（七上）3.3 人类对宇宙的探索（原卷版）（导学案4）

skybamboo

3.3 人类对宇宙的探索


1、清楚地心说到日心说的发展历程，及现在宇宙观的形成
2、清楚宇宙的组成：银河系与河外星系。
3、清楚恒星的演化，及大质量恒星的演化过程。


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、激发探索浩瀚宇宙的兴趣其有独特优势。人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些发现？

1．“地心说”宇宙体系学说
(1)创立：公元2世纪，希腊科学家托勒密在总结前人学说的基础上创立了“地心说”。
(2)主要内容：地球是一个球体，位于宇宙中心静止不动，太阳和其他天体(如月亮、水星、金星等)都绕着地球转动。

2．“日心说”宇宙体系学说
(1)创立：公元16世纪，波兰天文学家哥白尼依据大量精确的观测资料，建立了“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，伽利咯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。
(2)主要内容：太阳是宇宙的中心，地球和行星绕太阳转动。
1．星系运动的特点——哈勃的发现
(1)所有的星系都在远离我们而去。
(2)星系离我们越远，它的退行速度越大。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。
(3)星系间的距离在不断地扩大。


2．大爆炸宇宙论
大爆炸宇宙论认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙全部以极高的密度和温度，被挤压在一个“原始火球”中。宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，并仍将延续下去。大爆炸宇宙论是目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。
大爆炸宇宙论的主要依据是现代天文观测中发现的星系运动特点，即宇宙中星系间的距离在不断扩大，说明宇宙正处在不断膨胀之中，如果能将时间倒退，宇宙中的星系就会聚在一起(一点)，所以就认为宇宙起源于这个点，这个点发生大爆炸就诞生了宇宙。


1、银河系：银河系由众多恒星和星际物质组成。银河系直径约为10万光年，太阳与银河系的中心相距约为3万光年。银河系的形状，侧视像是一个中间厚、边缘薄的铁饼，俯视像是一个大漩涡
2、河外星系：银河系外存在着大约千亿个同银河系类似的天体系统，这些天体系统称为河外星系。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，哈勒推断仙女星系一定位于银河系之外。所有的星系构成了广阔无垠的宇宙。

宇宙河外星系银河系太阳系其他恒星系其他行星系地月系地球月球
四、恒星一颗恒是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
科学家描绘出了太阳未来的演变过程天约50亿年后，太阳中心缺少足多的氢时，太阳的球核将开始收销，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成紅巨星。当太阳澎胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续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，它的核聚变过程中形成的一些物质将迸人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。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。


恒星的演化
如果恒星的质量介于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；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(supernova),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”。蟹状星云即在这次燥发后诞生，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。
当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压办，物质被“压”成了更为神奇的天体一黑洞(black hole)黑洞的密度非常巨大，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种影家能确定它的存在。

• （2024•宁波自主招生）大爆炸理论认为，宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则（　　）
  

A．AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀        
B．AB和BC均说明宇宙在加速膨胀        
C．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀        
D．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀


解答本题应掌握：宇宙大爆炸理论的内容。宇宙大爆炸仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。大约在150亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，我们称之为“原始火球”，“原始火球”不稳定，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。

• 关于地心说和日心说的下列说法中，正确的是（　　）
  

A．地心说的参考系是地球        
B．日心说的参考系是地球        
C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值        
D．日心说是由开普勒提出来的

• 地心说和日心说的区别在于（　　）
  

A．地心说认为地球绕太阳转，日心说认为太阳绕地球转        
B．地心说认为太阳绕地球转，日心说认为地球绕太阳转        
C．地心说因为不符合科学观测的结果所以与教会的观点不合        
D．日心说一提出来就被广大人民接受，因为它是符合科学的

• （2023春•定海区校级月考）我们利用如图的气球做了关于星系运动特点的模拟实验，以下各实验步骤所描述的星系运动特点中，错误的是（　　）
  

A．在气球表面画上的这些小圆，是模拟宇宙中的星系        
B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙的膨胀        
C．观察气球胀大过程中各圆点间距离的变化感知星系运动        
D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的分离速度比丙快一些

• （2024•嘉兴二模）如图，在北半球用照相机对着北极星附近的星空长时间曝光拍摄，可以得到以北极星为圆心的星迹影像，原因是（　　）
  

A．地球绕着北极星运动        
B．北极星位于银河系中心        
C．恒星都绕着北极星公转        
D．地球的自转轴正对着北极星

北极星指示正北方向，而相机对准北极星，附近星辰轨迹则是以北极星为中心的同心圆。

• （2024•越城区校级一模）科学家发现一颗名为开普勒62E的宜居行星。如图所示为该行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（　　）
  

A．地月系        B．太阳系        C．银河系        D．河外星系

• （2024•宁波模拟）我们的宇宙蕴藏着无穷的奥秘。下列说法错误的是（　　）
  

A．河外星系谱线红移可以推断星系之间正在相互退行远离        
B．从侧面看，银河系的主体像一个中间凸起的大透镜        
C．太阳黑子、日珥等太阳活动对人类的生产、生活没有影响        
D．“天宫二号”、“天舟一号”等都是探索宇宙奥秘的航天器

• 宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是人类首次拍摄到的黑洞照片。下列说法错误的是（　　）
  

A．黑洞是客观存在的天体        
B．黑洞是一种密度极小的天体        
C．光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用        
D．演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星


当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度，质量导致的时空扭曲使得即使光也无法向外射出“黑洞”就诞生了。

• （2021•南浔区二模）关于恒星演化的不同阶段，发光、发热消耗的能量说法错误的是（　　）
  

A．主序星 核能        
B．白矮星 核能        
C．红巨星 核能        
D．形成中的恒星 引力势能

• 下列关于太阳的说法中，正确的是（　　）
  

A．太阳位于银河系的中心        
B．太阳是银河系中的一颗行星        
C．太阳是一颗熊熊燃烧着的固体星球        
D．太阳是地球上一切生命活动的主要能量来源

• 2022年10月，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．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径        
B．热大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，且温度相应下降        
C．宇宙的结构层次是：太阳系→银河系→河外星系→宇宙        
D．“地心说”宇宙体系在科学发展史上的作用是发展“日心说”宇宙体系

• 关于宇宙大爆炸，下列说法错误的是（　　）
  

A．大爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，并将延续下去        
B．大爆炸宇宙模型认为，“原始火球”的温度极高、密度极大        
C．“原始火球”的爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降        
D．宇宙诞生于距今约137年前的一次原始火球大爆炸

• 大爆炸理论认为，我们的宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙基本上是匀速膨胀的。上世纪末，对1A型超新星的观测显示，宇宙膨胀情况发生了变化。有人根据宇宙的膨胀，画出大致反映宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系的图像（如图），则目前宇宙的膨胀趋向（　　）
  

A．匀速膨胀        B．减速膨胀        C．加速膨胀        D．没有变化

• 火星是人类最感兴趣的行星之一，随着各种探测器靠近或登陆火星，人们对火星的认识有了很大的提高：火星大气中95%是二氧化碳，还有少量的氮气、氢气，大气压为6﹣7百帕，还找到火星上有液态水存在过的证据．根据以上认识，下列推断中正确的是
  

（　　）
A．钢铁在火星上容易生锈        
B．火星上一定存在生命        
C．声音不能在火星大气中传播        
D．火星上可形成风

• 观察太阳系九大行星，可发现没有岩石外壳、体积庞大、平均密度较小的巨行星，如：木星、土星；远日行星，如：天王星、海王星等，常处于太阳系的最外围，造成此种行星处于较外围的奇特现象，可能原因是（　　）
  

A．行星形成前，组成物质较轻的，受太阳风吹至外围        
B．行星形成时，会互相碰撞，缺乏岩石外壳的较易被挤撞至外围        
C．行星形成后，质量较轻的，受到的太阳引力较小而移至外围        
D．行星形成后，体积较大的，易受陨石撞击移至外围

• （2023春•开化县期末）仰望星空，宇宙中有两颗小行星，一颗是“袁隆平星”，一颗是“吴孟超星”，两位科学家的贡献将永远为世人所铭记。下列有关行星等天体描述不正确的是（　　）
  

A．太阳系中的小行星集中分布在火星和木星轨道之间        
B．太阳系是由太阳、地球和月球组成的星系        
C．从侧视图看，银河系像个中间厚、四周薄的铁饼        
D．宇宙是由各种不同的天体系统组成的

• 某国际天文研究团队最新发现，距离地球约8000光年的一颗恒星可能产生伽马射线暴，专家认为被伽马射线暴扫过的星球生命会消失，幸运的是，该恒星潜在的伽马射线暴方向并没有对准地球。这颗恒星位于（　　）
  

A．地月系        B．太阳系        C．银河系        D．河外星系

• “土卫6”是土星的其中一颗卫星，因其上有大量液态水而成为人类的目标星球。土星和“土卫6”所构成的天体系统与下列哪个级别相同（　　）
  

A．宇宙        B．银河系        C．太阳系        D．地月系

• 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