資源簡介

(共25張PPT)
3.3 人類對宇宙的探索 第2課時
浙教版七年級上冊
新知導(dǎo)入
人們認(rèn)識到宇宙由銀河系等星系組成，銀河系由幾千億顆像太陽一樣的恒星組成。那么，銀河系有多大？它的中心在哪里？地球位于銀河系的何處？
新知講解
星系是由單顆恒星、恒星系統(tǒng)、星團(tuán)、塵埃和氣體在引力作用下聚集在一起形成的大型天體系統(tǒng)。天文學(xué)家把大多數(shù)星系分為三類：旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系。
銀河系和河外星系
銀河系是一個旋渦星系。從側(cè)面看，銀河系呈扁圓盤狀；從上往下看，能夠看到銀河系的漩渦結(jié)構(gòu)。我們無法在地球上看到銀河系的漩渦結(jié)構(gòu)，因?yàn)樘栂滴挥阢y河系的一條旋臂上。
太陽
側(cè)視：像個中間厚四周薄的鐵餅。
俯視：像個大漩渦，四條懸臂從中心伸出
銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)組成的一個巨大星系，所有的恒星都圍繞銀河系的中心旋轉(zhuǎn)。銀河系的直徑約為1.0×105光年，中心厚度約為1.2×104光年，自中心向邊緣逐漸變薄。太陽只是銀河系內(nèi)幾千億顆恒星中的一顆普通恒星。太陽遠(yuǎn)離銀河系的中心，它與銀河系中心的距離約2.6×104光年，約2.4億年繞銀河系中心轉(zhuǎn)一圈。
恒星彼此相距很遠(yuǎn)，離太陽最近的恒星是比鄰星，與太陽相距4.22光年。
銀河系雖然很大，但在整個宇宙中顯得微不足道。銀河系只是廣闊深空中上千億個星系中的一個普通星系。銀河系和銀河系外的河外星系構(gòu)成了廣闊無垠的宇宙。
1919年，哈勃用當(dāng)時最大且最先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡，測定了仙女座大星云（星系）的距離，發(fā)現(xiàn)這個距離遠(yuǎn)大于銀河系的直徑。因此，哈勃推斷仙女星系一定位于銀河系之外。
探索活動：
1.面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗狀，很容易認(rèn)出。其斗柄在不同季節(jié)指向不同：在晚上八九點(diǎn)鐘觀測，春天斗柄朝東，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
秋
冬
夏
春
北斗星斗柄春夏秋冬對應(yīng)東南西北
2.把北斗七星中斗前的兩星連線，并朝斗口方向延伸5倍距離，就可以找到北極星。
天文學(xué)家估計(jì)，北斗七星范圍內(nèi)存在100多萬個星系。今天，我們對宇宙的理解已跨越浩瀚的星際空間，延伸到了我們所見的整個宇宙。然而，這些發(fā)現(xiàn)，無論大小，都是無數(shù)科學(xué)家努力探索的成果，是一代代科學(xué)家智慧的結(jié)晶。
科學(xué)閱讀：
“時光回溯”
遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光，有的需要幾百萬年甚至幾十億年才能到達(dá)地球。在能夠“觀察”得更遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡的幫助下，科學(xué)家可以從事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距離約為250萬光年，即仙女星系發(fā)出的光需要傳播250萬年才能到達(dá)地球，也就是說，我們現(xiàn)在看到的仙女星系，是它們在250萬年前發(fā)出的光，光信息記錄的是250萬年前仙女星系上發(fā)生的事件。
恒星
太陽
太陽是一顆恒星（正在發(fā)光發(fā)熱的球狀天體）。
太陽是銀河系內(nèi)一顆相當(dāng)普通的恒星。每一顆恒星都有其誕生、演化和死亡的過程，這是一個十分緩慢的過程。
隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低，出現(xiàn)了由中性原子構(gòu)成的宇宙塵埃。宇宙塵埃在引力作用下，會變得更加密集，并越聚越大，形成氣體狀態(tài)的星云團(tuán)。
隨著星云團(tuán)的收縮，溫度不斷升高，當(dāng)溫度變得非常熾熱，星云團(tuán)就開始發(fā)光。于是恒星誕生了。
當(dāng)這顆恒星繼續(xù)收縮升溫，溫度超過1×107℃時，將引發(fā)恒星內(nèi)部的氫核發(fā)生聚變反應(yīng)，生成氦并向外釋放出能量，恒星就穩(wěn)定下來，進(jìn)入主序星階段。
太陽的主序星階段可持續(xù)約100億年。太陽已存在約50億年，它的主序星階段還有50億年。
探索活動：
1.圖中展示了恒星的質(zhì)量與它的壽命的
關(guān)系。恒星壽命指恒星在耗盡燃燒之前
能存在的時間。
2.一顆質(zhì)量是太陽80%的恒星能存在多久？一顆質(zhì)量是太陽1.7倍的恒星又能存在多久？
3.描述恒星的質(zhì)量與它的壽命的一般關(guān)系。
約130億年
約30億年
一顆恒星壽命的長短取決于它的質(zhì)量大小。質(zhì)量越大，壽命越短；質(zhì)量越小，壽命越長。
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太陽的光和熱是靠太陽內(nèi)部的核聚變而產(chǎn)生的，太陽的內(nèi)部在不斷地消耗氫。成年階段的太陽大約可以維持100 億年的穩(wěn)定狀態(tài)。約50 億年后，太陽將進(jìn)入晚年期。進(jìn)入晚年期后，當(dāng)太陽中心缺少足夠的氫時，太陽的球核將開始收縮，太陽外層的氫繼續(xù)變成氦，星體急劇擴(kuò)大，變成紅色，形成紅巨星。它將膨脹到接近火星軌道，這一過程將吞噬水星、金星、地球，預(yù)計(jì)太陽在紅巨星階段將大約持續(xù)10 億年時間，亮度將升高到今天的近1 萬倍。紅巨星不斷地把外層物質(zhì)拋向太空，在星體周圍形成行星狀星云，它的核聚變過程中形成的一些物質(zhì)將進(jìn)入星際介質(zhì)參與再循環(huán)，而球核進(jìn)一步收縮，形成體積極小、密度很高的白矮星。最后，它將慢慢“熄滅”，形成一顆看不見的黑矮星，最終變成星云的一部分，進(jìn)入新的循環(huán)。
如果恒星的質(zhì)量是太陽的10～20倍，它的體積會急劇變大，形成紅超巨星，隨后爆發(fā)成超新星，最終演變成體積極小、密度極大得中子星。
如果恒星的質(zhì)量是1～8倍太陽質(zhì)量，它會演變成紅巨星，最終演變成白矮星，即體積很小、質(zhì)量不太小得恒星；
1054年，我國發(fā)現(xiàn)并記錄的超新星爆發(fā)，史稱“客星”。蟹狀星云即在這次爆發(fā)后誕生，這是天文學(xué)中第一個被認(rèn)證具有清晰歷史觀測記錄的超新星遺跡。
當(dāng)恒星的質(zhì)量更大時，其內(nèi)部將產(chǎn)生巨大壓力，物質(zhì)被“壓”成了更為神奇的天體——黑洞。
黑洞的密度非常大，強(qiáng)大的引力使任何物質(zhì)，甚至光都無法逃脫它的吸引。因此，遠(yuǎn)處的觀測者無法看到來自黑洞的光。雖然人們看不見黑洞，但科學(xué)家能確定它的存在。
2019年，我國天文學(xué)家依托自主研制的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一個迄今為止質(zhì)量最大的恒星級黑洞。
2016年，科學(xué)家宣布探測到黑洞的存在。
2022年5月，天文學(xué)家向人們展示了位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞的首張照片。銀河系中心黑洞距離地球約2.7×104光年之遙。
科學(xué)閱讀：
中子星
中子星，是處于演化后期的恒星。當(dāng)恒星的質(zhì)量大于8倍太陽質(zhì)量時，它就有可能變?yōu)橹凶有恰Ｖ凶有遣⒉皇呛阈堑淖罱K狀態(tài)，它還會進(jìn)一步演化為不發(fā)光的黑矮星。
中子星小得出奇，典型的中子星直徑只有20km，
但密度大得驚人，1cm3的質(zhì)量達(dá)1億噸甚至幾十億噸，
且由于巨大的質(zhì)量產(chǎn)生了強(qiáng)大的引力。脈沖星（中子
星的一種）的中心壓力可達(dá)到1×1028個大氣壓，比地
心壓力大3×1021倍，比太陽中心壓力大3×1016倍。
中子星的能量輻射是太陽的近100萬倍，它在1s內(nèi)輻射
的總能量若全部轉(zhuǎn)化為電能，就夠目前我們地球用幾十億年。中子星的表面溫度可達(dá)到1×107℃，中心溫度還要高數(shù)百萬倍。
根據(jù)科學(xué)家估計(jì)，銀河系內(nèi)中子星的總數(shù)在20萬顆以上。
課堂總結(jié)
人類對宇宙的探索（二）
一、銀河系
①構(gòu)成：由眾由多恒星及星際物質(zhì)組成。像太陽這樣的恒星有2000多億顆
②大小：天文學(xué)上用“光年”表示各恒星之間的距離（光年是指光在一年里通過的距離）。銀河系的直徑約10萬光年
③形狀：側(cè)視：像個中間厚四周薄的鐵餅。
俯視：像個大漩渦，四條懸臂從中心伸出
④太陽系位置：位于銀河系的一條旋臂上，距銀河系中心約3萬光年。
二、恒星
星際氣體　　　　　　　　　
收縮形成
中子星
黑洞
主序星
原恒星
主序星
太陽
紅巨星
白矮星
黑矮星
大恒星
超紅巨星
超新星
課堂練習(xí)
1．如圖是我們熟悉的北斗七星10萬年前、現(xiàn)在和10萬年后的演變圖，看了演變圖后，我們可以得到的啟示是(　　)
A．它們離地球太遠(yuǎn)了　　　　B．它們是會運(yùn)動的行星
C．恒星也在運(yùn)動　　 　　D．它們會變成小熊星座
C
2.直徑比太陽大數(shù)十倍、亮度比太陽大得多的紅色恒星是（ ）
A.超新星 B.超巨星 C.白矮星 D.黑洞
3.有關(guān)黑洞的描述，正確的是（ ）
A.黑洞是宇宙空間中某些黑色區(qū)域，這里什么物質(zhì)也沒有
B.黑洞不是恒星 C.黑洞的密度非常大
D.黑洞不斷地向外面拋射著物質(zhì)
B
C
4．“神舟”十號于2024年4月25日發(fā)射，我國對宇宙的探索又向前邁進(jìn)了一大步。下列對宇宙的認(rèn)識正確的是(　　)
A．月球表面有山、空氣，但沒有水
B．宇宙的大小結(jié)構(gòu)層次為：宇宙→太陽→銀河系→地月系
C．現(xiàn)在有許多證據(jù)證明宇宙是有邊的、膨脹的
D．太陽是一顆能自行發(fā)光、發(fā)熱的氣體星球
D
謝謝
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