物理必修 第二册第3节 探索宇宙的奥秘优秀备课课件ppt

这是一份物理必修 第二册第3节 探索宇宙的奥秘优秀备课课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了太阳系，银河系，宇宙星云，宇宙的起源，这一现象说明，宇宙的演变，暗物质，永不停息的探索等内容，欢迎下载使用。

人类第一次将目光投向太空时，就想知道这浩瀚无垠的宇宙从哪里来，又将去向何处。
我国有古人认为大地是平的，日月星辰在天空中运行，其上方扣着穹顶（图 5-8）。
在古希腊，德谟克利特提出了“天体演化说 ”，即在原子碰撞等原因形成的原始旋涡运动中，较大的原子被赶到旋涡的中心相互聚集形成地球，较小的原子被赶到外围环绕地球做旋转运动，变得干燥后燃烧，形成各个天体。
德国哲学家康德则提出了“星云假说 ”，用引力和斥力的观点描述天体的形成和运动。
康德“星云假说”的太阳及太阳系的形成示意图
在探索宇宙奥秘的过程中，爱因斯坦发现，根据广义相对论建立的宇宙模型不是静态的，因此引入宇宙学常数进行修正，提出了“有限无界的静态宇宙 ”模型。
1929 年，哈勃做了一个具有里程碑意义的观测：遥远的恒星发出的光谱与地球上同种物质的光谱相比，波长变长，即向红光方向偏移（图 5-9）。
不管往哪个方向看，远处的星系都正在急速地远离我们而去，并且距离我们越远的星系离开我们的速度越快。
人类从此走出了静态绝对的宇宙观，开始用膨胀的宇宙观探索宇宙的起源。
美国科学家伽莫夫将微观的核物理、化学元素的起源与宏观的膨胀宇宙联系在一起，提出了描述宇宙起源和演化的大爆炸宇宙模型，认为宇宙从一个温度无限高、物质密度无限大的“奇点 ”爆炸而成。 大爆炸宇宙模型不仅能解释宇宙光谱的红移现象，而且预言在大爆炸的特殊宇宙背景下产生的微波辐射至今存在于宇宙空间中。
美国科学家伽莫夫 （ G. Gamw， 1904—1968）
1965 年，威尔森和彭齐亚斯观测到了宇宙背景微波辐射，大爆炸宇宙模型得到了有力的支持。
宇宙将会一直膨胀下去吗？宇宙的未来将走向何处？
根据爱因斯坦广义相对论的预言，宇宙的未来在很大程度上依赖于宇宙中的物质分布（宇宙物质的平均密度）。如果宇宙物质的平均密度大于某个临界值，星系间的引力将最终使膨胀停止并使宇宙开始重新收缩，最终坍缩；如果宇宙物质的平均密度小于该临界值，宇宙将会继续膨胀。但对宇宙物质平均密度的观测非常困难，因为宇宙中除了可见的发光天体之外，还有大量的暗物质和暗能量。
是一种不能释放任何电磁辐射的物质
自 20 世纪 70 年代以来，科学家根据对星系之间引力效果的观测发现，常规物质不可能产生如此大的引力，因此暗物质的存在理论被广泛认同。
1998 年，科学家索尔· 珀尔马特、布莱恩· 施密特和亚当· 里斯通过观测遥远的超新星，发现宇宙正在加速膨胀，并且证明了暗能量的存在，因而获得 2011 年诺贝尔物理学奖。
通过观测和理论分析，科学家推测宇宙的大部分都是由暗物质和暗能量组成的，但人类对暗物质和暗能量的本质至今仍不了解，现有的天文观测资料还不能确定宇宙的未来将走向何处，这有待于人类的进一步探索。
16 世纪初，意大利科学家伽利略用望远镜观测天空，从此人类的视野更加开阔。
射电望远镜是主要接收天体射电波段辐射的望远镜。
1939 年，美国科学家雷伯利用世界上第一架专门用于天文观测的射电望远镜接收到了来自银河系中心的无线电波，根据观测结果绘制了第一张射电图。 2016 年，我国落成启用的世界上最大单口径、最灵敏、具有我国自主知识产权的射电望远镜（图 5-12），是人类探索宇宙深处奥秘的神奇“眼睛” —“中国天眼 ”。
为了摆脱大气层对天文观测的影响，人类还先后发射了许多人造卫星及宇宙飞行器用于天文观测。
引力波开启了探索宇宙的新窗口，它可让我们倾听宇宙，了解宇宙。
1916年，爱因斯坦依据广义相对论预言，大质量天体发生碰撞、恒星爆炸、中子星合并、黑洞合并等极端天文事件发生时，时空会产生涟漪并产生“ 引力波 ”，以光速向外扩张。由于产生引力波的天体离我们过于遥远，引力波到达地球时就变得极其微弱。 2015 年，人类首次直接探测到引力波的存在。这是由两个黑洞合并为一个更大黑洞时产生的持续不到 1s 的引力波信号，被激光干涉引力波天文台的两个探测器以7ms的时间差先后捕捉到。之后，人类多次探测到引力波，但信号皆产生于双黑洞合并。 2017 年 8 月 17 日，人们探测到来自双中子星合并所产生的引力波信号，这标志着天文学进入了一个新时代。
雷纳·韦斯、巴里· 巴里什和基普· 索恩这三位科学家因对 LIGO 探测器和引力波探测的重大贡献而获得 2017 年诺贝尔物理学奖。