3.3 人类对宇宙的探索（教学课件）科学新教材浙教版七年级上册

科学七年级上册 •浙教版 第3节 人类对宇宙的探索 第三章广袤浩瀚的宇宙 c 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 从地心说到日心说 2.现代宇宙学说 3.银河系和河外星系 4.恒星 1. 从地心说到日心说 2.现代宇宙学说 3.银河系和河外星系 4.恒星 课堂引入 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为广大青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、激发青少年探索浩瀚宇宙的兴趣具有独特优势。 人类为什么孜孜不倦地探索宇宙?探索宇宙有哪些发现? 知识点1 从地心说到日心说 1.古人认为地球是宇宙中心：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? 知识点1：从地心说到日心说 2.盖天说：我国战国时期的盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。 知识点1：从地心说到日心说 3.地心说：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。托勒密认为，地球是宇宙中心，且静止不动，太阳、月球、行星和其他所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转，如图3.3-1所示。“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。 知识点1：从地心说到日心说 4.日心说：科学家经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。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。该模型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，如图3.3-2所示。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。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” 知识点1：从地心说到日心说 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。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。伽利略发现:太阳上有黑子，说明太阳并不完美;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。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。金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。 知识点1：从地心说到日心说 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利略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。哥白尼“日心说”的建立，使人们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，除了太阳，太阳系中还包括行星及其卫星，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。 知识点1：从地心说到日心说 典例分析 例1 下列对人们认识宇宙过程的说法，正确的是（　　） A．“盖天说”的观点是受神话影响提出的，没有科学依据 B．“地心说”的提出阻碍了科学进步，没有科学价值 C．人们对宇宙的认识经历了“天圆地方”、“地心说”、“日心说”等阶段 D．人们已探索到宇宙的边界，对宇宙的认识近乎完美 【解析】A．“盖天说”虽然有一定的局限性，但它是古人根据对自然现象的观察等得出的，并非完全没有科学依据，故A错误； B．“地心说”在当时的历史时期是一种重要的学说，它在一定程度上推动了天文学等学科的发展，有一定的科学价值，故B错误； C．人们对宇宙的认识确实经历了从认为“天圆地方”，到“地心说”，再到“日心说”等不同的阶段，故C正确； D．目前人类还没有探索到宇宙的边界，对宇宙的认识还有很多未知之处，并非近乎完美，故D错误。 故选C。 典例分析 例2 哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“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地球自转和绕太阳公转    ④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转 A．①④ B．①② C．③④ D．②③ 【解析】太阳只是银河系中一颗普通的恒星，银河系之外还有众多其他的星系，①错误；太阳并不是固定不动的，太阳系围绕银河系的中心旋转，同时太阳自身也在宇宙空间中运动，②错误；地球在自转的同时，还绕着太阳进行公转，③正确；太阳系中的其他行星都同时进行自转和绕太阳公转‌，④正确。 典例分析 例3 “日心说”宇宙体系学说在科学发展史上的作用主要是( ) A．认识到太阳是宇宙的中心 B．肯定了“地心说”宇宙体系学说 C．阐明天体运行现象，为认识太阳系奠定了基础 D．开创了对天体的观察研究 【解析】A．“日心说”中关于“太阳是宇宙的中心”的观点是错误的，故A不符合题意； B． “日心说”否定了“地心说”宇宙体系学说，故B不符合题意； C． “日心说”在科学发展史上的作用主要体现在：阐明天体运行现象，为认识太阳系奠定了基础，故C正确； D．“日心说”提出之前科学家已经对天体进行了观察研究，故D不符合题意。 知识点2 现代宇宙学说 宇宙从哪里来?宇宙将向何处去?宇宙有多大?宇宙有中心吗?宇宙中还有适合人类生存的家园吗?这些问题不断激励着人们去探索。 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，揭示了宇宙中的许多奥秘。 知识点2：现代宇宙学说 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。 1.阅读图3.3-4，牧夫座星系离地球有多远?它的退行速度有多大? 2.阅读图3.3-4，哪个星系的退行速度最大?哪个星系离地球最近? 3.得出结论，星系距离地球的远近与其退行。速度有什么关系? 4.预测距离地球50亿光年的星系的退行速度。 探索新知 3.宇宙在不停的膨胀：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，发现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。 知识点2：现代宇宙学说 4.哈勃定律：在此基础上，哈勃提出了著名的哈勃定律:星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。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。 哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。 实验表明，不管是哪个“星系”，其他“星系”都在不断地离它而去。 知识点2：现代宇宙学说 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)，如图3.3-6所示。 4.观察气球在胀大过程中，各张圆形小纸片间距离的变化。这些“星系”之间的距离发生了怎样的变化? 探索新知 5.宇宙理论的发展历程： （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。 知识点2：现代宇宙学说 5.宇宙理论的发展历程： （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，遗憾的是这个动态的模型并不为当时的人们所重视。 知识点2：现代宇宙学说 5.宇宙理论的发展历程： （3）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! 知识点2：现代宇宙学说 （4）1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的大爆炸理论奠定了基础。宇宙大爆炸理论认为，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。 知识点2：现代宇宙学说 （5）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宇宙起源学说。 知识点2：现代宇宙学说 爱因斯坦 阿尔伯特·爱因斯坦(1879-1955)建立广义相对论后，意识到要将整个宇宙作为对象来研究，并将广义相对论作为研究宇宙的理论。宇宙论在落寞了几百年后，又开始恢复了生机。爱因斯坦坚信整个宇宙是一个和谐的整体。于是，爱因斯坦提出了有限无边、静态的宇宙模型。他认为，宇宙整体上应该是静态的。为此，他在方程中加了一个宇宙常数，以维持宇宙的静态。当宇宙膨胀的预言被证实后，爱因斯坦为这一发现而欢呼，并承认自己在宇宙模型中人为地引入宇宙常数，是他人生中犯下的一个大错误。 探索新知 典例分析 例1 如图，小龙用气球模拟宇宙空间，用小纸片模拟星系，用打气筒持续向气球充气，使气球不断胀大，模拟宇宙膨胀。气球胀大过程中，小纸片间的距离在变大，能模拟星系在（     ） A．彼此靠近 B．缓慢结合 C．保持不动 D．相互远离 【解析】气球不断膨胀，代表宇宙膨胀，附着在气球上的小纸片（星系）之间的距离随之变大，对应宇宙中的星系在相互远离。故选D。 典例分析 例2 我国科学家利用中国天眼（FAST）在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，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．宇宙正在不断地膨胀，且膨胀没有中心 B．现代科学已经确认宇宙的起源是热大爆炸 C．太阳最终将演变为黑洞 D．天文学家哈勃发现其他星系都在靠近我们 【解析】A．现代宇宙学基于哈勃观测到的星系红移现象，提出宇宙正在膨胀。膨胀是空间本身的均匀扩展，不存在特定中心。故A正确； B．热大爆炸理论是目前解释宇宙起源的主流模型，有观测证据支持，如宇宙微波背景辐射、轻元素丰度等。现代科学还没有确认宇宙的起源是热大爆炸，故B错误； C．太阳质量不足以形成黑洞。太阳演化先膨胀为红巨星，抛射外层后形成致密白矮星。故C错误； D．哈勃发现星系红移现象，表明其他星系远离我们，且距离越远退行速度越快。故D错误。 故选A。 典例分析 例3 爱因斯坦说过，宇宙是可以理解的。下列关于宇宙的说法中错误的是（　　） A．河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀 B．微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸 C．太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云 D．地球在宇宙中的位置为：宇宙—河外星系—银河系—太阳系—地球 【解析】河外星系的谱线红移说明宇宙正在膨胀，A正确，但不符合题意；研究认为，微波背景辐射说明宇宙起源于热大爆炸，B正确，但不符合题意；星云假说：太阳系星球物质，初时都是大量基本微粒，充满整个宇宙空间。由于万有引力作用，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，从而形成包括地球在内的太阳系各天体，因此，可以认为太阳以及太阳系中的地球和其他行星都来自于宇宙中同一星云，C正确，但不符合题意；地球在宇宙中的位置为：宇宙—银河系—太阳系—地球，河外星系与银河系是宇宙中关系并列的不同星系，不存在从属关系，D错误，但符合题意。故答案为：D。 典例分析 例4 我国科学家利用中国天眼（FAST）在致密星系群——“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，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．宇宙正在不断地膨胀，且膨胀没有中心 B．现代科学已经确认宇宙的起源是热大爆炸 C．太阳最终将演变为黑洞 D．天文学家哈勃发现其他星系都在靠近我们 【解析】A．现代宇宙学基于哈勃观测到的星系红移现象，提出宇宙正在膨胀。膨胀是空间本身的均匀扩展，不存在特定中心。故A正确； B．热大爆炸理论是目前解释宇宙起源的主流模型，有观测证据支持，如宇宙微波背景辐射、轻元素丰度等。现代科学还没有确认宇宙的起源是热大爆炸，故B错误； C．太阳质量不足以形成黑洞。太阳演化先膨胀为红巨星，抛射外层后形成致密白矮星。故C错误； D．哈勃发现星系红移现象，表明其他星系远离我们，且距离越远退行速度越快。故D错误。 故选A。 知识点3 银河系和河外星系 1.宇宙的疑问：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。 2.银河系的疑问：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?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。 知识点3：银河系和河外星系 3.星系：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。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，如图3.3-10所示。 知识点3：银河系和河外星系 4.银河系：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。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。 知识点3：银河系和河外星系 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。银河系的直径约为1.0X105光年，中心厚度约为1.2X104光年，自中心向边缘逐渐变薄。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2.6X104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。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。 知识点3：银河系和河外星系 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。图3.3-13显示了不同尺度的天体所横跨的范围。 知识点3：银河系和河外星系 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。 知识点3：银河系和河外星系 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。 2.把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸5倍距离，就可以找到北极星。 探索新知 我们知道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。今天，我们对宇宙的理解已跨越浩瀚的星际空间，延伸到了我们所见的整个宇宙。然而，这些发现，无论大小，都是无数科学家努力探索的成果，是一代代科学家智慧的结晶。 知识点3：银河系和河外星系 “时光回溯" 遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在能够“观察”得更远的望远镜的帮助下，科学家可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上发生的事件。 探索新知 典例分析 例1 如图是不同层次天体系统示意图。下列认识与实际相符的是（　　） A．甲表示河外星系 B．太阳位于银河系中心 C．离太阳最近的行星是金星 D．乙表示地月系 【解析】甲为宇宙，银河系、太阳系，则乙为地月系，A错误，D正确；太阳位于太阳系的中心，B错误；离太阳最近的行星是水星，C错误。故选D。 典例分析 例2 近日，中外科学家绘制出目前最精确的银河系结构图，明确银河系是一个具有4条旋臂的棒旋星系，以下关于银河系说法正确的是（    ）   A．银河系是以太阳为中心的天体系统 B．银河系是宇宙的中心 C．银河系是由众多行星及星际物质组成的一个庞大的天体系统 D．俯视看像一个大漩涡，由四条螺旋状旋臂从中间伸出 【解析】由分析可知地球大气层的作用，正因为大气层的保护，不至于地球表面形成诸多的陨石坑，而火星表面大气密度比地球表面大气密度小得多，因此与地球相比火星上的陨石坑更多更大，D符合题意。 故选D。 典例分析 例3 银河系很大，但在整个宇宙中银河系又是微不足道的，银河系与河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下列有关说法错误的是（　　） A．银河系中有像太阳这样的恒星有几千亿颗 B．银河系的直径约10万光年，太阳位于中心 C．目前人类可以观测到的星系有千亿个左右 D．目前人类可观测的最远天体距地球约130亿光年 【解析】银河系像太阳这样的恒星有2000多亿颗，A不符合题意；银河系的直径确实约为10万光年，但太阳并不位于银河系的中心，B符合题意；目前人类可以观测到的星系数量为一千二百五十亿个，C不符合题意；目前人类可观测到的最远天体距离地球约为130亿光年‌‌，D不符合题意；故选B。 典例分析 例4 下列关于银河系的认识正确的是（　　） A．太阳是银河系的中心 B．银河系只是河外星系中极普通的一个星系 C．组成银河系的各天体均匀地分布在银河系中 D．银河系内各恒星并不是静止的，而是都在高速运动的 【解析】太阳与银河系的中心相距约3万光年，A错误；宇宙中除银河系以外的其它所有星系称为河外星系，B错误；银河系像个中间厚、四周薄的铁饼；从侧面看，银河系像个中间厚、四周薄的铁饼；从俯视图看，银河系又像一个大漩涡，说明组成银河系的各天体是不均匀地分布在银河系中，C错误；银河系内各恒星并不是静止的，而是都在高速运动的，D正确。故选D。 知识点4 恒星 1.恒星的生命周期：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。 知识点4：小行星和彗星 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的诞生过程基本相似。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，恒星诞生了。 知识点4：小行星和彗星 3.恒星的寿命：当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1x107℃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。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。 知识点4：小行星和彗星 4.小质量恒星的演化： 知识点4：恒星 （1）科学家描绘出了太阳未来的演变过程:大约50亿年后，太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。 （2）当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续大约10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍。红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云。 知识点4：恒星 （3）它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩,形成体积极小、密度很大的白矮星。 （4）最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环。 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。 （5）如果恒星的质量是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; 知识点4：恒星 5.大质量恒星的演化 （1）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。1054年，我国发现并记录的超新星爆发，史称“客星”。 （2）蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。 知识点4：恒星 （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。 （4）黑洞观测记录：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2.7x104光年之遥。 知识点4：恒星 （5）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。 （6）中子星，又名波霎，是处于演化后期的恒星。当老年恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星，而质量小于8倍太阳质量的恒星往往只能变化为一颗白矮星。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。中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20千米，但密度大得惊图1-21中子星从极点喷发强大气流人，1厘米3的质量达到1亿吨甚至达到几十亿吨，且由于巨大的质量产生了巨大的引力，就连光线都是呈抛物线状挣脱。脉冲星（中子星的一种）的中心压力很多大，以至于电子被压缩到了原子核中，与质子中和为中子，使原子变得仅由中子组成，而整个中子星就是由这样的原子核紧挨在一起形成的。中子星的能量辐射是太阳的近100万倍，它在1秒钟内辐射的总能量若全部转化为电能，就够月前我们地球用几十亿年。中子星的表面温度可达到1000万℃，中心温度还要高数百万倍。 知识点4：恒星 典例分析 例1 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 【解析】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，不符合题意； 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，不符合题意； 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正确，符合题意； 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，不符合题意。 故选C。 典例分析 例2 北京时间2019年4月10日,人类首张黑洞照片面世,该黑洞距离地球5500万光年。其核心区域存在个阴影,周围环绕一个新月状光环。广义相对论被证明在极端条件下仍然成立。下列说法正确的是 A．光年是一个时间单位 B．黑洞质量极大密度极高 C．黑洞可以通过望远镜观察到 D．这张照片科学家是用家用照相机拍摄得到的 【解析】A．1光年是光在一年中通过的路程，光年是长度单位，故选项A错误； B．黑洞是一种质量极大的天体，黑洞的密度非常大，故选项B正确； CD．该黑洞距离地球5500万光年，不可能用望远镜观察到，也不可以用家用照相机拍摄得到，故选项CD错误. 典例分析 例3 关于白矮星的说法，不正确的是（　　） A．白矮星是中等质量恒星演化的终点 B．白矮星在银河系中随处可见 C．它的质量越大，半径就越小 D．137亿年前宇宙诞生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个白矮星形成 【解析】年老的白矮星最终停止了辐射，变成一个比钻石还要硬的巨大晶体，这就是黑矮星。白矮星的变暗过程如此之慢，自137亿年前宇宙诞生和第一批恒星出现以来，恐怕还没有一个黑矮星形成。故选D。 典例分析 例4 早在1965年，科学家们在天鹅座发现了一颗距离地球1万光年的恒星，命名为“天鹅座X—1”。根据计算，该恒星的质量为太阳的30倍，但是科学家们并没有发现它所发出的任何光线。你认为该恒星应该已经演变成了（    ） A．白矮星 B．超新星 C．中子星 D．黑洞 【解析】由于黑洞的密度极大，它的引力也极大，连光也不能从中逃脱，根据题意知道，科学家们并没有发现它所发出的任何光线。说明该恒星应该已经演变成了黑洞。 故选D。 课堂小结 课堂练习 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 课堂练习 探究新知 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。如图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，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 【答案】(1)太阳东升西落现象 (2)①② 课堂练习 探究新知 2．下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（　　） A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系 B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙中的星系 C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点 D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快 【答案】D 课堂练习 探究新知 3．下列有关太阳大气层的说法正确的是（　　） A．太阳由里到外依次是光球层、色球层、日冕层 B．太阳黑子多时，太阳活动强度小 C．因为极光是太阳大气中带电粒子流高速碰撞地球高层大气所产生的，所以只有太阳活动极大年时，地球两极地区才能看见极光 D．太阳黑子是太阳光球温度较低的斑块，有时人们用肉眼就可看到出现在光球层上的黑子 【答案】D 课堂练习 探究新知 4．关于银河系的特点，下列叙述正确的是（ ） A．银河系是由很多河外星系构成的 B．银河系的直径约为10万光年 C．银河系比总星系大得多 D．银河系的中心是太阳 【答案】B 课堂练习 探究新知 5．一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示，从图中可以判断（　　） ①质量大的恒星寿命较短； ②质量小的恒星寿命较短； ③太阳的寿命约为10亿年； ④太阳的寿命约为100亿年 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 课堂练习 探究新知 6．人类对宇宙的认识是建立在相关依据上的。下列事实或现象与结论不符的是（　　） A．太阳演化——太阳→红巨星→超新星→中子星 B．星系之间的距离不断变大——宇宙在不断膨胀 C．太阳系的行星公转的方向与太阳的自转方向一致——太阳系由一块星云演变而来 D．化石——记录着地球的历史 【答案】A 课堂练习 探究新知 7．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 课堂练习 探究新知 8．如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（　　）   A．彼此靠近 B．缓慢结合 C．相互远离 D．保持不动 【答案】B $