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(共28张PPT)
3.3 人类对宇宙的探索（3）
——恒星
课前引入｜恒星的演化
想象一下，如果突然间太阳消失，世界将会变成怎样？漆黑笼罩大地，万物失去生机。而实际上，太阳也像其他恒星一样，有着自己的生老病死。这是一场跨越亿万年的壮丽史诗，每颗星星都在讲述着宇宙的故事。让我们一同开启这场星际探索之旅吧！
恒星的诞生
想象中在高密度分子云诞生的恒星
恒星的诞生 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。
随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。
恒星的演化过程
当恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。
恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢？像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处于它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。
恒星寿命与质量的关系
恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。
探索活动
1.一颗质量是太阳80%的恒星能存在多久？一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？
一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在的时问大约为130亿年，而一颗质量是太阳1.7倍的恒星能存在的时问大约为30亿年
探索活动
2.描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。
一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。
探索活动
2.描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。
一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。
太阳目前的状态（成年阶段）
太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后,太阳将进入晚年期。
太阳的晚年阶段｜红巨星
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
当太阳膨胀到接近火星轨道时，将吞噬水星、金星、地球，预计太阳在红巨星阶段持续大约10亿年时间，亮度升高到今天的近1万倍
红巨星不断地把外层物质抛向太空，在星体周围形成行星状星云
太阳的晚年阶段｜白矮星
形成行星状星云后，它的核聚变过程中形成的一些物质将进入星际介质参与再循环
球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星
太阳的晚年阶段｜黑矮星
最后慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成黑矮星阶段——星云的一部分，进入新的循环
太阳的一生
星云(收缩)
太阳(球核收缩)
红巨星(球核进一步收缩)
白矮星(核反应停止)
黑矮星
消亡
思考与讨论
了解太阳一生的演化让我们对宇宙的宏大、神秘、复杂和有序有了更深刻的感悟，太阳一生的演化过程展示了宇宙中天体的形成、发展和消亡的复杂机制。这让我们意识到宇宙中存在着各种各样的天体，它们都遵循着特定的物理规律，但又表现出丰富多彩的特征和行为。这也激发了我们对未知的探索欲望和对宇宙的敬畏之心。
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
恒星的演化
如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量,它会演变成红巨星,最终演变成为白矮星,即体积很小、质量不太小的恒星。
如果恒星的质量是太阳质量的10～20倍,它的体积会急剧变大,形成红超巨星,随后爆发成超新星,最终演变成为体积极小、密度极大的中子星。
恒星的演化
当恒星的质量更大时,其内部将产生巨大压力,物质被“压”成了更为神奇的天体——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,但科学家能确定它的存在。
恒星的演化示意图
黑洞的发现
几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7×104光年之遥。
思考与讨论
大恒星在演化过程中，先变成体积巨大的红超巨星；随后爆发成体积较小的超新星；超新星爆炸后，可形成体积极小的中子星或黑洞。所以说，其在演化过程中体积先变大，后变小。 大恒星演化到最后有两种可能：中子星或黑洞。
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
黑洞
科学阅读｜中子星
中子星，是处于演化后期的恒星。当恒星的质量大于8倍太阳质量时，它就有可能变为中子星。中子星并不是恒星的最终状态，它还会进一步演化为不发光的黑矮星。 中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20 km，但密度大得惊人，1cm3的质量达1亿吨甚至几十亿吨，且由于巨大的质量产生了强大的引力。脉冲星(中子星的一种)的中心压力可达到1×1028个大气压，比地心压力大3×1021倍，比太阳中心压力大3×106倍。
科学阅读｜中子星
中子星的能量辐射是太阳的近100万倍，它在1s内辐射的总能量若全部转化为电能，就够目前我们地球用几十亿年。中子星的表面温度可达1×107℃，中心温度还要高数百万倍。
根据科学家估计，银河系内中子星的总数在20万颗以上。
（2023 宁波月考）宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是人类首次拍摄到的黑洞照片。下列说法错误的是（　　）
A．黑洞是客观存在的天体
B．黑洞是一种密度极小的天体
C．光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用
D．演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星
B
小试牛刀
（2024 南浔区）关于恒星演化的不同阶段，发光、发热消耗的能量说法错误的是（　　）
A．主序星 核能
B．白矮星 核能
C．红巨星 核能
D．形成中的恒星 引力势能
B
小试牛刀
宇宙中的天体都历经诞生、成长、成熟到衰老、死亡的缓慢演化过程。如图是今年人类首次拍摄到的黑洞照片，在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是（　　）
A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星
A
小试牛刀
如图为恒星的寿命与其质量的关系图，由图可知，恒星质量越大，其寿命越 （选填“长”或“短”），若一恒星的质量为太阳质量的1.8倍，则它的寿命约为 ×109年
短
小试牛刀
30
我们可以用一个条形图来描述太阳的一生：
（1）我们现在每天看到的太阳大约处于图中的某个点的附近，这个点 。
A.A点. B.B点 C.C点 D.D点
（2）在DE阶段，太阳将形成 。
A.红巨星 B.星云 C.稳定状态的恒星 D.超新星
（3）当太阳的生命走到尽头F点时，它将变成一颗 。
A.超新星 B.暗矮星 C.白矮星 D.黑洞
C
小试牛刀
A
B
思维点拨

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