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(共26张PPT)
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子
第1节 浩瀚的宇宙
物理观念：了解宇宙的层次结构（地球-太阳系-银河系-宇宙），知道人类对宇宙的认知历程（地心说、日心说）；
科学思维：了解宇宙的层次结构（地球-太阳系-银河系-宇宙），知道人类对宇宙的认知历程（地心说、日心说）；
科学探究：结合“冥王星降级”案例，体会科学定义的严谨性与发展性；
科学态度与责任：了解我国航天成就，增强民族自豪感，激发探索宇宙的兴趣。
教学重点：宇宙的层次结构；人类对宇宙的认知发展；
教学难点：建立宇宙尺度的空间概念；理解宇宙膨胀与大爆炸理论。
当我们仰望星空时，是否好奇宇宙的模样？今天我们一起走进《浩瀚的宇宙》
观测星空
知识点一：宇宙概观
人类对宇宙的最初认知
地球是静止不动的，是宇宙的中心：太阳、月亮绕地球转动。
“地心说”观点
太阳是宇宙的中心，地球等行星绕太阳转动。
哥白尼与日心说
随着望远镜的发明，人类对宇宙的认知又进了一步。
18世纪后，天文望远镜让人类发现：太阳不是宇宙的中心，宇宙自身的产生的演化还有很多未知的规律。
望远镜与宇宙新认知
天文望远镜
银河系
望远镜让我们看到了更广阔的宇宙。
宇宙的结构到底是什么样的？
太阳的参数：
宇宙层次1：太阳系
半径约7×105km，表面温度6×103K，核心温度1.57×107K。
太阳系（示意图）
太阳系以太阳为中心，包括太阳、八颗行星及其卫星，以及数量众多的小行星、彗星等。我们生活的地球是浩瀚宁宙中太阳系内的一颗行星。
太阳系的行星有什么特点？
太阳系中行星的一些数据
“天文单位”数值取地球
和太阳之间的平均距离
“地球日”指地球自转一周的时间，大约是23 h 56 min
体积最大的行星
离太阳最远的行星
思考：曾经的“第九大行星”冥王星，为什么被降级了？
为什么冥王星被降级？
1930年，冥王星被列为行星；2006年被定义为“矮行星”。
冥王星
柯伊伯带
新行星定义：
“行星”指的是环绕太阳运行、质量足够大、呈球形）或近似球形、并能通过引力清空轨道附近碎物的天体。
冥王星因无法“清空轨道”，失去行星身份
宇宙层次2：银河系
组成
约2000亿颗恒星（如太阳），像“中央突起、四周扁平的旋转铁饼”，称为银盘。
银河系
尺度
银盘直径约8.2万光年；离地球最近的恒星（比邻星）距地球约40万亿千米。
从比邻星发出的光约年4年才能到达地球——4光年
银河系之外，还有更广阔的天地。
宇宙层次3：河外星系与星系团
河外星系
银河系外的类似星系（如仙女星系，距银河系220万光年）
星系团
多个星系组成的系统（如阿伯尔2218星系团），直径可达1000万光年以上
阿伯尔2218星系团
仙女星系
我们看到的仙女星系，其实是它220万年前的样子
当前，望远镜能观察至少130亿光年距离的天体
1.我国计划建设一台最终口径达8m的EAST通用光学望远镜，建成后它将是世界的“东方之眼”。利用EAST通用光学望远镜可研究宇宙中的物体。下列物体中，空间尺度最大的是（　　）
A．银河系 B．太阳系
C．土星 D．月球
A
2.在太阳系中，水星、金星、地球、火星是离太阳最近的四颗（　　）
A．卫星 B．行星
C．恒星 D．彗星
B
知识点二：飞向太空
首次为人类利用火箭迈向太空提供科学依据的是齐奥尔科夫斯基。
航天先驱——齐奥尔科夫斯基
齐奥尔科夫斯基——
没造过火箭的火箭之父
贡献：
利用喷气反作用力推进的多级火箭是实现太空飞行最有效的工具，液态氢和液态氧可以作为火箭发动机的推进剂。
1957年：苏联发射第一颗人造地球卫星。
人类太空第一步——从人造卫星到载人航天
1961年：苏联“东方-1”号飞船，人类首次进入太空。
1969年：美国“阿波罗-11”号飞船，人类首次登上月球。
中国航天：从“东方红”到空间站
中国航天：起步与突破
1970年：发射第一颗人造卫星“东方红一号”。
1992年：启动载人航天工程“三步走战略。
2003年：神舟五号，杨利伟进入太空（我国称为第三个独立掌握载人航天技术的国家）。
东方红一号
杨利伟在神舟五号舱内
第二步：空间实验室
2008年：神舟七号，首次太空出舱。
2011年：天宫一号，实现空间交会对接。
2016年：天宫二号，开展空间科学实验。
神舟七号出舱
天宫一号与神州八号对接
2004年：启动探月计划。
中国航天：从“东方红”到空间站
第三步：中国空间站
2021年4月：天和核心舱发射，空间站组装启动。
2022年：完成“T”字基本构型，全面实现航天工程“三步走”战略，正式进入空间站应用与发展阶段。
2021年5月：首次火星探测任务天问一号探测器在火星成功着陆。
2021年10月：“羲和号”卫星发射升空，步入“探日”时代。
天和核心舱发射
天问一号探测器着陆火星
中国空间站“T”字基本构型
中国航天：从“东方红”到空间站
3.图为“嫦娥五号”探测器运动轨迹，下列对此过程说法正确的是（ ）
A．地球是太阳系的中心，月亮绕着地球旋转
B．探测器登月前需要减速，需要向运动方向
的反方向喷射高速气体，以获得制动力
C．探测器绕月飞行时，它的运动状态一直在
改变
D．随着嫦娥五号远离地球，其惯性越大
C
4.近些年，我国的航天事业突飞猛进，取得了举世瞩目的伟大成果，中国空间站的建立就是其中之一。宇航员在空间站内是通过 波与地面联系的；当太阳能电池板给机械臂充电时，太阳能电池板相当于电路中的 ；在太阳系、地球、月球、空间站中，空间尺度最大的是 。
电磁
电源
太阳系
知识点三：破解宇宙奥秘之路
宇宙的起源：膨胀的宇宙
1929年发现：河外星系都在远离银河系，且离得越远，退行速度越快。
宇宙在膨胀
就像吹气球，气球上的点会互相远离——宇宙就是这样膨胀的。
宇宙的起源：大爆炸理论
1948年提出：宇宙起源于一次大爆炸，爆炸生成的“原始火球”不断膨胀而逐渐冷却，形成今天的宇宙。
大爆炸不是“炸弹爆炸”，而是空间本身的膨胀——从一个极小的“奇点”，变成如今浩瀚的宇宙。
大爆炸理论
（示意图）
宇宙的未来：两种猜想
猜想1：
永远膨胀下去
猜想2：
膨胀到一定程度收缩，再次大爆炸（轮回说）
5.关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．地球是宇宙的中心
B．宇宙是一个没有层次的天体结构系统
C．月球是太阳的卫星
D．宇宙是有起源的，并且是不断膨胀、演化的
D
6.在探索宇宙过程中， （选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。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而去，我们就会得出宇宙正在 （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。
哥白尼
膨胀
浩瀚的宇宙
宇宙概观
飞向太空
破解宇宙奥秘之路
认知历程
层次结构
关键案例：冥王星降级（2006年，因无法清空轨道）
地心说：地球为宇宙中心
日心说：哥白尼提出，太阳为中心
望远镜时代：太阳非宇宙中心
太阳系：太阳+八行星+卫星等，含行星参数
银河系：约2000亿恒星，直径8.2万光年
河外星系与星系团：如仙女星系、阿伯尔2218星系团
宇宙先驱：齐奥尔科夫斯基，提出多级火箭理论
国际成就
1957年：苏联首颗人造卫星
1961年：苏联首次载人太空飞行
1969年：美国首次载人登月
中国成就
起步：1970年东方红一号
载人航天：2003年神舟五号等
探月探火：探月计划、2021年天问一号着陆火星
空间站：2022年完成“T”字构型

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