10.4日心说与太阳系、10.5宇宙探秘 课件 2025-2026学年 苏科版 八年级物理下册

该初中物理课件围绕“从粒子到宇宙”主题，涵盖日心说与太阳系、宇宙探秘等内容，包含地心说与日心说发展历程、太阳系八大行星、我国探月及火星探测工程、银河系与宇宙结构、宇宙大爆炸理论等核心知识点。课堂导入通过“太阳会不会熄灭”等探索问题引发兴趣，复习环节关联微观粒子模型与宇宙模型，构建从微观到宏观的知识支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学态度与责任为核心，通过太阳系模型与原子核式结构模型对比，培养抽象概括能力。融入“嫦娥工程”“天问一号”等我国航天成就，结合载人航天精神激发民族自豪感。实践环节设计制作模型、计算太阳光到达地球时间等任务，落实科学探究。学生能深化物理观念，提升探究技能，教师可借助丰富实例高效教学。

这是一张现代宇宙学的标准模型图。这个大爆炸的理论认为，约140亿年前，宇宙丛极端高温高密的一个点起源，随着体积的膨胀和温度的下降，以质子、中子等基本粒子形态存在的物质首先结合形成氘、氚、氦等较轻的元素，随后进一步冷却形成恒星，在恒星内部合成碳、氧、硅铁等更重的元素，在抛射到周围形成行星。最后再如地球这样条件适合的行星上演化出生物密。 ▶宇宙探秘 ▶日心说与太阳系 万物赖以生长的太阳会不会熄灭？ 天上的银河是一条河吗？ ………… 探微寻真 问天求索 四、日心说与太阳系 学习目标 1.了解“地心说”和“日心说”,了解人类探索宇宙的历程,理解对宇宙的探索将不断深入的道理。 2.了解太阳系概貌,知道太阳系八大行星的空间关系。 3.知道我国在登月工程、火星探测等方面取得的伟大成就,激发学生的爱国热情。 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。 古代宇宙观 从“地心说”到“日心说” 公元 2 世纪,古罗马天文学家托勒玫, 总结前人成就,结合自己观测, 提出了“地心说”。 他认为,地球静止不动,位于宇宙的中心, 日月星辰都围绕地球旋转,如图 10-23 所示。 他的这一观念在天文学中统治了1300多年。 符合生活经验,易被广泛接受; 深入研究遇困,逐步显现局限。 地心说 优点与不足: 日心说 16世纪,文艺复兴思想和艺术的繁荣,解除了束缚人们思想的枷锁。以波兰天文学家哥白尼(图10-24)为代表的许多科学家,在长期天文观测和大量计算的基础上,对托勒玫的“地心说”提出了质疑。 哥白尼在《天体运行论》中向人们描述了一个全新的宇宙。他认为太阳才是宇宙的中心,所有行星都在绕太阳运动,人们称其为“日心说”,如图10-25 所示。 优点与不足: “日心说”的提出一举解决了“地心说”所不能解决的许多问题,引发了天文学革命,开创了科学史上的新时代。但哥白尼还没有彻底摆脱行星做圆周运动的传统观念。 伽利略将望远镜应用于天文学研究,为“日心说”提供了有力的观测证据。 开普勒则进一步指出,太阳系中行星的运动不是匀速的,其轨道也不是圆,而是以太阳为其中一个焦点的椭圆。 后来,在牛顿创立的万有引力理论指导下,人们用统一的观念认识神秘的天体运动,并发现了新的行星。 在以后的几个世纪中,众多天文学家和物理学家在探究中不断有新的发现。 收集证据 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。从对“地心说”的否定到建立“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 球面射电望远镜 “中国天眼” 宇宙没有边际;宇宙没有中心。 太阳系概貌 研究表明,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。 根据离太阳由近及远顺序排列,八大行星分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,如图10-26所示。其中质量最大的是木星,其质量约为地球的318倍;离地球最近的是金星,其次是火星。火星离地球的最近距离约5.6×107km。 在太阳系中,行星绕太阳旋转,卫星绕行星旋转,月球是地球唯一的卫星。 八星连珠奇观 太阳离地球距离约1.5×108km。 探月工程和火星探测工程 国家工程 奔向月球是中华民族的千年梦想。 在总设计师孙家栋(图10-27)带领下的探月工程(又称嫦娥工程)是我国航天强国的重要组成部分。 “天问一号”火星探测器示意图 孙家栋 2007年,“嫦娥一号”探测器绕月飞行,并传回月球影像和关于月壤厚度、月球空间环境等的重要数据。2013年,“嫦娥三号”实现软着陆,携带的“玉兔号”月球车完成在月面巡视勘察任务。2019年,“嫦娥四号”首次在月球背面实现软着陆, “玉兔二号”月球车在月球背面留下了第一道车辙。2020年,“嫦娥五号”返回器携带1731 g月壤样品成功返回地 球。通过对该样品的研究,科研人员于2023年发现了月表水的重要储存库—撞击玻璃珠。 我国首次火星探测任务于2016年正式批复立项,计划通过一次任务实现火星环绕、着陆和巡视,对火星进行全球性、综合性的环绕探测,在火星表面开展区域巡视探测。2020 年,“天问一号”火 星 探 测 器(图 10-28)发射升空,对火星的 表面形貌、 土壤特性、物质成分等开展了科学探测,取得了丰富的科研成果。2021年,我国 公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌等科学影像图,标志着我国首次火星探测取得圆满成功。 无论是白发苍苍的专家前辈,还是初出茅庐的青年才俊,他们都为我国的航天工程付出了艰苦卓绝的努力,共同成就了蓬勃发展的中国航天事业。 有计划 按步骤 逐实施 启发 1. 你知道太阳(图10-29)的寿命吗,它现在多少岁了？查阅相关资料,了解太阳有哪些活动,以及太阳活动对地球和人类的影响。 太阳的寿命大约是100亿年,现在约45.7亿岁。太阳活动主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等。太阳对地球的影响主要体现在四个方面: (1)扰动地球上空电离层,影响无线电短波通信; (2)扰动地球磁场,产生“磁暴”现象; (3)作用于两极高空大气,产生极光; (4)影响地球自然环境,产生自然灾害。 实践与练习 2. 计算太阳发出的光需经过多长时间才能到达地球。 解答: 太阳离地球距离约1.5×108km。 太阳光到地球的时间为: 光在真空中速度为3×108m/s =3×105km/s t = v s = 3×105km/s 1.5×108km =500s 3. 太阳系的八大行星中,哪颗行星和地球的特征最为相近？如果人类想要移居这颗星球,需要克服哪些困难？这对人类的生存和长远发展有何重大意义？ 火星的特征最为接近地球。人类想要移居火星,需要解决两大难题:一是如何离开地球、安全抵达火星;二是如何在火星上生存下来,火星的大气稀薄,氧气含量极低且有大量的紫外线会照射到火星表面,目前是不适合人类居住的。 飞往火星的过程要求研制先进的火箭、飞船、登陆方式。要在火星生存就需要解决能源供应、原位资源利用以及辐射防护等问题。 探索火星对人类保护地球环境,从而在宇宙中永久生存具有现实而又深远的意义。 4. 查阅资料,了解我国的航天工程对科技发展和人民生活有哪些深远影响。你希望自己将来在哪些方面作出贡献？ 我国航天工程不断进步,推动了多门学科以及材料制造等科学技术的发展,促进了我国科学技术研究水平的提升。 航天科技也为人们的衣食住行带来了便捷,比如自调温度衣服、脱水蔬菜技术、太阳能电池、地铁导电金属轨等。 5. 利用所学的知识制作一个太阳系模型,并与原子核式结构 模型相比较,说出两者之间的相同点和不同点。 太阳系模型与原子核式结构模型的相同点:⑴都受到中心引力作用。太阳的质量占整个太阳系质量的绝大部分,对行星产生强大的引力;原子核带正电且质量占整个原子质量的绝大部分,带负电的电子受到原子核的引力,围绕原子核旋转。⑵相对尺度关系类似。太阳相对于行星来说体积非常大,质量也巨大,而行星相对太阳是较小的天体;同样,原子核的尺寸相对于原子来说也是极小的,但集中了原子的大部分质量。 不同点:⑴行星绕太阳旋转依靠的是万有引力,这是宏观的力;原子中电子绕原子核旋转依靠的是电磁力,是一种微观层面的力。⑵太阳系中的行星运动有较为规则的椭圆轨道;原子中的电子运动没有固定轨道。⑶行星的运动速度相对较慢,其运动状态可以通过经典力学的方法进行较为描述和预测;而电子的运动速度非常快,接近光速,其运动状态需要用量子力学的理论来描述。⑷太阳系的行星集中在同一个平面附近运动,而原子中的电子在立体空间运动。 分子模型 (内容？) 微观粒子模型 原子模型 (内容？) 复习引入 宇宙是如何组成的？ 宇宙模型 五、宇宙探秘 学习目标 1.了解银河系和宇宙天体结构,以及人类探索宇宙的历程。 2.了解我国在载人航天方面取得的伟大成就,培养民族自豪感与投身科学研究的热情。 3.了解从微观到宏观的时空尺度的大致数量级。 命名星座 人类对宇宙的认识是由近及远的。 古人观天 1.方式 2.观点 3.成果 肉眼观察 天圆地方 绘制星图 公元16世纪以前,我国一直是世界上观测天文现象最精确、观测资料最丰富的国家之一。我国古人凭借肉眼观察星空,绘制星图,并依照他们的美好想象命名了许多星座。 银河系 太阳是银河系中数以千亿计恒星中一颗普通的恒星。 信息快递 天体之间相距遥远,用米或千米作为长度单位很不方便。为此,天文学中采用了一些特殊的长度单位。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(光年的单位符号为l.y.)。 1 l.y. = 9.46 × 1015 m。 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。 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。 宇宙结构示意 在银河系之外,还有许许多多类似银河系的天体系统,银河系只是其中的普通一员。 现代宇宙观认为,宇宙是一个有层次的天体结构系统,如图10-32所示。它是有起源的,并且是不断膨胀、演化的。这些观点得到了越来越多观测证据的支持。 宇宙天体的结构层次 宇宙 河外星系 银河系 其它恒星系 太阳系 太阳 大行星 卫星 小行星 彗星 流星体 行星际物质 读一读 宇宙从何而来 大多数宇宙学家认为,宇宙诞生于约138亿年前的一次大爆炸。 大爆炸理论认为,宇宙起始于一个“原始火球”。在“原始火球”里,温度和密度都高得无法想象,使得它所处的状态极不稳定,最终发生爆炸。这种爆炸是整体性的爆炸,包括宇宙中的能量、物质、空间以及时间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀,同时温度相应下降。温度降到一定程度时，逐步形成了原子、恒星、星系、星系团和超星系团等。 根据天文学的哈勃定律推断,银河系外的星系在不断远离我们而去(距离我们越远的星系,远离的速度越快),即宇宙是膨胀的。 哈勃的发现 v = H0×d 谱线“红移”成为大爆炸理论最有力的证据。 谱线“红移”是由天文学家哈勃发现的,星系的光谱向长波方向偏移现象。 谱线“红移”说明星系在远离我们而去。 如图所示,用表面粘有小颗粒的气球类比宇宙,将小颗粒看成宇宙中的星系。气球膨胀时,任意小颗粒周围的其他小颗粒都在离它远去。 模拟宇宙膨胀 类比法 现代宇宙观(宇宙模型)认为:宇宙是一个有层次的天体结构系统,宇宙在膨胀;天体在运动;天体间有引力。 总结: 载人航天工程 国家工程 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。 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。 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。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。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10-34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。 物质世界的时空尺度 “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。目前,人类所认识的空间尺度和时间尺度,分别如图10-35和图10-36所示。 实践与练习 1.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)？ 大约要翻4.26×109个筋斗,要连续不停地翻约135年才能到达织女星。 2.3×1014km 5.4×104km/个 n= ≈4.26×109个 4.26×109 365×24×3600 t= 年 ≈135年 2. 观看有关地球生命的科普影片,就人类的生活范围、生命出现的时间等主题,谈谈你的感想,写一篇观后感。 《宇宙:时空之旅》、《蓝色星球》、《地球脉动》等影片。 知识梳理 1.托勒密的“地心说”; 哥白尼的“日心说”。 2.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。 行星绕太阳旋转,卫星绕行星旋转,月球是地球唯一的卫星。 3.现代宇宙观(宇宙模型):宇宙是一个有层次的天体结构系统,宇宙在膨胀,天体在运动,天体间有引力。 4.地球是太阳系中的一颗行星,太阳是银河系中数以千亿计恒星中一颗普通的恒星。 5.光年(ly)是天文学中常用的长度单位。 6.宇宙是有起源的、膨胀的和演化的。 7.宇宙诞生于约137亿年前的一次大爆炸。 8.谱线“红移”现象说明星系在远离我们而去.宇宙在膨胀。 1.天文学上“光年”是    (     ) A.速度单位  B.长度单位 C.时间单位    D.能量单位 2.首先创立“日心说”的科学家是    (     ) A.托勒密    B.哥白尼     C.牛顿    D.布鲁诺 3.晴朗的夜空,天上的月亮,属于    (    ) A.恒星类    B.星系类     C.卫星类    D.行星类 4.在我国航天史上,第一次载人升空的宇宙飞船是    (     ) A.神舟三号     B.神舟四号    C.神舟五号   D.神舟六号 检测练习 B B C C 5.关于宇宙大爆炸,下列说法中正确的是    (     ) A.宇宙起源于一个比较稳定的“原始火球”” B.“原始火球”的爆炸是整体的,涉及宇宙的全部物质及时间、空间 C.“原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀,温度则相应升高 D.大爆炸宇宙模型认为,“原始火球”的密度无限大,但温度不是很高 6.宇宙是一个 的天体结构系统,人类居住的地球是 系中的普通的一员,而太阳又是 系中一颗普通的恒星. B 有层次 太阳 银河 $我们终于了解到，宇宙是在大约140亿年前有一次大爆炸所产生，宇宙中30%是物质，70%是我们还不知道究竟是什么的暗物质所构成。而在宇宙中，由闪烁星星所组成的明亮星系，它们的分布并不均匀。此外我们还知道宇宙的空间是平直的，并且它正在加速膨胀。从牛顿的时候起，我们知道宇宙是无限和永恒的，在空间上没有范围，在时间上也没有开始和结束。但是大爆炸的理论却告诉我们，宇宙不仅有一个开始，而且由于处在加速膨胀之中，因而它在空间上是有限的。既然他有一个开始，也就应该有一个结束。这个结束会是什。