10.3 探索宇宙 课件- 2025-2026学年沪粤版物理八年级下册

本初中物理课件围绕“探索宇宙”主题，涵盖宇宙图景演变（地心说、日心说）、万有引力定律及三个宇宙速度等核心知识。通过“微观分子动理论→宏观宇宙探索”的导入设计，构建前后知识关联，形成学习支架。 其亮点在于融合物理观念（运动与相互作用）、科学思维（模型建构与推理）及科学态度（我国航天成就），通过古今宇宙观对比、实验类比（绳拉物体旋转类比引力）及中国航天案例（玉兔二号、嫦娥四号），激发学生探究兴趣，助力教师落实核心素养培养。

10.3 探索宇宙 1 知识回顾 人类在深入认识原子内部微观世界的同时，从未停止过对地球之外宏观和宇观物质世界的探索。 新课导入 茫茫宇宙，浩瀚星空，诱人遐思!宇宙到底有多大? 人们能不能飞出地球呢? 新课讲解 古人富有想象的宇宙图景 早在远古时代，东、西方的一些思想家通过对日月星辰的观察和想象，曾经构建出自己心目中的各种宇宙图景 (图10-3-1、图 10-3-2)。 托勒密的“地心说” 后来，天象观察的深入和数学的应用推动了天文学的研究。约公元150年古罗马天文学家托勒密(C. Ptolemaeus，约 90—168)集当时天文学之大成提出以地球为中心的宇宙结构学说 (图10-3-3)，即“地心说”。他认为，地球位于宇宙的中心，月球、水星、金星、太阳及其他行星都绕着地球旋转；恒星都镶嵌在最外边的天球上。 图10-3-3 托勒密的“地心说”宇宙图 (地球位于宇宙的中心，太阳和行星绕着地球在不同的球面上运动) 托勒密的“地心说”能解释日食、月食等许多天文现象，并且符合当时人们普遍认同的地球不动的观念，因此很容易被人们接受。后来“地心说”又被当时的教会所利用，成为禁锢人们思想的枷锁，一直流行了 1000 多年，严重地阻碍了科学前进的脚步。 哥白尼的“日心说” 波兰天文学家哥白尼 (N. Copernicus，1473-1543) 通过长期的观察和研究，提出了太阳中心说宇宙模型，即“日心说”(图10-3-4)。 他认为，太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳旋转，月球是地球的一颗卫星，它绕着地球旋转。 哥白尼的“日心说”有着非常重要的意义，它比托勒密的模型简洁、和谐能较好地解释当时的许多天文现象。根据哥白尼的“日心说”，科学家算出了各颗行星到太阳的距离，首次推算了宇宙大小的尺度。在思想上，它挣脱了当时教会的束缚，使自然科学的研究从欧洲中世纪的神学梏下解脱出来，从而使人类迎来了科学的春天。 飞出地球 哥白尼确定了天体的位置，但没有告诉我们地球及其他行星为什么会绕着太阳旋转。 1687年，英国科学家牛顿发现了万有引力定律，对此作出了回答：任何两个物体间都存在着一种相互吸引的力，太阳依靠它对地球和其他行星之间的巨大吸引力，使地球和各个行星绕着它旋转[图10-3-5(a)]。 图10-3-5 引力的作用 这与我们用一根绳子系着一个小物体旋转相似，是绳子的拉力使小物体绕着中心旋转[图10-3-5(b)]。 图10-3-5 引力的作用 万有引力的大小与两个物体的质量和物体间的距离有关。通常，物体间的引力很小，我们觉察不到。天体的质量都是巨大的，因此，天体间的引力也就大得惊人。例如，如果把太阳吸引地球的力作用在直径为 9000 km 的钢柱上，则完全可以把钢柱拉断! 我们生活在地球上，因受到地球的引力作用，好像被地球用一根无形的绳子紧紧地拉着，但人们并不甘心总是被束缚在地球上。千百年来，人类就幻想着飞向宇宙，探索其奥秘。我国民间流传的“嫦娥奔月”“孙悟空大闹天宫等神话故事，就是这样的美妙幻想。人们通过不懈的研究发现，当地球上的物体有很大的速度时，就能挣脱地球引力的束缚，实现飞出地球的愿望。 经过一代代人的努力，人类几千年来飞天的愿望终于变成了现实(图10-3-6)。我们已进入航天时代，踏上了迈向宇宙深处的征途。 图10-3-6 从愿望到现实 图10-3-6 从愿望到现实 航天器在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，叫做第一宇宙速度，其大小为 7.9 km/s。 如果航天器的发射速度大于 7.9 km/s，而小于 11.2 km/s，它绕地球运动的轨迹就不是圆，而是椭圆(图10-3-7)。 三个宇宙速度 当航天器的发射速度大于 11.2 km/s 时，航天器就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星，这个速度叫做第二字宙速度。 达到第二字宙速度的物体还受到太阳引力的束缚，要想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的发射速度大于16.7 km/s，这个速度叫做第三宇宙速度。 课堂小结 1.关于地心说和日心说，下列说法正确的是( ) A.地心说认为宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 B.太阳和月球都绕地球旋转 C.地心说的代表人物是托勒密，日心说的代表人物是哥白尼 D.地心说和日心说只是参照物不同，两者具有等同的价值 C 课堂练习 2. 第一字宙速度等于 7.9 km/s，达到这一速度的物体可以__________运动；第二宇宙速度为 11.2 km/s，达到这一速度的物体可以__________运动；第三字宙速度为 16.7 km/s，达到这一速度的物体可以______________运动。 绕地球 绕太阳 脱离太阳系 自我评价与作业 1.用细绳拴住一块橡皮，参照图10-3-5(b)，让橡皮在空中旋转，比较在转速慢和转速快的瞬间松手时，橡皮飞出的距离远近。橡皮飞出的距离与什么有关? 设想：假如转速足够大，使得橡皮飞出去的距离越来越远，最终会发生什么现象? (做这个游戏时要注意安全) (1)橡皮飞出的距离与以下因素有关： ①转速：转速快时，橡皮具有较大的离心力。松手瞬间，离心力越大，橡皮飞出的距离越远。转速慢时，离心力较小，飞出的距离较近。 ②橡皮的质量：在相同的转速下，质量较大的橡皮具有较大的惯性，可能飞出的距离相对较远；质量较小的橡皮惯性较小，可能飞出的距离相对较近。 ③空气阻力：空气阻力会阻碍橡皮的运动，空气阻力越大，橡皮飞出的距离越近。如果在真空环境中，没有空气阻力的影响，橡皮飞出后做勾速直或运动。 (2)假如转速足够大，使得橡皮飞出去的距离越来越远，最终可能会发生以下现象：如果转速持续增大，离心力可能会超过橡皮材料的强度极限，导致橡皮发生破裂或解体。 随着距离的不断增加，橡皮可能会受到地球引力、空气阻力等多种力的作用，其运动轨迹会变得更加复杂。如果速度足够大，甚至可能会克服地球引力，进入太空。由于高速旋转和空气摩擦，橡皮可能会产生大量的热量，可能会导致橡皮升温、变形甚至燃烧。 2. 2019年1月3日，我国研制的月球探测器_____________成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地的冯·卡门撞击坑内，实现了人类探测器_______月球背面软着陆。随后，分离出__________月球车，在月球背面巡视，这成为我国航天事业又一座里程碑。 嫦娥四号 首次 玉兔二号 $