16.3 银河系 宇宙 第2课时 课件-2026-2027学年物理九年级下册沪科版（五四制）

该初中物理课件聚焦“银河系 宇宙”主题，核心知识点涵盖宇宙的定义（时间、空间及物质能量的整体）、演化（138亿年前大爆炸及膨胀）和尺度（从微观原子到宏观可观测宇宙）。课堂导入通过气球模拟星系膨胀实验（粘轻小物体观察距离变化）和尺度排序活动（按10^-15m至10^26m排列物体），搭建从具体实验到抽象概念的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（气球实验的猜想-证据-论证）、科学思维（演化时间轴与尺度模型建构）和科学态度（呈现牛顿、爱因斯坦等科学家贡献）。采用实验操作与数据记录结合的教学方法，学生能直观理解宇宙膨胀等抽象概念，教师可借助结构化活动提升教学互动性与知识系统性。

年 级：九年级 学 科：物理（沪科技版） 主讲人： 银河系 宇宙（第二课时） 页面统一为16:9宽幅画面比例尺寸；PPT统一格式为PPT或PPTX。 中文： 1. 课名：微软雅黑48号字； 2.（第一课时）：微软雅黑32号字； 3.学校名称：请填写全称； 4.学科、年级、主讲人、学校：华文楷体28号字（具体根据文字量可适当调整）。 英文 1.课名：字体以Times New Roman为主，字号一般使用32—36号，特别强调可以用40号； 2.（Period 1）：字体使用Arial，字号为28； 3.正文一般用24—28号，特别强调可用32号。 注意标点的规范（例如：中文省略号为……，可用Shift+数字键6打出中文省略号，英文省略号为…） 1 直径 约10万光年 银河系 室女座星系团 直 径 约1500万 光 年 上节课中我们又了解到，太阳系位于银河系的一条悬臂上，就像浩瀚星海中一粒微不足道的尘埃，太阳系在银河系中所占的空间几乎可以忽略不计。✨整个银河系包含约3000亿颗恒星，直径达到了约10万光年。面对如此宏大的空间尺度，人类探索之路虽然漫长与艰难，但从未停歇。✨ 《兰亭集序》 《千字文》 天地玄黄，宇宙洪荒。 《滕王阁序》 天高地迥，觉宇宙之无穷。 《淮南子》 由此观之，天地宇宙，一人之身也；六合之内，一人之制也。 银河系与相邻的仙女座星系相距约 254 万光年，主导着附近约 50 个星系构成星系群，✨从属于庞大的室女座星系团，包含超过2000个星系，直径约为1.1亿光年，这还仅仅是人类观测到的冰山一角，在整个浩瀚的“宇宙”面前，依然只是微小片段。✨ 尸佼（公元前约390 - 330） 战国著名政治家、思想家 小宇 小星 小天 小辰 空间 时间 物质 能量 什么是宇宙？ 什么是宇宙？ “宇宙”这一词同学们并不陌生，✨其实在2000多年前的《尸子》这一书中，就写到✨“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，请你结合刚才老师的介绍、《尸子》中的语句和已学过的物理知识，✨想一想：什么是宇宙？ ·✨（15s计时） ·✨小星：“刚才老师给我们介绍了天体结构，越来越大，但都还包括在宇宙之内，我认为宇宙应该指的是整个空间。” ·✨小天：“我同意小星的观点，就如《尸子》中所写，四方上下指的应该是空间，✨而往古来今说的是时间，所以我觉得宇宙还包含了时间。” 小星小天说得很好，我们也不禁感叹中国古人超前的智慧。 ·✨小宇：“老师老师，我觉得宇宙空间中还有很多的星球，这些星球上有很多物质。” ·✨小辰：“对啊，还有发光发热的恒星，所以宇宙里还有能量。” 同学们都分析得有理有据，非常好。✨ 银河系 宇宙（第二课时） 一、宇宙 时间、空间以及所有物质、能量构成的整体。 5 牛顿宇宙观 存在局限性 牛顿宇宙观 存在局限性 牛顿 奥伯斯 一个无边界的静止箱子 开启了现代物理学时代 爱因斯坦 1687年 1823年 1915年 小天 一个无边界的静止箱子 什么是宇宙？ 宇宙正在膨胀 牛顿在1687年提出宇宙在空间和时间上都是无限的。他提出宇宙像是一个无边界的箱子，其中恒星均匀分布。 在科学探索的漫漫长河中，人类对宇宙本质与自然规律的认知，始终在“接近最真实情况”的追求中螺旋前行，牛顿的观点虽然具有开创性，但也存在局限性。 ✨1823年时奥伯斯提出了著名的谬论，在一个布满了无数恒星的无限宇宙中，无论我们在夜晚看向何处，我们的目光都应该落在恒星的表面，就像身处森林时，目光所及应该都以树为终点一样，若按牛顿的观点宇宙是静止、均匀、无限的，则黑夜与白天一样亮，总会有一颗恒星的光能照亮黑夜。 每一次对自然规律的猜想、每一次对既有理论的修正、每一次对未知边界的突破，都承载着历史经验的沉淀与时代认知的跃升，最终让真理的轮廓在迭代中愈发清晰。 随着科学家的不断探索，✨爱因斯坦在1915年提出的广义相对论颠覆了牛顿的框架。他认为万有引力是时空弯曲的结果，宇宙可能处于动态膨胀或收缩状态，而非一个固定“箱子”。✨ 什么是宇宙？ 哈勃 1929年 牛顿 奥伯斯 牛顿宇宙观 存在局限性 一个无边界的静止箱子 开启了现代 物理学时代 爱因斯坦 1687年 1823年 1915年 想一想，我们是如何知道宇宙在膨胀的？物理是一门严谨的科学，光有猜想和理论是不够的，我们需要更充分的证据。 有同学想到了上节课我们提到的科学家。✨没错，1929年，哈勃通过望远镜观测发现大多数星系发生了红位移现象，在15章中✨我们学到过光属于电磁波家族，✨红光的波长在可见光中更长。哈勃根据多普勒效应——✨光源运动时，所发出的光被观测者接收到的波长会发生变化，光源在远离观测者时波长变长呈现红光的特点，得到星系看起来都在远离我们而去的结论。并且通过对已测得距离的20多个星系的统计分析，更进一步发现离我们越远的星系，退行的速度也越快，证明了宇宙正在膨胀。 上述知识的深层原理将在高中物理课程中进一步探讨，而在现阶段，我们可以通过气球实验直观模拟哈勃的发现。✨ 注意事项：气球不可吹得过大，注意安全 在略微吹大的气球表面，粘一些彼此距离不同轻小物体模拟各个星系，观察这些物体在气球鼓起后的距离变化。 什么是宇宙？ 在略微吹大的气球表面，粘一些彼此距离不同轻小物体模拟各个星系，观察这些物体在气球鼓起后的距离变化。 ·✨视频播放✨ 小星 在略微吹大的气球表面，粘一些彼此距离不同轻小物体模拟各个星系，观察这些物体在气球鼓起后的距离变化。 什么是宇宙？ 在互相远离 ·（15s计时） ·✨小星：“我发现各圆点之间随着气球膨胀，在互相远离。” 小星说得很好，这是我们对各点间距离的定性判断，若要了解各点互相远离的速度，我们还需要更准确的测量，进行可靠的定量比较。✨ 什么是宇宙？ 小宇 我们是如何知道宇宙在膨胀的？ 小星 猜想假设—收集证据—分析论证 在互相远离 视角在模型上 ·（15s计时） ·✨小星：“我发现各圆点之间随着气球膨胀，在互相远离。” 小星说得很好，这是我们对各点间距离的定性判断，若要了解各点互相远离的速度，我们还需要更准确的测量，进行可靠的定量比较。✨ 什么是宇宙？ 哈勃 1929年 牛顿 奥伯斯 牛顿宇宙观 存在局限性 一个无边界的静止箱子 开启了现代 物理学时代 爱因斯坦 1687年 1823年 1915年 星系都在远离，越远的 星系，远离的速度就越大 想一想，我们是如何知道宇宙在膨胀的？物理是一门严谨的科学，光有猜想和理论是不够的，我们需要更充分的证据。 有同学想到了上节课我们提到的科学家。✨没错，1929年，哈勃通过望远镜观测发现大多数星系发生了红位移现象，在15章中✨我们学到过光属于电磁波家族，✨红光的波长在可见光中更长。哈勃根据多普勒效应——✨光源运动时，所发出的光被观测者接收到的波长会发生变化，光源在远离观测者时波长变长呈现红光的特点，得到星系看起来都在远离我们而去的结论。并且通过对已测得距离的20多个星系的统计分析，更进一步发现离我们越远的星系，退行的速度也越快，证明了宇宙正在膨胀。 上述知识的深层原理将在高中物理课程中进一步探讨，而在现阶段，我们可以通过气球实验直观模拟哈勃的发现。✨ 序号 研究对象 两点球面距离（cm） 膨胀前后距离变化量（cm） 气球膨胀前 气球膨胀后 1 2 小天 ↑ 小星 小宇 小辰 注意事项：气球不可吹得过大，注意安全 选择3个轻小物体为研究对象A、B、C，使用细绳获得AB、AC两点间的球面距离，测量气球膨胀前后AB、AC两点间的球面距离，记录在学习任务二的表格中。 什么是宇宙？ ·视频播放 ·✨小天：“我记录下气球膨胀前后AB、AC两点的距离，并作差比较距离的变化量，我发现原来距离较远的AC膨胀前后的距离变化量✨更大，在相同时间的条件下，其相互远离的速度也更大。” 同学们，你们和小天的结论一样吗？ ·✨小星（小宇/小辰）：“我的结论也一样。” 你们做得都很棒。多次实验才能得出普遍规律，所以距离越远的圆点膨胀前后距离变化量✨越大，其相互远离的速度也✨越大。 当时哈勃观测研究发现，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加，宇宙在不断地膨胀。✨ 宇宙是如何演化的？ 小宇 小辰 1948年 伽莫夫 若我们追溯过去，时光倒流，请你猜想宇宙可能长什么模样？ 缩小的气球 高能量球体 若我们追溯过去，时光倒流，请你猜测宇宙可能长什么模样？ ·✨（15s计时） ·✨小宇：“我觉得宇宙可能像放了气的气球一样，缩小成一个小气球。” ·✨小辰：“我认为这么大的宇宙能膨胀，可能在刚开始就具有很大的能量促使它膨胀，所以它或许是一个高能量的球体。” 你们的猜测都很不错，有很棒的逆向思维。哈勃也想到了这一点，观测的结果给诸多科学家提供了理论依据，提出宇宙起源假说。 ·✨视频播放 ✨美国核物理学家伽莫夫在前人研究工作的基础上，于1948年提出 银河系 宇宙（第二课时） 二、宇宙的演化 1.宇宙诞生于 138 亿年前的大爆炸，它正在不断地膨胀。 一、宇宙 时间、空间以及所有物质、能量构成的整体。 14 宇宙是如何演化的？ ·视频播放✨ 0s 1s 大爆炸开始 各种粒子开始产生 大爆炸 奇点 观测卫星 宇宙是如何演化的？ 刚才我们了解到宇宙诞生初期的剧烈现象，科学家通过观测数据和理论推导，这些现象可能都是在1秒之内发生的，✨宇宙以远超光速的速度开启暴胀阶段，空间在极短时间内从亚原子尺度极速扩张，约1秒左右，各种粒子开始产生，宇宙便开始了它的进一步演化。✨ 宇宙是如何演化的？ ·视频播放✨ 大爆炸 奇点 大爆炸后38万年的宇宙 黑暗时代 第一批恒星诞生 今天的宇宙正在加速膨胀 观测卫星 0s 1s 大爆炸开始 各种粒子开始产生 38万年 质子、中子和电子结合形成原子 2亿年 第一批恒星 诞生 10亿年 第一批星系 诞生 40亿年 银河系诞生 90亿年 太阳系诞生 138亿年 今天的宇宙正在加速膨胀 宇宙是如何演化的？ 24:00:00 23:59:59 大爆炸后 38 万年，✨质子、中子与电子结合成原子，光子得以自由传播，没有新的光源产生，宇宙进入✨黑暗时代。约 2 亿年后✨，第一批恒星诞生，其紫外线电离中性氢，终结了黑暗时代；大爆炸后约10 亿年✨第一批星系形成；约40 亿年✨银河系在引力作用下逐渐成型诞生；约90 亿年✨太阳系在银河系的悬臂中诞生。随着恒星生灭、星系演化，宇宙不断膨胀，如今仍在加速扩张，孕育着无数天体与未知奥秘。✨ 银河系 宇宙（第二课时） 二、宇宙的演化 1.宇宙诞生于 138 亿年前的大爆炸，它正在不断地膨胀。 一、宇宙 时间、空间以及所有物质、能量构成的整体。 2.演化时间轴 19 韦伯空间望远镜 小辰 为什么说我们看到是过去的宇宙？ 宇宙是如何演化的？ （为了便于观察，图中比例已调整） 500秒 135亿年 小天 光到地球需要时间 看到的太阳是8分钟前的样子 那为什么说我们看到是过去的宇宙呢？ ·✨（15s计时） ·✨小辰：“我觉得我们观察宇宙都是通过看各种恒星、星系传播过来的光，在光学里我们学过光速是3×108米/秒，那么遥远的星系传播光到地球是需要时间的。” 小辰分析得很好，我们一起来了解一下。 ·✨视频播放 视频中提到了韦伯望远镜，✨它是人类目前最大的望远镜，于2021年底升空，能在-266°C的低温下工作，主要收集各星系和恒星的红外辐射，探索早期的宇宙与研究星系的演化。✨ 宇宙是如何演化的？ 我们来欣赏一些韦伯望远镜拍摄的图像。 这是韦伯的首张深场影像。✨这张图像是著名的“宇宙悬崖”。✨ 这是南环星云。 ✨这是斯蒂芬五重星系。2022年10月，中国科学院国家天文台利用FAST望远镜观测到该星系群周围存在尺度达200万光年的原子气体系统，比银河系大20倍，这是迄今宇宙中探测到最大的此类结构。 同学们能看到这么多美丽的宇宙图像，少不了物理学的蓬勃发展。✨ 巡天空间望远镜模型 宇宙是如何演化的？ 中国巡天空间望远镜CSST计划将于2027年升空，我们期待它带给我们更多关于宇宙的惊喜。✨ 原子核 ⑦ 原子 ⑨ 冠状病毒 ⑤ 红细胞 ⑩ 中学生 ④ 建筑物 ⑧ 地球 ③ 太阳 ① 太阳系 ⑥ 银河系 ② 星系团 可观测宇宙 10-15 m 10-10 m 10-7 m 10-5 m 100 m 102 m 107 m 109 m 1013 m 1021 m 1023 m 1026 m 请将以下图片按尺度大小进行排序。 物理学既可以描述星系和宇宙的起源，也可以描述电子、质子的性质，微观粒子是物理学最小的研究对象✨，宇宙则是物理学最大的研究对象✨，极大和极小在物理学中得到了绝妙的统一。✨请将以上图片按尺度大小排序，将序号填入虚线框内。 ·✨（15s计时）✨ 原子核 ⑦ 原子 ⑨ 冠状病毒 ⑤ 红细胞 ④ 建筑物 ⑧ 地球 ③ 太阳 ① 太阳系 ⑥ 银河系 ② 星系团 可观测宇宙 10-15 m 10-10 m 10-7 m 10-5 m 100 m 102 m 107 m 109 m 1013 m 1021 m 1023 m 1026 m 小宇 小天 ⑩ 中学生 请将以下图片按尺度大小进行排序。 物理学既可以描述星系和宇宙的起源，也可以描述电子、质子的性质，微观粒子是物理学最小的研究对象✨，宇宙则是物理学最大的研究对象✨，极大和极小在物理学中得到了绝妙的统一。✨请将以上图片按尺度大小排序，将序号填入虚线框内。 ·✨（15s计时）✨ 原子核 10-15 m 10-10 m ⑦ 原子 ⑨ 冠状病毒 10-7 m ⑤ 红细胞 10-5 m 100 m ⑩ 中学生 ④ 建筑物 102 m ⑧ 地球 107 m 109 m ③ 太阳 1013 m ① 太阳系 1021 m ⑥ 银河系 1023 m ② 星系团 1026 m 可观测宇宙 小星 请将以下图片按尺度大小进行排序。 ✨小星：✨“老师，我觉得可以这样排列。” 很好，你排得是正确的，同学们也可以核对一下自己的排列是否正确。 ✨小星：“老师，粒子属于微观尺度，那银河系、宇宙这种属于什么呢？” 同学都要向小星学习，我们要多提问、多思考，不停地探索自然奥秘。✨ 物质世界 课堂小结 宇宙 太阳 河外星系 太阳系 银河系 其他行星 地球 原子 电子 原子核 质子 中子 微观 宏观 宇观 作业 完成作业练习单第1~4题 27 姚君翊第四课时1 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 16.5 (Build 20F66)) null 10919.169 null 5302.8696 Lavf58.46.101 null 3186.9426 null 16901.143 姚君翊第四课时 2 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 16.5 (Build 20F66)) Lavf58.46.101 姚君翊第四课时3 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 16.5 (Build 20F66)) 姚君翊第四课时4 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 16.5 (Build 20F66)) null 15098.7 姚君翊第四课时5 com.apple.VoiceMemos (iPhone Version 16.5 (Build 20F66)) null 148068.67 Lavf58.46.101 null 10605.704 $