初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第3节 银河系 宇宙评课课件ppt

这是一份初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第3节 银河系 宇宙评课课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了STSE，什么是银河系，拓展视野，什么是宇宙，自主活动，宇宙是如何演化的，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
在17世纪以前，人们只能用肉眼观测天体，观测能力很有限。整个天空肉眼可见的恒星大约有6 000多颗，其中比较著名的有北极星、北斗七星、织女星、牵牛星、天狼星、比邻星等。仰望星空，宇宙深处蕴藏着多少奥秘？
肉眼可见的恒星离我们有多远？
天体之间的距离非常遥远，如果用米或者千米来衡量天体之间的距离会很不方便。在天文学上，我们常常用光年作为天体距离的单位。光年指的是光在真空中一年内行进的距离。光年的符号是l.y.。光年与米的换算关系是：1 l.y.= 9.46×1015 m作为比较，日地距离约1.5×1011 m，太阳光从发出到地球，约需时8 min。
由于视力所限，我们肉眼所见的恒星（图16-3-2）大部分距离地球都在几百光年以内，比邻星是离我们最近的恒星，距离地球约4.3光年。从地球上看，天狼星是除太阳外最亮的恒星，距离我们约8.6光年。伽利略在1609年首次使用望远镜观测天体，开启了天文学一个新的时代。望远镜的使用，大大提高了我们的观测能力，极大开拓了人类的眼界，从此，人类的目光便从太阳系转向了更广阔的恒星世界。
望远镜是天文观测的重要工具，望远镜的使用极大地提高了我们的观测能力，不仅让我们看得更远，也让我们看得更清。除了光学望远镜，还有用于其他波长的红外望远镜、射电望远镜、X射线望远镜以及放置在太空的空间望远镜等。伽利略使用的第一架天文望远镜的口径仅有4 cm，但伽利略用它发现了月球上的环形山、木星的卫星等。我国的大型望远镜项目在立足自主建设的同时，积极参与国际合作。2016年在贵州平塘建成的500 m口径射电望远镜是目前世界上最大的射电望远镜，被誉为“中国天眼”，如图16-3-3所示。
“中国天眼”自建成以来，已经在脉冲星、快速射电暴等方面取得多项世界领先的研究成果。
在很长的一段时期内，人类对宇宙的认识实际上局限在太阳系内。1750年首次提出银河系（Galaxy）的概念，太阳系以及我们肉眼可见的众多恒星都属于一个更大的恒星系统——银河系。图16-3-1所示即为银河系的一部分。
200多年来经过无数天文学家和物理学家的不断努力，我们对银河系已经有了比较清晰的认识。银河系是一个直径约10万光年，包含约3 000亿颗恒星的庞大盘状恒星集团，中心是一个质量相当于400万个太阳的巨型黑洞，太阳位于距离银河系中心约27 000光年的地方。太阳携带整个太阳系围绕银河系中心转动，约2.5亿年旋转一周。银河系形成至今已有约100亿年。
银河系只是宇宙中一个普通的星系，宇宙中还存在着无数个类似银河系的星系，统称为河外星系（external galaxy）。我们已知的河外星系超过1 000亿个。图16-3-4所示为距离我们约250万光年的河外星系——仙女座星系M31。
黑洞是一个非常神秘的天体，由于强大的引力，使得黑洞所在的区域具有奇特的性质，外面的物体和光可以进入黑洞，而黑洞内的任何物体甚至光都无法逃离。也就是说，黑洞无法发出光或其他信息，因而外界的观察者是看不到黑洞的，这也是黑洞名称的由来。
近年来，科学家已经通过各种方法探测到了黑洞的存在，比如银河系中心就有一个巨大的黑洞，如图16-3-5所示，其中明亮部分是黑洞附近的气体发光所致。
2 000多年前的《尸子》一书中已经有“四方上下曰宇，往古来今曰宙”的说法。我们将时间、空间以及所有物质、能量构成的整体称为宇宙（universe）。宇宙是物理学最大的研究对象。
对一个均匀画有小圆点的气球缓慢吹气。观察气球膨胀时，相邻小圆点及相距较远的小圆点之间的距离如何变化（图16-3-6）。
美国天文学家哈勃（E. P. Hubble，1889—1953）通过对大量星系的观测研究发现，所有的星系都在远离我们，并且离我们越远的星系，远离的速度就越大。也就是说，随着时间的流逝，星系之间的距离在不断增加。那么反过来看，在很久以前，星系之间的距离一定比现在小得多，即宇宙是在膨胀的。发现星系都在远离，并不能说明地球是宇宙的中心。站在任何一个星系上看，所有其他星系也都在远离。上述活动中，形象地模拟了哈勃的发现。气球上的每个小圆点都可看成一个星系；当气球膨胀时，站在任何一个圆点上看，会发现所有的圆点都在互相远离，并且距离越远的圆点其远离的速度也越大。
美国物理学家伽莫夫（G. Gamw，1904—1968）在前人研究工作的基础上，于1948年提出我们的宇宙诞生于138亿年前的大爆炸。根据这个理论，大爆炸之初，温度和密度极高。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，温度逐渐下降，各种粒子开始形成。
大爆炸之后约38万年，质子、中子和电子结合形成原子，大量原子形成分子云，最后在引力作用下形成恒星和星系。随着宇宙的膨胀，大爆炸留下的光就变成了今天探测到的宇宙微波背景辐射。这个理论与目前的观测结果符合得比较好，在解释元素起源、宇宙微波背景辐射以及星系形成等方面都取得了很大的成功。
因为光速是有限的，光的传播需要时间。当我们用望远镜观测一个遥远的天体时，我们看到的实际上是这个天体在遥远的过去的样子。现在世界上最大的望远镜能够探测到100亿光年以外的天体，也就是说，我们能看到宇宙100亿年以前的样子。宇宙早期的奥秘竟然隐藏在遥远的宇宙深处。图16-3-7所示为韦伯空间望远镜拍摄的遥远星空，其中有些星系距离我们将近100亿光年。
微观粒子是物理学最小的研究对象，宇宙则是物理学最大的研究对象。物理学既可以描述电子、质子的性质，也可以描述星系和宇宙的起源。极大和极小在物理学中得到了绝妙的统一。无论是微观还是宏观或是宇观（图16-3-8），也无论是在实验室还是茫茫太空，物理世界的过去、现在和未来都应该遵循物理学的普遍规律。物理学已经取得了伟大的成就，但人类探索自然奥秘的步伐不会停止，永无止境。
1. 银河系的描述中，错误的是（　 ）A. 银河系直径约10万光年，太阳距其中心约2.7万光年B. 银河系是一个包含约3000亿颗恒星的盘状结构C. 太阳系位于银河系中心，绕银心旋转周期约2.5亿年D. 银河系中心存在超大质量黑洞，质量相当于400万个太阳
答案：C解析：C错误：太阳系并非位于银河系中心，而是处于距中心约2.7万光年的旋臂上。
2. 宇宙膨胀的证据是（　 ）A. 所有星系均向地球方向靠近B. 离地球越远的星系退行速度越大C. 宇宙起源于138亿年前一次静态爆炸D. 黑洞引力导致星系相互远离
答案：B解析：B正确：哈勃发现星系退行速度与距离成正比，是宇宙膨胀的核心证据。
3. 关于天文观测工具，说法正确的是（　）A. 伽利略望远镜首次观测到银河系结构B. "中国天眼"是光学望远镜，口径达500米C. 射电望远镜可接收可见光外的电磁波（如红外线、X射线）D. 哈勃空间望远镜因置于太空，避免了大气干扰
答案：D解析：D正确：哈勃望远镜在太空中运行，免受大气扰动。
1. 将地球、月球、太阳、银河系、太阳系、原子、电子、质子、氦原子核、山脉、建筑物、细胞按尺度从大到小排列。2. 简述地球、太阳系、银河系、宇宙之间的从属关系。3. 整个天空肉眼可见的恒星约有6 000多颗，你能说出哪些恒星的名称（如织女星等）？4. 根据宇宙的演化，太阳系的形成比银河系的形成更早还是更晚？