第三节 宇宙的起源与演化（教学课件）物理沪科版必修第二册

第八章《牛顿力学的局限性与相对论初步》 第三节 《宇宙的起源与演化》 宇宙演化进程 一、宇宙是有限的还是无限的？ 牛顿 宇宙是无限的——空间上是无限的,无边无际；时间上也是无限的,没有起点,也没有终点。 奥尔伯斯 如果宇宙无限，且恒星在空间中的分布均匀，则任意方向上都会有无限多颗恒星，这些恒星的星光叠加起来后将足以达到太阳的光度，即不应该有黑夜。 哈勃 星系都在退行，并且离我们越远的星系，其退行速度就越大。 伽莫夫 1948 年前后提出了大爆炸宇宙论，即我们的宇宙起源于约 138 亿年前的大爆炸。 宇宙的演化 恒星的演化 二、什么是暗物质？ 暗物质是不发光、没有电磁辐射、和普通物质只有引力作用、目前尚未发现的一种未知的物质。 三、什么是暗能量？ 暗能量是一种充满宇宙、具有负压性质的能量。 【课堂练习】 1.人类对宇宙的探索已经有很长的历史。从2300多年前我国战国时期的思想家尸佼给出了宇宙的定义到广义相对论建立之后，宇宙学真正成为了现代科学意义上的一门学科。1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在___________（选填：A．靠近  B．远离）我们，据此，科学家提出了_________宇宙学，以解释宇宙的起源。 解析：1929年，美国天文学家哈勃通过对大量星系的观测发现，银河系外的绝大部分星系都在远离我们，据此，科学家提出了大爆炸宇宙学，以解释宇宙的起源。 B 大爆炸 2.（多选）下列说法正确的是（　　） A．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系正急速的远离我们 B．哈勃发现的“红移”现象说明地球是宇宙的中心 C．“新星”和“超新星”是刚刚产生的恒星 D．“超新星”和“新星”的产生说明恒星正在不断灭亡 E．“超新星”爆发后少数可能形成黑洞 √ √ √ 解析：AB．哈勃发现的“红移”现象说明远处的星系在远离我们，但不能说明我们就处于宇宙的中心，只能说明我们与远处的星系存在相对运动，故A正确，B错误；CD．“新星”和“超新星”是恒星消亡时的一种现象，故C错误，D正确；E．“超新星”爆发后少数可能形成黑洞，故E正确。故选ADE。 3.太阳的寿命估计为100亿年，目前已度过了约50亿年，当太阳耗尽核燃料后，最终将会演化变成（　　） A．主序星 B．白矮星 C．中子星 D．红巨星 √ 解析：太阳只是宇宙中一颗普通的恒星，寿命可达100亿年，太阳进入暮年后，会把所有的燃料都耗尽，成为一颗白矮星，最终化为另一种天体存在于宇宙中。故选B。 4.晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（　　） A．红光的波长比蓝光的波长短 B．红光的光子能量比蓝光的光子能量大 C．“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高 D．“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高 √ 解析：AB．红光的波长比蓝光的波长长，红光的频率比蓝光的波长低，根据 可知红光的光子能量比蓝光的光子能量小，故AB错误；CD．恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝，故D正确，C错误。故选D。 5.由于天体之间的距离遥远，用通常的长度单位m或km来表示天体之间的距离是很不方便的。在天文学中通常用天文单位、光年和秒差距来表示距离。 （1）天文单位（AU）定义为日地平均距离，光需要传播8.3分钟。 （2）光年（1.y.）定义为光在真空中沿直线传播一年所经过的距离。 （3）秒差距（pc）定义为地球公转轨道半径对应的视角 为1ʺ（ 度）时的距离，即地球、太阳和被测恒星构成 直角三角形。将以上各单位化为SI制单位。 【答案】（1）l.5亿km；（2）10万亿km；（3）30万亿km 解析：1AU=1.4959787×108km≈l.5亿km 1l.y.=9.4605536×1012km≈10万亿km 1pc=3.085678×1013km≈3.2615l.y.≈30万亿km 课堂小结 宇宙的起源与演化 宇宙是有限的还是无限的？ 牛顿：宇宙是无限的设 奥尔伯斯：提出奥尔伯斯佯谬 哈勃：提出哈勃定律 暗物质和暗能量 暗物质是不发光、没有电磁辐射、和普通物质只有引力作用、目前尚未发现的一种未知的物质。 暗能量是一种充满宇宙、具有负压性质的能量。 伽莫夫：提出了大爆炸宇宙论