的中心。站在任何一个星系上看，所有其他星系也都在远离。 上述活动中，形象地模拟了哈勃的发现。气球上的每个小圆点都可看成一个星系；当气球膨胀时，站在任何一个圆点上看，会发现所有的圆点都在互相远离，并且距离越远的圆点其远离的速度也越大。 23 三、宇宙 （1）宇宙诞生于大爆炸：美国核物理学家伽莫夫（1904—1968）在前人研究工作的基础上，于1948 年提出我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。 根据这个理论，大爆炸之初，温度和密度极高。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，各种粒子开始形成。 3. 宇宙的诞生 24 三、宇宙 （2）恒星和星系的形成 大爆炸之后约38万年，质子、中子和电子结合形成原子，大量原子形成分子云，最后在引力作用下形成恒星和星系。 随着宇宙的膨胀，大爆炸留下的光就变成了今天探测到的宇宙微波背景辐射。这个理论与目前的观测结果符合得比较好，在解释元素起源、宇宙微波背景辐射以及星系形成等方面都取得了很大的成功。 25 三、宇宙 （3）我们观测到的宇宙 因为光速是有限的，光的传播需要时间。当我们用望远镜观测一个遥远的天体时，我们看到的实际上是这个天体在遥远的过去的样子。 现在世界上最大的望远镜能够探测到100亿光年以外的天体，也就是说，我们能看到宇宙 100 亿年以前的样子。宇宙早期的奥秘竟然隐藏在遥远的宇宙深处。 图所示为韦伯空间望远镜拍摄的遥远星空，其中有些星系距离我们将近100亿光年。 韦伯空间望远镜拍摄的遥远星空 26 三、宇宙 （4）物理学对微观、宏观或宇观的统一 微观粒子是物理学最小的研究对象，宇宙则是物理学最大的研究对象。物理学既可以描述电子、质子的性质，也可以描述星系和宇宙的起源。极大和极小在物理学中得到了绝妙的统一。 无论是微观还是宏观或是宇观，也无论是在实验室还是茫茫太空，物理世界的过去、现在和未来都应该遵循物理学的普遍规律。 27 三、宇宙 从微观、宏观到宇观 28 三、宇宙 视频欣赏——《哈勃望远镜拍摄的十大著名宇宙照片》 29 【解析】宇宙最大，银河系较大，太阳系较小，地月系最小，且地月系是太阳系中的一小部分，而太阳系又是银河系中的一部分，则若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，应该从最小的地月系开始，然后是太阳系、银河系，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 三、宇宙 【例题3】若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空，将先后飞离（　　） A．太阳系、银河系、地月系 B．地月系、太阳系、银河系 C．银河系、太阳系、地月系 D．地月系、银河系、太阳系 B 30 四、课堂总结 第3节 银河系 宇宙 课堂总结（1） 银河系 宇宙 恒星 ①描述天体的物理量：光年（l.y.）。1l.y.=9.46×1015m ②望远镜与观测天文。 ①银河系：由包括太阳在内的约3000亿颗恒星 及其他物质组成的恒星系统。 ②河外星系：超过1000亿个。 ①宇宙：时间、空间以及所有物质、能量构成的整体。 ②宇宙是在膨胀的。 ③宇宙的诞生：宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。 ④物理学的研究对象：微观、宏观、宇观。 银河系 宇宙 32 课堂总结（2） 视频欣赏——《星际旅行》 33 五、提升训练 第3节 银河系 宇宙 五、提升训练 【解析】AB．按空间尺度由大到小顺序排列，银河系→太阳系→地球→月球→人→原子→原子核→中子→夸克（或电子），故AB正确，不符合题意； C．原子由原子核和电子组成，原子比电子和原子核大，原子核比电子大，故C错误，C符合题意； D．按空间尺度由大到小顺序排列，太阳系→地球→月球→人→原子→原子核→质子，故D正确，D不符合题意。 故选C。 1. 下列选项的物质，按空间尺度由小到大顺序排列，错误的是（　　） A．夸克、中子、人、地球 B．月球、地球、太阳系、银河系 C．夸克、原子、电子、原子核 D．质子、原子核、人、太阳系 C 五、提升训练 2. 北京时间2019 年4 月10日21时，首张黑洞照片全球发布，露出真容的黑洞，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65 亿倍，黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去。下列说法中错误的是（　　） A．光年是长度单位 B．黑洞的密度非常大 C．黑洞强大的引力是分子间的引力 D．人眼无法直接看见黑洞内部 C 五、提升训练 【解析】A．光年是指光在一年时间里所传播的距离，是长度单位，故A正确，不符合题意； B．黑洞的质量约为太阳的65亿倍，可以说明黑洞的密度非常大，故B正确不符合题意； C．黑洞是宏观天体，该引力属于万有引力，不是分子间的引力，故C错误，符合题意； D．黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去，所以人眼无法直接看见黑洞内部，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．对《宇宙探秘》相关内容进行梳理，图中①、②位置内容填写正确的是（ ） A．宇宙大爆炸、中国天眼 B．星系远离我们、中国天眼 C．宇宙大爆炸、开普勒望远镜 D．星系远离我们、开普勒望远镜 A 五、提升训练 五、提升训练 【解析】现代宇宙观核心理论是宇宙大爆炸理论，星系远离我们是证明宇宙膨胀的直接观测证据而不是理论。开普勒望远镜是早期光学望远镜，并非现代探测宇宙的核心设备。中国天眼是500米口径球面射电望远镜，是目前世界最大单口径射电望远镜，属于现代探测宇宙的前沿设备，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A. 4．“离太阳系最近的恒星是半人马座的比邻星，它距离我们4.2光年。”由此可知（　　） A．比邻星是个黑洞 B．比邻星是银河系的成员之一 C．比邻星位于太阳与地球之间 D．目前的人类飞行器从地球飞到比邻星需要4.2年 五、提升训练 B 【解析】A．比邻星是半人马座的一颗恒星，能自行发光，而黑洞不会发光，故A不符合题意； B．银河系包含太阳系及大量恒星，半人马座位于银河系内，因此比邻星属于银河系，故B符合题意； C．太阳与地球的平均距离约1.5×108km（约8光分），而比邻星距离地球4.2光年（约4×1013km），远大于日地距离，故C不符合题意； D．飞行器的速度远远低于光速，若飞行器速度为光速的0.1%，则飞行器从地球飞到比邻星需要的时间 远超过4.2年，故D不符合题意。故选B。 五、提升训练 五、提升训练 【解析】织女星到地球距离2.3×1014km，孙悟空需要翻的筋斗个数 n=2.3×1014km/5.4×104km≈4.26×109（个） 孙悟空每秒钟翻一个筋斗，一个筋斗的距离是5.4×104km，即孙悟空飞行的速度为5.4×107m/s，根据速度公式可得需要时间： t=s/v=2.3×1017m/（5.4×107m/s）≈4.26×109s =4.26×109/（360×24×3600）年≈137年。 5. 孙悟空一个筋斗可翻十万八千里，即5.4×104km。织女星距地球约为 2.3×1014km，孙悟空大约要翻多少个筋斗才能从地球到达织女星？如果孙悟空每秒钟翻一个筋斗，那么他要连续不停地翻多少年才能到达织女星（只要求估算出数量级）？ 五、提升训练 6. 创立“日心说”的天文学家是________（选填“托勒密”“哥白尼”或“伽利略”）。现代天文学研究表明，太阳________ （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。如图所示，向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正在远离我们而去，我们就会得出宇宙正在________ （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。 膨胀 【解析】创立“日心说”的科学家是哥白尼；太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心；各天体在远离，说明宇宙在膨胀。 哥白尼 不是 Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 $