第1节 人类对宇宙的认识（举一反三讲义）科学浙教版九年级下册

第1节 人类对宇宙的认识 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：古代人的宇宙观 2 知识点2：从地心说到日心说 3 知识点3：现代宇宙学说 5 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.古代对宇宙起源有着自己的看法 2.分析托勒密与地心说 3.了解哥白尼及日心说 4.了解现代宇宙学说与大爆炸理论 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：古代人的宇宙观 1.中国古代对宇宙起源有各种传说。古代神话有盘古开天辟地的传说：宇宙原来是混沌的一团气，后来盘古用神斧把这一团混沌气劈开，轻的上升为天，重的下沉为地，盘古死后，身体的各个部分成为天地间的的万物。 2.世界不同的民族和文化，形成了许多关于宇宙创始的神话传说。例如，在欧洲神话中，上帝创造了宇宙以及其中的万物，天体的运行也是上帝安排好的。 知识点2：从地心说到日心说 1.盖天说：人类历史发展到公元前6世纪，人类文明进入理性思考的时代。中国战国时期的早期盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。早期的古希腊学者也有类似的看法。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱了神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。 2.托勒密与地心说：公元2世纪，希腊科学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，经过几十年的观测，运用数学的方法，创立了“地心说”。托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动，日月、行星和恒星等所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转，而恒星位于最外面的天球上，它们之间的相对位置保持不变，同时作为一个整体在天空中转动。 3.地心说的影响：这个学说与基督教关于天堂、人间、地狱的说法刚好吻合，得到了占统治地位的教廷也竭力支持。到了16世纪，“地心说”不仅成了禁锢了人们思想的工具，而且也阻碍了天文学的发展。 托勒密及其宇宙体系 4.哥白尼与日心说：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器经过20年的天文观测与研究，建立了日心说。他在不同的时间、不同的距离从地球上观察行星，发现每一颗行星的运行情况都不相同，而且发现了日地距离始终不变。因此他否定了地球是宇宙的中心，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星围绕着太阳做圆周运动的，月球围绕着地球转动，而最外层的恒星天球则与地心说并无本质区别。 5.日心说及影响：哥白尼提出的“日心说”，差不多经过一个世纪才被人们接受。其间，伽利略利用自制的天文望远镜，发现了可以支持日心说的天文现象，日心说才逐渐得到认可。哥白尼的“日心说”阐明了天体运行的规律，为人类认识太阳系，进而认识地球的起源奠定了基础。“日心说”挑战了长期以来居于统治地位的“地心说”，否定了基督教上帝创造一切的教义，使神权统治的根基产生了动摇，因此遭到了教会势力的残酷镇压。为了捍卫这一学说，不少仁人志士与神权的统治势力进行了前仆后继的斗争，甚至付出了生命的代价。 哥白尼及其宇宙体系 【典例1】中国古代流传着“开天辟地”的神话，下列对该神话的说法正确的是(    ) A．这是一个科学假设 B．它能科学地解释宇宙起源 C．它采用了宇宙膨胀的观点 D．它既是神话，也反映了人类对宇宙起源进行探究的思想 【变式1】下列对人们认识宇宙过程的说法，正确的是（　　） A．“盖天说”的观点是受神话影响提出的，没有科学依据 B．“地心说”的提出阻碍了科学进步，没有科学价值 C．人们对宇宙的认识经历了“天圆地方”、“地心说”、“日心说”等阶段 D．人们已探索到宇宙的边界，对宇宙的认识近乎完美 【变式2】关于日心说的说法不正确的是 （ ） A．由哥白尼提出，与其他科学家无关 B．哥白尼的日心说推翻了地心说，是人类研究史上的一项伟大的进步 C．是几代科学家观察研究的结晶，由哥白尼提出，其他科学家又加以完善 D．哥白尼的日心说也是错误的 【变式3】“日心说”宇宙体系学说在科学发展史上的作用主要是( ) A．认识到太阳是宇宙的中心 B．肯定了“地心说”宇宙体系学说 C．阐明天体运行现象，为认识太阳系奠定了基础 D．开创了对天体的观察研究 知识点3：现代宇宙学说 1.哈勃与哈勃定律：20世纪10~20年代，美国天文学家哈勃等人致力于旋涡星云的测量。科学家们用先进的科学仪器，研究星系的运动情况，测出不同星系之间的距离，并通过观察一个星系，判断出这一星系运动的速度，以及它是远离银河系还是靠近银河系方向运动。1929年，哈勃根据自己的测量数据，分析了24个星系的速度和距离，发现距离越大的河外星系，对应的运动速度也越大。 2.星系的运动：也就是说，所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。哈勃的发现告诉我们，星系一直在运动，一直在变化，宇宙在不断地膨胀。 3.实验表明，在气球胀大的过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他小圆点都在不断的离他而去。 4.宇宙大爆炸理论：我们可以进行这样的推理，如果能将时间倒退，宇宙中的星系之间的距离必然缩小，最终会聚在一个点上。大爆炸宇宙论认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙被挤压在一个“原始火球”中，那时的宇宙极小、极热，又有极大的密度，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。大爆炸后，宇宙迅速膨胀，现在的宇宙比100亿年前增大了100多亿倍，爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，大爆炸宇宙模型将延续下去。宇宙的膨胀有观测事实的支持，又得到众多科学家的理论阐释，因此，大爆炸宇宙论已成为目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。 【例1】哈勃对星系光谱的研究发现星系运动有如下特点(    ) A．所有的星系都在远离我们而去 B．星系离我们越远，运动的速度越快 C．星系间的距离在不断地扩大 D．以上说法都是 【变式1】下列有关大爆炸宇宙论的说法正确的是(    ) A．大爆炸宇宙论是科学家通过科学观察和研究得出的一个科学结论 B．大爆炸宇宙论是科学家通过科学观察发现的一些自然现象所建立的假说 C．因为宇宙在不断膨胀的事实为大爆炸宇宙论提供了有力证据，所以大爆炸宇宙论已经说明了宇宙起源的事实 D．大爆炸宇宙论和牛顿第一定律一样是科学定律 【变式2】爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。下列关于宇宙的说法中错误的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀 B．微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸 C．太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云 D．地球在宇宙中的位置为：宇宙—河外星系—银河系—太阳系—地球 【变式3】如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（　　）    A．彼此靠近 B．缓慢结合 C．相互远离 D．保持不动 【巩固训练】 1．下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（　　） A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙中的星系 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 2．2023 年10月 26日， 搭有“最年轻”航天员乘组的神舟十七号飞船发射成功， 这有利于我国继续为探索宇宙铺平道路。下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙是没有中心的，各星系间的距离保持不变 C．宇宙的结构层次是：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据 3．若在星系1中观测，下列能类比宇宙膨胀的是（箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢）（　　） A． B． C． D． 4．我们利用气球做了星系运动特点的模拟实验（如图），下列对该实验的描述中，错误的是 A．在气球表面画上的这些小圆，是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙的膨胀 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 5．在气球表面均匀的画上一些小圆点，向气球充气使气球膨胀，下列关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验可以作为宇宙膨胀的证据 B．小圆点之间的距离都在增大 C．小圆点都以某一圆点为中心膨胀 D．小圆点本身大小保持不变 6．科学家对1994年夏发生的彗星撞击木星的天文现象进行了准确的预报和大量的观察研究，这一事实表明(    ) A．宇宙膨胀理论是错误的 B．人类已能预测一切自然现象 C．人类对宇宙的认识正在不断深化 D．宇宙是不可认识的，以上准确预报只是巧合 7．目前，大爆炸宇宙论已被大多数科学家所接受，其主要观点有(   ) A．宇宙的年龄大约是150亿岁 B．宇宙以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中 C．宇宙在爆炸中诞生，并不断地膨胀下去 D．以上说法都是 8．下列关于宇宙的认识错误的是(   ) A．太阳是宇宙的中心 B．宇宙是无边的、膨胀的 C．地球是太阳系中的行星之一 D．宇宙是由大量不同层次的星系构成的 9．宇宙起源的证据是(   ) A．哈勃定律 B．旧约“创世纪” C．盘古开天辟地的神话 D．女娲补天的传说 10．现代宇宙论最重要的证据是(   ) A．霍金提出的黑洞理论 B．所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快 C．古代“上帝”创造的 D．气球充气后不断膨胀，气球上各个小圆点间的距离不断变大 11．关于假说，下列说法正确的是(   ) A．假说就是一种毫无根据的猜测 B．假说只要被大众接受了就是事实 C．假说是需要有证据支持的一种结论 D．假说成立的关键是有丰富的想像力 12．下列有关宇宙的起源的说法，得不到科学支持的是( ) A．大约在150亿年前，我们所处的这个宇宙是被挤压在一起的一个“原始火球” B．宇宙就是在这个大火球发生的一次大爆炸中诞生的 C．宇宙是相当近的过去创生的，十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年 D．大爆炸理论尚不能确切地解释宇宙在“原始火球”之前到底存在着什么东西 13．从古至今，无数科学家、哲学家和思想家都试图解开宇宙的奥秘，提出了各种学说和理论。那么，在以下关于人类对宇宙探索的学说中，正确的是（　　） A．在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象被认为是现代宇宙论最重要的证据 B．“日心说”宇宙体系学说开创了对天体的观察研究 C．关于宇宙起源，根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸 D．宇宙大爆炸理论认为，大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度相应升高 14．如果在气球表面点上几个小圆点代表星系，用打气筒给气球充气，气球上的小圆点之间的距离会发生变化。如果这些小圆点代表宇宙中的星系，可以证明（  ） ①星系间的距离在不断扩大 ②地球是宇宙的中心 ③如果时间倒退，宇宙中的星系会聚在一起 ④星系以不同的速度远离地球 A．①④ B．①③ C．①③④ D．①②③④ 15．我国科学家利用中国天眼（FAST）在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　） A．宇宙正在不断地膨胀，且膨胀没有中心 B．现代科学已经确认宇宙的起源是热大爆炸 C．太阳最终将演变为黑洞 D．天文学家哈勃发现其他星系都在靠近我们 二、探究题 16．某科学兴趣小组根据美国天文学家哈勃的发现，采用橡皮筋建立星系运动模型探究星系运动的特点。实验步骤如下： 步骤一：用红墨水在浅色橡皮筋上依次点上等距离的三点A、B、C，如图2甲所示，使L1=L2=1cm； 步骤二：拉住橡皮筋的两头向两边拉长，如图2乙所示，使L′1=L′2=2cm； 步骤三：继续拉长橡皮筋使L′'1=L′'2=3cm…… （1）如果以A点为参照物，作图2丙中s表示运动距离，t表示运动时间，那么射线 表示vC（C点的运动速度）。 （2）星系离我们的距离与它的退行速度之间有怎样的定量关系？ 。 （3）该实验结果支持的宇宙起源理论是 。 三、解答题 17．下表是部分星系移动的数据，回答下列问题： 星系所在的星座 离银河系的距离/百万光年 移动的速度/(米/秒) 处女座 800 1200 大熊座 980 15000 牧夫座 2540 39000 长蛇座 3980 61000 (1)画出曲线图说明每个星系离银河系的距离与它的移动速度之间的关系。移动速度用x轴表示，距离用y轴表示。( ) (2)你发现星系离银河系的距离和它们移动的速度之间有什么规律？ 。 18．人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。如图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，请你结合所学知识，回答以下两个问题： (1)“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子 。 (2)根据现在人类对宇宙的认识，以下“日心说”的观点中错误的是 。 ①太阳是宇宙的中心    ②太阳是固定不动的    ③地球是球形的        ④地球自转的同时绕太阳公转 19．现代宇宙学说的发展： 材料一：1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 材料二：1922年，科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型。 材料三：1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。 (1)1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的 理论奠定了基础。根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地 （选填“膨胀”或“收缩”）。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。 (2)现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是 （填序号）。 ①前人的经验没有可取之处 ②科学是不断发展的 ③科学研究是科学家的事 ④人类对科学的认识全凭突发奇想 四、填空题 20．小科同学把气球吹成球形后，用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点，再把气球吹至排球大小，发现黑点之间的距离增大，如图所示。 (1)在气球膨胀的过程中，球内气体的压强____(填“大于”、“等于”或“小于”)大气压强。 (2)如果用气球变化模拟宇宙演变，那么本实验使小科体验到宇宙的____没有中心。 21．关于下列话题。 属于神话的有： ；属于科学假说的有： ；属于科学理论的有： 。 ①女娲补天； ②宇宙黑洞； ③质量守恒定律； ④牛顿第一运动定律； ⑤上帝造物； ⑥大陆漂移学说； ⑦能的转化与守恒定律； ⑧大熊星座； ⑨宇宙大爆炸论； ⑩阿基米德原理。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 人类对宇宙的认识 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 2 知识点1：古代人的宇宙观 2 知识点2：从地心说到日心说 3 知识点3：现代宇宙学说 5 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.古代对宇宙起源有着自己的看法 2.分析托勒密与地心说 3.了解哥白尼及日心说 4.了解现代宇宙学说与大爆炸理论 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1：古代人的宇宙观 1.中国古代对宇宙起源有各种传说。古代神话有盘古开天辟地的传说：宇宙原来是混沌的一团气，后来盘古用神斧把这一团混沌气劈开，轻的上升为天，重的下沉为地，盘古死后，身体的各个部分成为天地间的的万物。 2.世界不同的民族和文化，形成了许多关于宇宙创始的神话传说。例如，在欧洲神话中，上帝创造了宇宙以及其中的万物，天体的运行也是上帝安排好的。 知识点2：从地心说到日心说 1.盖天说：人类历史发展到公元前6世纪，人类文明进入理性思考的时代。中国战国时期的早期盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。早期的古希腊学者也有类似的看法。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱了神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。 2.托勒密与地心说：公元2世纪，希腊科学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，经过几十年的观测，运用数学的方法，创立了“地心说”。托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动，日月、行星和恒星等所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转，而恒星位于最外面的天球上，它们之间的相对位置保持不变，同时作为一个整体在天空中转动。 3.地心说的影响：这个学说与基督教关于天堂、人间、地狱的说法刚好吻合，得到了占统治地位的教廷也竭力支持。到了16世纪，“地心说”不仅成了禁锢了人们思想的工具，而且也阻碍了天文学的发展。 托勒密及其宇宙体系 4.哥白尼与日心说：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器经过20年的天文观测与研究，建立了日心说。他在不同的时间、不同的距离从地球上观察行星，发现每一颗行星的运行情况都不相同，而且发现了日地距离始终不变。因此他否定了地球是宇宙的中心，认为太阳是宇宙的中心，地球和行星围绕着太阳做圆周运动的，月球围绕着地球转动，而最外层的恒星天球则与地心说并无本质区别。 5.日心说及影响：哥白尼提出的“日心说”，差不多经过一个世纪才被人们接受。其间，伽利略利用自制的天文望远镜，发现了可以支持日心说的天文现象，日心说才逐渐得到认可。哥白尼的“日心说”阐明了天体运行的规律，为人类认识太阳系，进而认识地球的起源奠定了基础。“日心说”挑战了长期以来居于统治地位的“地心说”，否定了基督教上帝创造一切的教义，使神权统治的根基产生了动摇，因此遭到了教会势力的残酷镇压。为了捍卫这一学说，不少仁人志士与神权的统治势力进行了前仆后继的斗争，甚至付出了生命的代价。 哥白尼及其宇宙体系 【典例1】中国古代流传着“开天辟地”的神话，下列对该神话的说法正确的是(    ) A．这是一个科学假设 B．它能科学地解释宇宙起源 C．它采用了宇宙膨胀的观点 D．它既是神话，也反映了人类对宇宙起源进行探究的思想 【答案】D 【解析】在当时缺乏设备仪器的时代，能想象“开天辟地”之说，尽管是神话，但同时反映了人类对宇宙的探究。 故D正确。 【变式1】下列对人们认识宇宙过程的说法，正确的是（　　） A．“盖天说”的观点是受神话影响提出的，没有科学依据 B．“地心说”的提出阻碍了科学进步，没有科学价值 C．人们对宇宙的认识经历了“天圆地方”、“地心说”、“日心说”等阶段 D．人们已探索到宇宙的边界，对宇宙的认识近乎完美 【答案】C 【解析】A．“盖天说”虽然有一定的局限性，但它是古人根据对自然现象的观察等得出的，并非完全没有科学依据，故A错误； B．“地心说”在当时的历史时期是一种重要的学说，它在一定程度上推动了天文学等学科的发展，有一定的科学价值，故B错误； C．人们对宇宙的认识确实经历了从认为“天圆地方”，到“地心说”，再到“日心说”等不同的阶段，故C正确； D．目前人类还没有探索到宇宙的边界，对宇宙的认识还有很多未知之处，并非近乎完美，故D错误。 故选C。 【变式2】关于日心说的说法不正确的是 （ ） A．由哥白尼提出，与其他科学家无关 B．哥白尼的日心说推翻了地心说，是人类研究史上的一项伟大的进步 C．是几代科学家观察研究的结晶，由哥白尼提出，其他科学家又加以完善 D．哥白尼的日心说也是错误的 【答案】A 【解析】A．认为完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的，实际上在西方公元前300多年的阿里斯塔克和赫拉克里特就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动；故A错误，不符合题意。 BCD．哥白尼的日心说认为：太阳屹立在宇宙的中心，行星围绕着太阳运行，哥白尼错误地把太阳说成是宇宙的中心，他的宇宙模式是建立在肉眼观测基础上的太阳系构造图上。具体来说，他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系，即以太阳为中心的天体系统。 从科学发展的眼光的来看，哥白尼的日心说无疑“功大于过”。它纠正了当时盛极一时的“地球中心论”，确认地球不是宇宙的中心，而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命。是人类探求客观真理道路上的里程碑。 应该这么说哥白尼的日心说有它的局限性，是他所处时代的产物，又转过来推动了时代的发展。故BCD正确，不符合题意。 【变式3】“日心说”宇宙体系学说在科学发展史上的作用主要是( ) A．认识到太阳是宇宙的中心 B．肯定了“地心说”宇宙体系学说 C．阐明天体运行现象，为认识太阳系奠定了基础 D．开创了对天体的观察研究 【答案】C 【解析】A．“日心说”中关于“太阳是宇宙的中心”的观点是错误的，故A不符合题意； B． “日心说”否定了“地心说”宇宙体系学说，故B不符合题意； C． “日心说”在科学发展史上的作用主要体现在：阐明天体运行现象，为认识太阳系奠定了基础，故C正确； D．“日心说”提出之前科学家已经对天体进行了观察研究，故D不符合题意。 知识点3：现代宇宙学说 1.哈勃与哈勃定律：20世纪10~20年代，美国天文学家哈勃等人致力于旋涡星云的测量。科学家们用先进的科学仪器，研究星系的运动情况，测出不同星系之间的距离，并通过观察一个星系，判断出这一星系运动的速度，以及它是远离银河系还是靠近银河系方向运动。1929年，哈勃根据自己的测量数据，分析了24个星系的速度和距离，发现距离越大的河外星系，对应的运动速度也越大。 2.星系的运动：也就是说，所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。哈勃的发现告诉我们，星系一直在运动，一直在变化，宇宙在不断地膨胀。 3.实验表明，在气球胀大的过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他小圆点都在不断的离他而去。 4.宇宙大爆炸理论：我们可以进行这样的推理，如果能将时间倒退，宇宙中的星系之间的距离必然缩小，最终会聚在一个点上。大爆炸宇宙论认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙被挤压在一个“原始火球”中，那时的宇宙极小、极热，又有极大的密度，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。大爆炸后，宇宙迅速膨胀，现在的宇宙比100亿年前增大了100多亿倍，爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，大爆炸宇宙模型将延续下去。宇宙的膨胀有观测事实的支持，又得到众多科学家的理论阐释，因此，大爆炸宇宙论已成为目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。 【例1】哈勃对星系光谱的研究发现星系运动有如下特点(    ) A．所有的星系都在远离我们而去 B．星系离我们越远，运动的速度越快 C．星系间的距离在不断地扩大 D．以上说法都是 【答案】D 【解析】美国天文学家哈勃通过对星系光谱的研究，发现星系的运动有如下特点：所有的星系都在远离我们而去；星系离我们越远，它的退行速度越快星系间的距离在不断地扩大。故D符合题意。 【变式1】下列有关大爆炸宇宙论的说法正确的是(    ) A．大爆炸宇宙论是科学家通过科学观察和研究得出的一个科学结论 B．大爆炸宇宙论是科学家通过科学观察发现的一些自然现象所建立的假说 C．因为宇宙在不断膨胀的事实为大爆炸宇宙论提供了有力证据，所以大爆炸宇宙论已经说明了宇宙起源的事实 D．大爆炸宇宙论和牛顿第一定律一样是科学定律 【答案】B 【解析】大爆炸宇宙论是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说,并不是科学结论,更不是科学定律。随着科技的进步，人们对宇宙的认识还将不断深入。 故选B。 【变式2】爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。下列关于宇宙的说法中错误的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀 B．微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸 C．太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云 D．地球在宇宙中的位置为：宇宙—河外星系—银河系—太阳系—地球 【答案】D 【解析】河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀，A正确，但不符合题意；研究认为，微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸，B正确，但不符合题意；星云假说：太阳系星球物质，初时都是大量基本微粒，充满整个宇宙空间。由于万有引力作用，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，从而形成包括地球在内的太阳系各天体，因此，可以认为太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云，C正确，但不符合题意；地球在宇宙中的位置为：宇宙—银河系—太阳系—地球，河外星系与银河系是宇宙中关系并列的不同星系，不存在从属关系，D错误，但符合题意。故答案为：D。 【变式3】如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（　　）    A．彼此靠近 B．缓慢结合 C．相互远离 D．保持不动 【答案】C 【分析】星系之间的距离在不断扩大，那么整个宇宙的体积也就在不断的扩大，也就是整个宇宙在不断的膨胀中。 【解析】若用面团上的米粒来模拟星系，由图知各个米粒之间的距离变大，说明了星系距离在变大，“星系”之间正在远离，宇宙正在膨胀，故则此过程可以模拟宇宙正在没有中心的膨胀。 故选C。 【巩固训练】 1．下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（　　） A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙中的星系 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 【答案】D 【解析】A．用气球做星系运动的模拟实验，用画的小圆点模拟宇宙中的星系，故A不符合题意； B．给气球充气，使气球不断地胀大，用来模拟宇宙膨胀，故B不符合题意； C．给气球充气，使气球不断地胀大，导致各个小圆点之间的距离变大，说明星系之间的距离在变大，说明星系是在运动的，故C不符合题意； D．星系离我们越远，它的退行速度越快。充气时气球以球状胀大，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更慢，故D符合题意。 故选D。 2．2023 年10月 26日， 搭有“最年轻”航天员乘组的神舟十七号飞船发射成功， 这有利于我国继续为探索宇宙铺平道路。下列关于宇宙的认识正确的是（　　） A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙是没有中心的，各星系间的距离保持不变 C．宇宙的结构层次是：太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．微波背景辐射为宇宙起源于热大爆炸提供了有力的证据 【答案】D 【解析】A．光年是光在真空中行进一年所经过的距离，是长度单位，不是时间单位，故A错误； B．无论太阳还是地球都不是宇宙的中心，宇宙是有起源的、膨胀的、演化的，故B错误； C．宇宙包含银河系和河外星系，银河系包含太阳系，河外星系和银河系属于并列关系，故C错误； D．科学家在通信卫星信号的天线上接收到了来自宇宙的微波段电磁辐射，微波背景辐射为宇宙起源于大爆炸理论提供了有力的证据，故D正确。 故选D。 3．若在星系1中观测，下列能类比宇宙膨胀的是（箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢）（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】按照宇宙大爆炸学说，若以星系1为中心，四周的星系在不断地的远离，且远离的速度同与该行星的距离成正比，即离该行星越远，远离的速度越快，四个选项中A正确，BCD错误。 故选A。 4．我们利用气球做了星系运动特点的模拟实验（如图），下列对该实验的描述中，错误的是 A．在气球表面画上的这些小圆，是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙的膨胀 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 【答案】D 【解析】A、用气球做关于星系运动特点的模拟实验，用画的小圆模拟宇宙中的星系，故A正确。 B、给气球充气，使气球不断地胀大，用来模拟宇宙膨胀，故B正确。 C、各个小圆点之间的距离变化，说明了星系距离在变大，说明星系运动，故C正确。 D、充气时气球以球状胀大，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度小于丙，故D错误。 故选D。 5．在气球表面均匀的画上一些小圆点，向气球充气使气球膨胀，下列关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验可以作为宇宙膨胀的证据 B．小圆点之间的距离都在增大 C．小圆点都以某一圆点为中心膨胀 D．小圆点本身大小保持不变 【答案】B 【分析】根据宇宙膨胀的研究方法分析判断。 【解析】A．该实验可以模拟宇宙膨胀的过程，但是不能作为宇宙膨胀的证据，故A错误； B．气球在不断膨胀，它的体积不断增大，因此小圆点之间的距离都在增大，故B正确； C．小圆点都以气球内的球心为中心膨胀，而不是以某一圆点为中心，故C错误； D．气球膨胀时，由于它的表面积增大，所以小圆点本身大小也在增大，故D错误。 6．科学家对1994年夏发生的彗星撞击木星的天文现象进行了准确的预报和大量的观察研究，这一事实表明(    ) A．宇宙膨胀理论是错误的 B．人类已能预测一切自然现象 C．人类对宇宙的认识正在不断深化 D．宇宙是不可认识的，以上准确预报只是巧合 【答案】C 【解析】科学家对1994年夏发生的彗星撞击木星的天文现象进行了准确的预报和大量的观察研究，这一事实表明人类对宇宙的认识在不断地深化，故选C。 7．目前，大爆炸宇宙论已被大多数科学家所接受，其主要观点有(   ) A．宇宙的年龄大约是150亿岁 B．宇宙以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中 C．宇宙在爆炸中诞生，并不断地膨胀下去 D．以上说法都是 【答案】D 【解析】大爆炸宇宙论认为宇宙的年龄大约是150亿岁，宇宙以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中，宇宙在爆炸中诞生，并不断地膨胀下去。故选D。 8．下列关于宇宙的认识错误的是(   ) A．太阳是宇宙的中心 B．宇宙是无边的、膨胀的 C．地球是太阳系中的行星之一 D．宇宙是由大量不同层次的星系构成的 【答案】A 【解析】A．太阳是太阳系的中心，太阳系是银河系的一员，银河系又是宇宙中的一个星系，太阳不是宇宙的中心，故A错误，符合题意； B．大爆炸理论认为宇宙起源于一次大爆炸，并不断的膨胀，故B正确，不符合题意； C．太阳系中有八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，故C正确，不符合题意； D．银河系就是宇宙的一个星系，故D正确，不符合题意。 9．宇宙起源的证据是(   ) A．哈勃定律 B．旧约“创世纪” C．盘古开天辟地的神话 D．女娲补天的传说 【答案】A 【解析】哈勃发现，星系退行速度与距离成正比，即证实了宇宙大爆炸。故A正确。 10．现代宇宙论最重要的证据是(   ) A．霍金提出的黑洞理论 B．所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快 C．古代“上帝”创造的 D．气球充气后不断膨胀，气球上各个小圆点间的距离不断变大 【答案】B 【解析】现代宇宙论最重要的证据是：所有的星系都在远离我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快。故选B。 11．关于假说，下列说法正确的是(   ) A．假说就是一种毫无根据的猜测 B．假说只要被大众接受了就是事实 C．假说是需要有证据支持的一种结论 D．假说成立的关键是有丰富的想像力 【答案】C 【解析】即指按照预先设定，对某种现象进行的解释，即根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明，而且数据经过详细的分类、归纳与分析，得到一个暂时性但是可以被接受的解释。任何一种科学理论在未得到实验确证之前表现为假设学说或假说。 有的假设还没有完全被科学方法所证明，也没有被任何一种科学方法所否定，但能够产生深远的影响。关于假说，说法正确的是假说是需要有证据支持的一种结论。故选C。 12．下列有关宇宙的起源的说法，得不到科学支持的是( ) A．大约在150亿年前，我们所处的这个宇宙是被挤压在一起的一个“原始火球” B．宇宙就是在这个大火球发生的一次大爆炸中诞生的 C．宇宙是相当近的过去创生的，十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年 D．大爆炸理论尚不能确切地解释宇宙在“原始火球”之前到底存在着什么东西 【答案】C 【解析】大约在150亿年前，我们所处的这个宇宙是被挤压在一起的一个“原始火球”；宇宙就是在这个大火球发生的一次大爆炸中诞生的；大爆炸理论尚不能确切地解释宇宙在“原始火球”之前到底存在着什么东西。故选C。 13．从古至今，无数科学家、哲学家和思想家都试图解开宇宙的奥秘，提出了各种学说和理论。那么，在以下关于人类对宇宙探索的学说中，正确的是（　　） A．在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象被认为是现代宇宙论最重要的证据 B．“日心说”宇宙体系学说开创了对天体的观察研究 C．关于宇宙起源，根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸 D．宇宙大爆炸理论认为，大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度相应升高 【答案】C 【解析】A. 在一只气球上画一些小圆点，气球在充气过程中不断膨胀，导致气球表面各个小圆点之间的距离逐渐增大，这一实验现象模拟的是宇宙在膨胀，不能被认为是现代宇宙论最重要的证据，故A错误； B. “日心说”否定了“地心说”，阐明了天体运行的现象，为人类认识太阳系奠定了基础，日心说提出之前，科学家已经开始了对天体的观察研究，故B错误； C. 关于宇宙起源，许多科学家根据多方面的观测研究表明，我们的宇宙始于距今约138亿年的一次大爆炸，大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理，故C正确； D. 宇宙大爆炸理论认为，大爆炸使物质四散出去，导致宇宙空间处处膨胀，温度相应下降，故D错误。 故选C。 14．如果在气球表面点上几个小圆点代表星系，用打气筒给气球充气，气球上的小圆点之间的距离会发生变化。如果这些小圆点代表宇宙中的星系，可以证明（  ） ①星系间的距离在不断扩大 ②地球是宇宙的中心 ③如果时间倒退，宇宙中的星系会聚在一起 ④星系以不同的速度远离地球 A．①④ B．①③ C．①③④ D．①②③④ 【答案】B 【解析】各个小圆点之间的距离变化，说明了星系距离在变大，宇宙在膨胀，由于宇宙是无边无际的，从每一个点来看，其他点离开的速度都是均匀的，所以每个点都可以当作中心，地球不是宇宙中心，如果时间倒退，气球中的气变少，各个小圆点之间的距离小，相应的宇宙中的星系会聚在一起。所以该实验能说明①和③，不能证明②和④。故选B 15．我国科学家利用中国天眼（FAST）在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　） A．宇宙正在不断地膨胀，且膨胀没有中心 B．现代科学已经确认宇宙的起源是热大爆炸 C．太阳最终将演变为黑洞 D．天文学家哈勃发现其他星系都在靠近我们 【答案】A 【解析】A．现代宇宙学基于哈勃观测到的星系红移现象，提出宇宙正在膨胀。膨胀是空间本身的均匀扩展，不存在特定中心。故A正确； B．热大爆炸理论是目前解释宇宙起源的主流模型，有观测证据支持，如宇宙微波背景辐射、轻元素丰度等。现代科学还没有确认宇宙的起源是热大爆炸，故B错误； C．太阳质量不足以形成黑洞。太阳演化先膨胀为红巨星，抛射外层后形成致密白矮星。故C错误； D．哈勃发现星系红移现象，表明其他星系远离我们，且距离越远退行速度越快。故D错误。 故选A。 二、探究题 16．某科学兴趣小组根据美国天文学家哈勃的发现，采用橡皮筋建立星系运动模型探究星系运动的特点。实验步骤如下： 步骤一：用红墨水在浅色橡皮筋上依次点上等距离的三点A、B、C，如图2甲所示，使L1=L2=1cm； 步骤二：拉住橡皮筋的两头向两边拉长，如图2乙所示，使L′1=L′2=2cm； 步骤三：继续拉长橡皮筋使L′'1=L′'2=3cm…… （1）如果以A点为参照物，作图2丙中s表示运动距离，t表示运动时间，那么射线 表示vC（C点的运动速度）。 （2）星系离我们的距离与它的退行速度之间有怎样的定量关系？ 。 （3）该实验结果支持的宇宙起源理论是 。 【答案】 a 不同星系的退行速度与它们离我们的距离成正比 大爆炸宇宙论 【解析】（1）[1]由实验步骤可知，A、B、C三点的距离原来相等，拉住橡皮筋的两头向两边拉长时，三点的距离始终相等，则如果以A点为参照物，相同时间内C点运动的距离始终是B点运动距离的2倍，即 sC=2sB 由可知 vC=2vB 所以，图2丙中，射线a表示vC，射线b表示vB。 （2）[2]由A、B、C三点的距离始终相等和vC=2vB可得，星系离我们的距离与它的退行速度之间的定量关系：不同星系的退行速度与它们离我们的距离成正比。 （3）[3]该实验结果支持的宇宙起源理论是大爆炸宇宙论。 三、解答题 17．下表是部分星系移动的数据，回答下列问题： 星系所在的星座 离银河系的距离/百万光年 移动的速度/(米/秒) 处女座 800 1200 大熊座 980 15000 牧夫座 2540 39000 长蛇座 3980 61000 (1)画出曲线图说明每个星系离银河系的距离与它的移动速度之间的关系。移动速度用x轴表示，距离用y轴表示。( ) (2)你发现星系离银河系的距离和它们移动的速度之间有什么规律？ 。 【答案】 星系离银河系的距离越远，它们移动的速度越快 【解析】（1）[1]如下图所示： （2）[2]从图表中可以看出：在处女座星系、大熊座星系、牧夫座星系、长蛇座星系中，离我们距离越远，那么它们的运动速度越快。 18．人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。如图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，请你结合所学知识，回答以下两个问题： (1)“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子 。 (2)根据现在人类对宇宙的认识，以下“日心说”的观点中错误的是 。 ①太阳是宇宙的中心    ②太阳是固定不动的    ③地球是球形的        ④地球自转的同时绕太阳公转 【答案】(1)太阳东升西落现象 (2)①② 【解析】（1）“地心说”认为地球是宇宙的中心，且静止不动，太阳、月亮、行星和恒星都围绕地球运行。在日常生活中，我们观察到太阳每天东升西落，从“地心说”的角度来看，可以解释为太阳围绕地球做圆周运动，所以会出现太阳每天东升西落的现象。 （2）①现代天文学研究表明，宇宙是极其广阔的，包含无数的星系，太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系之外还有众多其他的星系，所以太阳并不是宇宙的中心，故①错误。 ②太阳并不是固定不动的，太阳系围绕银河系的中心旋转，同时太阳自身也在宇宙空间中运动，故②错误。 ③现代科学已经证实地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体，故③正确。 ④地球在自转的同时，还绕着太阳进行公转，自转产生了昼夜交替现象，公转产生了四季变化等现象，该④正确。 综上，错误的为①②。 19．现代宇宙学说的发展： 材料一：1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 材料二：1922年，科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型。 材料三：1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。 (1)1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的 理论奠定了基础。根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地 （选填“膨胀”或“收缩”）。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。 (2)现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是 （填序号）。 ①前人的经验没有可取之处 ②科学是不断发展的 ③科学研究是科学家的事 ④人类对科学的认识全凭突发奇想 【答案】(1) 大爆炸 膨胀 (2)② 【解析】（1）伽莫夫等人提出的元素生成理论，主要探讨了宇宙早期高温高密度条件下元素的形成过程。这一理论为大爆炸理论提供了重要的支持，解释了宇宙起源和早期演化的关键问题，特别是轻元素（如氢、氦）的丰度分布。因此，伽莫夫的工作为大爆炸理论奠定了科学基础。根据材料三中哈勃的发现可知，银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，说明我们所处的宇宙正在不断地膨胀。 （2）科学的发展往往建立在前人研究的基础上，而非完全否定，①错误；科学是一个不断修正、完善和发展的过程。科学理论并非一成不变，而是随着技术进步和认知深化不断更新，②正确；科学研究需要社会支持、技术协作和公众参与，③错误；科学认识依赖于系统的观测、实验和逻辑推理，而非偶然的灵感，④错误。故选②。 四、填空题 20．小科同学把气球吹成球形后，用沾有墨汁的毛笔在气球表面均匀地画上小圆点，再把气球吹至排球大小，发现黑点之间的距离增大，如图所示。 (1)在气球膨胀的过程中，球内气体的压强____(填“大于”、“等于”或“小于”)大气压强。 (2)如果用气球变化模拟宇宙演变，那么本实验使小科体验到宇宙的____没有中心。 【答案】【答题空1】大于 【答题空2】膨胀 【解析】(1)[1]气球膨胀就是因为气球内部气体压强变大，大于外界的大气压强，产生了向外的压强差； (2)[2]气球上的各个小圆点都会均匀的变大，没有一个中心，这说明了宇宙的膨胀也是没有中心的。 21．关于下列话题。 属于神话的有： ；属于科学假说的有： ；属于科学理论的有： 。 ①女娲补天； ②宇宙黑洞； ③质量守恒定律； ④牛顿第一运动定律； ⑤上帝造物； ⑥大陆漂移学说； ⑦能的转化与守恒定律； ⑧大熊星座； ⑨宇宙大爆炸论； ⑩阿基米德原理。 【答案】 ①⑤ ②④⑥⑧⑨ ③⑦⑩ 【解析】[1][2][3] ①女娲补天属于神话； ②宇宙黑洞属于科学假说； ③质量守恒定律属于科学理论； ④牛顿第一运动定律属于科学假说； ⑤上帝造物属于神话； ⑥大陆漂移学说属于科学假说； ⑦能的转化与守恒定律属于科学理论； ⑧大熊星座属于科学假说； ⑨宇宙大爆炸论属于科学假说； ⑩阿基米德原理属于科学理论。 / 学科网（北京）股份有限公司 $