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10.4 浩瀚的宇宙 （导学案）
【学习目标】
1. 认识从太阳系到银河系只是各深处宇宙中，各部分的结构，了解宇宙的大致尺度（物理观念）
2. 通过学习认识宇宙大致的结构与规模，感受宇宙的无穷无尽，激发宇宙探索及开放宇宙兴家园的兴趣（科学态度与责任）
【学习重点】认识宇宙各部分结构层次；认识宇宙各部分大致尺度
【学习难点】正确理解图景
【自主预习】阅读教材第134页第4节《浩瀚的宇宙》，并完成以下内容：
1. 从太阳系到银河系
太阳系的中心天体是太阳，它集中了太阳系总质量的99.86%，它控制了太阳系里所有的天体，使这些天体都绕太阳公转。我们生活的地球，只是太阳系这个大家族中的一员。地球距离太阳约1.5×108km，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距离太阳最远的是海王星，两者相距4.5×109km。
太阳系是由太阳、八大行星及其卫星组成的，是银河系中普通的一员。银河系是由三千多亿颗恒星形成的巨大星系，银河系的尺度大约是1.0×105 l.y.（光年），相当于 9.46×1017 km。
2. 宇宙到底有多大
随着射电望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野现在能达到1.37×1010光年。科学家发现，在这个可观测的范围内，大约有上千亿个星系，每个星系平均有着约1000亿颗恒星，天文学家估计，宇宙间恒星总数可达1022个。
宏观世界的尺度(从大到小)：可观测宇宙>银河星>太阳系>地月系统。
3. 开发新家园
俄国著名的火箭先驱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，到其他天体上去创建新的家园。
黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。其特点有：一是密度极大；二是它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。
我的疑问：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、从太阳系到银河系
1．太阳系
如图所示，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1.5×10 km。太阳的直径约是地球的109倍，质量约是地球的33万倍，体积约是地球的130万倍。太阳系的八颗行星中离太阳最远的是海王星，两者相距约4.5×10 km。
2．银河系
银河系像一个巨大的旋涡高速旋转着，太阳每隔23亿年绕银河系中心转一圈 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3000多亿颗恒星形成的巨大星系，天文学上称之为银河系,如图。太阳只是银河系中普通的一员。 银河系的尺度大约是1.0×10 1.y.(光年),相当于9.46×10 km。
从侧面看，银河系像一个中间厚、边缘薄的扁盘
【例题1】（1）下列关于宇宙的描述中，不正确的是（ ）
A．地球是太阳系的一颗行星
B．太阳系和银河系是宇宙中两大并列的星系
C．宇宙正在膨胀，许多星系正在离我们而去
D．月球是地球的一颗天然卫星，它本身不发光
【答案】B
【解析】A．地球是太阳系中的一颗行星，绕着太阳公转，故A正确，故A不符合题意；
B．太阳系是银河系中的一部分，并非与银河系并列的两大星系，故B错误，故B符合题意；
C．依据宇宙大爆炸理论，宇宙正在膨胀，许多星系正在离我们而去，故C正确，故C不符合题意；
D．月球是地球的一颗天然卫星，它本身不能发光，我们看到的月光是月球反射的太阳光，故D正确，故D不符合题意；
故选B。
（2）下列为太阳系部分行星的信息。分析图表信息，推断正确的是（ ）
行星 直径（km） 与太阳的平均距离（×106km）
水星 4879 58
金星 12104 108
地球 12756 150
火星 6794 228
A．距离太阳越近的行星，其公转速度越小
B．距离太阳越近的行星，其公转速度越大
C．体积越大的行星，其公转速度越大
D．体积越大的行星，其公转速度越小
【答案】B
【解析】AB．分析图表信息，距离太阳越近的行星（水星→金星→地球→火星离太阳的距离逐渐增大，但公转速度逐渐递减，所以距离太阳越进，公转速度越大，而不是越小，故A错误，B正确；
CD．分析图表信息，体积最大的地球公转速度不是最大的，体积和公转速度无关，故CD错误。
故选B。
跟踪训练1 小华学习了《宇宙探秘》后，有下列认识，其中错误的是（ ）
A．在太阳系中，太阳是唯一的恒星
B．牛顿创立了万有引力理论
C．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的
【答案】C
【解析】A．太阳系由太阳和围绕它运行的行星、卫星等天体组成，太阳是唯一能自行发光发热的恒星，故A正确，不符合题意；
B．牛顿在1687年提出万有引力定律，解释了天体间的相互作用，故B正确，不符合题意；
C．光年指光在真空中一年内传播的距离，是长度单位，约，而非时间单位。银河系直径用光年表示，正说明其是距离量度，故C错误，符合题意；
D．现代宇宙学认为宇宙从大爆炸起源，具有星系、星系团等层次结构，并持续膨胀演化，故D正确，不符合题意。
故选C。
跟踪训练2 “但愿人长久，千里共婵娟。”中的“婵娟”属于（ ）
A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星
【答案】C
【解析】“但愿人长久，千里共婵娟。”中的“婵娟”指的是月球，月球是地球的卫星。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
跟踪训练3 破解宇宙奥秘之路；1929年，科学家从天文观测中发现，所有河外星系正在 我们银河系而去，而且离我们越远的星系退行得 ，这就是说，宇宙处于普遍的 之中。
【答案】远离 越快 膨胀
【解析】[1][2][3]1929年，美国科学家哈勃通过天文观测取得了重要发现。他发现所有河外星系都呈现出远离我们银河系的趋势。并且，经过进一步的研究和数据整理，还得出了一个关键结论：离我们越远的星系，其退行速度就越快。这一现象清晰地表明，宇宙整体上处于一种不断扩大的状态，也就是普遍的膨胀之中。
探究二、宇宙到底有多大
1．宇宙的尺度
图示 现象 结论
可观测宇宙的尺度 随着射电望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野越来越宽广。现在，人们能够观测到的范围达到1.37×10 1y. 科学家发现，在这个可观测到的范围内，大约有上千亿个星系，每个星系约有1000亿颗恒星。天文学家估计，宇宙间恒星的总数可达10 个。 地球的直径约为12742 km,月球绕地球的轨道直径约为7.7×10 km,从地月系统到可观测宇宙的尺度如图10-4-3所示。这就是目前我们了解到的宇宙范围。
2．天体的演变
太阳 宇宙中的天体(包括太阳)是在不断地运动变化着的，每个恒星都会经历诞生、成长和衰亡的过程。 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。 科学家发现，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。
黑洞示意图
3．开发新家园
月球基地示意图 2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，“天问一号”火星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了我国航天发展史上的重大突破，“祝融号”火星车成为我国首个火星巡视器。“祝融”这个中国古老神话中火神的名称，成功地出现在火星上。 截至2022年12月，我国已经先后发射了五个“嫦娥号”探测器，将三个登陆器和两辆“玉兔号”月球车留在了月球上。其中“嫦娥四号”实现了世界首次月球背面软着陆，“嫦娥五号”带回了1731g月壤样本。我国还制订了载人登月和建设月球基地的计划，将在未来实现载人登月和建造月球基地。 我国还将开展火星、小行星采样以及对木星、天王星等行星进行探测，我国的探测器还将前往太阳系边缘进行科学探测。
“祝融号”火星车
【例题2】（1）真空中光速为 km/s。光年约为，光年是 单位。
【答案】 长度
【解析】[1]真空中光速为。
[2]光年的定义是“光在真空中沿直线传播一年所经过的距离”，因此它是长度单位，用于描述天体间的距离等宏观尺度。
（2）比邻星是距离太阳系最近的恒星，要描述地球到比邻星间的距离，最方便的单位是（ ）
A．年 B．千米 C．米 D．光年
【答案】D
【解析】恒星之间的距离非常大，用“千米”或“米”表示数字会非常庞大，不方便。光年（光在真空中一年内传播的距离）是天文学中常用的距离单位，尤其用于恒星间距离。地球到比邻星的距离约4.24光年。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
跟踪训练1 为了揭示大自然的奥秘，科学家们不懈探索。下列说法错误的是（ ）
A．“光年”是时间单位
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统
C．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
D．汤姆生发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
【答案】A
【解析】A．“光年”是指光在真空中传播一年通过的路程，所以是路程单位，故A错误，符合题意；
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统，从行星、恒星、星系到星系团、超星系团等，构成了宇宙的庞大体系，故B正确，不符合题意；
C．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，即原子是由位于中心的原子核和绕核运动的电子组成的，原子核带正电且集中了原子的大部分质量，电子带负电在核外绕核高速旋转。这个模型与行星绕日的运动模式相似，故C正确，不符合题意；
D．汤姆生发现了电子，从而揭示了原子不是最小的粒子，是可以再分的，故D正确，不符合题意。
故选A。
跟踪训练2 夏季夜空中，牛郎星与织女星分别位于银河两侧，因视觉效果被描述为“隔河相望”。根据天文学测算，二者相距14光年。光年是 单位，表示牛郎星和织女星相距 km。
【答案】长度
【解析】[1][2]1光年是光在一年里通过的路程，所以光年是长度单位。则
牛郎星和织女星相距
跟踪训练3 某天文爱好兴趣小组为了测量地球和月球的距离，他们做了如下实验：用一个激光发射器向月球发射一激光信号，经过2.6s后接收到返回的激光信号。（光速取）
请你帮助他们完成以下问题：
(1)光年是 单位；
(2)地球和月球相距多少？
(3)太阳发出的光要经过大约8分钟的时间到达地球，估算出太阳到地球的距离是多少？
(4)利用声音的传播能不能测量月亮与地球之间的距离？为什么？
【答案】(1)长度
(2)
(3)
(4)不能，因为真空不能传声
【解析】（1）光年是长度单位，指光在真空中一年内传播的距离。
（2）激光从地球到月球再返回地球经过的时间 t=2.6s ，则激光从地球到月球的时间
则地球和月球的距离
（3）太阳发出的光到达地球的时间
则太阳到地球的距离
（4）利用声音的传播不能测量月亮与地球之间的距离，因为声音的传播需要介质，而地球和月球之间是真空，没有声音传播的介质。
【归纳整理】
【课堂练习】
1．下列说法中错误的是（　C　）
A．月球是地球的卫星 B．金星是太阳系中的一颗行星
C．银河系是尺度最大的星系 D．太阳系的尺度小于银河系
2．微观和宏观物体的大致尺度按从小到大顺序排列，正确的是（　A　）
A．电子——原子——生物体——太阳系——银河系
B．电子——分子——生物体——银河系——太阳系
C．原子——原子核——生物体——太阳系——银河系
D．电子——原子核——生物体——银河系——太阳系
3．从远古时代迄今，人们从没有停止过对宇宙的探索，下列空间尺度最大的是（　D　）
A．地球 B．月球 C．太阳系 D．银河系
4．如选项图所示的“宇宙层次结构”概念图，正确的是（　A　）
A． B．
C． D．
5．下列是有关宇宙中“黑洞”的说法，其中正确的是（　D　）
A．黑洞没有质量，所以相当于不存在
B．黑洞运动得极快，宇宙中唯有它的速度超过光速
C．黑洞是天文学家假想的天体，目前没有证据表明它的存在
D．黑洞是宇宙间最神秘的天体之一，它能吸引附近所有物质
6．月球是地球的（　B　）
A．恒星 B．卫星 C．行星 D．彗星
7．我们居住的地球是一颗（　B　）
A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星
8．若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空，将先后飞离（　B　）
A．太阳系、银河系、地月系 B．地月系、太阳系、银河系
C．银河系、太阳系、地月系 D．地月系、银河系、太阳系
9．观察如图，根据你的了解，完成下列各题。
（1）现在人们已经知道，包括火星在内的一切天体都是由实实在在的 　物质　 组成的，而它又是由 　分子　 组成的。
（2）如果把太阳系和原子结构做一个类比，则火星、地球等行星相当于 　B　 。
A.原子核 B.核外电子 C.质子 D.中子
10．宇宙是一个有 　层次　 的天体结构。多数宇宙科学家认为宇宙诞生于距今约137亿年的一次 　大爆炸　 。如图所示，是太阳系模拟图行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与 　原子　 的核式结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 　电子　 就相当于行星。
11．在宇宙探索的过程中，　哥白尼　 （选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。现代天文学研究表明，太阳 　不是　 （选填“是”或“不是”）宇宙的中心。天体之间相距很远，天文学常用 　光年　 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而去，我们就会得出宇宙正在 　膨胀　 （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。
【课后巩固】
1．下列天体中空间尺度最小的是（ ）
A．宇宙 B．太阳 C．地球 D．月球
【答案】D
【解析】给出的天体中空间尺度从大到小的排列顺序为宇宙、太阳、地球、月球，空间尺度最小的是月球，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
2．关于粒子和宇宙，下列说法错误的是（ ）
A．电子的发现证明了原子是可分的 B．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
C．宇宙中天体的位置不是恒定不变的 D．物体温度降低，分子的无规则运动速度减慢
【答案】B
【解析】A．汤姆孙发现了电子，从而说明了原子是可以再分的，故A正确，不符合题意；
B．由分子动理论可知，分子之间同时存在引力和斥力，故B错误，符合题意；
C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，是动态的、膨胀的、演化的，宇宙中天体的位置不是恒定不变的，故C正确，不符合题意；
D．分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越快；温度越低，分子运动越缓慢，故D正确，不符合题意。
故选B。
3．下列说法中正确的是（ ）
A．声音和光的传播都需要介质
B．光和声音在固体中的传播速度都比液体中要快
C．通过平面镜能看见别人的眼睛，别人通过平面镜一定也能看到你的眼睛
D．光年是时间单位
【答案】C
【解析】A．光的传播不需要介质，声音的传播需要介质，故A错误；
B．光在固体中的传播速度没有其在气体和液体中快，而通常情况下，声音在固体中的传播速度要大于在空气和液体中的速度，故B错误；
C．因为光的反射中光路是可逆的，所以如果你能通过平面镜看到别人的眼睛，意味着有光线从对方眼睛经平面镜反射后进入你眼睛；那么反过来，你眼睛发出的光也可以经平面镜反射后进入对方眼睛，即别人也一定能通过平面镜看到你的眼睛，故C正确；
D．光年是长度单位，指光在真空中一年内传播的距离，故D错误。
故选C。
4．为了揭示大自然的奥秘，人类在不断地探索，下列说法正确的是（ ）
A．天文学家把“光年”作为时间的单位
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统
C．地球绕太阳运动，太阳是宇宙的中心
D．灰尘漫天飞舞说明分子在永不停息地做无规则运动
【答案】B
【解析】A. 光年是光在真空中一年所传播的距离，是长度单位，不是时间单位，故A错误；
B. 宇宙是一个有层次的天体结构系统，比如地月系、太阳系、银河系等，故B正确；
C. 地球绕太阳运动，太阳是太阳系的中心，但不是宇宙的中心，宇宙没有中心，故C错误；
D. 灰尘漫天飞舞是宏观物体的机械运动，不是分子的运动，分子很小，肉眼无法直接看到分子的无规则运动，故D错误。
故选B。
5．“七星连珠”，顾名思义，指的是七颗行星在夜空中排列成一条直线的壮观景象。这里的“七星”通常指的是太阳系内的水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星。“七星”属于
A．恒星 B．行星 C．彗星 D．卫星
【答案】B
【解析】水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星围绕太阳公转，所以连珠的七星都属于太阳系的行星。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B
6．据中国航天基金会消息，我国首个大型空间望远镜CSST（效果图如图所示）预计2027年发射。按工作方式划分，天文望远镜通常有两类：一类是通用型望远镜，可以对少量天体开展精确测量，如哈勃望远镜；另一类是巡天型望远镜，普查式地对大量天体开展观测研究。我国CSST的主要使命是“巡天观测”，也就是对宇宙中的天体进行普查，为人类带来全景式的宇宙高清地图。
CSST大小和一辆公交车差不多，它最关键的部分是巡天相机，CSST的观测任务70%由巡天相机完成。1990年4月哈勃望远镜实现了人类想要“望”到太空去的设想，届时，CSST将成为人类新的“飞天巨眼”，作为新一代的太空望远镜与哈勃“一较高下”。
(1)由上文可知，中国的CSST是 型望远镜，在观测宇宙时，物镜的成像特点与 （选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）的成像特点类似。
(2)光年是指光在真空中传播1年所经过的 （选填“距离”或“时间”）。目前，人类观测到的最远天体距离我们约130亿光年，一束光从此天体到达地球需要约 年。
【答案】(1) 巡天 照相机
(2) 距离 130亿
【解析】（1）[1]文中明确提到 “我国 CSST 的主要使命是巡天观测，也就是对宇宙中的天体进行普查”，而巡天型望远镜的特点是普查式对大量天体开展观测研究，所以中国的 CSST 是巡天型望远镜。
[2]望远镜的物镜成像时物距远大于二倍焦距,成的是倒立、缩小的实像,成像特点与照相机类似。
（2）[1]根据定义，光年是指光在真空中传播 1 年所经过的距离。
[2]一束光从130亿光年外传到地球需要的时间
7．光年，它等于光在真空中传播1年所经过的 。不是时间单位，是 单位。
【答案】距离 长度
【解析】[1][2]光在真空中1年里传播的距离叫光年，光年是一个长度单位，1光年约等于。
8．（24-25九年级下·上海浦东新·月考）天文爱好者发现，宇宙星云的颜色各不相同。搜索资料发现：a.不同温度的恒星热辐射时会发出不同颜色的光；b.维恩位移定律指出：恒星越热，热辐射时发出的光波波长越短；c.可见光的光波波长如下表所示：
色光颜色 红 橙 黄 绿 蓝 紫
光波波长（纳米） 780~622 622~597 597~577 577~492 492~455 455~400
(1)太阳系附近有甲、乙两颗恒星，甲恒星肉眼看上去是黄色的，乙恒星看上去是蓝色的。请通过上述资料分析， （选填“甲”或“乙”）恒星表面的温度较高，理由是： ；
(2)某同学观察到两颗恒星肉眼看上去都是蓝色的，得出这两颗恒星表面的温度是相等的。你是否支持此观点？并简述理由。 。
【答案】(1) 乙 见解析
(2)见解析
【解析】（1）[1][2]根据维恩位移定律，恒星越热，热辐射时发出的光波波长越短，对比表中数据可知蓝色比黄色的光波波长短，故乙恒星较热，其表面温度高于甲恒星表面。
（2）不支持此观点，由表中信息可知当恒星肉眼看上去是蓝色时，热辐射时发出的光波波长在455nm到492nm之间，在此范围内恒星看起来都是蓝色的，因此两颗恒星表面的温度不一定是相等的。
9．浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹，我们可以观察到许多明亮的星星，大部分星星的相对位置似乎不变，人们称这些星星为 。太阳就是一颗 。
【答案】恒星 恒星
【解析】[1][2]人们仰望浩繁的星空，仔细观察后发现，大部分星的相对位置似乎不变，人们称这些是为恒星，实际上，它们不是绝对不动的，用很精确的天文仪器可以观察到它们的位置也在变化。太阳也是一颗恒星。
10．阅读《宇宙大爆炸》，回答下列小题。
宇宙大爆炸
宇宙由何而来？是困扰着现代物理学和天文学的一个难题。1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙在不断地膨胀，使物质从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸，但是科学家一直没有找到支持大爆炸理论的直接证据。
后来，科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。我们（银河系）之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度与它到我们的距离成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为，式中称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“红”，说明这个星系正在 我们。
(2)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数的单位是（ ）
A．米（） B．秒（）
C．米（） D．秒（）
(3)若距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”远离我们的速度约为，则距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”，远离我们的速度约为 。
【答案】(1)远离
(2)D
(3)
【解析】（1）根据材料中“科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏‘红’，个别也有几个颜色偏‘蓝’，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们”可知，如果看到某个星系发出的光颜色偏“红”（即发生红移），说明这个星系正在远离我们。
（2）由哈勃定律可得
因为速度v的单位是m/s等，距离s的单位是m，所以H的单位为
故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（3）由可得
因为H是一个常数，所以“长蛇Ⅱ星系团”远离我们的速度与其到我们距离的比值等于“牧夫座星系团”远离我们的速度与其到我们距离的比值，即
解得
【课后自评】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
我的收获：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题：
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10.4 浩瀚的宇宙 （导学案）
【学习目标】
1. 认识从太阳系到银河系只是各深处宇宙中，各部分的结构，了解宇宙的大致尺度（物理观念）
2. 通过学习认识宇宙大致的结构与规模，感受宇宙的无穷无尽，激发宇宙探索及开放宇宙兴家园的兴趣（科学态度与责任）
【学习重点】认识宇宙各部分结构层次；认识宇宙各部分大致尺度
【学习难点】正确理解图景
【自主预习】阅读教材第134页第4节《浩瀚的宇宙》，并完成以下内容：
1. 从太阳系到银河系
太阳系的中心天体是 ，它集中了太阳系总质量的99.86%，它控制了太阳系里所有的天体，使这些天体都绕 公转。我们生活的地球，只是太阳系这个大家族中的一员。地球距离太阳约 ，太阳的直径是地球的 倍，质量是地球的 万倍，体积是地球的 万倍。太阳系的八大行星中距离太阳最远的是 ，两者相距 。
太阳系是由太阳、八大行星及其卫星组成的，是银河系中普通的一员。银河系是由三千多亿颗恒星形成的巨大星系，银河系的尺度大约是 。
2. 宇宙到底有多大
随着 望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野现在能达到 光年。科学家发现，在这个可观测的范围内，大约有 个星系，每个星系平均有着约 亿颗恒星，天文学家估计，宇宙间恒星总数可达 个。
宏观世界的尺度(从大到小)： 。
3. 开发新家园
俄国著名的火箭先驱 曾经说过：“ 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，到其他天体上去创建新的家园。
黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。其特点有：一是密度极 ；二是它产生的引力能吸引附近的 ，连 都无法逃脱。
我的疑问：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、从太阳系到银河系
1．太阳系
如图所示，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1.5×10 km。太阳的直径约是地球的109倍，质量约是地球的33万倍，体积约是地球的130万倍。太阳系的八颗行星中离太阳最远的是海王星，两者相距约4.5×10 km。
2．银河系
银河系像一个巨大的旋涡高速旋转着，太阳每隔23亿年绕银河系中心转一圈 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3000多亿颗恒星形成的巨大星系，天文学上称之为银河系,如图。太阳只是银河系中普通的一员。 银河系的尺度大约是1.0×10 1.y.(光年),相当于9.46×10 km。
从侧面看，银河系像一个中间厚、边缘薄的扁盘
【例题1】（1）下列关于宇宙的描述中，不正确的是（ ）
A．地球是太阳系的一颗行星
B．太阳系和银河系是宇宙中两大并列的星系
C．宇宙正在膨胀，许多星系正在离我们而去
D．月球是地球的一颗天然卫星，它本身不发光
（2）下列为太阳系部分行星的信息。分析图表信息，推断正确的是（ ）
行星 直径（km） 与太阳的平均距离（×106km）
水星 4879 58
金星 12104 108
地球 12756 150
火星 6794 228
A．距离太阳越近的行星，其公转速度越小
B．距离太阳越近的行星，其公转速度越大
C．体积越大的行星，其公转速度越大
D．体积越大的行星，其公转速度越小
跟踪训练1 小华学习了《宇宙探秘》后，有下列认识，其中错误的是（ ）
A．在太阳系中，太阳是唯一的恒星
B．牛顿创立了万有引力理论
C．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的
跟踪训练2 “但愿人长久，千里共婵娟。”中的“婵娟”属于（ ）
A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星
跟踪训练3 破解宇宙奥秘之路；1929年，科学家从天文观测中发现，所有河外星系正在 我们银河系而去，而且离我们越远的星系退行得 ，这就是说，宇宙处于普遍的 之中。
探究二、宇宙到底有多大
1．宇宙的尺度
图示 现象 结论
可观测宇宙的尺度 随着射电望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野越来越宽广。现在，人们能够观测到的范围达到1.37×10 1y. 科学家发现，在这个可观测到的范围内，大约有上千亿个星系，每个星系约有1000亿颗恒星。天文学家估计，宇宙间恒星的总数可达10 个。 地球的直径约为12742 km,月球绕地球的轨道直径约为7.7×10 km,从地月系统到可观测宇宙的尺度如图10-4-3所示。这就是目前我们了解到的宇宙范围。
2．天体的演变
太阳 宇宙中的天体(包括太阳)是在不断地运动变化着的，每个恒星都会经历诞生、成长和衰亡的过程。 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。 科学家发现，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。
黑洞示意图
3．开发新家园
月球基地示意图 2021年5月15日，在经历了296天的太空之旅后，“天问一号”火星探测器所携带的“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功地降落在火星北半球的乌托邦平原南部，实现了我国航天发展史上的重大突破，“祝融号”火星车成为我国首个火星巡视器。“祝融”这个中国古老神话中火神的名称，成功地出现在火星上。 截至2022年12月，我国已经先后发射了五个“嫦娥号”探测器，将三个登陆器和两辆“玉兔号”月球车留在了月球上。其中“嫦娥四号”实现了世界首次月球背面软着陆，“嫦娥五号”带回了1731g月壤样本。我国还制订了载人登月和建设月球基地的计划，将在未来实现载人登月和建造月球基地。 我国还将开展火星、小行星采样以及对木星、天王星等行星进行探测，我国的探测器还将前往太阳系边缘进行科学探测。
“祝融号”火星车
【例题2】（1）真空中光速为 km/s。光年约为，光年是 单位。
（2）比邻星是距离太阳系最近的恒星，要描述地球到比邻星间的距离，最方便的单位是（ ）
A．年 B．千米 C．米 D．光年
跟踪训练1 为了揭示大自然的奥秘，科学家们不懈探索。下列说法错误的是（ ）
A．“光年”是时间单位
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统
C．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
D．汤姆生发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
跟踪训练2 夏季夜空中，牛郎星与织女星分别位于银河两侧，因视觉效果被描述为“隔河相望”。根据天文学测算，二者相距14光年。光年是 单位，表示牛郎星和织女星相距 km。
跟踪训练3 某天文爱好兴趣小组为了测量地球和月球的距离，他们做了如下实验：用一个激光发射器向月球发射一激光信号，经过2.6s后接收到返回的激光信号。（光速取）
请你帮助他们完成以下问题：
(1)光年是 单位；
(2)地球和月球相距多少？
(3)太阳发出的光要经过大约8分钟的时间到达地球，估算出太阳到地球的距离是多少？
(4)利用声音的传播能不能测量月亮与地球之间的距离？为什么？
【归纳整理】
【课堂练习】
1．下列说法中错误的是（　　）
A．月球是地球的卫星 B．金星是太阳系中的一颗行星
C．银河系是尺度最大的星系 D．太阳系的尺度小于银河系
2．微观和宏观物体的大致尺度按从小到大顺序排列，正确的是（　　）
A．电子——原子——生物体——太阳系——银河系
B．电子——分子——生物体——银河系——太阳系
C．原子——原子核——生物体——太阳系——银河系
D．电子——原子核——生物体——银河系——太阳系
3．从远古时代迄今，人们从没有停止过对宇宙的探索，下列空间尺度最大的是（　　）
A．地球 B．月球 C．太阳系 D．银河系
4．如选项图所示的“宇宙层次结构”概念图，正确的是（　　）
A． B．
C． D．
5．下列是有关宇宙中“黑洞”的说法，其中正确的是（　　）
A．黑洞没有质量，所以相当于不存在
B．黑洞运动得极快，宇宙中唯有它的速度超过光速
C．黑洞是天文学家假想的天体，目前没有证据表明它的存在
D．黑洞是宇宙间最神秘的天体之一，它能吸引附近所有物质
6．月球是地球的（　　）
A．恒星 B．卫星 C．行星 D．彗星
7．我们居住的地球是一颗（　　）
A．恒星 B．行星 C．卫星 D．彗星
8．若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空，将先后飞离（　　）
A．太阳系、银河系、地月系 B．地月系、太阳系、银河系
C．银河系、太阳系、地月系 D．地月系、银河系、太阳系
9．观察如图，根据你的了解，完成下列各题。
（1）现在人们已经知道，包括火星在内的一切天体都是由实实在在的 　　 组成的，而它又是
由 　 组成的。
（2）如果把太阳系和原子结构做一个类比，则火星、地球等行星相当于 　　 。
A.原子核 B.核外电子 C.质子 D.中子
10．宇宙是一个有 　　 的天体结构。多数宇宙科学家认为宇宙诞生于距今约137亿年的一次 　　 。如图所示，是太阳系模拟图行星们在各自的固定轨道上围绕恒星太阳运转，这与 　　 的核式结构模型十分相似，其中，原子核相当于太阳，绕核运动的 　　 就相当于行星。
11．在宇宙探索的过程中，　　 （选填“托勒密”或“哥白尼”）创立了“日心说”。现代天文学研究表明，太阳 　　 （选填“是”或“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而去，我们就会得出宇宙正在 　　 （选填“膨胀”或“收缩”）的结论。
【课后巩固】
1．下列天体中空间尺度最小的是（ ）
A．宇宙 B．太阳 C．地球 D．月球
2．关于粒子和宇宙，下列说法错误的是（ ）
A．电子的发现证明了原子是可分的 B．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力
C．宇宙中天体的位置不是恒定不变的 D．物体温度降低，分子的无规则运动速度减慢
3．下列说法中正确的是（ ）
A．声音和光的传播都需要介质
B．光和声音在固体中的传播速度都比液体中要快
C．通过平面镜能看见别人的眼睛，别人通过平面镜一定也能看到你的眼睛
D．光年是时间单位
4．为了揭示大自然的奥秘，人类在不断地探索，下列说法正确的是（ ）
A．天文学家把“光年”作为时间的单位
B．宇宙是一个有层次的天体结构系统
C．地球绕太阳运动，太阳是宇宙的中心
D．灰尘漫天飞舞说明分子在永不停息地做无规则运动
5．“七星连珠”，顾名思义，指的是七颗行星在夜空中排列成一条直线的壮观景象。这里的“七星”通常指的是太阳系内的水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星。“七星”属于
A．恒星 B．行星 C．彗星 D．卫星
6．据中国航天基金会消息，我国首个大型空间望远镜CSST（效果图如图所示）预计2027年发射。按工作方式划分，天文望远镜通常有两类：一类是通用型望远镜，可以对少量天体开展精确测量，如哈勃望远镜；另一类是巡天型望远镜，普查式地对大量天体开展观测研究。我国CSST的主要使命是“巡天观测”，也就是对宇宙中的天体进行普查，为人类带来全景式的宇宙高清地图。
CSST大小和一辆公交车差不多，它最关键的部分是巡天相机，CSST的观测任务70%由巡天相机完成。1990年4月哈勃望远镜实现了人类想要“望”到太空去的设想，届时，CSST将成为人类新的“飞天巨眼”，作为新一代的太空望远镜与哈勃“一较高下”。
(1)由上文可知，中国的CSST是 型望远镜，在观测宇宙时，物镜的成像特点与 （选填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）的成像特点类似。
(2)光年是指光在真空中传播1年所经过的 （选填“距离”或“时间”）。目前，人类观测到的最远天体距离我们约130亿光年，一束光从此天体到达地球需要约 年。
7．光年，它等于光在真空中传播1年所经过的 。不是时间单位，是 单位。
8．（24-25九年级下·上海浦东新·月考）天文爱好者发现，宇宙星云的颜色各不相同。搜索资料发现：a.不同温度的恒星热辐射时会发出不同颜色的光；b.维恩位移定律指出：恒星越热，热辐射时发出的光波波长越短；c.可见光的光波波长如下表所示：
色光颜色 红 橙 黄 绿 蓝 紫
光波波长（纳米） 780~622 622~597 597~577 577~492 492~455 455~400
(1)太阳系附近有甲、乙两颗恒星，甲恒星肉眼看上去是黄色的，乙恒星看上去是蓝色的。请通过上述资料分析， （选填“甲”或“乙”）恒星表面的温度较高，理由是： ；
(2)某同学观察到两颗恒星肉眼看上去都是蓝色的，得出这两颗恒星表面的温度是相等的。你是否支持此观点？并简述理由。 。
9．浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹，我们可以观察到许多明亮的星星，大部分星星的相对位置似乎不变，人们称这些星星为 。太阳就是一颗 。
10．阅读《宇宙大爆炸》，回答下列小题。
宇宙大爆炸
宇宙由何而来？是困扰着现代物理学和天文学的一个难题。1946年，有科学家提出，宇宙起源于大约137亿年以前的一次大爆炸。大爆炸理论是现代宇宙学中最有影响的一种学说。它的主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙在不断地膨胀，使物质从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸，但是科学家一直没有找到支持大爆炸理论的直接证据。
后来，科学家注意到，从我们所处的银河系观察，银河系外的星系（即河外星系）发出的光，绝大部分颜色会偏“红”，个别也有几个颜色偏“蓝”，分别称为“红移”和“蓝移”。理论分析表明，发生红移的河外星系，表示它在远离我们。蓝移则表示相应的星系在靠近我们。我们（银河系）之外的其他星系群和星系团中的星系几乎都表现出红移，而且离我们越远的星系，红移量越大。这似乎表明，绝大多数星系都在远离我们，而且离我们越远的星系，远离越快。天文学家通过反复观测，得出一条规律：河外星系远离我们的速度与它到我们的距离成正比，这条规律被称为哈勃定律，其数学表达式为，式中称为哈勃常数。哈勃定律的发现，有力支持了宇宙大爆炸学说。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)如果我们看到某个星系发出的光的颜色偏“红”，说明这个星系正在 我们。
(2)类比得出速度、密度单位的方法，可推理得出哈勃常数的单位是（ ）
A．米（） B．秒（）
C．米（） D．秒（）
(3)若距离我们约33亿光年的“长蛇Ⅱ星系团”远离我们的速度约为，则距离我们约22亿光年的“牧夫座星系团”，远离我们的速度约为 。
【课后自评】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
我的收获：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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