高中物理沪科版（2020）必修第二册第三节 宇宙的起源与演化优秀课件ppt

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1．关于相对论时空观与牛顿力学的局限性，下列说法中正确的是（　　）A．相对论和量子力学更加深入地研究运动规律，彻底否认了经典力学B．相对论认为真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的C．牛顿定律不适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例
【答案】D【解析】A．相对论和量子力学并没有否定经典力学，认为经典力学是在一定条件下的特殊情形，故A错误；B．根据狭义相对论的光速不变原理，真空中光速在不同的惯性参考系中是相同的，故B错误；C．牛顿定律属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，低速和高速的标准是相对于光速，可判定牛顿定律适用于研究中国空间站天和核心舱的高速发射，故C错误；D．经典力学是相对论及量子力学在一定条件下的特例，它包含于相对论和量子力学中，故D正确。故选D。
1．了解宇宙大爆炸理论的概念、过程和阶段特征；2．了解宇宙大爆炸理论对天文现象的解释，以及与后续星系、恒星演化的关联；3．初步学会用发展变化的眼光看待我们的宇宙和宇宙演化的过程与现象；4．促使学生形成科学宇宙观，认识到宇宙大爆炸理论是随着科学的发展和人类对宇宙认识的不断深入而发展和完善的。
人类史上首张黑洞照片发布
2019年4月10日，事件视界望远镜（EHT）国际合作组织在全球六地同步召开新闻发布会，宣布他们已经捕获了首张黑洞照片。
知识点一：古代宇宙模型
“天圆如张盖，地方如棋局”
地球是宇宙的中心，它是静止不动的，太阳、月球和其它行星都围绕地球运动。
太阳是宇宙的中心，地球、月球和其它行星都围绕太阳公转，并且自转着。
1917年,爱因斯坦将广义相对论应用到整个宇宙,建立了现代宇宙学的第一个宇宙模型:由弯曲空间构成,没有边界、没有中心,但在整体上是有限的、静态的宇宙.
知识点二：近现代宇宙模型
所有的星系都在远离我们而去。星系离我们越远，运动的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。
如果某个点上有一只无知的细菌，看到所有的点离他而去，能说明它处在中心位置吗？
如果你是某个点上的聪明的细菌，当看到所有的点和你的距离变大时，你能得出什么结论？
在日常生活中，除重力外，与物体质量相关的引力没有任何明显的效果。在微观领域，引力更是完全可以忽略。但是在宇宙范围内，由于星体的质量巨大，时空弯曲就十分明显，而必须用广义相对论加以研究。实际的观测和理论研究（结合关于微观粒子的理论）已经产生了一些惊人的成果，其中之一是宇宙演化的膨胀理论，即宇宙大爆炸理论。 20世纪20年代，天文观测已发现远处的许多星系正在离开我们向远处退行，而且越远的星系退行的速率越大。这一结果使得天文学家推论出宇宙是在膨胀着的。
20世纪40年代末，物理学家伽莫夫（如图）把宇宙膨胀与粒子反应理论结合起来，提出宇宙大爆炸假说。
第二次世界大战以后，宇宙膨胀的观点引出了两种对立的理论：其中一种理论是由英国天文学家邦迪、戈尔德和霍伊尔等人提出的稳恒态宇宙模型。稳恒态宇宙模型假设，随着宇宙膨胀，新的物质会不断产生，使宇宙总密度不变，从而令宇宙在任何时候看上去都基本不变化。另一种理论是由比利时科学家勒梅特提出、美籍苏联科学家伽莫夫完善的大爆炸理论。随后的一系列观测证据使宇宙学发展的天平逐渐向大爆炸理论倾斜。1964年，美国无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊在使用微波接收器进行测量时，意外地发现了宇宙微波背景辐射，如图3所示。这一发现及其确认使绝大多数科学家认为，大爆炸理论是目前描述宇宙起源和演化最好的理论。
大爆炸理论认为，宇宙起源于约138亿年前一个体积无限小、密度无限大、温度无限高、时空曲率无限大的奇点。如图所示，宇宙“爆炸”之后不断膨胀，导致温度和密度迅速下降。随着温度降低，逐步形成电子、质子、中子、原子核、原子和分子，并复合成为气体、气体逐渐凝聚成星云，星云进一步形成各种各样的恒星和星系，最终形成我们如今所看到的宇宙、一般认为，我们所居住的太阳系大约形成于46亿年前。
1980年，美国科学家固斯进一步提出暴胀理论，并指出早期宇宙的空间以指数倍的形式膨胀，暴胀过程发生在宇宙大爆炸之后的10-36s至10-32s之间。在暴胀结束后，宇宙继续膨胀，但是膨胀速度则慢得多。
知识点五：宇宙学的新进展
20世纪后半叶至今，宇宙学研究领域取得了很多骄人的成就。特别是科学家们观测到的宇宙微波背景辐射，被誉为20世纪60年代的四大发现之一，该发现荣获1978年诺贝尔物理学奖。此后，天文学家们把Ia型超新星作为丈量宇宙的尺子，在研究宇宙减速因子时意外发现宇宙在加速膨胀，宇宙主要由暗物质和暗能量组成，由此展开了宇宙探索的新图景，该发现荣获2011年诺贝尔物理学奖。 2016年激光干涉引力波天文台科学合作组织宣布探测到引力波，更是打开了宇宙研究的新窗口。 2017年，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”获得高精度的高能电子宇宙线能谱，为暗物质研究提供了新的观测资料。
宇宙学家探测到一个黑洞在慢慢吞噬一颗可怜的恒星
2015年12月我国成功发射暗物质粒子探测卫星“悟空”（合成图）
2016年我国科学家发现史上最亮超新星爆发（示意图）
2017年，中国“天眼”——世界最大射电望远镜(FAST)在银河系内发现了6颗新的脉冲星
1．晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝关于“红星”和“蓝星”表面的温度，下列说法正确的是（　　）A．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏红，所以“红星”表面的温度高B．恒星表面的温度越高，表面颜色越偏蓝，所以“蓝星”表面的温度高C．“红星”和“蓝星”表面的温度一样高D．恒星的表面颜色与其表面温度无关
【答案】B【详解】恒星的表面颜色取决于它的表面温度，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。
2．关于宇宙，下列说法中正确的是（　　）A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星正处于壮年B．恒星的寿命取决于亮度C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生化学反应D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上
【答案】D【详解】A．当恒星变为红色的巨星或超巨星时，就意味着这颗恒星处于死亡期了，A错误；B．恒星的寿命取决于质量，B错误；C．太阳能够发光、放热，主要是因为太阳内部不断发生核反应，C错误；D．银河系是一种旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，D正确。故选D。
3．下列关于宇宙及星系的说法中正确的是（　　）A．太阳系中内行星都没有坚硬的外壳，外行星都有坚硬的外壳B．太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大C．银河系是一种漩涡状的星系，太阳系就位于漩涡的中心D．宇宙中恒星都是不动的星球，行星都是绕着恒星运动的
【答案】B【详解】A．内行星都是有坚硬外表的星体，而外行星则是大团的气体外壳及液态的内部，其平均密度远不及内行星，可谓虚有其表。故A错误；B．由太阳的万有引力提供向心力 得所以太阳系中距离太阳越近的行星绕太阳公转速度越大，故B正确；C．太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，银河系是一种漩涡状的系星，太阳系不位于漩涡的中心，故C错误；D．自然界中一切物体都在运动，宇宙中恒星都是运动的星球，故D错误。故选B。
4．下列关于宇宙的说法错误的是（　　）A．质量大的恒星寿命反而比较短B．恒星的演化分为诞生期、存在期和死亡期C．光年（1.y.）是一个时间单位，表示一年的时间D．银河系是一种旋涡状星系，太阳现在正处于其中的一条旋臂上
【答案】C【详解】A．恒星的寿命和它的质量有关，质量越大的恒星寿命越短，故A正确；B．恒星的演化分为诞生期、存在期和死亡期，故B正确；C．光在一年中走过的路程是光年，光年是天文学上常用的长度单位，故C错误；D．宇宙是由很多星系组成的，银河系是一种旋涡状星系，太阳是银河系中的一颗恒星，故D正确；本题选择错误的，故选C。
5．下列关于宇宙的叙述正确的是（　　）A．太阳的半径，质量，密度，体积都比地球大得多B．宇宙中恒星是有寿命的，恒星质量越大，寿命越短C．宇宙中恒星都是不动的星球，行星都是绕着恒星运动的D．银河系是一种旋涡状星系，太阳系就位于旋涡的中心
【答案】B【详解】A．太阳的质量和半径都比地球来的大，但密度却比地球小，选项A错误；B．宇宙中恒星是有寿命的，恒星质量越大，寿命越短，选项B正确；C．静止是相对的，运动是绝对的，不能说恒星都是不动的星球，选项C错误；D．银河系的中心有一个突起的核，称为核球，另外还有银盘和银晕，银盘一个非常引人注目的结构是有旋涡状的旋臂，因此银河系属于旋涡星系，太阳处在其中的一个旋臂上，选项D错误。故选B。