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(共16張PPT)
第1章 宇宙的起源與演化
華師大版九年級下冊
宇宙無邊無際，包容天地萬物，是自然界一切物質的總稱。
愛因斯坦說過，宇宙是可以理解的。今天的人類憑借著日益發展的科學技術，正在理解宇宙的道路上不斷前進。
第1節 我們的宇宙
自古以來，人們就一直對宇宙懷有難以割舍的好奇情結。
宇宙有多大？宇宙的年齡有多長？宇宙有著怎樣的結構？
宇宙是從來如此，還是在不斷演化？
這些問題曾使無數人魂牽夢縈。
思考與討論
你還記得在七年級學過的天文知識嗎？請你回憶一下，并填寫下面空格：
1. 地球的平均半徑是_______km，地球離太陽的平均距離是_________km；
2. 太陽的直徑是 km，約是____________分之一光年；
3. 銀河系的直徑是______光年，約是太陽直徑的____________倍；
4. 銀河系外還有許多星系，稱為______星系，最遠的超過_____億光年。
河外
6371
1.496 ×108
6.955×105
1.35×107
8萬
5.4 ×1011
100
銀核
1、天體系統的層次：
宇宙中存在各種各樣的天體，按照這些天體在結構特點（包括體積和質量）、運動規律上的相似性和差異性，天文學家把它們歸屬于行星、恒星、星團、星系等不同的天體層次。
（1）行星：自身不發光，行星依附于恒星，在一定的軌道上圍繞著恒星運動的天體。地球是太陽的行星。
（2）恒星：自身發光發熱的天體。太陽是離地球最近的恒星。
（3）星團：眾多的恒星在引力的作用下形成星團。由十幾顆到幾千顆恒星組成的，結構松散，形狀不規則的星團，屬于疏散星團；由上萬顆到幾十萬顆恒星組成，整體像圓形，中心密集的星團，屬于球狀星團。
（4）星系：由幾億甚至上萬億顆恒星、星際氣體以及塵埃物質構成的更大的天體系統。
一、宇宙中的天體系統
1.天體系統層次的劃分
行星
恒星
星團
星系
2、星系是構成宇宙的基本單位
星系是宇宙的基本組成部分。現在知道宇宙中大約有1000億個星系，我們所在的星系稱為銀河系，銀河系以外的星系稱為河外星系。銀河系只是宇宙中星系最普通的一員。
河外星系
銀河系
離我們最近和最遠的星系
小 資 料
在觀測到的星系中，最近的大麥哲倫星系離地球有16萬光年，仙女座星系離地球200萬光年。
而觀測到的最遠的星系離地球有100多億光年之遙。遠在100多億光年外的星系我們還無法觀測到。
當我們想知道宇宙在大尺度上的物質分布情況時，我們應該去觀測星系還是恒星？
要了解宇宙的運動和物質分布等情況，必須考察星系的運動和分布。
思考與討論
宇宙中天體的分布非常松散，宇宙中除了未知的暗物質，大部分的物質都集中在星系。星系是宇宙的基本組成部分，星系與星系之間的距離是星系大小的幾十倍至幾百倍。宇宙如此巨大，地球、太陽、銀河系在宇宙中，都不過是微不足道的一小點。所以討論宇宙大尺度上的物質分布的時候，適合觀測的是星系。
1、宇宙在比星系更大的尺度上分布是均勻的：
（1）20世紀30年年代，天文學家觀測了許多星系，發現星系大體上呈均勻分布。
（2）近30多年來，天文學家進一步發現，星系的分布雖然并不絕對均勻，但是在更大的尺度上（109光年以上），宇宙中物質的分布是均勻。
二、宇宙的大尺度分布
2、宇宙在大尺度上是各向同性的：
宇宙在大尺度上不但是均勻的，而且觀測者在各個不同方向上觀測到的宇宙狀況也相同，這說明宇宙在大尺度上還是各向同性的。
3、宇宙是無邊的：
既然宇宙在大尺度上是均勻的和各向同性的，那么宇宙各處的狀況和特性在大尺度上也應該是相同的，而且宇宙一定是無邊的。因為如果宇宙有邊，那么在邊界處觀測到的宇宙就會和其他地方觀測到的宇宙不一樣，就會和宇宙是均勻與各向同性的這一結論發生矛盾，所以宇宙是無邊的，同樣宇宙也是沒有中心的。
思考與討論
根據宇宙是均勻和各向同性的這一結論能推斷宇宙是沒有中心的嗎？請說出你的理由。
能。
星系之間的相對位置會變化嗎？
天文學家在觀測星系時，發現來自星系的光譜線并不在標準的波長位置上，所有譜線的波長都變長，即顏色變紅了，也就是說譜線向紅端移動了，這個現象移為河外星系的譜線紅移。
用多普勒效應來解釋河外星系譜線紅移，可以推斷星系之間正在相互退行遠離。
三、膨脹的宇宙
多普勒效應：
多普勒效應是波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者接收到的波的頻率與波源發出的頻率不同的現象。
遠方急駛過來的火車的鳴笛聲變得尖細，離我們而去的火車鳴笛聲變得低沉，就是多普勒效應的現象。
思考與討論
你在生活中遇到過多普勒效應嗎？
2. 火車鳴笛聲變尖，說明聲波的波長變長還是變短？
火車鳴笛聲變得低沉，說明聲波的波長變短還是變長？
變長
變短
當一架飛機從頭頂呼嘯著遠去時，可以聽見聲音的聲調由高逐漸變低。
3. 如果多普勒效應也適用于光源運動，即光源運動也會導致觀測者觀測到光波波長的變化，你能用多普勒效應解釋河外星系的譜線紅移嗎？
恒星相對我們太陽系存在視向運動。當一個恒星相對我們太陽系運動而且方向背著我們而去時，那么我們觀測到這個恒星的光的頻率會變低，或者說波長會變長（向紅端移動）；當一個恒星向著我們太陽系飛馳而來時，可以觀測到這顆恒星的頻率變高，或者說波長變短（向藍端移動），這種現象稱為多普勒效應。
星系之間的相互遠離表明，隨著時間的推移，星系與星系之間的距離會變得越來越大，我們就說，宇宙正在膨脹。
星系之間的退行是相互的，即在每一個星系上都觀測到其他星系離它而去。所以，宇宙膨脹是沒有中心的膨脹。
活動：
體驗沒有中心的膨脹
1. 把氣球吹成球形（吹時不要過分用力，為下一步吹得更大留余地）；
2. 用沾有墨汁的毛筆在氣球表面均勻地畫上小圓點；
3. 把氣球吹大至排球大??；
4. 觀察氣球上任意一個黑點與其周圍其他圓點之間的距離。
你能通過黑色圓點之間距離的增大找出哪個圓點位于這些圓點的中心嗎？說說你的理由。
當氣球被吹大時，每兩個小圓點間的距離都在增大，且氣球越大，兩點間的距離增大越快。
若氣球代表宇宙；小圓點代表星系；則說明，宇宙在膨脹時，是沒有中心的。
類比法
該實驗應用的主要科學方法是 。
閱讀P7：天文學家—哈勃
了解哈勃和哈勃望遠鏡，
說說哈勃最重要的貢獻有哪些？
哈勃
1924年
率先確認銀河系外還有后來被稱為河外星系或星系的遙遠恒星系統
1922年至1926年
對星系進行了分類，建立了星系形態的哈勃序列
1929年
提出了著名的哈勃定律
1926 年到1936 年
通過對星系的觀測確定在不同距離上的星系分布是均勻的

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