教科版 (2019)必修 第二册宇宙的起源和演化教学ppt课件

这是一份教科版 (2019)必修 第二册宇宙的起源和演化教学ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了导入与目标，第一部分，新课导入，素养目标，新课讲解，第二部分，宇宙的起源，宇宙的未来，暗物质，拓展霍金与天体物理等内容，欢迎下载使用。
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。
1.关注宇宙的起源和演化的研究进程。2.初步了解宇宙大爆炸理论。3.了解人类对宇宙永不停息的探索历程。
宇宙的起源和演化一直是人类探索的重要课题。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。
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(如图）。观察到星系光谱红移和距离的线性关系，即所谓哈勃定律。人们把红移归结于宇宙的膨胀，并推论宇宙是由于一百多亿年前的一次 大爆炸产生的，产生了标准的大爆炸宇宙学理论。
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。这一观测使人们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。
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。
大约150亿年前，我们所处的宇宙全部以粒子的形式、极高的温度、极大的密度，被挤压在一个“原始火球” 中。
1.大爆炸理论主要观点
大爆炸使物质四散出击，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。
2.大爆炸后宇宙发展的梗概宇宙起始于一次大爆炸，那时它的温度极高，密度极大，时间从此开始，空间从此扩大。
10-43s时，宇宙的密度是1093kg/m3，温度是1032K。宇宙是混沌一团。10-35s时，宇宙发生一次暴涨，直径在10-32s内膨胀了1050倍，温度降到1027K。宇宙中出现了各种各样的粒子，包括光子，它们不断通过相互作用而相互转化。106s时，温度降到1013K，出现了电子、正电子。lmin时，温度为109K，质子和中子结合成氮核。约100万年时，温度降到3000K，开始出现各种原子。存留的光子不再和粒子相互转化而在宇宙中到处游逛，使宇宙成为透明的。
K是热力学温度的单位。它的数值等于摄氏温度的数值加上273.15。
约10亿年时，开始形成恒星和星系。约100亿年时，出现我们的银河系、太阳和行星。约120亿年时，地球上出现了生命约137亿年时出现了人类，百万年后出现了现代文明。宇宙温度降到了约3K。至今宇宙的年龄估计为137亿年。膨胀速率按最大速率光速计，现今宇宙的“直径”约为137亿光年，即约为1.3 x 1023km.
1964年，科学家果然发现了这种存在于太空中的辐射。1989年发射的专用卫星更精确地测得了这种辐射。测得宇宙背景辐射温度为2.735K，与理论符合得相当完美。
思考：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
1998年，科学家索尔·珀尔马特（S.Perlmutter）、布莱恩·施密特（B.Schmidt）和亚当·里斯（A.Riess）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。
4月10日21时，全球六地（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿）同时召开新闻发布会，宣布人类首次利用一个口径如地球大小的虚拟射电望远镜，在近邻超巨椭圆星系M87的中心成功捕获世界上首张黑洞图像。
史蒂芬·霍金出生于英国牛津，17岁入读牛津大学，毕业后前往剑桥大学攻读宇宙学。他在 21岁被诊断为患运动神经细胞萎缩症后，曾一度打算放弃科学研究。但后来他重拾信心，勇敢面对病痛，继续潜心研究。20 世纪 70 年代，他与罗杰·彭罗斯一起提出：爱因斯坦的广义相对论暗示了空间和时间是从大爆炸“奇点”开始而至黑洞结束。这就是著名的奇性定理。他们因此在 1988 年共获沃尔夫物理学奖。霍金发现黑洞不完全是“黑”的，而是有向外的辐射，黑洞的温度会随其辐射而升高，最终会爆炸而消失。这就是著名的“霍金辐射”。霍金全身瘫痪，蜷缩于轮椅的狭小空间，他的思想却在无垠宇宙的最深处飞扬，穿越时间与空间，追寻宇宙的源头，探索黑洞的奥秘。
著名的哈勃太空望远镜自 1990 年 4 月 24 日升空以来，为人类源源不断地提供震撼人心的星际图像