資源簡介

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第3節人類對宇宙的探索
考點一、從地心說到日心說
地球曾被人們認為是宇宙中獨一無二的天體，是宇宙的中心。科學研究表明，地球位于太陽系內，太陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通的位置，并沒有明顯的獨特地位。關于宇宙和我們賴以生存的地球，從古到今，人們的認識經歷了根本性的變革。那么,我們對宇宙的認識是如何改變的
1.我國古代對于宇宙的認識
(1)“蓋天說”
①出現時間：中國戰國時期。
②主要內容：天圓如張蓋，地方如棋盤。
③影響：它反映了人們認識宇宙結構的一個階段，在描述天體的視運動方面也有一定的歷史意義。
雖然已經擺脫神話的影響，但遠沒有揭示宇宙的本質。
(2)到秦漢時期，人們初步認識了太陽、月球和5顆（金木水火土）行星的基本運動規律，并能推算天象的發生。
2.“地心說”
(1)時間和創立人：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，希臘天文學家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，進一步完善了地球中心學說，創立了“地心說”模型。
(2)主要內容
托勒密的“地心說”示意圖
(3)影響：“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。盡管托勒密的“地心說”模型并不正確，但它能解釋很多人們觀察到的天文現象，在隨后的1000多年里，普遍為人們所接受，并給發現“地心說”不足的人們造成了難題。
3.“日心說”
(1)提出背景：科學家們經過仔細觀測，發現行星運行規律與托勒密的宇宙體系并不吻合。
(2)提出過程：16世紀，哥白尼用自制的簡陋儀器，經過20年的天文觀測與研究發現，與其他5顆行星一樣，地球也是一顆行星。天空中觀察到的行星運動可通過旋轉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。哥白尼在臨終前，出版了著作《天球運行論》,闡述了“日心說”的理論基礎。
(3)主要內容：認為太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽做圓周運動。
哥白尼的“日心說”示意圖
(4)影響：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”吸引人的地方是它簡單，人們可以更好地理解它。“日心說”挑戰了當時占主導地位的“地心說”。
(5)伽利略對“日心說”學說的推廣
①在絕大多數人仍相信“地心說”的時代，人們需要更多的證據才能接受“日心說”。科學家伽利略所收集的證據，逐漸讓人們相信“日心說”是正確的。伽利略對哥白尼學說的發展與傳播起到了很大作用，留下了不可磨滅的印記。
②學說的證據
1609年，伽利略用自制的望遠鏡觀測天空，為“日心說”提供了新的觀測證據：a.太陽上有黑子，說明太陽并不完美；b.圍繞著木星的有4顆衛星，說明并非所有天體都在繞地球運行。c.木星有衛星運轉的事實為哥白尼學說提供了強有力的證據。d.金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉的。
③伽利略的觀測發現與當時人們對宇宙的普遍認識并不一致，挑戰了居于統治地位的“地心說”。1633年，羅馬宗教裁判所判處伽俐略終身監禁，隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。
(6)學說的重要意義
哥白尼“日心說”的建立，使我們的認識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天，我們知道，太陽系包括太陽、行星及其衛星，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。
拓展：太陽不是處于宇宙的中心。太陽位于太陽系中，太陽系屬于銀河系，太陽系也不在銀河系的中心。銀河系也是眾多星系中的一個，并非宇宙中心。
典例1：“日心說”宇宙體系學說在科學發展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創了對天體的觀察研究
變式1：“盤古開天辟地”是關于宇宙誕生的傳說，它所流傳的國家是()。
A．古代中國 B．古埃及 C．古希臘 D．古印度
變式2：他是著名的天文學家、自然科學的先驅，他提出的“日心說”否定了影響人類長達千年之久的“地心說”，有力地推動了人類文明的進程。他是()。
A．伽利略 B．牛頓 C．哥白尼 D．愛因斯坦
變式3：關于“地心說”和“日心說”，下列說法中正確的是()。
A．宇宙的中心是太陽，所有行星都繞太陽做勻速圓周運動
B．地球是繞太陽運動的普通行星，月球是繞地球旋轉的行星
C．地心說的代表人物是哥白尼，日心說的代表人物是托勒密
D．地心說和日心說在人類認識宇宙的過程中都具有一定的價值
考點二、現代宇宙學說
1.宇宙的組成：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。我們看到的宇宙就是由各種不同的天體系統組成的。科學家借助現代望遠鏡，揭開了宇宙中的許多奧秘。
2.星系的觀測
二十世紀一二十年代，天文學家用大型望遠鏡觀測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。
3.星系的運動
(1)時間和發現者：1929年，天文學家哈勃根據自己對銀河系以外星系距離的測定，結合其他天文學家的工作，分析了20多個星系的退行速度和距離。
(2)運動特點：銀河系以外的大多數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。
(3)哈勃定律
①內容：星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。即星系到觀察者的距離越遠，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示為：v=Hd，其中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。
②意義：哈勃定律被隨后的進一步觀測所證實。哈勃定律反映了整個宇宙的整體性，展示了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙正在不斷地膨脹。
4.星系運動模型的建立：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。
實驗步驟
1.準備一只氣球，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
實驗結果：在氣球脹大過程中，對氣球表面上任何一個圓形小紙片而言，其他的圓形小紙片都在不斷地離它而去，離得越遠，遠離速度越快。各個圓形小紙片(星系)彼此后退，膨脹沒有中心。
實驗結論：星系在膨脹的宇宙中就好比氣球表面的圓形小紙片，在宇宙膨脹的過程中，星系之間都在不斷地遠離，而且相距越遠的星系，遠離速度越快。
5.愛因斯坦的相對論對宇宙研究的貢獻
(1)1915年，著名科學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，建構了一個靜態的宇宙模型。
(2)1922年，蘇聯科學家弗里德曼從廣義相對論出發，得到了一個均勻地膨脹或收縮的宇宙模型，遺憾的是這個動態模型并不為當時的人們所重視。當哈勃定律公布后，人們驚喜地發現，天文觀測發現的現象正是理論模型所預言的現象。理論預言被天文觀測證實了!
6.宇宙大爆炸理論
(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。
(2)主要內容：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，形成各種星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍將繼續膨脹下去。
(3)宇宙大爆炸理論的證實
①理論預言：大爆炸使宇宙中充滿了輻射，隨著宇宙膨脹、降溫，當今宇宙中仍充滿著大爆炸殘余的輻射，對應的溫度約為5K(K為熱力學溫度單位)。
②實際觀測的結果：測到來自空間各個方向輻射，對應溫度約為2.73K,與理論預測溫度非常接近。
(4)宇宙大爆炸理論預測的結果與實際觀測的結果相一致，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。因此，宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種字宙起源學說。
(5)宇宙的起源與演化
①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。
②下圖為宇宙演化年表，該圖突出了重要的物質與能量演化事件。宇宙大爆炸理論是目前最準確的描述宇宙從誕生到當前狀態的模型。
拓展：有關宇宙起源的其他假說
(1)“宇宙永恒”假說。這種假說是奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出的，后來英國天文學家霍伊爾發展并普及了這個理論。他們認為宇宙并不像人們所說的那樣動蕩不定，宇宙中的星體、星體密度及它們的空間運動都處在一種穩定狀態，這就是“宇宙永恒”假說。
(2)“宇宙層次”假說。這種假說是法國天文學家沃庫勒等人提出來的。他們認為宇宙的結構是分層次的，如恒星是一個層次，恒星集合組成的星系是一個層次，許多星系結合在一起組成的星系團是一個層次，一些星系團組成的超星系團又是一個層次。
(6)宇宙大爆炸理論的不足。雖然宇宙大爆炸理論已經取得很大的成功，但是隨著研究的不斷深入，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 宇宙會終結嗎 ……這些問題，有待于人們去探索和證實。
典例1：（2023七上·慈溪期末）某國際天文研究團隊最新發現，距離地球約8000光年的一顆恒星可能產生伽馬射線暴，專家認為被伽馬射線暴掃過的星球生命會消失，幸運的是，該恒星潛在的伽馬射線暴方向并沒有對準地球。這顆恒星位于（　　）
A．地月系 B．太陽系 C．銀河系 D．河外星系
變式1：（2020七上·鎮海期末）讀“天體系統層次簡圖”，與①②④對應的是（　　）
A．太陽系、銀河系、總星系 B．地月系、河外星系、總星系
C．地月系、太陽系、河外星系 D．太陽系、銀河系、河外星系
變式2：為了形象地說明宇宙擴張學說，用一個粘有小金屬粒的氣球做演示實驗，該實驗將粘有小金屬粒的氣球看成　 　，小金屬粒看成是宇宙中的　 　，氣球膨脹時，任一小金屬粒周圍的其他小金屬粒都在　 　。這里主要運用的一種思維方法是　 　(選填“等效法”“類比法”或“轉換法”)。
變式3：（2023九下·江北月考）宇宙是廣袤空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質的總稱。千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什么時候、如何形成的。
（1）目前被人們廣泛接受的宇宙起源學說是　 　。
（2）科學家觀察發現宇宙處于不斷的膨脹中，所有的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，退行越快。若從我們所在的星系1觀測，如圖能類比宇宙膨脹的是(箭頭方向和長短分別表示運動方向和快慢)　 　。
考點三、銀河系和河外星系
宇宙有多大 最初人們認為地球是宇宙的中心，太陽、月球、5顆行星和6000多顆靜止不動的恒星構成了宇宙。后來，人們認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
科學思維——轉換法
銀河系，我們用肉眼是很難看到它的結構的，在實際認知過程中要將其轉換成看得見的、熟悉的地理事物。因此，用扁圓盤和旋渦來理解銀河系的結構。
1.星系
(1)含義：星系是由單顆恒星、恒星系統、星團、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。
(2)分類：天文學家把大多數星系分為三類：旋渦星系、橢圓星系和不規則星系。
2.銀河系
我們的太陽系處在銀河系之中。當我們仰望夏季的夜空，看到橫跨夜空的那條銀河時，其實我們正在銀河系內部觀察我們生存的這個星系的中心。
(1)銀河系的組成：銀河系是由眾多恒星及星際物質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。
(2)銀河系的大小
①銀河系的直徑約為1.0×10 光年，中心厚度約為1.2×10 光年，自中心向邊緣逐漸變薄。
②太陽只是銀河系內幾千億顆恒星中的一顆普通恒星。太陽遠離銀河系的中心，它與銀河系中心的距離約2.6×10 光年，約2.4億年繞銀河系中心轉一圈。
③恒星彼此相距很遠，離太陽最近的恒星是比鄰星，與太陽相距4.22光年。
(3)銀河系的形狀：銀河系是一個旋渦星系。從側面看，銀河系呈扁圓盤狀；從上往下看，能夠看到銀河系的旋渦結構，如圖所示。需要注意的是我們無法在地球上看到銀河系的旋渦結構，因為太陽系位于銀河系的一條旋臂上。
3.不同尺度的天體范圍
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成了廣闊無垠的宇宙。下圖顯示了不同尺度的天體所橫跨范圍。
地球 太陽系 星系 宇宙
4.河外星系
(1)天文學家很早就意識到銀河系外有其他星系。1919年，哈勃用當時最大且最先進的天文望遠鏡，測定了仙女座大星云(星系)的距離，發現這個距離遠大于銀河系的直徑。因此，哈勃推斷仙女星系一定位于銀河系之外。其實，仙女星系是一個比銀河系更巨大的星系。我們肉眼觀察到的仙女星系是由許多星星集中在一起的模糊小點。
(2)宇宙中有上千億個星系，每個星系中同樣含有數量巨大的恒星。例如，天文學家估計，北斗七星范圍內存在100多萬個星系。
5.觀測北極星
(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，很容易認出。其斗柄在不同季節指向不同：在晚上八九點鐘觀測，春天斗柄朝東，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
簡單口訣：東南西北，春夏秋冬。
(2)把北斗七星中斗前的兩星連線，并朝斗口方向延伸約5倍距離，就可以找到北極星。
認星歌：“認星先從北斗來，由北往西再展開”。
北斗七星
典例1：（2022七上·余姚期末）下列關于銀河系的認識正確的是（　　）
A．太陽是銀河系的中心
B．銀河系只是河外星系中極普通的一個星系
C．組成銀河系的各天體均勻地分布在銀河系中
D．銀河系內各恒星并不是靜止的，而是都在高速運動的
變式1：關于宇宙的將來，下列說法中正確的是（　　）
A．宇宙的將來一定是永遠膨脹下去
B．宇宙的將來一定是收縮塌陷的
C．宇宙的將來可能是永遠膨脹下去，也可能是收縮塌陷的
D．宇宙的將來和現在一樣沒有什么變化
變式2：（2023七上·寧海期末）下列關于天體的說法，錯誤的是（　　）
A．國際上將整個天空劃分為88個星座
B．在太陽系八大行星中，金星是唯一自東向西逆向自轉的行星
C．哈雷彗星的公轉周期為76年
D．北斗七星的位置隨季節而變化，當斗柄指東時為秋季
變式3：尋找北極星。
（1）面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空組成　 　，斗柄隨季節變化指向不同，春、夏、秋、冬分別指向東、南、西、北。
（2）把北斗星斗前的兩顆星連線，朝斗口方向延伸約　 　倍距離即可找到北極星。
（3）在北半球的夜晚，找到了北極星就找到了　 　的方向。
考點四、恒星
1.研究恒星演化的意義
太陽是銀河系內一顆相當普通的恒星。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。太陽是地球的能量之源，沒有太陽，人類就不能生存。研究恒星的誕生、演化和死亡，對人類的生存具有重要意義。
2.恒星的誕生
天文學家根據對各種恒星的觀測和理論研究，認識到所有恒星的誕生過程與太陽誕生過程基本相似。
隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低，出現了由中性原子構成的宇宙塵埃。宇宙塵埃在引力作用下，會變得更加密集，并越聚越大，形成氣體狀態的星云團。隨著星云團的收縮，溫度不斷升高，當溫度變得非常熾熱，星云團就開始發光。于是，恒星就誕生了。
3.恒星的演化過程
當這顆恒星繼續收縮升溫，溫度超過1×107℃時，將引發恒星內部的氫核發生聚變反應，生成氦并向外釋放出能量，恒星就開始穩定下來，進入主序星階段。恒星的穩定主序星階段能夠持續多長時間呢 像太陽這樣的恒星的主序星階段可持續約100億年。太陽已存在約50億年，它的主序星階段還有約50億年。今天的太陽正處在它的鼎盛時期。恒星約90%的生命周期都處于主序星階段。
4.恒星壽命與質量的關系
恒星是不會永久存在的。一顆恒星壽命的長短取決于它的質量大小：質量越大，壽命越短；質量越小，壽命越長。
5.太陽未來的演變過程
(1)太陽目前的狀態(成年階段)
太陽靠內部的氫核發生核聚變而產生光和熱。太陽的內部在不斷地消耗氫。進入成年階段的太陽大約可以維持100億年的穩定狀態。大約50億年后，太陽將進入晚年期。
(2)太陽的未來(晚年階段)
拓展：紅巨星
其外觀為紅色，直徑比太陽大10～100倍，亮度比太陽大得多。肉眼看到的最亮的星體中，大多數是紅巨星。紅超巨星與紅巨星類似，只是體積更大。
6.恒星的演化
與太陽一樣，當恒星內核的氫燃燒殆盡，就會快速演化并消亡。這是恒星最后的歸宿。恒星的壽命取決于恒星的質量。
(1)如果恒星的質量介于1～8倍太陽質量，它會演變成紅巨星，最終演變成白矮星，即體積很小、質量不太小的恒星。
(2)如果恒星的質量是太陽質量的10～20倍，它的體積會急劇變大，形成紅超巨星，隨后爆發成超新星，最終演變成體積極小、密度極大的中子星。
(3)當恒星的質量更大時，其內部將產生巨大壓力，物質被“壓”成了更為神奇的天體——黑洞。黑洞的密度非常巨大，強大的引力使任何物質，甚至光都無法逃脫它的吸引。因此，遠處的觀測者無法看到來自黑洞的光。雖然人們看不見黑洞，但科學家能確定它的存在。
拓展：中子星，是處于演化后期的恒星。當恒星的質量大于8倍太陽質量時，它就有可能變為中子星。中子星并不是恒星的最終狀態，它還會進一步演化為不發光的黑矮星。
7.黑洞的發現
幾十年來，科學家一直在尋找黑洞。2016年，科學家宣布探測到黑洞的存在。2019年，我國天文學家依托自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡，發現了一個迄今為止質量最大的恒星級黑洞。2022年5月，天文學家向人們展示了位于銀河系中心的超大質量黑洞的首張照片。銀河系中心黑洞距離地球約2.7×10 光年之遙。
8.恒星的一生
每一顆恒星都有其誕生、發展和最終死亡的過程，恒星是不會永久存在的，宇宙處于不斷地發展變化之中。恒星在生命的最后時刻，都會不斷地向四周拋出物質。這些物質自由地在太空中擴散，最后將漸漸孕育出新一輪的恒星星云。
典例1：恒星是有壽命的，每一顆恒星都有其誕生、存在和死亡過程。一顆恒星壽命取決于它的（　　）
A．質量 B．體積 C．溫度 D．亮度
變式1： 2011年度的諾貝爾物理學獎被授予三位天體物理學家，以表彰他們通過觀測遙遠的超新星而發現了宇宙在加速膨脹這一卓越成果。超新星的熱核爆炸表示了這顆恒星的演化階段是(　　)。
A．誕生期 B．壯年期 C．死亡期 D．任何時期都可能
變式2：關于恒星，下列說法中正確的是（　　）
A．恒星的表面溫度越高，顏色越紅
B．恒星的顏色與恒星的質量和體積有關
C．恒星的壽命與構成恒星的物質、溫度、亮度有關
D．恒星的亮度與恒星的體積和溫度及它與地球的距離有關
變式3：有關恒星下列說法不正確的是（　　）
A．一顆恒星的壽命取決于它的質量
B．質量大的恒星可用以燃燒的核燃料較多，因此它們的壽命比較長
C．當恒星步入“老年時期”，恒星的核心將開始收縮，而其外層部分則開始膨脹就會成為一顆紅色的巨星或超巨星
D．巨星和超巨星可能爆炸成為超新星
1.質量最大的恒星最終會變成（　　）
A．黑矮星 B．黑洞 C．白矮星 D．超新星
2.小質量的恒星最終會變成（　　）
A．主序星 B．太陽 C．紅巨星 D．黑矮星
3.（2023七上·余姚期末）北斗七星的位置會隨著季節的變化而變化，我國民間流傳諺語：斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏：斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。據此判斷，下列哪個是在秋季星空圖中看到的北斗七星（　　）
A． B． C． D．
4.在認識世界時，我們經常用各種方法來形象、直觀地表示事物或者規律。若要表示太陽一生的體積變化規律，最為合理的圖像是下列選項中的(　　)。
A． B．
C． D．
5.（2024七上·鎮海區期末）下圖中①、②、③、④分別代表太陽系、河外星系、銀河系和宇宙，四個選項中能正確代表它們相互關系的是（　　）
A． B．
C． D．
6．下列關于黑洞的說法正確的是（　　）
A．黑洞是存在于宇宙中的一個無底洞
B．黑洞這種天體因密度和引力大得驚人，以致任何物質甚至光線都無法逃脫它的吸引
C．黑洞中沒有任何物質
D．黑洞是所有恒星的最后歸宿
7.宇宙大爆炸理論是目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學說，該理論認為：宇宙誕生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨脹，并認為()。
A．目前宇宙仍在不斷地膨脹
B．目前宇宙膨脹已結束且開始收縮
C．目前宇宙已處于既不膨脹也不收縮的穩定狀態
D．宇宙膨脹早已結束，目前處于靜態
8.下列有關熱大爆炸宇宙論的說法正確的是（　　）
A．熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察和研究得出的一個科學結論
B．熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察發現的一些自然現象所建立的假說
C．因為宇宙在不斷膨脹的事實為熱大爆炸宇宙論提供了有力證據，所以熱大爆炸宇宙論已經說明了宇宙起源的事實
D．熱大爆炸宇宙論和牛頓第一定律一樣是科學定律
9．（2024七上·鎮海區期末）2023年10月26日，“神舟十七號”載人航天飛船成功發射，標志著我國對宇宙的探索又上升了一個新的臺階。下列對宇宙的有關認識正確的是（　　）
A．太陽位于銀河系的中心
B．我們在夜晚仰望星空時，看到的星星都是恒星
C．從側面看，銀河系像一個車輪狀的大漩渦
D．流星現象是由于流星體闖入地球大氣層，與大氣層摩擦燃燒產生的
10.該圖中①、②、③、④四幅圖分別表示不同級別的天體系統，名稱依次是（　　）
A．①銀河系 ②河外星系 ③太陽系 ④地月系
B．①總星系 ②銀河系 ③太陽系 ④地月系
C．①總星系 ②銀河系 ③河外星系 ④地月系
D．①地月系 ②太陽系 ③銀河系 ④總星系
11．下列關于人類對宇宙的認識正確的一組是（　　）
①人類認識宇宙順序是：太陽系→銀河系→河外星系→總星系
②宇宙是永恒的，宇宙中的天體也是永恒的
③宇宙中的天體處于不斷的運動之中，天體之間相互吸引和相互繞轉，形成天體系統
④宇宙是由物質組成的，物質是不斷運動著的
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
12.銀河系是一個龐大的天體系統，從側視圖中看銀河系像個鐵餅，其形狀具有中間厚、　 　的特征；從俯視圖看，銀河系又像一個大漩渦，圖中的黑點是一顆顆　 　。
13.讀下面恒星質量與其壽命關系圖，回答下列問題。
（1）恒星的壽命取決于它的　 　。
（2）質量大的恒星壽命　 　（填“較長”或“較短”）。
（3）若某恒星的質量為太陽的1.5倍，根據圖分析它的壽命約為　 　年。
14．（2024七上·余姚期末）科幻電影《流浪地球》講述的是：太陽因某種原因快速老化，體積膨脹，將逐漸吞沒鄰近星球，所以政府計劃采取措施推動地球走向新家園。
（1）假設太陽逐漸膨脹，最先被吞沒的行星會是　 　。
（2）若地球最后到達離太陽最近的恒星附近，該恒星可能位于　 　（選填“地月系”、“太陽系”或“銀河系”）。
（3）下列人類對太陽系的認識中，說法不正確的是____。
A．小行星帶位于火星與木星軌道之間
B．北斗七星的位置隨季節的變化而變化，當斗柄指北時，北半球為冬季
C．哈雷彗星是太陽系的成員之一
D．月球的自轉周期和公轉周期相同，所以月球和地球白天的長度相等
思維導圖
典例分析
舉一反三
典例分析
舉一反三
典例分析
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典例分析
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課后鞏固
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第3節人類對宇宙的探索
考點一、從地心說到日心說
地球曾被人們認為是宇宙中獨一無二的天體，是宇宙的中心。科學研究表明，地球位于太陽系內，太陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通的位置，并沒有明顯的獨特地位。關于宇宙和我們賴以生存的地球，從古到今，人們的認識經歷了根本性的變革。那么,我們對宇宙的認識是如何改變的
1.我國古代對于宇宙的認識
(1)“蓋天說”
①出現時間：中國戰國時期。
②主要內容：天圓如張蓋，地方如棋盤。
③影響：它反映了人們認識宇宙結構的一個階段，在描述天體的視運動方面也有一定的歷史意義。
雖然已經擺脫神話的影響，但遠沒有揭示宇宙的本質。
(2)到秦漢時期，人們初步認識了太陽、月球和5顆（金木水火土）行星的基本運動規律，并能推算天象的發生。
2.“地心說”
(1)時間和創立人：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，希臘天文學家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，進一步完善了地球中心學說，創立了“地心說”模型。
(2)主要內容
托勒密的“地心說”示意圖
(3)影響：“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。盡管托勒密的“地心說”模型并不正確，但它能解釋很多人們觀察到的天文現象，在隨后的1000多年里，普遍為人們所接受，并給發現“地心說”不足的人們造成了難題。
3.“日心說”
(1)提出背景：科學家們經過仔細觀測，發現行星運行規律與托勒密的宇宙體系并不吻合。
(2)提出過程：16世紀，哥白尼用自制的簡陋儀器，經過20年的天文觀測與研究發現，與其他5顆行星一樣，地球也是一顆行星。天空中觀察到的行星運動可通過旋轉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。哥白尼在臨終前，出版了著作《天球運行論》,闡述了“日心說”的理論基礎。
(3)主要內容：認為太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽做圓周運動。
哥白尼的“日心說”示意圖
(4)影響：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”吸引人的地方是它簡單，人們可以更好地理解它。“日心說”挑戰了當時占主導地位的“地心說”。
(5)伽利略對“日心說”學說的推廣
①在絕大多數人仍相信“地心說”的時代，人們需要更多的證據才能接受“日心說”。科學家伽利略所收集的證據，逐漸讓人們相信“日心說”是正確的。伽利略對哥白尼學說的發展與傳播起到了很大作用，留下了不可磨滅的印記。
②學說的證據
1609年，伽利略用自制的望遠鏡觀測天空，為“日心說”提供了新的觀測證據：a.太陽上有黑子，說明太陽并不完美；b.圍繞著木星的有4顆衛星，說明并非所有天體都在繞地球運行。c.木星有衛星運轉的事實為哥白尼學說提供了強有力的證據。d.金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉的。
③伽利略的觀測發現與當時人們對宇宙的普遍認識并不一致，挑戰了居于統治地位的“地心說”。1633年，羅馬宗教裁判所判處伽俐略終身監禁，隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。
(6)學說的重要意義
哥白尼“日心說”的建立，使我們的認識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天，我們知道，太陽系包括太陽、行星及其衛星，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。
拓展：太陽不是處于宇宙的中心。太陽位于太陽系中，太陽系屬于銀河系，太陽系也不在銀河系的中心。銀河系也是眾多星系中的一個，并非宇宙中心。
典例1：“日心說”宇宙體系學說在科學發展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創了對天體的觀察研究
【答案】C
【解析】哥白尼的“日心說”宇宙體系學說在科學發展史上的作用主要體現在：“日心說”闡明了天體運行的現象，為人類認識太陽系，進而認識地球的起源奠定了基礎。“日心說”挑戰了長期以來居于統治地位的“地心說”，否定了基督教上帝創造一切的教義，使神權統治的根基產生了動搖
【解答】A."日心說”中的關于”太陽是宇宙的中心的觀點“是錯誤的，故A不符合題意；
B.“日心說”否定了“地心說”宇宙體系學說，故B不符合題意；
C."日心說”闡明了天體運行現象，為認識太陽系奠定了基礎，故C符合題意；
D.“日心說”提出之前科學家已經在對天體進行了觀察研究，故D不符合題意；
故選C
變式1：“盤古開天辟地”是關于宇宙誕生的傳說，它所流傳的國家是()。
A．古代中國 B．古埃及 C．古希臘 D．古印度
【答案】A
【解析】盤古神話是中國古代民間神話傳說之一，是典型的創世神話。其特征包含傳統文化的傳承思想寓意，深以表達其一生及以造就人生意義與生命價值。
【解答】盤古，又稱盤古氏，混沌氏，是中國傳說中開天辟地創造人類世界的始祖。盤古開天辟地的記載最早見于三國時期吳國徐整著《三五歷紀》。
故答案為：A。
變式2：他是著名的天文學家、自然科學的先驅，他提出的“日心說”否定了影響人類長達千年之久的“地心說”，有力地推動了人類文明的進程。他是()。
A．伽利略 B．牛頓 C．哥白尼 D．愛因斯坦
【答案】C
【解析】愛因斯坦是20世紀杰出的物理學家和現代物理學奠基人，牛頓在前人的基礎上，總結出力的三大定律，伽利略被稱之為實驗物理學的先驅，哥白尼建立了日心說。
【解答】哥白尼用“日心說”否定了影響人類達千年之久的“托勒密地心說”，有力推動人類文明的進程，故ABD錯誤，C正確。
故答案為：C。
變式3：關于“地心說”和“日心說”，下列說法中正確的是()。
A．宇宙的中心是太陽，所有行星都繞太陽做勻速圓周運動
B．地球是繞太陽運動的普通行星，月球是繞地球旋轉的行星
C．地心說的代表人物是哥白尼，日心說的代表人物是托勒密
D．地心說和日心說在人類認識宇宙的過程中都具有一定的價值
【答案】D
【解析】所有行星都繞太陽做橢圓運動，太陽位于橢圓的一個焦點處。
【解答】A. 太陽系的中心是太陽，所有行星都繞太陽做橢圓運動，故A錯誤；
B. 地球是繞太陽運動的普通行星，月球是繞地球旋轉的衛星，它繞地球做橢圓運動，同時還跟地球一起繞太陽運動，故B錯誤；
C. 地心說的代表人物是托勒密，日心說的代表人物是哥白尼，故C錯誤；
D. “地心說”是由于古代人缺乏足夠的宇宙觀測數據，以及懷著以人為本的觀念，因此他們誤認為地球就是宇宙的中心，而其他的星體都是繞著她而運行的。天主教教會接納此為世界觀的“正統理論”。而“日心說”是在足夠的天文觀測的數據基礎上，哥白尼等人提出的，符合科學研究的結果，而不是臆想出來的，是科學的一大進步。故在人類認識宇宙的過程中都具有一定的價值 。故D正確。
故答案為：D。
考點二、現代宇宙學說
1.宇宙的組成：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。我們看到的宇宙就是由各種不同的天體系統組成的。科學家借助現代望遠鏡，揭開了宇宙中的許多奧秘。
2.星系的觀測
二十世紀一二十年代，天文學家用大型望遠鏡觀測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。
3.星系的運動
(1)時間和發現者：1929年，天文學家哈勃根據自己對銀河系以外星系距離的測定，結合其他天文學家的工作，分析了20多個星系的退行速度和距離。
(2)運動特點：銀河系以外的大多數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。
(3)哈勃定律
①內容：星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。即星系到觀察者的距離越遠，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示為：v=Hd，其中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。
②意義：哈勃定律被隨后的進一步觀測所證實。哈勃定律反映了整個宇宙的整體性，展示了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙正在不斷地膨脹。
4.星系運動模型的建立：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。
實驗步驟
1.準備一只氣球，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
實驗結果：在氣球脹大過程中，對氣球表面上任何一個圓形小紙片而言，其他的圓形小紙片都在不斷地離它而去，離得越遠，遠離速度越快。各個圓形小紙片(星系)彼此后退，膨脹沒有中心。
實驗結論：星系在膨脹的宇宙中就好比氣球表面的圓形小紙片，在宇宙膨脹的過程中，星系之間都在不斷地遠離，而且相距越遠的星系，遠離速度越快。
5.愛因斯坦的相對論對宇宙研究的貢獻
(1)1915年，著名科學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，建構了一個靜態的宇宙模型。
(2)1922年，蘇聯科學家弗里德曼從廣義相對論出發，得到了一個均勻地膨脹或收縮的宇宙模型，遺憾的是這個動態模型并不為當時的人們所重視。當哈勃定律公布后，人們驚喜地發現，天文觀測發現的現象正是理論模型所預言的現象。理論預言被天文觀測證實了!
6.宇宙大爆炸理論
(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。
(2)主要內容：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，形成各種星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍將繼續膨脹下去。
(3)宇宙大爆炸理論的證實
①理論預言：大爆炸使宇宙中充滿了輻射，隨著宇宙膨脹、降溫，當今宇宙中仍充滿著大爆炸殘余的輻射，對應的溫度約為5K(K為熱力學溫度單位)。
②實際觀測的結果：測到來自空間各個方向輻射，對應溫度約為2.73K,與理論預測溫度非常接近。
(4)宇宙大爆炸理論預測的結果與實際觀測的結果相一致，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。因此，宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種字宙起源學說。
(5)宇宙的起源與演化
①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。
②下圖為宇宙演化年表，該圖突出了重要的物質與能量演化事件。宇宙大爆炸理論是目前最準確的描述宇宙從誕生到當前狀態的模型。
拓展：有關宇宙起源的其他假說
(1)“宇宙永恒”假說。這種假說是奧地利天文學家邦迪和戈爾德提出的，后來英國天文學家霍伊爾發展并普及了這個理論。他們認為宇宙并不像人們所說的那樣動蕩不定，宇宙中的星體、星體密度及它們的空間運動都處在一種穩定狀態，這就是“宇宙永恒”假說。
(2)“宇宙層次”假說。這種假說是法國天文學家沃庫勒等人提出來的。他們認為宇宙的結構是分層次的，如恒星是一個層次，恒星集合組成的星系是一個層次，許多星系結合在一起組成的星系團是一個層次，一些星系團組成的超星系團又是一個層次。
(6)宇宙大爆炸理論的不足。雖然宇宙大爆炸理論已經取得很大的成功，但是隨著研究的不斷深入，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 宇宙會終結嗎 ……這些問題，有待于人們去探索和證實。
典例1：（2023七上·慈溪期末）某國際天文研究團隊最新發現，距離地球約8000光年的一顆恒星可能產生伽馬射線暴，專家認為被伽馬射線暴掃過的星球生命會消失，幸運的是，該恒星潛在的伽馬射線暴方向并沒有對準地球。這顆恒星位于（　　）
A．地月系 B．太陽系 C．銀河系 D．河外星系
【答案】C
【解析】總星系分為銀河系和河外星系；銀河系包含了太陽系；太陽系包含了地月系；
【解答】由題干可知，一個國際天文研究團隊最新發現，距離地球約8000光年的一顆恒星可能產生伽馬射線暴，這是首次在銀河系中發現可能產生伽馬射線暴的恒星，這顆恒星位于銀河系；
故答案為：C.
變式1：（2020七上·鎮海期末）讀“天體系統層次簡圖”，與①②④對應的是（　　）
A．太陽系、銀河系、總星系 B．地月系、河外星系、總星系
C．地月系、太陽系、河外星系 D．太陽系、銀河系、河外星系
【答案】C
【解析】銀河系是太陽系所在的天體系統，包括一千二百億顆恒星和大量的星團、星云，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃，太陽系由八大行星組成，河外星系，是指在銀河系以外，由大量恒星組成星系。
【解答】天體系統層次簡圖中⑤級別最高，應該為總星系，比總星系低一級的是銀河系和河外星系，因此③和④分別為銀河系和河外星系，比銀河系低一級的是太陽系和銀河系中的其它恒星系統，②為太陽系，①則是地月系，C符合題意。
故答案為：C
變式2：為了形象地說明宇宙擴張學說，用一個粘有小金屬粒的氣球做演示實驗，該實驗將粘有小金屬粒的氣球看成　 　，小金屬粒看成是宇宙中的　 　，氣球膨脹時，任一小金屬粒周圍的其他小金屬粒都在　 　。這里主要運用的一種思維方法是　 　(選填“等效法”“類比法”或“轉換法”)。
【答案】宇宙；天體；離它遠去；類比法
【解析】“宇宙大爆炸”是根據天文觀測研究后得到的一種設想，大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，因而發生了巨大的爆炸，大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。
【解答】為了形象地說明宇宙大爆炸，課本上將一個黏有小金屬粒的氣球看著宇宙，金屬粒看成是宇宙中的天體，氣球膨脹時，任一小金屬粒都在離它遠去，這里運用的是主要一種思維方法類比法。
變式3：（2023九下·江北月考）宇宙是廣袤空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質的總稱。千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什么時候、如何形成的。
（1）目前被人們廣泛接受的宇宙起源學說是　 　。
（2）科學家觀察發現宇宙處于不斷的膨脹中，所有的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，退行越快。若從我們所在的星系1觀測，如圖能類比宇宙膨脹的是(箭頭方向和長短分別表示運動方向和快慢)　 　。
【答案】（1）宇宙大爆炸
（2）A
【解析】（1）目前被人們廣泛接受的宇宙起源學說是宇宙大爆炸。
（2）根據題中科學家觀察發現宇宙處于不斷的膨脹中，所有的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，退行越快的結論分析各選項的正誤。
【解答】（1）目前被人們廣泛接受的宇宙起源學說是宇宙大爆炸。
（2）科學家觀察發現宇宙處于不斷的膨脹中，所有的星系都在遠離我們而去，離我們越遠的星系，退行越快。
A、圖A表示星系2、星系3都在遠離我們而去，離我們較遠的星系3比星系2退行更快，符合科學家的觀察發現，故A正確；
B、圖B表示星系2、星系3都在遠離我們而去，離我們較遠的星系3比星系2退行更慢，不合科學家的觀察發現，故B錯誤；
CD、圖C和圖D表示星系2、星系3都在向我們靠近，不合科學家的觀察發現，故CD錯誤。
故答案為：A。
考點三、銀河系和河外星系
宇宙有多大 最初人們認為地球是宇宙的中心，太陽、月球、5顆行星和6000多顆靜止不動的恒星構成了宇宙。后來，人們認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
科學思維——轉換法
銀河系，我們用肉眼是很難看到它的結構的，在實際認知過程中要將其轉換成看得見的、熟悉的地理事物。因此，用扁圓盤和旋渦來理解銀河系的結構。
1.星系
(1)含義：星系是由單顆恒星、恒星系統、星團、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。
(2)分類：天文學家把大多數星系分為三類：旋渦星系、橢圓星系和不規則星系。
2.銀河系
我們的太陽系處在銀河系之中。當我們仰望夏季的夜空，看到橫跨夜空的那條銀河時，其實我們正在銀河系內部觀察我們生存的這個星系的中心。
(1)銀河系的組成：銀河系是由眾多恒星及星際物質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。
(2)銀河系的大小
①銀河系的直徑約為1.0×10 光年，中心厚度約為1.2×10 光年，自中心向邊緣逐漸變薄。
②太陽只是銀河系內幾千億顆恒星中的一顆普通恒星。太陽遠離銀河系的中心，它與銀河系中心的距離約2.6×10 光年，約2.4億年繞銀河系中心轉一圈。
③恒星彼此相距很遠，離太陽最近的恒星是比鄰星，與太陽相距4.22光年。
(3)銀河系的形狀：銀河系是一個旋渦星系。從側面看，銀河系呈扁圓盤狀；從上往下看，能夠看到銀河系的旋渦結構，如圖所示。需要注意的是我們無法在地球上看到銀河系的旋渦結構，因為太陽系位于銀河系的一條旋臂上。
3.不同尺度的天體范圍
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成了廣闊無垠的宇宙。下圖顯示了不同尺度的天體所橫跨范圍。
地球 太陽系 星系 宇宙
4.河外星系
(1)天文學家很早就意識到銀河系外有其他星系。1919年，哈勃用當時最大且最先進的天文望遠鏡，測定了仙女座大星云(星系)的距離，發現這個距離遠大于銀河系的直徑。因此，哈勃推斷仙女星系一定位于銀河系之外。其實，仙女星系是一個比銀河系更巨大的星系。我們肉眼觀察到的仙女星系是由許多星星集中在一起的模糊小點。
(2)宇宙中有上千億個星系，每個星系中同樣含有數量巨大的恒星。例如，天文學家估計，北斗七星范圍內存在100多萬個星系。
5.觀測北極星
(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，很容易認出。其斗柄在不同季節指向不同：在晚上八九點鐘觀測，春天斗柄朝東，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
簡單口訣：東南西北，春夏秋冬。
(2)把北斗七星中斗前的兩星連線，并朝斗口方向延伸約5倍距離，就可以找到北極星。
認星歌：“認星先從北斗來，由北往西再展開”。
北斗七星
典例1：（2022七上·余姚期末）下列關于銀河系的認識正確的是（　　）
A．太陽是銀河系的中心
B．銀河系只是河外星系中極普通的一個星系
C．組成銀河系的各天體均勻地分布在銀河系中
D．銀河系內各恒星并不是靜止的，而是都在高速運動的
【答案】D
【解析】太陽與銀河系的中心相距約3萬光年。宇宙中除銀河系以外的其他所有星系稱為河外星系。從側面看，銀河系像個中間厚、四周薄的鐵餅；從俯視圖看，銀河系又像一個大漩渦，說明組成銀河系的各天體是不均勻地分布在銀河系中。銀河系內各恒星并不是靜止的，而是都在高速運動。
【解答】A：太陽與銀河系的中心相距約3萬光年，故A說法錯誤。
B ：宇宙中除銀河系以外的其它所有星系稱為河外星系，故B說法錯誤。
C ：銀河系像個中間厚、四周薄的鐵餅；從俯視圖看，銀河系又像一個大漩渦，說明組成銀河系的各天體是不均勻地分布在銀河系中，故C說法錯誤。
D ：銀河系內各恒星并不是靜止的，是都在高速運動的 ，故D說法正確。故選D。
變式1：關于宇宙的將來，下列說法中正確的是（　　）
A．宇宙的將來一定是永遠膨脹下去
B．宇宙的將來一定是收縮塌陷的
C．宇宙的將來可能是永遠膨脹下去，也可能是收縮塌陷的
D．宇宙的將來和現在一樣沒有什么變化
【答案】C
【解析】根據宇宙的演化分析解答。
【解答】宇宙有幾種可能，一是繼續膨脹下去，二是收縮并坍縮成一個點。而宇宙最終是膨脹還是坍縮，取決于宇宙物質的平均密度。宇宙現在的密度非常接近于把坍縮和膨脹區分開來的臨界點，
所以兩種情況都可能發生。故選C。
變式2：（2023七上·寧海期末）下列關于天體的說法，錯誤的是（　　）
A．國際上將整個天空劃分為88個星座
B．在太陽系八大行星中，金星是唯一自東向西逆向自轉的行星
C．哈雷彗星的公轉周期為76年
D．北斗七星的位置隨季節而變化，當斗柄指東時為秋季
【答案】D
【解析】天體之間相互吸引和饒轉形成天體系統，天體系統分為不同的級別和層次，最高一級是總星系，總星系包括銀河系和河外星系；銀河系包括太陽系和其他恒星星系；太陽系包括了陶陽、地月系和其他行星；地月系包括了地球和月球；
【解答】A. 國際上將整個天空劃分為88個星座，正確；
B. 在太陽系八大行星中，金星是唯一自東向西逆向自轉的行星，正確；
C. 哈雷彗星的公轉周期為76年，正確；
D.北斗七星的位置隨季節而變化，當斗柄指東時為春季，所以D錯誤；
故答案為：D.
變式3：尋找北極星。
（1）面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空組成　 　，斗柄隨季節變化指向不同，春、夏、秋、冬分別指向東、南、西、北。
（2）把北斗星斗前的兩顆星連線，朝斗口方向延伸約　 　倍距離即可找到北極星。
（3）在北半球的夜晚，找到了北極星就找到了　 　的方向。
【答案】（1）斗狀
（2）5
（3）正北
【解析】在北半球觀測北極星的仰角等于當地的地理緯度，北極星始終指向正北方向。
【解答】(1)面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空組成，斗柄隨季節變化指向不同，春、夏、秋、冬分別指向東、南、西、北。
(2)把北斗星斗前的兩顆星連線，朝斗口方向延伸約5倍距離即可找到北極星。
(3)在北半球的夜晚，找到了北極星就找到了正北的方向。
考點四、恒星
1.研究恒星演化的意義
太陽是銀河系內一顆相當普通的恒星。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。太陽是地球的能量之源，沒有太陽，人類就不能生存。研究恒星的誕生、演化和死亡，對人類的生存具有重要意義。
2.恒星的誕生
天文學家根據對各種恒星的觀測和理論研究，認識到所有恒星的誕生過程與太陽誕生過程基本相似。
隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低，出現了由中性原子構成的宇宙塵埃。宇宙塵埃在引力作用下，會變得更加密集，并越聚越大，形成氣體狀態的星云團。隨著星云團的收縮，溫度不斷升高，當溫度變得非常熾熱，星云團就開始發光。于是，恒星就誕生了。
3.恒星的演化過程
當這顆恒星繼續收縮升溫，溫度超過1×107℃時，將引發恒星內部的氫核發生聚變反應，生成氦并向外釋放出能量，恒星就開始穩定下來，進入主序星階段。恒星的穩定主序星階段能夠持續多長時間呢 像太陽這樣的恒星的主序星階段可持續約100億年。太陽已存在約50億年，它的主序星階段還有約50億年。今天的太陽正處在它的鼎盛時期。恒星約90%的生命周期都處于主序星階段。
4.恒星壽命與質量的關系
恒星是不會永久存在的。一顆恒星壽命的長短取決于它的質量大小：質量越大，壽命越短；質量越小，壽命越長。
5.太陽未來的演變過程
(1)太陽目前的狀態(成年階段)
太陽靠內部的氫核發生核聚變而產生光和熱。太陽的內部在不斷地消耗氫。進入成年階段的太陽大約可以維持100億年的穩定狀態。大約50億年后，太陽將進入晚年期。
(2)太陽的未來(晚年階段)
拓展：紅巨星
其外觀為紅色，直徑比太陽大10～100倍，亮度比太陽大得多。肉眼看到的最亮的星體中，大多數是紅巨星。紅超巨星與紅巨星類似，只是體積更大。
6.恒星的演化
與太陽一樣，當恒星內核的氫燃燒殆盡，就會快速演化并消亡。這是恒星最后的歸宿。恒星的壽命取決于恒星的質量。
(1)如果恒星的質量介于1～8倍太陽質量，它會演變成紅巨星，最終演變成白矮星，即體積很小、質量不太小的恒星。
(2)如果恒星的質量是太陽質量的10～20倍，它的體積會急劇變大，形成紅超巨星，隨后爆發成超新星，最終演變成體積極小、密度極大的中子星。
(3)當恒星的質量更大時，其內部將產生巨大壓力，物質被“壓”成了更為神奇的天體——黑洞。黑洞的密度非常巨大，強大的引力使任何物質，甚至光都無法逃脫它的吸引。因此，遠處的觀測者無法看到來自黑洞的光。雖然人們看不見黑洞，但科學家能確定它的存在。
拓展：中子星，是處于演化后期的恒星。當恒星的質量大于8倍太陽質量時，它就有可能變為中子星。中子星并不是恒星的最終狀態，它還會進一步演化為不發光的黑矮星。
7.黑洞的發現
幾十年來，科學家一直在尋找黑洞。2016年，科學家宣布探測到黑洞的存在。2019年，我國天文學家依托自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡，發現了一個迄今為止質量最大的恒星級黑洞。2022年5月，天文學家向人們展示了位于銀河系中心的超大質量黑洞的首張照片。銀河系中心黑洞距離地球約2.7×10 光年之遙。
8.恒星的一生
每一顆恒星都有其誕生、發展和最終死亡的過程，恒星是不會永久存在的，宇宙處于不斷地發展變化之中。恒星在生命的最后時刻，都會不斷地向四周拋出物質。這些物質自由地在太空中擴散，最后將漸漸孕育出新一輪的恒星星云。
典例1：恒星是有壽命的，每一顆恒星都有其誕生、存在和死亡過程。一顆恒星壽命取決于它的（　　）
A．質量 B．體積 C．溫度 D．亮度
【答案】A
【解析】一顆恒星的壽命取決于它的質量，質量越大的恒星壽命越短；這是因為質量越大壓力就越大，這種情況下恒星內部的核反應就更加劇烈；
【解答】一顆恒星的壽命取決于它的質量，質量越大的恒星壽命越短；
故答案為：A.
變式1： 2011年度的諾貝爾物理學獎被授予三位天體物理學家，以表彰他們通過觀測遙遠的超新星而發現了宇宙在加速膨脹這一卓越成果。超新星的熱核爆炸表示了這顆恒星的演化階段是(　　)。
A．誕生期 B．壯年期 C．死亡期 D．任何時期都可能
【答案】C
【解析】宇宙在加速膨脹，一定有能量在推動宇宙膨脹，宇宙中各星系受非平衡力作用，宇宙中的各星系在不斷地運動變化中，星系間的距離不斷變化。
【解答】超新星的熱核爆炸代表了這顆恒星演化到了死亡期，即超大質量恒星能以巨熱核恒星炸彈的形式變成超新星，超新星爆炸死亡。
故答案為：C。
變式2：關于恒星，下列說法中正確的是（　　）
A．恒星的表面溫度越高，顏色越紅
B．恒星的顏色與恒星的質量和體積有關
C．恒星的壽命與構成恒星的物質、溫度、亮度有關
D．恒星的亮度與恒星的體積和溫度及它與地球的距離有關
【答案】D
【解析】恒星表面的顏色取決于它的表面溫度，溫度越低，顏色越紅，溫度越高，顏色越偏藍，恒星表面的顏色主要有四種，分別是紅、黃、白、藍；恒星的壽命與恒星的質量有關，質量越大的恒星壽命越短；恒星的亮度與恒星的體積和溫度及它與地球的距離有關 ，視亮度的大小與發光度成正比，與距離的平方成反比；
【解答】A.恒星表面的顏色取決于它的表面溫度，溫度越低，顏色越紅，溫度儀 ，顏色越偏藍，恒星表面的顏色主要有四種，分別是紅、黃、白、藍，太陽表面的顏色是黃，屬于溫度中等偏低的恒星，A錯誤；
B. 恒星的顏色與恒星的質量和體積無關，B錯誤；
C. 恒星的壽命與恒星的質量有關，質量越大的恒星壽命越短，這是因為質量越大壓力就越大，這種情況下恒星內部的核反應就更加劇烈，C錯誤；
D. 恒星的亮度與恒星的體積和溫度及它與地球的距離有關 ，視亮度的大小與發光度成正比，與距離的平方成反比，D正確；
故答案為：D.
變式3：有關恒星下列說法不正確的是（　　）
A．一顆恒星的壽命取決于它的質量
B．質量大的恒星可用以燃燒的核燃料較多，因此它們的壽命比較長
C．當恒星步入“老年時期”，恒星的核心將開始收縮，而其外層部分則開始膨脹就會成為一顆紅色的巨星或超巨星
D．巨星和超巨星可能爆炸成為超新星
【答案】B
【解析】一顆恒星的壽命取決于它的質量 ，質量越大，恒心的壽命越短； 恒星的演化過程：質量和太陽相當（或小點）的恒星的生命旅程：星云→原恒星→主序星→紅巨星→行星狀星云→白矮星；質量比太陽大的恒星的生命旅程：星云→原恒星→主序星→亮星→紅巨星→超新星→中子星（脈沖星）；質量超大的恒星的生命旅程：星云→原恒星→亮星→紅巨星→紅超巨星→超新星→黑洞
【解答】A. 一顆恒星的壽命取決于它的質量 ，質量越大，恒心的壽命越短，A正確；
B.質量越大壓力就越大，這種情況下恒星內部的核反應就更加劇烈，壽命就越短，B錯誤；
C. 當恒星步入“老年時期”，恒星的核心將開始收縮，而其外層部分則開始膨脹就會成為一顆紅色的巨星或超巨星 ，C正確；
D. 巨星和超巨星可能爆炸成為超新星 ，D正確；
故答案為：B.
1.質量最大的恒星最終會變成（　　）
A．黑矮星 B．黑洞 C．白矮星 D．超新星
【答案】B
【解析】質量和太陽相當（或小點）的恒星的生命旅程：星云→原恒星→主序星→紅巨星→行星狀星云→白矮星→黑矮星；
質量比太陽大的恒星生命旅程：星云→原恒星→主序星→亮星→紅巨星→超新星→中子星（脈沖星）；
質量超大的恒星的生命旅程：星云→原恒星→亮星→紅巨星→紅超巨星→超新星→黑洞；
【解答】質量最大的恒星最終會變成黑洞；故答案為：B.
2.小質量的恒星最終會變成（　　）
A．主序星 B．太陽 C．紅巨星 D．黑矮星
【答案】D
【解析】質量和太陽相當（或小點）的恒星的生命旅程：星云→原恒星→主序星→紅巨星→行星狀星云→白矮星→黑矮星；
質量比太陽大的恒星生命旅程：星云→原恒星→主序星→亮星→紅巨星→超新星→中子星（脈沖星）；
質量超大的恒星的生命旅程：星云→原恒星→亮星→紅巨星→紅超巨星→超新星→黑洞；
【解答】小質量的恒星最終會變成黑矮星；
故答案為：D.
3.（2023七上·余姚期末）北斗七星的位置會隨著季節的變化而變化，我國民間流傳諺語：斗柄東指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏：斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。據此判斷，下列哪個是在秋季星空圖中看到的北斗七星（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】大熊座是北方天空中最醒目、最重要的星座，大熊星座中的七顆亮星組成一個勺子的性狀，這就是著名的北斗七星；
【解答】北天星空是上北下南，左西右東；北斗七星在秋季時，北斗七星的斗柄指向西方，A正確；
故答案為：A.
4.在認識世界時，我們經常用各種方法來形象、直觀地表示事物或者規律。若要表示太陽一生的體積變化規律，最為合理的圖像是下列選項中的(　　)。
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】太陽的一生可表示為：星云一（收縮）一太陽球一（核收縮，星體急劇擴大）一紅巨星一（球核收縮，體積極小）一白矮星一（核反應停止）一消亡。
【解答】太陽結束約100億年的成年期后，將演變為一個體積很大的紅巨星，持續時間約10億年，再演化為一個體積極小的白矮星，因此B選項最為合理。
故答案為：B。
5.（2024七上·鎮海區期末）下圖中①、②、③、④分別代表太陽系、河外星系、銀河系和宇宙，四個選項中能正確代表它們相互關系的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】天體系統按照從低級到高級的順序依次是：地月系、太陽系、銀河系、總星系。總星系是人類目前所認識的宇宙。
【解答】結合圖示，①為太陽系，是所給的天體系統中級別最低的，②為河外星系，屬于總星系，與太陽系、銀河系沒有包含關系，③為銀河系，屬于總星系，包含太陽系，④為總星系，是級別最高的天體系統，包含太陽系、銀河系、河外星系，B符合題意。
故答案為：B。
6．下列關于黑洞的說法正確的是（　　）
A．黑洞是存在于宇宙中的一個無底洞
B．黑洞這種天體因密度和引力大得驚人，以致任何物質甚至光線都無法逃脫它的吸引
C．黑洞中沒有任何物質
D．黑洞是所有恒星的最后歸宿
【答案】B
【解析】“黑洞”這個名詞的第一個字“黑”，表明它不向外界發射和反射任何光線或其他形式的電磁波，因此人們無法看見它，它是“黑”的。第二個字“洞”，意思是說，任何東西只要一進入它的邊界，就休想再溜出去了，它活像一個真正的“無底洞”。
【解答】A、任何東西只要進入黑洞的邊界就不能出來，活像一個“無底洞”，A不符合題意；
B、黑洞這種天體因密度和引力大得驚人，以致任何物質甚至光線都無法逃脫它的吸引，物質進入黑洞都會吸引，無法掙脫，B符合題意；
C、黑洞中有許多物質，都是被黑洞吸引的物質，C不符合題意；
D、并不是所有的恒星最終都會變成黑洞，D不符合題意。
故答案為：B
7.宇宙大爆炸理論是目前被人們廣為接受的一種宇宙起源學說，該理論認為：宇宙誕生于大爆炸，爆炸引起宇宙膨脹，并認為()。
A．目前宇宙仍在不斷地膨脹
B．目前宇宙膨脹已結束且開始收縮
C．目前宇宙已處于既不膨脹也不收縮的穩定狀態
D．宇宙膨脹早已結束，目前處于靜態
【答案】A
【解析】根據宇宙大爆炸理論進行分析。
【解答】宇宙大爆炸理論是指：宇宙誕生于大爆炸，并且爆炸引起了宇宙膨脹，而這種膨脹還在繼續。宇宙大爆炸是現在科學家解釋宇宙形成中最合理的一種理論，其中譜線紅移現象是最有力的證明。A符合題意。
故答案為：A。
8.下列有關熱大爆炸宇宙論的說法正確的是（　　）
A．熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察和研究得出的一個科學結論
B．熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察發現的一些自然現象所建立的假說
C．因為宇宙在不斷膨脹的事實為熱大爆炸宇宙論提供了有力證據，所以熱大爆炸宇宙論已經說明了宇宙起源的事實
D．熱大爆炸宇宙論和牛頓第一定律一樣是科學定律
【答案】B
【解析】宇宙大爆炸僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究后得到的一種設想，大約在150億年前，宇宙所有的物質都高度密集在一點，有著極高的溫度，我們稱之為“原始火球”，“原始火球”不穩定，因而發生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。
【解答】宇宙大爆炸僅僅是一種學說，是根據天文觀測研究后得到的一種設想。
A：熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察和研究得出的一個科學結論，錯誤。
B：熱大爆炸宇宙論是科學家通過科學觀察發現的一些自然現象所建立的假說，正確。
C：因為宇宙在不斷膨脹的事實為熱大爆炸宇宙論提供了有力證據，所以熱大爆炸宇宙論已經說明了宇宙起源的事實，錯誤。
D：熱大爆炸宇宙論和牛頓第一定律一樣是科學定律，錯誤。故選B。
9．（2024七上·鎮海區期末）2023年10月26日，“神舟十七號”載人航天飛船成功發射，標志著我國對宇宙的探索又上升了一個新的臺階。下列對宇宙的有關認識正確的是（　　）
A．太陽位于銀河系的中心
B．我們在夜晚仰望星空時，看到的星星都是恒星
C．從側面看，銀河系像一個車輪狀的大漩渦
D．流星現象是由于流星體闖入地球大氣層，與大氣層摩擦燃燒產生的
【答案】D
【解析】天體是宇宙間物質的存在形式，主要有星云、恒星、行星、衛星、彗星、流星體、星際物質等，其特點不同。天體之間相互吸引和繞轉形成天體系統，天體系統分為不同的級別和層次，最高一級是總星系，總星系包括銀河系和河外星系；銀河系包括太陽系和其它恒星系；太陽系包括太陽、地月系和其它行星系；地月系包括地球和月球。一般而言，圍繞恒星公轉的是行星，圍繞行星公轉的是衛星。
【解答】A、太陽位于太陽系的中心，而不是銀河系的中心，故錯誤。
B、我們在夜晚仰望星空時，看到的星星大部分是恒星，還有行星，故錯誤。
C、從俯視看，銀河系更像一個車輪狀大漩渦，四條旋臂從中心伸出；從側面看，銀河系像一個中間凸起的大透鏡，故錯誤。
D、根據課本內容可知，流星現象是由于流星體闖入地球大氣層，與地球大氣層劇烈摩擦燃燒產生的光斑，故正確。
故答案為：D。
10.該圖中①、②、③、④四幅圖分別表示不同級別的天體系統，名稱依次是（　　）
A．①銀河系 ②河外星系 ③太陽系 ④地月系
B．①總星系 ②銀河系 ③太陽系 ④地月系
C．①總星系 ②銀河系 ③河外星系 ④地月系
D．①地月系 ②太陽系 ③銀河系 ④總星系
【答案】B
【解析】月球繞地球公轉，組成地月系；地球與其他圍繞太陽公轉的行星、衛星、彗星、流星體、行星際物質等共同組成了太陽系；太陽又和其他恒星，以及各種各樣的天體組成了銀河系；銀河系外還有許多類似的天體系統，稱為河外星系，簡稱星系；銀河系和數以億計的星系合起來叫做總星系，它是人類目前所認識的最高級級別的天體系統，也是人類已知的宇宙范圍。
【解答】結合分析和讀圖可知， ①總星系 ②銀河系 ③太陽系 ④地月系，B符合題意。
故答案為：B
11．下列關于人類對宇宙的認識正確的一組是（　　）
①人類認識宇宙順序是：太陽系→銀河系→河外星系→總星系
②宇宙是永恒的，宇宙中的天體也是永恒的
③宇宙中的天體處于不斷的運動之中，天體之間相互吸引和相互繞轉，形成天體系統
④宇宙是由物質組成的，物質是不斷運動著的
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
【答案】D
【解析】宇宙中的天體不是一成不變的，不是永恒的，宇宙包括恒星、各種行星、彗星、星系、各種形式的能量等等。
【解答】地月系包括地球和月球，地球是地月系的中心天體，太陽系是由太陽和其他行星及小行星組成的，其中心天體是太陽，銀河系是太陽系所在的天體系統，包括恒星、星團、星云等，總星系是目前人類所觀測到的宇宙范圍，宇宙中的天體不是永恒的，宇宙中的天體相互吸引和環繞，比如太陽系中的八大行星繞著太陽轉，宇宙中的物質在運動，宇宙也在膨脹，D符合題意。
故答案為：D
12.銀河系是一個龐大的天體系統，從側視圖中看銀河系像個鐵餅，其形狀具有中間厚、　 　的特征；從俯視圖看，銀河系又像一個大漩渦，圖中的黑點是一顆顆　 　。
【答案】四周薄(邊緣薄)；恒星
【解析】銀河系是太陽系所在的棒旋星系，包括1000~4000億顆恒星和大量的星團、星云以及各種類型的星際氣體和星際塵埃，從地球看銀河系呈環繞天空的銀白色的環帶。
【解答】銀河系是一個龐大的天體系統，從側視圖中看銀河系像個鐵餅，其形狀具有中間厚、四周薄(邊緣薄)的特征；從俯視圖看，銀河系又像一個大漩渦，圖中的黑點是一顆顆恒星。
13.讀下面恒星質量與其壽命關系圖，回答下列問題。
（1）恒星的壽命取決于它的　 　。
（2）質量大的恒星壽命　 　（填“較長”或“較短”）。
（3）若某恒星的質量為太陽的1.5倍，根據圖分析它的壽命約為　 　年。
【答案】（1）質量（2）較短（3）50億
【解析】由圖分析可知，質量約為太陽一半的恒星壽命可達150億年，與太陽差不多的可達100億年，質量約為太陽2倍的，只有25億年左右。
【解答】（1）由圖分析可知，質量約為太陽一半的恒星壽命可達150億年，與太陽差不多的可達100億年，質量約為太陽2倍的，只有25億年左右，故可得： 恒星的壽命取決于它的質量。
（2）分析可得：質量大的恒星壽命較短。
（3）若某恒星的質量為太陽的1.5倍，根據圖分析它的壽命約為50億年。
故答案為：（1）質量；（2）較短；（3）50億
14．（2024七上·余姚期末）科幻電影《流浪地球》講述的是：太陽因某種原因快速老化，體積膨脹，將逐漸吞沒鄰近星球，所以政府計劃采取措施推動地球走向新家園。
（1）假設太陽逐漸膨脹，最先被吞沒的行星會是　 　。
（2）若地球最后到達離太陽最近的恒星附近，該恒星可能位于　 　（選填“地月系”、“太陽系”或“銀河系”）。
（3）下列人類對太陽系的認識中，說法不正確的是____。
A．小行星帶位于火星與木星軌道之間
B．北斗七星的位置隨季節的變化而變化，當斗柄指北時，北半球為冬季
C．哈雷彗星是太陽系的成員之一
D．月球的自轉周期和公轉周期相同，所以月球和地球白天的長度相等
【答案】（1）水星
（2）銀河系
（3）D
【解析】太陽系有八顆行星，按照離太陽由近及遠的順序排列為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
【解答】（1）太陽系有八顆行星，按照離太陽由近及遠的順序排列為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。科幻電影《流浪地球》講述的是：太陽因某種原因快速老化，體積膨脹，將逐漸吞沒鄰近星球，所以政府計劃采取措施推動地球走向新家園。假設太陽逐漸膨脹，最先被吞沒的行星會是水星，因為水星離太陽最近。
（2）地球與月球構成了一個天體系統，稱為地月系；太陽系是一個受太陽引力約束在一起的天體系統，包括太陽、八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、近500個衛星、至少120萬個小行星、一些矮行星和彗星；銀河系是一個巨大的星系，擁有數以百億計的恒星；若地球最后到達離太陽最近的恒星附近，該恒星可能位于銀河系。
（3）小行星帶是太陽系內介于火星和木星軌道之間的小行星密集區域，A正確；北斗七星是天空中著名的星群，其位置會隨季節的變化而變化。當北斗七星的斗柄指向北方時，北半球為冬季，B正確；哈雷彗星是太陽系的成員之一，其軌道和周期都受到太陽引力的影響，C正確；由于月球的自轉和公轉周期相同，月球上的一天（即一個自轉周期）和一個月（即一個公轉周期）在時間上是一致的。但這與地球白天的長度無關，月球上的一個白天比地球上兩個星期還長，故D錯誤。故答案為：D。
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