第14讲 人类对宇宙的探索（暑假预习讲义）新七年级科学新教材浙教版

第14讲 人类对宇宙的探索 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 宇宙观 银河系 1、了解人类宇宙观的演变：地心说→日心说→现代宇宙观。 2、掌握宇宙大爆炸理论的核心观点与证据。 3、知道银河系结构、太阳位置及恒星演化概况。 4、了解人类太空探索的关键里程碑与中国航天成就。 学习重点：宇宙观点发展顺序：盖天说→地心说 (托勒密)→日心说 (哥白尼)→现代宇宙大爆炸学说；伽利略用望远镜佐证日心说。宇宙大爆炸理论：起源奇点、距今约 138 亿年，两大证据：星系红移、宇宙微波背景辐射。 恒星演化：星云→主序星 (现阶段太阳)→红巨星→白矮星；大质量恒星晚年成中子星、黑洞。 学习难点：日心说只是太阳为太阳系中心，不是宇宙中心；现代宇宙无中心、整体不断膨胀。理解红移原理：星体远离地球，光谱向红光偏移，用来证明宇宙膨胀。 情｜境｜启｜思 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为少年带来一堂精彩的太空科普课，并通过视频与地面课堂师生进行实时互动交流。“天宫课堂”对于培养青少年科学精神、激发探索浩瀚宇宙的兴趣其有独特优势。人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些发现？ 概｜念｜构｜建 1.希腊科学家托勒密创立了“地心说”，波兰天文学家哥白尼建立了“日心说”。 2.宇宙学是研究宇宙的性质、结构和演化（起源、演化和死亡）的科学。现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为理论依据，以天文观测为事实依据。 3.星系的退行速度与它们到地球的距离成正比，这反映了我们所处的宇宙在膨胀。 4.多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸。 5.星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下形成的大型天体系统，天体系统的层次由低到高分别为地月系、太阳系、银河系、宇宙。 6.星系的类型：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 7.银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。我们不能在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 8.河外星系是银河系之外星系的总称。 9.恒星的诞生过程：中性原子构成的宇宙尘埃→气态星云团→恒星。 10.恒星寿命的长短取决于它的质量大小。质量越大，寿命越短。 11.恒星的演化过程：太阳→红巨星→白矮星→黑矮星；大质量恒星→红超巨星→超新星→中子星或黑洞。 深｜研｜精｜炼 知识点01 从地心说到日心说 地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。科学研究表明，地球位于太阳系内，太阳系位于银河系比较边缘的一个普通的位置，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，从古到今，人们的认识经历了根本性的变革。那么,我们对宇宙的认识是如何改变的? 1.我国古代对于宇宙的认识 (1)“盖天说” ①出现时间：中国战国时期。 ②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。 ③影响：它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体的视运动方面也有一定的历史意义。 虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。 (2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗（金木水火土）行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。 2.“地心说” (1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模型。 (2)主要内容 托勒密的“地心说”示意图 (3)影响：“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。 3.“日心说” (1)提出背景：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。 (2)提出过程：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发现，与其他5颗行星一样，地球也是一颗行星。天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》,阐述了“日心说”的理论基础。 (3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。 哥白尼的“日心说”示意图 (4)影响：与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”吸引人的地方是它简单，人们可以更好地理解它。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。 (5)伽利略对“日心说”学说的推广 ①在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。科学家伽利略所收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。 ②学说的证据 1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据：a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美；b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 ③伽利略的观测发现与当时人们对宇宙的普遍认识并不一致，挑战了居于统治地位的“地心说”。1633年，罗马宗教裁判所判处伽俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。 (6)学说的重要意义 哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。 【例1】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。托勒密提出了“地心说”模型，哥白尼提出了“日心说”模型。在认识的发展过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。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地球不是宇宙中心，是一颗行星 ②太阳是宇宙的中心 ③地球绕太阳做匀速圆周运动 【即练1】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。下图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，根据现在人类对宇宙的认识，下列“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 A．①②③④ B．①② C．②③ D．①②④ 知识点02 现代宇宙学说 1.宇宙的组成：浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。 2.星系的观测 二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动 (1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。 (2)运动特点：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。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 (3)哈勃定律 ①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd，其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 ②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。 4.星系运动模型的建立：为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型、了解星系运动的特点。 实验步骤 1.准备一只气球，在其表面贴上一些圆形小纸片。小纸片代表星系。 2.在圆形小纸片上用笔做记号，表示星系上的“居民”,记录相邻“星系”的位置和距离。 3.用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地胀大(即宇宙膨胀) 4.观察气球在胀大过程中，各个圆形小纸片间距离的变化。这些原先靠得很近的“星系”之间的距离增大了吗? 实验结果：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个圆形小纸片而言，其他的圆形小纸片都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。 实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献 (1)1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 (2)1922年，苏联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，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了! 6.宇宙大爆炸理论 (1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。 (2)主要内容：宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 (3)宇宙大爆炸理论的证实 ①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 ②实际观测的结果：测到来自空间各个方向辐射，对应温度约为2.73K,与理论预测温度非常接近。 (4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 (5)宇宙的起源与演化 ①多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。 ②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 【例2】近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 【即练2】大爆炸理论认为，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，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则（　　） A．AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀 B．AB和BC均说明宇宙在加速膨胀 C．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀 D．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀 知识点03 银河系和河外星系 宇宙有多大?最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。那么,银河系有多大?它的中心在哪里?地球位于银河系的何处? 1.星系 (1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。 (2)分类：天文学家把大多数星系分为三类：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 2.银河系 我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。 (1)银河系的组成：银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 (2)银河系的大小 ①银河系的直径约为1.0×10⁵光年，中心厚度约为1.2×10⁴光年，自中心向边缘逐渐变薄。 ②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×10⁴光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。 ③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。 (3)银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 3.不同尺度的天体范围 银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨范围。 地球 太阳系 星系 宇宙 4.河外星系 (1)天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。 (2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 5.观测北极星 (1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。 简单口诀：东南西北，春夏秋冬。 (2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。 认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。 北斗七星 【例3】如今，人类依靠日渐发展的科学技术，正持续在探索宇宙的征程上不断迈进。下列正确的是（　　） A．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星 B．宇宙的结构层次是：宇宙→银河系→河外星系→太阳系 C．光年作为时间单位，可以测量宇宙演化历程 D．从上往下看银河系呈球状 【即练3】科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为（　　） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 知识点04 恒星 1.研究恒星演化的意义 太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。 2.恒星的诞生 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳诞生过程基本相似。 随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。 3.恒星的演化过程 当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢?像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。 4.恒星寿命与质量的关系 恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 5.太阳未来的演变过程 (1)太阳目前的状态(成年阶段) 太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。 (2)太阳的未来(晚年阶段) 6.恒星的演化 与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。 (1)如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。 (2)如果恒星的质量是太阳质量的10～20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。 (3)当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 7.黑洞的发现 几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×10⁴光年之遥。 8.恒星的一生 每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。 【例4】研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是（　　） 恒星 质量（与太阳相比的倍数） 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星 【即练4】下列关于恒星演化的叙述，不正确的是（　　） A．星云团中的气体和尘埃不断紧缩至开始发光时，一颗新的恒星就诞生了 B．当太阳中心的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成红巨星 C．几颗红超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞 D．红超巨星可能爆发成为超新星 1. 2025年4月24日，神舟二十号载人飞船发射成功，为2030年前载人登月目标奠定基础，彰显了国人对宇宙不断探索的求知精神，下列关于宇宙说法正确的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明了宇宙起源于热大爆炸 B．所有恒星终将演化为黑洞 C．月球是距离地球最近的的行星 D．宇宙是不断膨胀的，星系之间在不断退行远离 2. 基于大爆炸宇宙论，若箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢，在星系1观测，下列能类比宇宙膨胀的是（　　） A． B． C． D． 3. 人类对宇宙的探索和认识在不断发展中，下列有关说法正确的是（　　） A．从地心说到日心说的发展过程中，金星的位相变化是一个很好的证据 B．课本气球充气实验很好证明了宇宙在不断膨胀，膨胀没有中心 C．宇宙大爆炸理论完美解释了宇宙的起源，是一个被证实的理论 D．恒星寿命长短取决于它质量大小，质量越小，寿命越短 4. 近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．现在有很多证据证明宇宙是无边、膨胀的，所有星系都在离我们远去，且距离越远退行速度越慢 5. 我们利用如图的气球开展了关于星系运动特点的探索活动，下列说法正确的是（　　） A．气球表面上贴的圆形小纸片，是模拟宇宙中的行星 B．给气球充气，使气球不断胀大，可证实宇宙的膨胀 C．气球胀大时，各小纸片间距离变化，可帮助理解星系运动 D．气球胀大时，小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度小 6. 2025年9月7日至8日凌晨，我国迎来了罕见的月全食天象，伴随“超级红月亮”现象，出现“血月”奇观。完成下面小题。 形成此次天文现象的天体不属于（　　） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 7. 我国首个巡天空间望远镜（CSST）定于2027年发射升空，将在探索宇宙形成与演化中发挥重要作用。下列有关宇宙的说法中，正确的是（　　） A．现代科学已经确认宇宙的起源是大爆炸 B．离我们越远的星系，它的退行速度越慢 C．太阳最终将演变为黑洞 D．宇宙正在不断地膨胀，且没有边界 8. 阅读下列关于天文现象的资料，回答下面小题。 2024年5月3日，国家空间天气监测预警中心发布消息，北京时间10时22分，太阳爆发了一次强耀斑活动，我国部分地区的短波通信与导航信号出现短暂异常。该事件再次引发了公众对太阳活动及其影响的关注。一年后的2025年9月7日晚上，在我国境内观测到了一次完整的月全食。天文学家指出，人类栖居于地球，人类生活与宇宙现象紧密相连，探索宇宙是为了让我们更好地理解并守护自己的家园。 下列关于宇宙中各天体系统的包含关系正确的是（　　） A． B． C． D． 9. 每仰望星空，总让人心生好奇——我们赖以生存的地球，究竟位于宇宙中的哪个位置？下列地球所处天体系统从小到大排列，正确的是（　　） A．地月系→太阳系→银河系→宇宙 B．地月系→太阳系→河外星系→宇宙 C．地月系→太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．地月系→太阳系→河外星系→银河系→宇宙 10. 人类对宇宙的认识历经了漫长探索，如图是认识宇宙历程中的主要事件。 （1）根据资料可知，认为宇宙的中心是银河系的科学家是 。 （2）目前能观测到最远的星系距离地球135亿光年，其中的光年是 单位（选填“时间”或“长度”）。 （3）哈勃发现的星系运动规律：所有的星系都在 （选填“远离”或“靠近”）我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快。 （4）从对宇宙的认识过程中，我们发现 。 A．技术的进步推动了科学的发展 B．人们对科学真理的认识是一个不断修正、不断完善的过程 C．地心说、日心说、银河系模型等因为全都错误，所以毫无价值 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14讲 人类对宇宙的探索 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念建构：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 宇宙观 银河系 1、了解人类宇宙观的演变：地心说→日心说→现代宇宙观。 2、掌握宇宙大爆炸理论的核心观点与证据。 3、知道银河系结构、太阳位置及恒星演化概况。 4、了解人类太空探索的关键里程碑与中国航天成就。 学习重点：宇宙观点发展顺序：盖天说→地心说 (托勒密)→日心说 (哥白尼)→现代宇宙大爆炸学说；伽利略用望远镜佐证日心说。宇宙大爆炸理论：起源奇点、距今约 138 亿年，两大证据：星系红移、宇宙微波背景辐射。 恒星演化：星云→主序星 (现阶段太阳)→红巨星→白矮星；大质量恒星晚年成中子星、黑洞。 学习难点：日心说只是太阳为太阳系中心，不是宇宙中心；现代宇宙无中心、整体不断膨胀。理解红移原理：星体远离地球，光谱向红光偏移，用来证明宇宙膨胀。 情｜境｜启｜思 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为少年带来一堂精彩的太空科普课，并通过视频与地面课堂师生进行实时互动交流。“天宫课堂”对于培养青少年科学精神、激发探索浩瀚宇宙的兴趣其有独特优势。人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些发现？ 概｜念｜构｜建 1.希腊科学家托勒密创立了“地心说”，波兰天文学家哥白尼建立了“日心说”。 2.宇宙学是研究宇宙的性质、结构和演化（起源、演化和死亡）的科学。现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为理论依据，以天文观测为事实依据。 3.星系的退行速度与它们到地球的距离成正比，这反映了我们所处的宇宙在膨胀。 4.多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸。 5.星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下形成的大型天体系统，天体系统的层次由低到高分别为地月系、太阳系、银河系、宇宙。 6.星系的类型：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 7.银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。我们不能在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 8.河外星系是银河系之外星系的总称。 9.恒星的诞生过程：中性原子构成的宇宙尘埃→气态星云团→恒星。 10.恒星寿命的长短取决于它的质量大小。质量越大，寿命越短。 11.恒星的演化过程：太阳→红巨星→白矮星→黑矮星；大质量恒星→红超巨星→超新星→中子星或黑洞。 深｜研｜精｜炼 知识点01 从地心说到日心说 地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。科学研究表明，地球位于太阳系内，太阳系位于银河系比较边缘的一个普通的位置，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，从古到今，人们的认识经历了根本性的变革。那么,我们对宇宙的认识是如何改变的? 1.我国古代对于宇宙的认识 (1)“盖天说” ①出现时间：中国战国时期。 ②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。 ③影响：它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体的视运动方面也有一定的历史意义。 虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。 (2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗（金木水火土）行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。 2.“地心说” (1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模型。 (2)主要内容 托勒密的“地心说”示意图 (3)影响：“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。 3.“日心说” (1)提出背景：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。 (2)提出过程：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发现，与其他5颗行星一样，地球也是一颗行星。天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》,阐述了“日心说”的理论基础。 (3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。 哥白尼的“日心说”示意图 (4)影响：与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”吸引人的地方是它简单，人们可以更好地理解它。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。 (5)伽利略对“日心说”学说的推广 ①在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。科学家伽利略所收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。 ②学说的证据 1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据：a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美；b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 ③伽利略的观测发现与当时人们对宇宙的普遍认识并不一致，挑战了居于统治地位的“地心说”。1633年，罗马宗教裁判所判处伽俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。 (6)学说的重要意义 哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。 【例1】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。托勒密提出了“地心说”模型，哥白尼提出了“日心说”模型。在认识的发展过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。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地球不是宇宙中心，是一颗行星 ②太阳是宇宙的中心 ③地球绕太阳做匀速圆周运动 【答案】（1）太阳东升西落现象 （2）①②③ 【解答】解：（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，如太阳东升西落。 （2）太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，①错误，但符合题意。 现代天文学证明，太阳只是银河系中一颗普通的恒星，并非宇宙的中心，②错误，但符合题意。 地球绕太阳的轨道是椭圆，运动速度也随位置变化，并非匀速圆周运动，③错误，但符合题意。 故选：①②③。 故答案为： （1）太阳东升西落 （2）①②③ 【即练1】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。下图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，根据现在人类对宇宙的认识，下列“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 A．①②③④ B．①② C．②③ D．①②④ 【答案】B 【解答】解：太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，①叙述错误，符合题意。 太阳带领着太阳系的成员绕着银河系的中心转动，②叙述错误，符合题意。 地球在自转的同时还绕着恒星太阳公转，④叙述正确，不符合题意。 地球是椭球形，③叙述正确，不符合题意。 故选：B。 知识点02 现代宇宙学说 1.宇宙的组成：浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。 2.星系的观测 二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。 3.星系的运动 (1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。 (2)运动特点：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。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。 (3)哈勃定律 ①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd，其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。 ②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。 4.星系运动模型的建立：为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型、了解星系运动的特点。 实验步骤 1.准备一只气球，在其表面贴上一些圆形小纸片。小纸片代表星系。 2.在圆形小纸片上用笔做记号，表示星系上的“居民”,记录相邻“星系”的位置和距离。 3.用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地胀大(即宇宙膨胀) 4.观察气球在胀大过程中，各个圆形小纸片间距离的变化。这些原先靠得很近的“星系”之间的距离增大了吗? 实验结果：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个圆形小纸片而言，其他的圆形小纸片都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。 实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。 5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献 (1)1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。 (2)1922年，苏联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，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了! 6.宇宙大爆炸理论 (1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。 (2)主要内容：宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。 (3)宇宙大爆炸理论的证实 ①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。 ②实际观测的结果：测到来自空间各个方向辐射，对应温度约为2.73K,与理论预测温度非常接近。 (4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。 (5)宇宙的起源与演化 ①多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。 ②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型。 【例2】近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心 【答案】B 【解答】解：A、光年是长度单位，故错误。 B、宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降，故正确。 C、宇宙的结构层次是地月系→太阳系→银河系→宇宙，故错误。 D、太阳系是银河系的一部分，银河系是宇宙的一部分，故错误。 故选：B。 【即练2】大爆炸理论认为，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，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则（　　） A．AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀 B．AB和BC均说明宇宙在加速膨胀 C．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀 D．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀 【答案】C 【解答】解：图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度。由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大，C正确。 故选：C。 知识点03 银河系和河外星系 宇宙有多大?最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。那么,银河系有多大?它的中心在哪里?地球位于银河系的何处? 科学思维——转换法 银河系，我们用肉眼是很难看到它的结构的，在实际认知过程中要将其转换成看得见的、熟悉的地理事物。因此，用扁圆盘和旋涡来理解银河系的结构。 1.星系 (1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。 (2)分类：天文学家把大多数星系分为三类：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。 2.银河系 我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。 (1)银河系的组成：银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。 (2)银河系的大小 ①银河系的直径约为1.0×10⁵光年，中心厚度约为1.2×10⁴光年，自中心向边缘逐渐变薄。 ②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×10⁴光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。 ③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。 (3)银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。 3.不同尺度的天体范围 银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨范围。 地球 太阳系 星系 宇宙 4.河外星系 (1)天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。 (2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。 5.观测北极星 (1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。 简单口诀：东南西北，春夏秋冬。 (2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。 认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。 北斗七星 【例3】如今，人类依靠日渐发展的科学技术，正持续在探索宇宙的征程上不断迈进。下列正确的是（　　） A．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星 B．宇宙的结构层次是：宇宙→银河系→河外星系→太阳系 C．光年作为时间单位，可以测量宇宙演化历程 D．从上往下看银河系呈球状 【答案】A 【解答】解：A、我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星，符合题意。 B、银河系与河外星系是并列关系，同属“星系”层级，并非包含关系。正确的宇宙结构层次应为：‌宇宙→星系团→星系（包括银河系和河外星系）→恒星系统（如太阳系）→恒星（如太阳）→行星（如地球）‌，不符合题意。 C、尽管“光年”中包含“年”字，但它并非时间单位，而是‌天文学中的长度单位‌，表示光在真空中一年内传播的距离，约等于9.46万亿千米，不符合题意。 D、从俯视角度看，银河系是一个‌旋涡状的扁平圆盘结构‌，类似车轮或漩涡，拥有多个旋臂，太阳系位于猎户臂上，不符合题意。 故选：A。 【即练3】科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为（　　） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 【答案】A 【解答】解：仙女星系距离地球超过200万光年，而银河系的直径约10万光年，说明它在银河系之外，是河外星系的典型代表，A正确，BCD错误。 故选：A。 知识点04 恒星 1.研究恒星演化的意义 太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。 2.恒星的诞生 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳诞生过程基本相似。 随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。 3.恒星的演化过程 当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢?像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。 4.恒星寿命与质量的关系 恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 5.太阳未来的演变过程 (1)太阳目前的状态(成年阶段) 太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。 (2)太阳的未来(晚年阶段) 拓展：红巨星 其外观为红色，直径比太阳大10～100倍，亮度比太阳大得多。肉眼看到的最亮的星体中，大多数是红巨星。红超巨星与红巨星类似，只是体积更大。 6.恒星的演化 与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。 (1)如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。 (2)如果恒星的质量是太阳质量的10～20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。 (3)当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。黑洞的密度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。 拓展：中子星，是处于演化后期的恒星。当恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。 7.黑洞的发现 几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×10⁴光年之遥。 8.恒星的一生 每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。 【例4】研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是（　　） 恒星 质量（与太阳相比的倍数） 天狼A星 2.14 天狼B星 1.05 织女星 2.13 牛郎星 1.79 A．天狼A星 B．天狼B星 C．织女星 D．牛郎星 【答案】B 【解答】解：读图可得，恒星的寿命与太阳质量的比值越大，恒星寿命越短，而太阳的质量作为定值，则知天狼A星的质量最大，寿命最短；天狼B星的质量最小，寿命最长。 故选：B。 【即练4】下列关于恒星演化的叙述，不正确的是（　　） A．星云团中的气体和尘埃不断紧缩至开始发光时，一颗新的恒星就诞生了 B．当太阳中心的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成红巨星 C．几颗红超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞 D．红超巨星可能爆发成为超新星 【答案】C 【解答】解：A．星云中的气体和尘埃不断收缩，引力势能转化为热能，当温度和压力足够高时，氢核聚变开始发生，恒星就诞生了，故A正确； B．太阳中心的氢燃料耗尽时，核心会收缩，外层会膨胀，太阳会变成一颗红巨星，故B正确； C．黑洞是由大质量恒星（如超巨星）死亡后坍缩形成的，而不是几颗红超巨星紧缩在一起形成的，故C错误； D．红超巨星在演化末期会发生剧烈爆炸，即超新星爆发，故D正确。 故选：C。 1. 2025年4月24日，神舟二十号载人飞船发射成功，为2030年前载人登月目标奠定基础，彰显了国人对宇宙不断探索的求知精神，下列关于宇宙说法正确的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明了宇宙起源于热大爆炸 B．所有恒星终将演化为黑洞 C．月球是距离地球最近的的行星 D．宇宙是不断膨胀的，星系之间在不断退行远离 【答案】D 【解答】解：宇宙是不断膨胀的，星系之间在不断退行远离，D正确。 谱线红移只能说明宇宙在膨胀，不能直接证明“起源于热大爆炸”，A错误。 只有质量非常大的恒星才可能演化成黑洞，像太阳这样的恒星最终只会变成白矮星，B错误。 月球是地球的卫星，不是行星，C错误。 故选：D。 2. 基于大爆炸宇宙论，若箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢，在星系1观测，下列能类比宇宙膨胀的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：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。 3. 人类对宇宙的探索和认识在不断发展中，下列有关说法正确的是（　　） A．从地心说到日心说的发展过程中，金星的位相变化是一个很好的证据 B．课本气球充气实验很好证明了宇宙在不断膨胀，膨胀没有中心 C．宇宙大爆炸理论完美解释了宇宙的起源，是一个被证实的理论 D．恒星寿命长短取决于它质量大小，质量越小，寿命越短 【答案】A 【解答】解：A、金星位相变化是哥白尼提出日心说的重要证据之一，在从地心说到日心说发展里能证明地球不是宇宙中心，而金星绕太阳转会有位相变化，所以它是该发展过程的好证据，故正确。 B、课本气球充气实验只是模拟宇宙膨胀，不能确凿证明宇宙在不断膨胀且无中心，故错误。 C、宇宙大爆炸理论是目前解释宇宙起源较有影响力的理论，但还未被完全证实，故错误。 D、质量越大的恒星的核聚变反应速率更高，燃料消耗得更快，寿命较短；质量较小的恒星的核聚变反应速率较低，燃料消耗得更慢，因此寿命较长，故错误。 故选：A。 4. 近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，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．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径 B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降 C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙 D．现在有很多证据证明宇宙是无边、膨胀的，所有星系都在离我们远去，且距离越远退行速度越慢 【答案】B 【解答】解：A、光年是长度单位，故不符合题意。B、宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降，故符合题意。C、宇宙的大小结构层次由大到小为：宇宙＞银河系＞太阳系＞地月系，故不符合题意。 D、现在有很多证据证明宇宙是无边、膨胀的，所有星系都在离我们远去，且距离越远退行速度越快，故不符合题意。 故选：B。 5. 我们利用如图的气球开展了关于星系运动特点的探索活动，下列说法正确的是（　　） A．气球表面上贴的圆形小纸片，是模拟宇宙中的行星 B．给气球充气，使气球不断胀大，可证实宇宙的膨胀 C．气球胀大时，各小纸片间距离变化，可帮助理解星系运动 D．气球胀大时，小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度小 【答案】C 【解答】解：A、小纸片模拟的是星系，不是行星，故A错误。 B、气球实验只是模拟、帮助理解，不能证实宇宙真的在膨胀。证实宇宙膨胀靠的是红移现象等真实观测，故B错误。 C、气球膨胀→纸片彼此远离，对应：宇宙膨胀→星系彼此远离，这个模型能帮助理解星系运动特点，故C正确。 D、宇宙膨胀的规律：距离越远，退行速度越快。丙离甲更远，所以丙远离甲的速度比乙更大，故D错误。 故选：C。 6. 2025年9月7日至8日凌晨，我国迎来了罕见的月全食天象，伴随“超级红月亮”现象，出现“血月”奇观。完成下面小题。 形成此次天文现象的天体不属于（　　） A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系 【答案】A 【解答】解：月全食现象是由地球位于太阳和月球之间，地球阴影投射在月球表面形成的，其中月球是核心天体。月球作为地球的卫星，直接属于地月系，D正确，不符合题意；同时，月球也属于太阳系，因为太阳系包括所有围绕太阳运转的天体，C正确，不符合题意；银河系包含太阳系在内的数十亿颗恒星系统，月球属于银河系，B正确，不符合题意；然而，月球不属于河外星系，因为河外星系指银河系以外的星系，而月球位于银河系内部，A错误，符合题意。 故选：A。 7. 我国首个巡天空间望远镜（CSST）定于2027年发射升空，将在探索宇宙形成与演化中发挥重要作用。下列有关宇宙的说法中，正确的是（　　） A．现代科学已经确认宇宙的起源是大爆炸 B．离我们越远的星系，它的退行速度越慢 C．太阳最终将演变为黑洞 D．宇宙正在不断地膨胀，且没有边界 【答案】A 【解答】解：A、现代科学中，热大爆炸理论是宇宙起源的主流模型，基于大量证据（如宇宙微波背景辐射），在科学界被广泛确认，符合题意。 B、根据哈勃﹣勒梅特定律，星系的退行速度与其距离成正比，即‌距离越远的星系，退行速度越快‌，不符合题意。 C、太阳是一颗中等质量的恒星，演化末期将经历红巨星阶段，最终演变为白矮星，而不会形成黑洞；黑洞通常由质量极大的恒星坍缩形成，不符合题意。 D、宇宙确实在持续膨胀，且观测表明其膨胀速度还在加速；但“没有边界”这一说法目前尚无定论。现代宇宙学认为，宇宙可能是‌无边但有限‌的（如三维球面结构），也可能无限延伸，不符合题意。 故选：A。 8. 阅读下列关于天文现象的资料，回答下面小题。 2024年5月3日，国家空间天气监测预警中心发布消息，北京时间10时22分，太阳爆发了一次强耀斑活动，我国部分地区的短波通信与导航信号出现短暂异常。该事件再次引发了公众对太阳活动及其影响的关注。一年后的2025年9月7日晚上，在我国境内观测到了一次完整的月全食。天文学家指出，人类栖居于地球，人类生活与宇宙现象紧密相连，探索宇宙是为了让我们更好地理解并守护自己的家园。 下列关于宇宙中各天体系统的包含关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：地月系由地球与月球组成，是最小的天体系统之一；太阳系以太阳为中心，包含地月系等行星系统；银河系包含太阳系等众多恒星系统；总星系包含银河系和河外星系，是目前人类可观测到的最大范围，图C符合题意，C正确。 太阳系属于银河系，而河外星系与银河系是并列关系，并非包含关系，A错误。 地月系属于太阳系，太阳系属于银河系，顺序颠倒，B错误。 河外星系与银河系是并列关系，不存在包含关系，D错误。 故选：C。 9. 每仰望星空，总让人心生好奇——我们赖以生存的地球，究竟位于宇宙中的哪个位置？下列地球所处天体系统从小到大排列，正确的是（　　） A．地月系→太阳系→银河系→宇宙 B．地月系→太阳系→河外星系→宇宙 C．地月系→太阳系→银河系→河外星系→宇宙 D．地月系→太阳系→河外星系→银河系→宇宙 【答案】A 【解答】解：根据课本内容可知，天体系统中，级别最高的是总星系，总星系包含银河系和河外星系，地球属于银河系，银河系包含太阳系和其他恒星系统，太阳系包含地月系和其他行星系统，地球在地月系。所以地球所处的天体系统等级由小到大排列是地月系—太阳系—银河系—宇宙，故A正确，BCD错误。 故选：A。 10. 人类对宇宙的认识历经了漫长探索，如图是认识宇宙历程中的主要事件。 （1）根据资料可知，认为宇宙的中心是银河系的科学家是 。 （2）目前能观测到最远的星系距离地球135亿光年，其中的光年是 单位（选填“时间”或“长度”）。 （3）哈勃发现的星系运动规律：所有的星系都在 （选填“远离”或“靠近”）我们而去，星系离我们越远，运动的速度越快。 （4）从对宇宙的认识过程中，我们发现 。 A．技术的进步推动了科学的发展 B．人们对科学真理的认识是一个不断修正、不断完善的过程 C．地心说、日心说、银河系模型等因为全都错误，所以毫无价值 【答案】（1）沙普利； （2）长度； （3）远离； （4）AB。 【解答】解：（1）根据资料，1918年，沙普利提出银河系就是整个宇宙，它的中心不是太阳系，所以认为宇宙的中心是银河系的科学家是沙普利；（2）光年是指光在真空中一年内传播的距离，它是长度单位，不是时间单位； （3）哈勃发现的星系运动规律是：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，这也是宇宙大爆炸理论的重要证据；（4）A.技术的进步（如望远镜的发明）推动了科学的发展，正确； B.人们对科学真理的认识是一个不断修正、不断完善的过程（从地心说→日心说→银河系模型→宇宙膨胀），正确； C.地心说、日心说、银河系模型等在当时的认知阶段有其价值，不能说全都错误且毫无价值，错误； 故答案为：AB。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $