（七上）3.3 人类对宇宙的探索（解析版）（导学案4）

skybamboo · 发表于 3 天前

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】解：图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度。由题意，宇宙加速膨胀，其半径增加的速度越来越大。
故选：C。

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
【解答】解：地心说认为地球是宇宙的中心，以地球为参考系，A正确。
日心说认为太阳是宇宙的中心，以太阳为参考系，B错误。
与地心说相比，日心说具有更高的价值，C错误。
日心说是由哥白尼提出的，D错误。
故选：A。

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
【解答】解：地心说认为太阳及其它天体围绕地球运动，日心说认为太阳是银河系的中心，而不是地球，地球绕太阳转，因此A错误，B正确。
由于古代入缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，因此他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的星体都是绕着她而运行的。天主教教会接纳此为世界观的“正统理论”，故C错误。
日心说一提出来就受到人们及教会的抵触，认为他是邪说，故D错误。
故选：B。

（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
【解答】解：A、用气球做关于星系运动特点的模拟实验，用画的小圆模拟宇宙中的星系，故A正确；
B、给气球充气，使气球不断地胀大，用来模拟宇宙膨胀，故B正确；
C、各个小圆点之间的距离变化，说明了星系距离在变大，说明星系运动，故C正确；
D、充气时气球以球状胀大，对甲圆点而言，乙圆点的分离速度小于丙，故D错误。
故选：D。

（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
【解答】解：A.地球绕着太阳运动，故A错误；
B.太阳位于银河系中心，故B错误；
C.恒星都绕着太阳公转，故C错误；
D.地球的自转轴正对着北极星，北极星位于北极点，故D正确。
故选：D。

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
【解答】解：一颗行星在一颗恒星附近，因此该星系相当于宇宙结构层次中的太阳系。
故选：B。

（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
【解答】解：A、宇宙由物质构成，红移现象更加说明了物质处于不停地运动和发展之中，星系正在离我们而去，观点正确，不符合题意。
B、从侧面看，银河系的主体中间比边缘厚，所以像一个凸起的大透镜，观点正确，不符合题意。
C、太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，太阳是地球上光和热的源泉，它的一举一动，都会对地球产生各种各样的影响，黑子是太阳上物质的一种激烈的活动现象，所以对地球的影响很明显，观点错误，符合题意。
D、“天宫二号”、“天舟一号”等都是探索宇宙奥秘的航天器，观点正确，不符合题意。
故选：C。

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
【解答】解：A、黑洞是客观存在的天体，A正确；
B、黑洞是一种密度极大的天体，B错误；
C、光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用，C正确；
D、演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星，D正确；
故选：B。

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
【解答】解：A、主序星：氢燃烧、也就是氘核聚变为氦核释放能量，故A正确；
B、白矮星是靠温度降低释放内能，故B错误；
C、发光红巨星：氦聚变、碳聚变、氧聚变等，故C正确。
D、形成中的恒星：引力势能转化为内能发热、发光，故D正确。
故选：B。

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
【解答】解：太阳是太阳系的中心，不是银河系的中心，A错误。
太阳能够发光、发热，是一颗恒星，B错误。
太阳是一颗炽热的气体球，C错误。
太阳产生的太阳辐射是地球上一切生命活动的主要能量来源，D正确。
故选：D。

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
【解答】解：光年是光在真空中行进一年所经过的距离，是长度单位，A错误。
热大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，且温度相应下降，B正确。
宇宙包含银河系和河外星系，银河系包含太阳系，C错误。
“地心说”宇宙体系在科学发展观上的作用是打破了天圆地方的宇宙观，建立了宇宙空间的观念，D错误。
故选：B。

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
【解答】解：宇宙大爆炸理论认为宇宙形成于“原始火球”的大爆炸，该“原始火球”密度极大、温度极高，爆炸后宇宙温度逐渐下降，宇宙空间处处膨胀，且该膨胀一直延续至今并将持续下去，ABC说法正确，不符合题意。
宇宙大爆炸理论认为宇宙诞生于距今150亿年前的一次大爆炸，D说法错误，符合题意。
故选：D。

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
【解答】解：图象中的纵坐标宇宙半径R可以看作是星球发生的位移x，因而其切线的斜率就是宇宙半径增加的快慢程度。由图可知，其半径增加的速度越来越大，宇宙加速膨胀，所以C准确。
故选：C。

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
【解答】A.铁生锈的条件：同时直接与氧气、水接触，火星主要成分是二氧化碳，少量的氮气、氢气，没有氧气，故钢铁在火星上不容易生锈，故A错误；
B.一般生命没有氧气不能存活，但并不是所有生命的存在都需要氧气，火星上可能存在生命，故B错误；
C.声音可以在气体中传播，火星上有气体存在，故声音可以在火星大气中传播，故C错误；
D.气体流动形成风，火星上有气体，就会有流动，火星上可形成风，故D正确；
故选：D。

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
【解答】解：行星形成前，组成物质较轻的，受太阳风吹至外围，变成类木行星的原始材料，而较重的物质则留在太阳系内圈，变成类地行星的材料；
故选：A。

（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
【解答】解：A.太阳系中的小行星集中分布在火星和木星轨道之间，观点正确，不符合题意。
B.太阳系是以太阳为中心和所有受到太阳的引力约束天体的集合体。包括八大行星（由离太阳从近到远的顺序：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、以及至少173颗已知的卫星、5颗已经辨认出来的矮行星和数以亿计的小天体，观点错误，符合题意。
C.银河系是一个中间厚、边缘薄的扁平状盘体，观点正确，不符合题意。
D.宇宙是由各种不同的天体系统组成的，观点正确，不符合题意。
故选：B。

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
【解答】解：由题干可知，一个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，这是首次在银河系中发现可能产生伽马射线暴的恒星。这颗恒星位于银河系。
故选：C。

“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
【解答】解：土星和“土卫6”所构成的天体系统是行星系，地月系所在的天体系统级别也是行星系，故D正确。
总星系、银河系和太阳系不是行星系，级别都高于行星系，故ABC错误。
故选：D。

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
【解答】解：太阳与银河系的中心相距约3万光年，故A错。
宇宙中除银河系以外的其他所有星系称为河外星系，故B对。
从侧面看，银河系像个中间厚、四周薄的铁饼；从俯视图看，银河系又像一个大漩涡，说明组成银河系的各天体是不均匀地分布在银河系中，故C错。
银河系内各恒星并不是静止的，而是都在高速运动，故D对。
故选：D。

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