第三节 探索宇宙（交互动画教学课件）物理新教材沪科版八年级全一册

沪科版 八年级全一册 12.3 探索宇宙 第12章 小粒子与大宇宙 教学目标 1. 了解宇宙的基本结构层次（地月系、太阳系、星系、宇宙）。 2.知道人类探索宇宙的主要工具（如望远镜、航天器）和重大历程。 3.关注我国在航天领域（如嫦娥探月、天问探火、空间站建设）的重要成就，增强民族自豪感。 教学重点难点 教学重点 教学难点 1. 宇宙的基本结构层次：帮助学生建立起从地月系到总星系（或可观测宇宙）的宏观空间概念框架。 2. 人类探索宇宙的历程与方式：了解从古代观天到现代航天的关键发展阶段及主要探测手段。 1. 建立宏观的宇宙尺度观念：学生对光年等巨大天文单位、天体间的遥远距离及宇宙的广阔性缺乏直观感受，难以建立准确的尺度概念。 2. 理解宇宙的演化与结构：对“宇宙没有中心”、“宇宙在膨胀”等现代宇宙学基本观点可能存在认知困难。 日月星辰周而复始地运行，古代人们对此有各种天真质朴的猜想和解 释。他们认为，天上的星体沿着一种最完美的圆周运行，宇宙中的天体都 在围绕地球旋转；然而，事实真是如此吗？ 日月星辰 宇宙中的天体 新课导入 1、盖天说： “天圆如张盖，地方如棋局” 2、浑天说——汉.张衡 “天之包地，如壳之裹黄” 对古代人来说，地球是一块平坦的、并不太大的土地，天空似乎是一个固定的圆形屋顶，它从不远处自下而上，和周围的地面融为一体。（ “苍穹” “天圆地方” ） 一.人类认识宇宙的过程 古代人对宇宙是如何认识的？ 探究新知 3.宣夜说 是中国古代的一种宇宙学说，主张“日月众星，自然浮生于虚空之中，其行其止，皆须气焉”，创造了天体漂浮于气体中的理论，并在它的进一步发展中认为连天体自身、包括遥远的恒星和银河都是由气体组成。这种思想，竟和现代天文学的许多结论一致。 一.人类认识宇宙的过程 4、托勒密的地心说： 该学说认为，地球处于宇宙中心，静止不动，日月星辰都围绕地球旋转。由于这种学说符合当时神权统治的思想，因此得到了当时教会的支持。在随后的1400多年里，很多人都相信托勒玫的观点是正确的 。 一.人类认识宇宙的过程 4、哥白尼的日心说： 自16世纪后，哥白尼等发动了天文学领域的一场革命，创立了“日心说”，认为太阳才是宇宙的中心，所有行星都在绕太阳运动。 一.人类认识宇宙的过程 1609年伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。第一个观测到了木星的卫星、太阳黑子和月球上的环形山。 木星及其卫星 太阳黑子 伽利略望远镜 意大利天文学家、物理学家伽利略1609年发明了人类历史上第一台天文望远镜。 月球上的环形山 一.人类认识宇宙的过程 20 世纪以来，天文观测技术迅速发展，哈勃空间望远镜、500m口径球面射电望远镜（亦称“中国天眼”）等大型天文观测装置的使用，极大地丰富了人类对宇宙的认识。从发现天体按固有规律运动建立“地心说”， 到否定“地心说”建立“日心说”，再到现代宇宙观的建立，人类经历了漫长的探索过程。随着航天技术的发展，载人航天和深空探测活动大大拓展了人类活动的疆域，人类对宇宙的认识还将不断深化。 哈勃空间望远镜 500m口径球面射电望远镜 宇宙 银河系 河外星系 2000多亿颗恒星 太阳系(八大行星、卫星) 宇宙的组成 “四方上下曰宇，古往今来曰宙。”宇宙是物质、能量、时间、空间的总称。小到微观粒子，大到宇宙天体，都是物质。它们的存在与变化，都是与时间和空间紧密联系的。 （1）光速：3×108m/s 二、描述宇宙常用的天文单位 （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。 浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹，我们可以观察到许多明亮的星星，它们的相对位置似乎保持不变，人们称这些星星为恒星，太阳就是一颗恒星。实际上，恒星也是运动的。 三、恒星 如图所示，晴朗的夜空，可见一条横亘天际的光带，它是由群星和弥漫的星际物质集合而成的一个庞大的天体系统——银河系。它好似一个中央凸起、四周扁平的旋转铁饼，直径大约为10万光年。 四、 银河系 银河系的恒星数量约在1000亿到4000亿之间，银河系自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成。直径大约10万光年。 这是我们的银河系，直径大约10万光年. 太阳系主要是由太阳、八大行星及其卫星、彗星和小行星等组成的。 太阳系概貌 人类探索永无止境 我们生活的地球是一颗 ，太阳是一颗 。我们所在的太阳系至今发现的行星有 颗。 行星 恒星 8 太阳系示意图 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 太阳系八大行星示意图 五、宇宙 1、宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的，膨胀的和演化的。 红移 可以证明宇宙在膨胀，星系在远离 2、恒星几乎不动，行星围绕恒星转动，卫星围绕行星转动 3、以下从大到小依次为： 宇宙、银河系、太阳系、地球、月亮 4、研究宇宙的方法：建立模型法 行星 → 恒星系统 → 星团/星云 → 星系 → 星系群/团 → 超星系团 → 宇宙纤维网 → 可观测宇宙 层级关系 宇宙天体的结构层次 答案　C 解析　将两个铅柱的底面锉平，然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开，说明分子之间存在引力，故C正确。 19 (四)物质世界的时空尺度 六、我国的载人航天工程 自1992年我国立项实施载人航天工程以来，我国航天人先后突破了航天器建造材料的选择与研制、空间环境下的人体防护、运载火箭的推力提升等一系列关键核心技术，形成了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神。 1. “神舟五号”飞船 2003年，杨利伟搭乘“神舟五号”飞船，成为我国首位圆梦太空的航天员。2008年，翟志刚搭乘“神舟七号”飞船，实现了我国航天史上的第一次“太空行走”。截至2024年10月30日“神舟十九号”载人飞船发射成功，我国共有 24名航天员（38人次）进入太空。 六、我国的载人航天工程 2. 载人飞船和空间飞行器的交会对接技术实现新突破 2012 年，“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功交会对接，这标志着我国已完整掌握空间交会对接技术，向着建设自己的空间站迈出了一大步。 天宫一号与神舟九号交会对接 2016—2017 年，随着“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”交会对接的顺利完成，我国载人飞船和空间飞行器的交会对接技术实现新突破。 六、我国的载人航天工程 此后，“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱接连发射成功。2022年，中国空间站“T”字基本构型组装完成，如图所示。 在浩瀚的太空，中国人终于拥有了自己的太空家园。中国空间站将在微重力物理科学、空间科学等领域的研究中发挥重要作用。 中国空间站示意 六、我国的载人航天工程 视频欣赏——《中国航天全记录》 六、我国的载人航天工程 探索宇宙 ①托勒玫的“地心说”。 ②哥白尼的“日心说”。 ③开普勒观点与牛顿的万有引力理论。 ④莱布尼茨的理论。 ⑤人类飞出地球的“第一次”。 ⑥中国探索宇宙的伟大成就。 ⑦太阳系。 ⑧银河系：直径大约为10万光年，其他恒星、星团星云等。 ⑨河外星系：距离地球250万年。 ⑩宇宙大爆炸。 课堂小结 1．下列关于宇宙的说法正确的是( ) A．宇宙是由银河系和太阳系组成的 B．宇宙只由银河系组成，太阳是银河系中的一员 C．宇宙中有上千亿个星系，银河系只是其中的一员 D．太阳系中只有八大行星绕太阳转动 C 课后习题 2．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 课后习题 3．(2023·江苏淮安·期中)从“神舟”到“天宫”，从“嫦娥”到“天问”，我国一代代科学家为探索宇宙付出了巨大的努力。下列对宇宙认识正确的是( ) A．在天文学中，用“光年”作为时间单位 B．宇宙的大小是固定的，不再改变 C．宇宙是一个有层次的天体结构系统 D．太阳是宇宙的中心 C 课后习题 4．大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙正在加速膨胀，面对这个出人意料的发现，宇宙学家探究其背后的原因，提出宇宙的大部分可能由暗物质组成，它们的排斥作用导致宇宙在近段天文时期内开始加速膨胀。如果真是这样，则标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄的关系，大致是下面哪个图像( ) D A. B. C. D. 课后习题 5. 萨尔・波尔马特、布菜恩・施密特以及亚当里斯共同获得2011年诺贝尔物理学奖，三人获奖的原因是：他们“通过观测遥远超新星，发现宇宙在加速膨胀”。如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥）使宇宙膨胀，关于两者作用效果的强弱，下列观点中正确的是( ) A．暗能量作用效果强 B．引力作用效果强 C．引力和暗能量作用效果相同 D．不能确定 A 课后习题 Lavf59.27.100 $