初中科学浙教版（2024）九年级下册太阳系的形成和恒星的演化表格教学设计

这是一份初中科学浙教版（2024）九年级下册太阳系的形成和恒星的演化表格教学设计，共5页。
课程基本信息
学科
科学
年级
九年级
学期
春季
课题
太阳系的形成和恒星的演化
教科书
书 名：义务教育教科书科学教材
出版社：浙江教育出版社 出版日期：2014年12月
教学目标
1、知道太阳系的构成及太阳系中行星运动的共同特点。
2、了解太阳系形成的主要学说——“星云说”，知道太阳系形成各阶段的不同特点。
3、知道地球等行星是随太阳系的形成而产生的。
4、观察太阳系中行星运动的共同特点来了解科学家是如何进行思考和探究。
5、通过用沙子模拟太阳系形成的三个阶段并画图帮助学生了解“星云说”，培养学生动手和画图分析的能力。
6、体验科学家探索的进步和发展和科学探索的精神。
教学内容
教学重点：
1、知道太阳系形成的主要学说“星云说”的各个阶段以及各个阶段中的特点
2、理解科学家是如何通过现象和研究进行推理
教学难点：
1、理解太阳系中行星的运动特点来推测出太阳系如何形成。
2、知道各阶段中太阳系发生的变化是怎么样的。
教学过程
【介绍】大家好，我是来自浙江省临海市杜桥实验中学的葛正强老师，今天让我们来探索宇宙的奥秘，学习太阳系的形成过程和恒星的演化过程。
【提问】幽静的夜晚，仰望天空，我们能看到幽邃的银河和繁星点点，同学们，这些看肉眼能到天体大多是什么？
【回答】是的，大多是自己能发光发热的恒星
【提问】而其中，太阳是距离地球最近，与地球最为密切的恒星
之前的学习，我们已经知道了现代宇宙学说认为，宇宙起源于一次大爆炸，大爆炸后，宇宙中的物质分别形成各个星系，气体和尘埃布满了各个星系，那大家是否有想过，这些尘埃是如何形成我们所在的太阳系的。太阳等各种恒星诞生后，还会发生变化吗？所谓恒星真的永恒不灭吗？
很早以前，天文学家就对这些问题进行了探索，18世纪，天文学家在对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同特点。
仔细观看这幅图 ，大家发现太阳系的各个行星的运动有什么特征？
我们可以发现：
太阳系的各个行星绕日公转的方向是一致,而且老师还可以告诉大家它们和太阳自转的方向也一致；
太阳系的行星绕日公转平面大多接近同一平面；
太阳系中天体的公转轨道都接近椭圆形。
我们把这三个特征可以总结成3个词语，分别是同向性，共面性，近圆形
这些行星公转的特点与太阳系的形成有关吗？各个行星如此“巧合”的公转特点，这3个特征会不会正是太阳系形成过程中所遗留下来的结果
科学家们就以此为线索进行大胆的猜想，18 世纪，德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯通过对行星运动特点和星云的研究，迈出了第一步，提出了“康德—拉普拉斯星云说”
就像大爆炸理论所描述的
①原始的太阳系来源于太阳星云，是一个扁平的、自转的气体尘埃圆盘。50亿年前原始太阳星云因万有引力作用而收缩凝聚。
② 凝聚的星云，绕着中轴旋转，形成中间增厚的大园盘（盘状星云阶段）。转盘内的元素通过衰变释放出能量，这些能量贮存在圆盘深处。
③继续旋转，盘面形成几个同心圆的圆环（早期太阳形成阶段）。
离中心几个天文单位之内的内盘，温度高达2000℃以上。尘埃粒子蒸发了，以至于内盘完全是气体，形成早期的太阳
最后剩余的星云进一步收缩演化，形成地球等行星。
【转折】如此大胆的猜想，康德和拉普拉斯提出这样的假说是由一定依据的，就像我们刚刚所发现的
①从太阳的自转方向和太阳系的行星的公转方向一致；他们推论出太阳和太阳系的行星形成于同一个旋转的星云云盘
②因为太阳系的行星的公转轨道几乎位于同一平面上，他们才认为太阳系的行星的物质起初都来源于同一个扁平的星云云盘。
接下来我们还可以用沙子来制作太阳系形成的3个阶段的模型
把准备好的沙子分成三堆，
1．圆盘状星云阶段。
2．早期太阳形成阶段。
3．行星形成阶段。
虽然“星云说”能描述太阳系的形成过程，但还有不少现象无法解释，有待于进一步研究解决。所以，除了“星云说”，关于太阳系的形成还有其他假说。
例如，“灾变说”认为：地球等行星的物质是因为某种偶然的巨变（如另一颗恒星接近太阳或与太阳相撞）而从太阳中分离出来的。
新星云说主张太阳系是在一个密集的星云中诞生的，这个星云中充满了巨大而短命的恒星体，恒星的剧烈爆炸最终导致了太阳和太阳系行星的形成。
但不管哪个假说都认为太阳和太阳系的行星来源于同一团星云，毕竟它们的旋转方向和旋转平面是如此的相似。
那么我们知道了这些太阳系的形成学说之后，我们把目光放回到到太阳，它是太阳系的中心，也是太阳系唯一一颗恒星，那么像太阳一类的恒星能永恒存在吗？
答案是否定的，就像人会生老病死，虽然很漫长，但恒星也会经历诞生、成长、成熟到衰老、死亡的过程。现这个过程，我们称之为恒星的演化。
[提问]同学们请翻到书本第10页，请结合图片说一说恒星是如何形成的，又是如何演化的？
现代天文学认为恒星的演化开始于星云，星云内部散布着稠密核的结构，稠密核是引力中心，吸引着大量周围的物质。核心物质不断增多，温度持续升高，当核心收缩到类似于太阳大小时，标志着恒星已经进入幼年期，这个核心称为原恒星。年轻的原恒星不断收缩，把其内部温度和压力升到相当高，足以引发氢燃烧，这时，恒星成为一颗主序星，进入漫长的成年期。
成为主序星的恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短也取决于它的质量大小：如图（），请大家暂停视频，观察并说说恒星的寿命和质量有什么关系？ 质量越大的恒星寿命越短；反之质量越小, 寿命越长，一般来说，质量比太阳小的恒星，由于燃料消耗慢，它们的寿命可以长达2000 亿年；而质量比太阳大的恒星寿命短一些，例如，质量是太阳15 倍的恒星寿命可能只有1000万年左右。
主序星的质量大小决定了它们日后的演化历程
一部分恒星的质量和太阳近似，演化历程也和太阳相似。太阳的光和热是靠太阳内部的核聚变而产生的，太阳的内部在不断地消耗氢。成年阶段的太阳大约可以维持100 亿年的稳定状态。约50 亿年后，太阳将进入晚年期。进入晚年期后，当太阳中心缺少足够的氢时，太阳的球核将开始收缩，太阳外层的氢继续变成氦，星体急剧扩大，变成红色，形成红巨星。它将膨胀到接近火星轨道，这一过程将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段将大约持续10 亿年时间，亮度将升高到今天的近1 万倍。红巨星不断地把外层物质抛向太空，这些外层物质将在星体周围形成行星状星云，它核们同时也会发生聚变，在聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很高的白矮星。最后，它将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，最终变成星云的一部分，进入新的循环。所有质量低于8倍太阳质量的恒星最终都会演化为红巨星，它们能在几百万年内把红巨星的外层大部分吹散。大于8倍太阳质量的大质量恒星进入晚年后体积会急剧变大，有的半径达到约太阳的1000倍，形成超红巨星 ，随后爆发成超新星。 超新星是大质量恒星在死亡前的一次大爆发，所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太阳。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向四面八方发射，超新星爆炸后可能会形成一种体积很小、密度极大的星核，称为“中子星。质量更大的恒星爆炸后将形成黑洞。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，但科学家能测出黑洞的存在，当然，无论是中子星还是黑洞，它们最后也会变成星云的一部分。
我们可以根据一段计算机运算动画来感受以下大质量恒星在生命末期所展现出的景象。
质量小于0.8太阳质量的恒星，会因自然的原因死亡，因为这类恒星的寿命大于140亿年，至今宇宙中还没有一颗耗尽了热核燃料补给的小恒星。
【提问】好同学们，我们知道了太阳一类的恒星和大质量恒星的演化过程，那现在各位同学能不能根据图，说一说它们两者演化过程的异同点？
是的，大质量恒星和太阳都是由宇宙间的星云尘埃能收缩形成原恒星从而形成成年态的恒星——主序星，而因两者其质量不同，质量小于8倍太阳的恒星都会一步步收缩成白矮星和黑矮星，而质量大于9被太阳质量的大质量恒星急剧变大然后爆炸后形成中子星或黑洞。
恒星有演化的过程，比之更加神秘悠久宇宙，也应该像恒星一样，有诞生，成长，死亡的时候。但宇宙的从前和未来究竟如何，还要等着大家去探索。
【感谢】好，以上就是这节课的所有内容，谢谢大家。