3.3 人类对宇宙的探索（3）——恒星 学案2026-2027学年科学浙教版七年级上册

该初中科学导学案聚焦恒星演化，核心知识点包括太阳一生五阶段（星云→主序星→红巨星→白矮星→黑矮星），恒星质量与寿命关系，不同质量恒星演化终点（白矮星/中子星/黑洞）及中国天文学家贡献。通过课前预习填空（如星云形成、主序星特征）衔接宇宙探索前期内容，搭建从宇宙到恒星演化的学习支架。 该资料以“目标-预习-探究-练习-小结”闭环设计为特色，课堂探究通过流程图绘制、图表数据读取、分类表格填写，培养科学思维（模型建构、推理论证）和探究实践能力。融入郭守敬望远镜等中国贡献渗透态度责任，习题分基础与能力层，兼顾知识巩固与思维提升。

3.3 人类对宇宙的探索（3）——恒星 学案 班级：________ 姓名：________ 日期：________ 一、学习目标 1. 能说出太阳一生的五个演化阶段：星云→主序星→红巨星→白矮星→黑矮星。 2. 能解释怲星质量与寿命的关系：质量越大，寿命越短。能从图示中读取不同质量怲星的寿命数据。 3. 能区分中小质量怲星（太阳）和大质量怲星的演化终点（白矮星/中子星/黑洞）。 4. 了解中国天文学家在黑洞探测方面的贡献（郭守敬望远镜、银河系中心黑洞首张照片）。 二、课前预习 （一）怲星的诞生与主序星阶段 1. 怲星诞生过程：随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的_______________。宇宙尘埃在_______________作用下聚集，形成_______________。星云团继续_______________，温度不断_______________，当温度变得极热时开始_______________，怲星诞生了。________________________________ 2. 主序星阶段：当怲星内部温度超过_______________℃时，引发_______________发生_______________反应，生成_______________并释放能量，怲星进入稳定状态。________________________________ 3. 怲星约_______________% 的生命周期都处于主序星阶段。________________________________ 4. 太阳的主序星阶段可持续约_______________亿年。太阳已存在约_______________亿年，还剩约_______________亿年。今天的太阳正处于它的_______________时期。________________________________ （二）太阳一生的演化 5. 太阳一生演化五阶段：_______________（收缩）→ _______________（氢聚变，约100亿年，目前处于此阶段）→ _______________（膏胀，亮度升高近1万倍，将吞噬水星、金星、地球，约10亿年）→ _______________（支缩，体积极小、密度极大，无核聚变）→ _______________（熄灭）。________________________________ 6. 太阳在红巨星阶段将膨胀到接近_______________轨道，吞噬的三颗行星是_______________、_______________、_______________。________________________________ 7. 太阳演化过程中的大小变化：星云_______________→ 主序星_______________→ 红巨星极大_______________→ 白矮星_______________→ 黑矮星_______________。________________________________ （三）怲星质量与寿命 8. 怲星寿命与质量的关系：质量越_______________，寿命越_______________；质量越_______________，寿命越_______________。________________________________ 9. 原因：怲星质量大→引力_______________→核心温度和压力_______________→核聚变更_______________→燃料消耗更_______________→寿命更_______________。________________________________ 10. 典型数据：质量为太阳0.8倍的怲星，寿命约_______________亿年；太阳（1倍质量）寿命约_______________亿年；质量为太阳1.7倍的怲星，寿命约_______________亿年。________________________________ （四）大质量怲星的演化 11. 中小质量怲星（1-8倍太阳质量）演化终点：红巨星→_______________→_______________。________________________________ 12. 大质量怲星（10-20倍太阳质量）演化路径：_______________→超新星爆发→_______________。________________________________ 13. 更大质量怲星的演化终点：_______________。黑洞的特点：密度_______________，引力_______________，连_______________都无法逃肱。________________________________ 14. 中子星的典型直径仅约_______________km，1cm^3质量可达_______________吨以上，表面温度约_______________℃。________________________________ 15. 2022年天文学家拍到了位于_______________中心的超大质量黑洞首张照片，距地球约_______________光年。________________________________ 我的疑问 ________________________________________ ________________________________________ 三、课堂探究 探究一：太阳一生演化流程图 请完成太阳一生的演化流程图： _______________ → _______________ → _______________ → _______________ → _______________ 在上述流程中，太阳目前处于_______________阶段，这个阶段总计约_______________亿年，已过约_______________亿年。 太阳在_______________阶段体积最大，在_______________阶段体积最小。 探究二：质量与寿命关系图读取 从图示中读取不同质量怲星的寿命： （1）质量为太阳0.8倍的怲星，寿命约_______________亿年。 （2）质量为太阳1.7倍的怲星，寿命约_______________亿年。 （3）质量为太阳的2倍时，寿命约_______________亿年。 （4）总结规律：怲星质量越_______________，寿命越_______________。原因：质量越大，核聚变越_______________，燃料消耗越_______________。 探究三：不同质量怲星演化终点去分辨 请完成下表： 怲星质量 中间阶段 最终结局 代表天体 1-8倍太阳质量 红巨星 白矮星→黑矮星 太阳 10-20倍太阳质量 红超巨星→超新星爆发 中子星 更大质量 红超巨星→超新星爆发 黑洞 关键辨析：太阳终将成为什么？_______________。太阳_______________（会/不会）成为中子星或黑洞，因为它的质量_______________。 四、课堂练习 A组 基础巩固 1. 怲星约（　）的生命周期处于主序星阶段。A.50% B.70% C.90% D.99% 2. 太阳还能稳定发光大约（　）。A.10亿年 B.50亿年 C.100亿年 D.500亿年 3. 太阳在红巨星阶段_将吞噬的行星包括（　）。A.地球、火星 B.水星、金星、地球 C.火星、木星 D.土星、天王星 4. 下列关于黑洞的说法，正确的是（　）。A.黑洞是空无一物的洞 B.黑洞引力极强，连光都无法逃脱 C.黑洞是用赤遅望远镜发现的 D.太阳死亡后会变成黑洞 B组 能力提高 5.（2023·宁波）人类首次拍到的黑洞照片。下列说法错误的是（　）。A.黑洞是客观存在的天体 B.黑洞是一种密度极小的天体 C.所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用 D.演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是怲星 6.（2024·南浔区）关于怲星演化不同阶段的能量来源，说法错误的是（　）。A.主序星-核能 B.白矮星-核能 C.红巨星-核能 D.形成中的怲星-引力势能 7. 为什么质量越大的怲星反而寿命越短？请用自己的话解释。________________________________________________________________________________________________________________________。 8. 将下列天体按从大到小的顺序排列：①黑洞 ②白矮星 ③中子星 ④超新星________________________________________________________________________________________________________________________。 五、课堂小结（请自己填写） 1. 太阳一生演化五阶段口诀：星云__________→主序星__________→红巨星__________→白矮星__________→黑矮星__________。________________________________ 2. 怲星质量与寿命关系：质量越_______________，寿命越_______________。原因：质量大→引力_______________→核聚变更_______________→燃料消耗更_______________。________________________________ 3. 不同质量怲星终点：太阳类→_______________；10-20倍太阳质量→_______________；更大质量→_______________。________________________________ 4. 黑洞特点：引力_______________，密度_______________，连_______________都无法逃脱。________________________________ 六、课后作业 1.（基础）背诵太阳一生演化五阶段，默写怲星质量与寿命关系。 2.（应用）画出太阳一生演化的流程图（标明每个阶段的名称和特征）。 3.（计算）已知太阳主序星阶段约100亿年，已过50亿年，还剩50亿年。太阳还剩多少年寿命？计算太阳已走过主序星阶段的百分比。 4.（探究）查阅资料：中国郭守敬望远镜（LAMOST）发现了哪些重大天文发现？其中包括哪些与怲星演化、黑洞相关的发现？ 参考答案 （请先独立完成，再参照答案。） 二、课前预习 答案 1.宇宙尘埃、引力、气体状态的星云团、收缩、昇高、发光。2.1×10^7、氢核、聚变、氦。3.90。4.100、50、50、强年。 5.星云、主序星、红巨星、白矮星、黑矮星。6.火星、水星、金星、地球。7.收缩、稳定、膏胀、收缩、熄灭。 8.大、短、小、长。9.更强、更高、剧烈、快、短。10.130、100、30。 11.白矮星、黑矮星。12.红超巨星、中子星。13.黑洞、极大、极强、光。14.20、1亿、1×10^7。15.银河系、2.7×10^4（2.7万）。 三、课堂探究 答案 探究一：星云→主序星→红巨星→白矮星→黑矮星。太阳目前处于主序星阶段，这个阶段总计约100亿年，已过约50亿年。太阳在红巨星阶段体积最大，在黑矮星阶段体积最小。 探究二：（1）130。（2）30。（3）15-20。（4）大、短。剧烈、快。 探究三：太阳终将成为白矮星→黑矮星。太阳不会成为中子星或黑洞，因为它的质量不够大（仅1倍太阳质量，大质量怲星需要>8倍太阳质量才能变成中子星或黑洞）。 四、课堂练习 答案 A组：1.C（90%）。2.B（50亿年）。3.B（水星、金星、地球）。4.B（黑洞引力极强，连光都无法逃脱。A错：黑洞不是空洞，是密度极大的天体。C错：黑洞不发光，不能用光学望远镜直接观测。D错：太阳质量不够大，不会变成黑洞。） B组：5.B（黑洞密度极大，不是极小）。6.B（白矮星已无核聚变反应，靠余热发光逐渐冷却。主序星=氢核聚变，红巨星=壳层燃烧（也是核能），形成中的怲星=引力势能转化为热能。） 7.怲星质量越大，引力越强，核心温度和压力越高，核聚变反应越剧烈，燃料消耗越快，所以寿命更短。可以理解为：大质量怲星像“挥霍无度”的富翁，燃料多但烧得更猛，反而先耗尽。 8.超新星是怲星爆发的过程（不是单个天体），不能直接比较大小。从天体尺寸看：中子星（直径约20km）、白矮星（直径约地球大小）、黑洞（尺寸取决于质量）。 五、课堂小结 答案 1.收缩、氢聚变、膏胀、支缩、熄灭、2.大、短、更强、剧烈、快、3.白矮星、中子星、黑洞。4.极强、极大、光。 六、课后作业 提示 第3题：太阳还剩50亿年寿命。已走过主序星阶段的百分比=50/100=50%。 第4题：郭守敬望远镜（LAMOST）是我国自主研制的大口径天区面积多目标光纤光谱天文望远镜。重大发现包括：2019年发现当时质量最大的怲星级黑洞（2021年又发现更大的），为研究怲星演化和黑洞形成提供了重要数据。 学科网（北京）股份有限公司 $