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(共28張PPT)
第3節(jié) 人類對宇宙的探索（1）
第三章 廣袤浩瀚的宇宙
浙教版七年級上冊
引入新課
2023年9月21日，“天宮課堂”第四課在中國空間站開講，航天員為廣大青少年帶來一堂精彩的太空科普課，并通過視頻與地面課堂師生進行實時互動交流。
人類為什么孜孜不倦地探索宇宙？
探索宇宙有哪些發(fā)現(xiàn)？
引入新課
視頻：天宮課堂
新課教學(xué)
一、從地心說到日心說
地球曾被人們認(rèn)為是宇宙中獨一無二的天體，是宇宙的中心。科學(xué)研究表明，地球位于太陽系內(nèi)，太陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通位置，并沒有明顯的獨特地位。
關(guān)于宇宙和我們賴以生存的地球，從古到今，人們的認(rèn)識經(jīng)歷了根本性的變革。那么，我們對宇宙的認(rèn)識是如何改變的？
新課教學(xué)
1、我國古代對宇宙的認(rèn)識
我國戰(zhàn)國時期的蓋天說認(rèn)為，天圓如張蓋，地方如棋盤。蓋天說這種宇宙觀，雖然已經(jīng)擺脫神話的影響，但遠沒有揭示宇宙的本質(zhì)。
到秦漢時期，人們初步認(rèn)識了太陽、月球和顆行星的基本運動規(guī)律,并能推算天象的發(fā)生。
新課教學(xué)
2、古代希臘人的宇宙觀
早期的希臘人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。
公元2世紀(jì)，希臘天文學(xué)家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認(rèn)識的基礎(chǔ)上，進一步完善了地球中心學(xué)說，創(chuàng)立了“地心說”模型
托勒密認(rèn)為，地球是宇宙中心，且靜止不動，太陽、月球、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上運轉(zhuǎn)。
“地心說”可以解釋5顆行星的觀測路徑，以及太陽、月球的運動路徑。所以在隨后的1000多年里，普遍為人們所接受。
托勒密
新課教學(xué)
視頻：哥白尼日心說
新課教學(xué)
3、哥白尼的“日心說”
科學(xué)家經(jīng)過仔細觀測，發(fā)現(xiàn)行星運行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。
16世紀(jì)，哥白尼用自制的簡陋儀器，經(jīng)過20年的天文觀測與研究發(fā)現(xiàn)，與其他5顆行星一樣，地球也是一顆行星。
哥白尼認(rèn)為，天空中觀察到的行星運動可通過旋轉(zhuǎn)的地球來簡單地解釋。在得出地球是一顆行星后，哥白尼為太陽系建立了一個“日心說”模型。該模型認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽做圓周運動。
哥白尼在著作《天球運行論》中闡述了“日心說”
的理論基礎(chǔ)。
新課教學(xué)
與地球是宇宙的中心的觀點相比，“日心說”的提出是一個重大突破。但哥白尼保留了希臘人的行星做圓周運動的觀點，也未能正確解釋行星的運動方式與成因。
“日心說”挑戰(zhàn)了當(dāng)時占主導(dǎo)地位的“地心說”在絕大多數(shù)人仍相信“地心說”的時代，人們需要更多的證據(jù)才能接受“日心說”。科學(xué)家伽利略用自制的望遠鏡觀測天空，他收集的證據(jù)，逐漸讓入們相信“日心說”是正確的。
新課教學(xué)
①太陽上有黑子，說明太陽并不完美；
②圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星，說明并非所有天體都在繞地球運行；
③金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。
伽利略的觀測發(fā)現(xiàn)與當(dāng)時人們對宇宙的普遍認(rèn)識并不一致，挑戰(zhàn)了居于統(tǒng)治地位的“地心說”。1633年，羅馬宗教裁判所判處伽利略終身監(jiān)禁，隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。
伽利略的發(fā)現(xiàn)：
新課教學(xué)
哥白尼“日心說”的建立，使人們的認(rèn)識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天我們知道，除了太陽，太陽系中還包括行星及其衛(wèi)星，以及各種更小的天體，這些大大小小的天體都圍繞太陽公轉(zhuǎn)。
思考與討論
“日心說”中有關(guān)宇宙以太陽為中心的提法也有不正確之處，請用相關(guān)知識解釋。
太陽不是出于宇宙的中心。太陽位于太陽系中，太陽屬于銀河系，太陽系也不是銀河系的中心。銀河系也是眾多星系中的一個，并非宇宙中心。
宇宙從哪里來？
宇宙將向何處去？
宇宙有多大？
宇宙有中心嗎？
宇宙中還有適合人類生存的家園嗎？
這些問題不斷激勵著人們?nèi)ヌ剿?br/>新課教學(xué)
4、現(xiàn)代宇宙學(xué)說
視頻：宇宙爆炸
新課教學(xué)
浩瀚的宇宙中有各種不同的天體，這些天體又組成了大小不同的天體系統(tǒng)。我們看到的宇宙就是由各種不同的天體系統(tǒng)組成的。科學(xué)家借助現(xiàn)代望遠鏡，揭示了宇宙中的許多奧秘。
二十世紀(jì)一二十年代，天文學(xué)家用大型望遠鏡觀察了銀河系以外的星系，測出不同星系間的距離，判斷它們的運動速度以及運動方向。
新課教學(xué)
1.讀圖，牧夫座星系離地球有多遠，它的退行速度有多大？
牧夫座星系離地球25億光年。退行速度39000Km/s。
2. 哪個星系的退行速度最大，哪個星系離地球最近？
長蛇座退行速度最大。室女座離地球最近。
新課教學(xué)
3.得出結(jié)論，星系距離地球的遠近與其退行的速度有什么關(guān)系？
星系距離地球的遠近與其退行的速度成正比關(guān)系。
4.預(yù)測距離地球50億光年的星系的退行速度。
離地球50億光年星系的退行速度為100000Km/s 。
新課教學(xué)
1929年，天文學(xué)家哈勃根據(jù)自己對銀河系意外星系距離的測定，結(jié)合其他天文學(xué)家的工作，分析了20多個星系的退行速度和距離，發(fā)現(xiàn)銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠離我們而去，距離越遠，離開我們的速度越大，這表明，我們所處的宇宙正在膨脹。
新課教學(xué)
哈勃提出了著名的哈勃定律：星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。
哈勃定律可以用公式表示為：
v = H d
v為星系退行速度，d為星系到觀察者的距離，H為哈勃常數(shù)。
哈勃定律反映了宇宙的整體性，展示了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙正在不斷地膨脹。
思考與討論：
幾乎所有的星系都在退行，是否意味著地球處于宇宙的中心？
為了幫助我們更好地理解星系是如何運動的，我們可以建立星系運動模型，了解星系運動的特點。
1）準(zhǔn)備一只氣球，在其表面貼上一些圓形小紙片。小紙片代表星系；
2）在圓形小紙片上用筆做記號，表示星系上的“居民”，記錄相鄰“星系”的位置和距離；
3）用打氣筒持續(xù)地向氣球充氣:使氣球不斷地脹大(即宇宙膨脹)；
4）觀察氣球在脹大過程中，各個圓形小紙片間距離的變化。這些原先靠得很近的“星系”之間的距離增大了嗎
新課教學(xué)
實驗表明，不管是哪個“星系”，其他“星系”都在不斷地離它而去。各張圓形小紙片（星系）彼此后退，膨脹沒有中心。
現(xiàn)代宇宙學(xué)以愛因斯坦的廣義相對論為理論基礎(chǔ)，以天文觀測為事實依據(jù)。
1915年，著名科學(xué)家愛因斯坦建立了廣義相對論，他將廣義相對論用于宇宙的研究，建構(gòu)了一個靜態(tài)的宇宙模型。
1922年，蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德曼從廣義相對論出發(fā)，得到了一個均勻地膨脹或收
縮的宇宙模型，遺憾的是這個動態(tài)的模型并不為當(dāng)時的人們所重視。
思考與討論：
我們是否可以做出這樣的推斷：宇宙在不斷膨脹，這意味著過去的宇宙比現(xiàn)在小。那么，時間越往前，宇宙中的星系之間的距離是否必然越小？再往前倒退至某一時間，宇宙是否密集在一個點上？
1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理論，為宇宙起源的大爆炸理論奠定了基礎(chǔ)。
宇宙大爆炸理論認(rèn)為，宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點”的大爆炸，之后宇宙不斷膨脹、溫度不斷下降，生成各種物質(zhì)，形成各種星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍將繼續(xù)膨脹下去。
新課教學(xué)
宇宙大爆炸理論合理嗎？理論預(yù)測的結(jié)果與實際觀測的結(jié)果相一致，理論才能被人們接受。
宇宙膨脹得到了觀測事實的有力支持，宇宙大爆炸理論成功地解釋了很多觀測事實。多方面觀測研究表明，我們的宇宙始于約138億年前的一次大爆炸，大爆炸為后來的星系、恒星和行星的形成與演化提供了所有的能量。
新課教學(xué)
雖然宇宙大爆炸理論仍然遇到了不少的疑難問題。宇宙讓我們的思考廣闊而深邃。宇宙有沒有邊界？宇宙會終結(jié)嗎？ ....這些問題， 有待于人們?nèi)ヌ剿骱妥C實。
科學(xué)閱讀
愛因斯坦
阿爾伯特·愛因斯坦建立廣義相對論后，意識到要將整個宇宙作為對象來研究，并將廣義相對論作為研究宇宙的理論。宇宙論在落寞了幾百年后，又開始恢復(fù)了生機。愛因斯坦堅信整個宇宙是一個和諧的整體。于是，愛因斯坦提出了有限無邊、靜態(tài)的宇宙模型。他
認(rèn)為，宇宙整體上應(yīng)該是靜態(tài)。為此，他在方程中加了一
個宇宙常數(shù)，以維持宇宙的靜態(tài)。當(dāng)宇宙膨脹的預(yù)言被證實后，
愛因斯坦為這一發(fā)現(xiàn)而歡呼，并承認(rèn)自己在宇宙模型中
人為地引入宇宙常數(shù)，是他人生中犯下的一個大錯誤。
當(dāng)堂檢測
1.下列關(guān)于“地心說”宇宙體系的說法，不正確的是(　　)
A．認(rèn)為地球是宇宙的中心
B．打破了“天圓地方”的宇宙觀，建立了宇宙空間的概念
C．可以解釋5顆行星的觀察路徑
D．發(fā)展了“日心說”宇宙體系
D
2、下列是宇宙大爆炸理論觀點的是（　　）
A．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在正在加速膨脹
B．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在膨脹已開始變慢
C．大爆炸發(fā)生于很久的過去，現(xiàn)在宇宙已處于穩(wěn)定狀態(tài)
D．大爆炸引起宇宙的膨脹，現(xiàn)在膨脹已結(jié)束且開始收縮
A
當(dāng)堂檢測
3、2016年2月12日，美國科學(xué)家宣布探測到來自遙遠天體的引力波信號，這個發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家探索宇宙的誕生和發(fā)展。下列正確的是（　　）
A．宇宙是有起源的、膨脹的、演化的
B．太陽是宇宙的中心
C．宇宙中星系間的距離是恒定不變的
D．地球是宇宙的中心
A
4、我們利用氣球做了星系運動特點的模擬實驗（如圖所示），下列有關(guān)該實驗的描述，錯誤的是（　　）
A．在氣球表面畫上的這些小圓點，模擬的是宇宙中的星系
B．給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，模擬的是宇宙的膨脹
C．氣球脹大過程中各圓點間的距離變化模擬星系的運動特點
D．氣球脹大時，對甲圓點而言，乙圓點的遠離速度比丙圓點更快
D
板書設(shè)計
3.3 人類對宇宙的探索（1）
一、從“地心說”到“日心說”
地心說：地球是宇宙的中心
日心說：太陽是宇宙的中心，地球及其他星體都圍繞太陽作圓周運動；
二、現(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)展
布置作業(yè)
1、復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容；
2、完成作業(yè)本中相應(yīng)部分；
3、預(yù)習(xí)“銀河系與河外星系”的相關(guān)內(nèi)容。

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