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(共28张PPT)
第3节 人类对宇宙的探索（1）
第三章 广袤浩瀚的宇宙
浙教版七年级上册
引入新课
2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课，并通过视频与地面课堂师生进行实时互动交流。
人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？
探索宇宙有哪些发现？
引入新课
视频：天宫课堂
新课教学
一、从地心说到日心说
地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。科学研究表明，地球位于太阳系内，太阳系位于银河系比较边缘的一个普通位置，并没有明显的独特地位。
关于宇宙和我们赖以生存的地球，从古到今，人们的认识经历了根本性的变革。那么，我们对宇宙的认识是如何改变的？
新课教学
1、我国古代对宇宙的认识
我国战国时期的盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。
到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和颗行星的基本运动规律,并能推算天象的发生。
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2、古代希腊人的宇宙观
早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。
公元2世纪，希腊天文学家托勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模型
托勒密认为，地球是宇宙中心，且静止不动，太阳、月球、行星和恒星等所有天体都围绕着地球在各自的圆形轨道上运转。
“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。所以在随后的1000多年里，普遍为人们所接受。
托勒密
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视频：哥白尼日心说
新课教学
3、哥白尼的“日心说”
科学家经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。
16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器，经过20年的天文观测与研究发现，与其他5颗行星一样，地球也是一颗行星。
哥白尼认为，天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。该模型认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。
哥白尼在著作《天球运行论》中阐述了“日心说”
的理论基础。
新课教学
与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。
“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。科学家伽利略用自制的望远镜观测天空，他收集的证据，逐渐让入们相信“日心说”是正确的。
新课教学
①太阳上有黑子，说明太阳并不完美；
②围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行；
③金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。
伽利略的观测发现与当时人们对宇宙的普遍认识并不一致，挑战了居于统治地位的“地心说”。1633年，罗马宗教裁判所判处伽利略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。
伽利略的发现：
新课教学
哥白尼“日心说”的建立，使人们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天我们知道，除了太阳，太阳系中还包括行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。
思考与讨论
“日心说”中有关宇宙以太阳为中心的提法也有不正确之处，请用相关知识解释。
太阳不是出于宇宙的中心。太阳位于太阳系中，太阳属于银河系，太阳系也不是银河系的中心。银河系也是众多星系中的一个，并非宇宙中心。
宇宙从哪里来？
宇宙将向何处去？
宇宙有多大？
宇宙有中心吗？
宇宙中还有适合人类生存的家园吗？
这些问题不断激励着人们去探索
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4、现代宇宙学说
视频：宇宙爆炸
新课教学
浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭示了宇宙中的许多奥秘。
二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观察了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它们的运动速度以及运动方向。
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1.读图，牧夫座星系离地球有多远，它的退行速度有多大？
牧夫座星系离地球25亿光年。退行速度39000Km/s。
2. 哪个星系的退行速度最大，哪个星系离地球最近？
长蛇座退行速度最大。室女座离地球最近。
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3.得出结论，星系距离地球的远近与其退行的速度有什么关系？
星系距离地球的远近与其退行的速度成正比关系。
4.预测距离地球50亿光年的星系的退行速度。
离地球50亿光年星系的退行速度为100000Km/s 。
新课教学
1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系意外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离，发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大，这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。
新课教学
哈勃提出了著名的哈勃定律：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。
哈勃定律可以用公式表示为：
v = H d
v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。
哈勃定律反映了宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。
思考与讨论：
几乎所有的星系都在退行，是否意味着地球处于宇宙的中心？
为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型，了解星系运动的特点。
1）准备一只气球，在其表面贴上一些圆形小纸片。小纸片代表星系；
2）在圆形小纸片上用笔做记号，表示星系上的“居民”，记录相邻“星系”的位置和距离；
3）用打气筒持续地向气球充气:使气球不断地胀大(即宇宙膨胀)；
4）观察气球在胀大过程中，各个圆形小纸片间距离的变化。这些原先靠得很近的“星系”之间的距离增大了吗
新课教学
实验表明，不管是哪个“星系”，其他“星系”都在不断地离它而去。各张圆形小纸片（星系）彼此后退，膨胀没有中心。
现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为理论基础，以天文观测为事实依据。
1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。
1922年，苏联科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收
缩的宇宙模型，遗憾的是这个动态的模型并不为当时的人们所重视。
思考与讨论：
我们是否可以做出这样的推断：宇宙在不断膨胀，这意味着过去的宇宙比现在小。那么，时间越往前，宇宙中的星系之间的距离是否必然越小？再往前倒退至某一时间，宇宙是否密集在一个点上？
1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的大爆炸理论奠定了基础。
宇宙大爆炸理论认为，宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。
新课教学
宇宙大爆炸理论合理吗？理论预测的结果与实际观测的结果相一致，理论才能被人们接受。
宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行星的形成与演化提供了所有的能量。
新课教学
虽然宇宙大爆炸理论仍然遇到了不少的疑难问题。宇宙让我们的思考广阔而深邃。宇宙有没有边界？宇宙会终结吗？ ....这些问题， 有待于人们去探索和证实。
科学阅读
爱因斯坦
阿尔伯特·爱因斯坦建立广义相对论后，意识到要将整个宇宙作为对象来研究，并将广义相对论作为研究宇宙的理论。宇宙论在落寞了几百年后，又开始恢复了生机。爱因斯坦坚信整个宇宙是一个和谐的整体。于是，爱因斯坦提出了有限无边、静态的宇宙模型。他
认为，宇宙整体上应该是静态。为此，他在方程中加了一
个宇宙常数，以维持宇宙的静态。当宇宙膨胀的预言被证实后，
爱因斯坦为这一发现而欢呼，并承认自己在宇宙模型中
人为地引入宇宙常数，是他人生中犯下的一个大错误。
当堂检测
1.下列关于“地心说”宇宙体系的说法，不正确的是(　　)
A．认为地球是宇宙的中心
B．打破了“天圆地方”的宇宙观，建立了宇宙空间的概念
C．可以解释5颗行星的观察路径
D．发展了“日心说”宇宙体系
D
2、下列是宇宙大爆炸理论观点的是（　　）
A．大爆炸引起宇宙的膨胀，现在正在加速膨胀
B．大爆炸引起宇宙的膨胀，现在膨胀已开始变慢
C．大爆炸发生于很久的过去，现在宇宙已处于稳定状态
D．大爆炸引起宇宙的膨胀，现在膨胀已结束且开始收缩
A
当堂检测
3、2016年2月12日，美国科学家宣布探测到来自遥远天体的引力波信号，这个发现可以帮助科学家探索宇宙的诞生和发展。下列正确的是（　　）
A．宇宙是有起源的、膨胀的、演化的
B．太阳是宇宙的中心
C．宇宙中星系间的距离是恒定不变的
D．地球是宇宙的中心
A
4、我们利用气球做了星系运动特点的模拟实验（如图所示），下列有关该实验的描述，错误的是（　　）
A．在气球表面画上的这些小圆点，模拟的是宇宙中的星系
B．给气球充气，使气球不断地胀大，模拟的是宇宙的膨胀
C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系的运动特点
D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙圆点更快
D
板书设计
3.3 人类对宇宙的探索（1）
一、从“地心说”到“日心说”
地心说：地球是宇宙的中心
日心说：太阳是宇宙的中心，地球及其他星体都围绕太阳作圆周运动；
二、现代宇宙学的发展
布置作业
1、复习本节课所学内容；
2、完成作业本中相应部分；
3、预习“银河系与河外星系”的相关内容。

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