资源简介

(共25张PPT)
幻灯片 1：封面
课程标题：16.1 浩瀚的宇宙
学科与年级：北师大版 九年级物理
教师姓名：[教师姓名]
衔接提示：从身边的通信技术延伸至更广阔的宇宙空间，本节课将带我们跳出地球，探索宇宙的层级结构、演化历程及人类的探索成果。
幻灯片 2：学习目标
了解宇宙的尺度层级（地球→太阳系→银河系→河外星系→总星系），建立 “宏观尺度” 的认知，知道各层级的大致尺度范围。
掌握太阳系的组成（太阳、八大行星及卫星、小行星、彗星等），理解行星的运动规律及太阳对太阳系的主导作用。
认识银河系的结构特点（圆盘状、银核、旋臂），了解河外星系的存在，知道宇宙是由大量星系构成的。
了解人类探索宇宙的历程（从肉眼观测到航天器探测），关注现代天文发现（如黑洞、暗物质），培养对宇宙探索的科学态度。
幻灯片 3：课程引入 —— 从 “地球是中心” 到 “宇宙无边界”
情境对比：
图片 1：古希腊 “地心说” 示意图（地球位于宇宙中心，太阳、行星绕地球转动）；
图片 2：现代宇宙全景图（无数星系分布在浩瀚空间中，地球只是太阳系中一颗普通行星）；
视频片段：哈勃望远镜拍摄的 “宇宙深空场”（包含数千个星系，展示宇宙的广阔）。
核心疑问：人类对宇宙的认知如何从 “地心说” 发展到 “宇宙由星系构成”？我们身处的宇宙究竟有多大？它由哪些部分组成？
引入逻辑：从人类对宇宙的认知变迁切入，感受科学探索的递进性，进而展开对宇宙尺度与结构的系统学习，理解 “浩瀚” 的具体含义。
幻灯片 4：宇宙的尺度层级 —— 从 “我们的地球” 出发
1. 第一层级：地球与地月系
地月系：由地球和月球组成，是人类最熟悉的天体系统。
地球：太阳系中唯一有液态水、有生命存在的行星，赤道半径约 6400km，是人类目前唯一的家园；
月球：地球唯一的天然卫星，距离地球约 38 万 km，绕地球公转周期约 27.3 天，是人类首个登陆的地外天体（1969 年阿波罗 11 号登月）。
尺度认知：地月系直径约 76 万 km，相较于宇宙尺度虽微小，却是人类探索宇宙的 “起点站”。
2. 第二层级：太阳系
组成：以太阳为中心，包含八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、行星的卫星（如月球、木卫二）、小行星带（位于火星与木星之间）、彗星（如哈雷彗星）、流星体等。
太阳的主导作用：
太阳是太阳系的中心天体，质量占太阳系总质量的 99.86%，通过万有引力吸引所有天体绕其公转；
太阳是一颗恒星，通过内部核聚变（氢聚变为氦）释放能量，为太阳系提供光和热，是地球上生命存在的能量来源。
八大行星的分类与特点：
类别
行星名称
特点
类地行星
水星、金星、地球、火星
体积小、密度大、由岩石构成，表面有固态地壳
巨行星
木星、土星
体积大、密度小、由氢和氦组成（气态行星），土星有明显光环
远日行星
天王星、海王星
距离太阳远、温度低，表面有冰层或气态外壳
尺度认知：太阳系的直径约 1 光年（以最远行星轨道计算），八大行星绕太阳公转轨道近似为椭圆，公转方向一致（自西向东）。
3. 第三层级：银河系
结构特点：
形状：类似 “中间厚、边缘薄” 的圆盘，直径约 10 万光年，中心区域称为 “银核”（质量密集，可能存在超大质量黑洞），圆盘周围有四条主要旋臂（如猎户座旋臂，太阳系位于猎户座旋臂边缘，距离银核约 2.6 万光年）；
组成：由约 1000 亿 - 4000 亿颗恒星、大量星云（气体和尘埃）、行星系统组成，太阳系只是银河系中一颗普通恒星的行星系统。
尺度认知：1 光年 = 9.46×10 km，银河系直径 10 万光年，意味着光从银河系一端传到另一端需要 10 万年，远超太阳系尺度。
4. 第四层级：河外星系与总星系
河外星系：指银河系以外的其他星系，它们与银河系一样，都是由大量恒星、星云组成的天体系统。
举例：仙女座星系（距离银河系约 254 万光年，是距离银河系最近的大型星系，肉眼可见）、三角座星系；
数量：目前人类观测到的河外星系超过 1000 亿个，每个星系都包含数十亿到数千亿颗恒星。
总星系：人类目前可观测到的宇宙范围（以地球为中心，半径约 930 亿光年），包含所有已发现的星系和星际物质，是我们认知中的 “宇宙” 边界（实际宇宙可能远超可观测范围）。
尺度认知：可观测宇宙半径 930 亿光年，光从可观测宇宙边缘传到地球需要 930 亿年，这样的尺度让我们深刻体会 “浩瀚” 的含义。
幻灯片 5：太阳系的细节 —— 我们的 “恒星家园”
1. 太阳：太阳系的 “能量核心”
太阳的结构（从内到外）：
核心区：温度约 1500 万℃，压强极高，氢原子核在此发生核聚变，释放出巨大能量（E=mc ，质量亏损转化为能量）；
辐射区：能量以辐射形式向外传递，需数十万年才能到达表面；
对流区：能量以对流形式传递，形成 “米粒组织”（太阳表面的对流细胞）；
大气层（光球层、色球层、日冕层）：光球层是我们看到的 “太阳表面”，温度约 5500℃，黑子（低温区域）发生在此；色球层有耀斑（剧烈能量爆发）；日冕层会向外喷射太阳风（高能粒子流）。
太阳活动的影响：太阳风到达地球时，受地磁场偏转，在两极形成极光；强烈耀斑可能干扰地球电离层，影响无线电通信。
2. 太阳系的 “特殊成员”
小行星带：位于火星与木星之间，由大量岩石碎片组成（可能是未形成行星的 “半成品”），直径从几米到数百千米不等，少数小行星可能撞击地球（如 6500 万年前导致恐龙灭绝的小行星撞击事件）。
彗星：由冰和岩石组成的 “脏雪球”，靠近太阳时，冰物质受热汽化，形成彗尾（背离太阳方向），最著名的是哈雷彗星，公转周期约 76 年，最近一次回归是 1986 年，下次回归将在 2061 年。
卫星：除水星、金星外，其他行星都有卫星，地球有 1 颗（月球），木星有 95 颗已发现卫星（如木卫二，表面有冰层，冰层下可能存在液态海洋，是寻找地外生命的候选地）。
幻灯片 6：银河系与河外星系 —— 宇宙的 “星系森林”
1. 银河系的 “邻居” 与结构
银河系的组成：除恒星外，还包含大量星际物质（气体、尘埃），这些物质在引力作用下可能形成新的恒星（如猎户座星云，是著名的 “恒星诞生地”）。
恒星的生命周期：
诞生：星际云收缩→原恒星→主序星（如太阳，处于主序星阶段，已稳定燃烧约 46 亿年，还将持续约 50 亿年）；
衰老：主序星燃料耗尽→红巨星（如未来的太阳将膨胀为红巨星，吞噬水星、金星）→白矮星 / 中子星 / 黑洞（根据恒星质量不同，最终归宿不同，质量大于 20 倍太阳质量的恒星可能形成黑洞）。
2. 河外星系的发现与分类
发现历程：20 世纪 20 年代，天文学家哈勃通过观测 “造父变星”（亮度周期性变化的恒星，可用于测量距离），证明仙女座星云是银河系外的独立星系，打破 “银河系即宇宙” 的认知。
星系分类：
螺旋星系：具有旋臂结构，如银河系、仙女座星系；
椭圆星系：形状呈椭圆，无明显旋臂，质量差异大；
不规则星系：形状不规则，多由星系碰撞或引力干扰形成。
宇宙的膨胀：哈勃通过观测发现，所有河外星系都在远离我们，且距离越远，远离速度越快（哈勃定律），证明宇宙正在膨胀，为 “宇宙大爆炸理论” 提供了关键证据。
幻灯片 7：人类探索宇宙的历程 —— 从 “肉眼” 到 “航天器”
1. 早期观测：肉眼与望远镜的突破
肉眼观测：古代人类通过肉眼观察星空，记录星座（如北斗七星）、行星运动，形成早期天文历法（如中国古代的 “二十四节气” 与太阳运动相关）。
望远镜时代：
1609 年，伽利略发明天文望远镜，首次观测到月球表面的环形山、木星的四颗卫星（木卫一至木卫四），为 “日心说” 提供了实证，推翻 “地心说”；
1846 年，通过牛顿力学计算，天文学家发现海王星（“笔尖上发现的行星”），证明科学理论对观测的指导作用。
2. 现代探索：航天器与空间望远镜
航天器探测：
无人探测：如 “旅行者 1 号”（1977 年发射，目前已飞出太阳系，是人类飞得最远的航天器）、“嫦娥系列” 探月工程（实现月球软着陆、采样返回）、“天问一号” 火星探测（实现火星绕、落、巡）；
载人航天：1961 年加加林成为首位进入太空的人类，1969 年阿波罗 11 号实现人类首次登月，国际空间站（ISS）是目前在轨运行的最大空间实验室，多国合作开展太空科学实验。
空间望远镜：
哈勃望远镜（1990 年发射，运行在地球轨道）：拍摄到大量高清宇宙图像，如 “鹰状星云”（“创世之柱”）、“宇宙深空场”，帮助人类了解星系演化、暗能量等；
詹姆斯 韦伯望远镜（2021 年发射，红外波段观测）：能观测到更遥远、更早期的星系，探索宇宙大爆炸后第一批恒星和星系的形成。
3. 前沿探索：黑洞与暗物质
黑洞：质量极大、引力极强，连光都无法逃逸的天体，通过观测黑洞周围物质的吸积盘（高温气体发出的 X 射线）可间接探测到黑洞，2019 年人类首次拍摄到黑洞照片（M87 星系中心黑洞）。
暗物质与暗能量：
暗物质：无法直接观测，但通过星系旋转速度、引力透镜效应证明其存在，约占宇宙总质量的 85%，维持星系的结构稳定；
暗能量：推动宇宙加速膨胀的未知能量，约占宇宙总能量的 68%，是当前宇宙学研究的核心谜题之一。
幻灯片 8：课堂小结
知识框架回顾：
宇宙尺度层级：地月系→太阳系（直径约 1 光年）→银河系（直径约 10 万光年）→河外星系→总星系（可观测半径 930 亿光年）；
太阳系：太阳（核聚变供能）为中心，八大行星分三类，含小行星、彗星等成员；
星系世界：银河系是螺旋星系，河外星系分三类，宇宙正在膨胀；
人类探索：从肉眼到航天器，从月球到深空，不断拓展对宇宙的认知。
重点强调：宇宙的 “浩瀚” 不仅体现在尺度上，更体现在其复杂的结构与未知的奥秘；人类对宇宙的探索是持续的科学过程，需要基于证据的推理与创新的技术支撑。
幻灯片 9：课堂练习 1
下列关于太阳系的说法，正确的是（ ）
A. 太阳系的中心天体是地球
B. 八大行星中，木星是体积最大的行星
C. 小行星带位于木星与天王星之间
D. 哈雷彗星的公转周期约为 100 年
关于银河系的描述，错误的是（ ）
A. 银河系是一个螺旋星系，有明显的旋臂
B. 太阳系位于银河系的银核中心附近
C. 银河系直径约 10 万光年
D. 银河系包含大量恒星、星云等天体
人类首次观测到河外星系，证明银河系不是宇宙的全部，这一突破归功于（ ）
A. 伽利略的望远镜观测
B. 哈勃对造父变星的研究
C. 阿波罗 11 号的登月探测
D. 哈勃望远镜的深空观测
幻灯片 10：课堂练习 2
请按尺度从小到大的顺序，排列下列天体系统：太阳系、地月系、银河系、总星系、河外星系。
太阳为什么能成为太阳系的中心天体？它通过什么方式为太阳系提供能量？
结合人类探索宇宙的历程，说明 “科学理论” 与 “观测技术” 之间的相互作用（举例说明）。
幻灯片 11：课堂练习答案
B（解析：A 选项，中心天体是太阳；C 选项，小行星带位于火星与木星之间；D 选项，哈勃彗星周期约 76 年）
B（解析：太阳系位于银河系猎户座旋臂边缘，距离银核约 2.6 万光年）
B（解析：哈勃通过造父变星测量距离，证明仙女座星云是河外星系）
答：地月系→太阳系→银河系→河外星系→总星系（注：河外星系与银河系尺度相当，总星系包含银河系和所有河外星系）
答：① 太阳成为中心天体的原因：太阳质量占太阳系总质量的 99.86%，强大的万有引力吸引所有太阳系天体绕其公转；② 能量来源：太阳内部发生氢核聚变为氦核的核聚变反应，亏损的质量转化为能量（E=mc ），以光和热的形式辐射到太阳系。
答：① 科学理论指导观测技术：如牛顿力学理论预测了海王星的存在，指导天文学家通过观测找到海王星；② 观测技术推动科学理论发展：如伽利略望远镜观测到木星卫星、月球环形山，为 “日心说” 提供实证，推翻 “地心说”；哈勃望远镜观测到宇宙膨胀，为 “宇宙大爆炸理论” 提供支持。两者相互促进，推动人类对宇宙的认知不断深化。
幻灯片 12：拓展思考
为什么说 “地球是太阳系中一颗普通但特殊的行星”？（提示：普通性 —— 与其他类地行星结构相似，绕太阳公转；特殊性 —— 是唯一有液态水、有生命存在的行星，具备生命生存的温度、大气、水等条件）
宇宙大爆炸理论认为 “宇宙起源于 138 亿年前的一次大爆炸”，支持这一理论的证据有哪些？（提示：宇宙膨胀（哈勃定律）、宇宙微波背景辐射（大爆炸残留的热辐射）、宇宙中氢和氦的比例与理论预测一致）
幻灯片 13：结束语
总结与延伸：本节课我们认识了宇宙的尺度层级、太阳系与银河系的结构，以及人类探索宇宙的艰辛与成就。宇宙中仍有许多未解之谜（如暗物质、黑洞的本质），等待未来的科学家去探索。下一节课我们将学习 “能量的转化与守恒”，从宇宙的宏观尺度回归到能量的微观规律，探索能量在不同场景中的转化与守恒法则。希望大家课后多关注天文新闻，保持对浩瀚宇宙的好奇与思考！
北师大版2024版物理九年级全册【精做课件】
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16.1浩瀚的宇宙
第十六章 永恒的探索_宇宙和粒子
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新课导入
生活再体验
宇宙是浩瀚的，人类在对太阳系内金星、木星、土星、水星、火星、天王星和海王星以及其他小行星探测的同时，还将冲出太阳系，到广阔的宇宙空间航行，进行星际探测，那么宇宙深处会是怎样的情景呢
从太阳系到银河系
观察与思考
我们生活的地球，只是太阳系这个大家族中的一员。地球离太阳约1.5×108 km。太阳的直径是地球的109倍，质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。太阳系的八大行星中离太阳最远的是海王星，两者相距约4.496×109 km。
从太阳系到银河系
在晴朗少云的夜晚，仰望天空，会看到一条白茫茫的光带横卧在天空中，人们称之为银河。这是由三千多亿颗恒星形成的巨大星系，天文学上称之为“银河系 ( Galaxy ) ”。太阳只是银河系中普通的一员。
银河系的尺度大约是1.0×105 l.y. ( 光年) ，相当于9.460 5×1017 km。
从太阳系到银河系
太阳系数据
地球与太阳关系：地球距太阳约 1.5×108km；太阳直径是地球的 109倍，质量是地球的 33万倍，体积是地球的 130万倍。
行星分布：海王星是离太阳最远的行星，距离约 4.496×109km。
银河系特征
恒星数量：包含超过 3000亿颗恒星，太阳是其中普通一员。
结构描述
正面视角：类似巨大旋涡，高速旋转（图10-4-2a）；
侧面视角：呈中间厚、边缘薄的扁盘状（图10-4-2b）。
运动规律：太阳约每 2.3亿年 绕银河系中心公转一周。
尺度数据：银河系直径约 1.0×105光年（9.4605×1017km）。
宇宙到底有多大
宇宙是包括地球在内的一切天体的无限空间，是万物的总称，是时间和空间的统一。
宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中，在空间上无边无界，在时间上无始无终。宇宙是多样而又统一的，它的多样性在于物质的表现形态；它的统一性在于其物质性。
宇宙到底有多大
观测技术与宇宙尺度
射电望远镜发展：人类观测范围扩展至 1.37×1010光年（可观测宇宙直径）。
宇宙组成
星系数量：可观测范围内约存在 上千亿个星系；
恒星数量：每个星系含约 1000亿 颗恒星，宇宙恒星总数达 1022个。
宇宙的无限性
当前认知局限：可观测宇宙外可能存在更广阔结构，但受技术限制无法观测；
探索方向：未来需进一步研究宇宙边界与未知天体系统。
宇宙到底有多大
宇宙的来源
研究发现：星系在相互远离，宇宙在膨胀。
宇宙诞生于137亿年前的一次大爆炸。
距今约50亿年前，太阳从一团尘埃气体云中逐渐诞生 ，现在正是它的壮年时期。
宇宙到底有多大
科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生爆炸，爆炸后留下的物质会变成一种天体，它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫做“黑洞”。
开发新家园
俄国著名的火箭先驱者齐奥尔科夫斯基曾经说过：“地球是人类的摇篮，但是你不能永远待在摇篮里。”科学的发展，必将使人们实现星际航行，到其他天体上创建新的家园。也许，若干年后，我们会在宇宙深处，找到高等生命——人类的新朋友。
月球基地里的农场
美国宇航局打算用3D打印的方式在月球上盖房子
开发新家园
开发新家园
知识点1 宇宙
1. 下列物体中，尺度最大的是( )
A
A. 太阳 B. 月亮 C. 地球 D. 人造卫星
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2. 随着科学技术的进步，我国在航天领域取得了举世瞩目的
成就，对宇宙的探索不断深入。以下所述的航天器中，距离
地球最远的是( )
D
A. 执行导航任务的北斗系列卫星
B. 月球上行走的“玉兔号”月球车
C. 在轨运行的“天宫”空间站
D. 正在运行的“天问一号”火星探测器
返回
3.［2024·扬州期末］在宇宙探索的过程中，
________（选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了
哥白尼
光年
膨胀
“日心说”。现代天文学研究表明，太阳不是宇宙的中心。天
体之间相距很远，天文学常用______做长度单位。如图所示，
向粘有金属小颗粒的气球中打气时，任一金属小颗粒与周围
的其他小颗粒都相互远离。同理，我们观察到所有的星系正
在远离我们，我们就会得出宇宙正在______（选填“膨胀”或
“收缩”）的结论。
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知识点2 微观世界
4. ［2024·济南］在 粒子散射实验的基础上，提出了原子
核式结构模型的科学家是( )
B
A. 阿伏伽德罗 B. 卢瑟福
C. 汤姆孙 D. 道尔顿
返回
5. ［2024·徐州］2023年诺贝尔物理学奖授予了阿秒激光的
研究。1阿秒等于 秒，阿秒激光可以帮助科学家观测原
子中做超快速运动的( )
A. 原子核 B. 质子 C. 中子 D. 电子
D
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6. 如图所示，关于原子的结构，下列说法错误的是( )
A
A. 原子由质子和中子组成
B. 原子由原子核和核外电子组成
C. 原子的质量几乎全部集中在原
子核内
D. 原子核是带正电的
返回
7. 《庄子·天下》中曾有下列记载：“一尺之棰，日
取其半，万世不竭。”其意是指物质是无限可分的。常见的物
质是由____________构成的，窗台上细小的灰尘，空气中极
小的水珠______（选填“是”或“不是”）分子。
分子、原子
不是
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知识点3 纳米科技
8. 科学家探索物质微观结构的过程中，按照不同的层次提出
了分子、原子、质子等微粒的名称。下列微粒中，从空间尺
度来看，最小的是( )
B
A. 原子 B. 夸克 C. 中子 D. 分子
返回
9. 石墨烯是受到广泛关注的纳米材料，它的熔点超过
，具有优良的导电性、导热性、高强度和超轻薄等
属性。可以预见，石墨烯未来的应用将相当广阔。根据石墨
烯的属性，你认为石墨烯不能用来制成( )
D
A. 高压输电线 B. 电脑的散热片
C. 制造航天飞机 D. 保暖内衣的保暖层
返回
10.纳米是______的单位。纳米材料是由纳米颗粒经过特殊工
艺制造而成的，室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长
50倍而不断裂，这一事例表明纳米铜具有较好的________
（选填“延展性”“柔韧性”或“硬度”）。
长度
延展性
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课堂小结
1．太阳系家族 2．银河系 3．宇宙的尺度 4．开发新家园
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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