资源简介 (共34张PPT)人类对宇宙的探索1——余老师002023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。“天宫课堂”对于培养青少年科学精神、激发探索浩瀚宇宙的兴趣具有独特优势。00人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些发现？人类认知宇宙的过程是怎么样的？从地心说到日心说01STEP01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。我国战国时期的盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘公元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。01从地心说到日心说事实上，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的位置。关于宇宙和地球，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？01从地心说到日心说秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。西汉时期浑天仪“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……但是……01从地心说到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。科学家按照“地心说”配合观测画出的行星运动轨迹但如果改成 “日心说”……01从地心说到日心说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。哥白尼出版了著作《天球运行论》，阐述了“日心说”的理论基础。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。科学家在对宇宙各方面建模时遵循简单、对称和美观的原则。01从地心说到日心说“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说科学家伽利略所收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据。太阳上有黑子太阳并不完美围绕着木星的有4颗卫星并非所有天体都在绕地球运行金星的位相变化金星并不是围绕地球公转的伽利略记录在本子上的7个夜晚里木星的4颗卫星01从地心说到日心说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1642年病逝。用现代科学方法探索自然的思想，须用实际观测进行检验，检验不合格的思想会被抛弃。采用这种方式，科学家慢慢形成了理解宇宙的更好知识体系。哥白尼基于多年观测，开启了科学革命，推翻了地心说”哥白尼在临终前苏醒时触摸了刚收到的著作《天体运行论》样书，避免了教廷的直接迫害01从地心说到日心说思考与讨论“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。太阳并不是宇宙的中心， 而是太阳系的中心太阳系知识银河系偏远臂旋上的一个普通恒星系银河系只是宇宙中很普通的一个星系现代宇宙学说02STEP02现代宇宙学说宇宙从哪里来？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宇宙学：研究宇宙的性质、结构和演化(诞生、演化和死亡)的科学。02现代宇宙学说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。恒星系统星云星系超星系团我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。02现代宇宙学说科学家借助现代望远镜，揭开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测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。哈勃望远镜中国天眼韦伯望远镜02现代宇宙学说探索活动不同星系的退行速度1.阅读图，牧夫座星系离地球有多远，它的退行速度有多大？退行速度：离开地球而去方向上的速度。25亿光年，40000km/s2.阅读图，哪个星系的退行速度最大？哪个星系离地球最近？长蛇座星系、室女座星系02现代宇宙学说探索活动不同星系的退行速度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？退行速度：离开地球而去方向上的速度。星系距离地球的远近与其退行的速度成正比。4.预测距离地球50亿光年的星系的退行速度。80000km/s02现代宇宙学说天文学家哈勃(P.E.Hubble)这表明，我们所处的宇宙正在膨胀！哈勃定律：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。v=Hd恒星退行速度哈勃常数星系到观察者的距离哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。02现代宇宙学说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？放学了，回家了，每个同学都离你比在校时更远了，你就是同学里的中心吗？河外星系都在远离我们而去，并不意味着我们处于“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。02现代宇宙学说探索活动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)，如图。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？02现代宇宙学说不管是哪个“星系” ,其他“星系”都在不断地离它而去。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。02现代宇宙学说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。直到哈勃定律公布后，理论模型预言被天文观测证实了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。02现代宇宙学说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，宇审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，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论：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。02现代宇宙学说宇宙大爆炸理论有依据吗？宇宙各处都存在这样的微波辐射！这一辐射相当于热力学温度2.73 K（相当于-270℃）的热辐射这2.73 K就是热大爆炸留下的余温！该辐射只有与物质之间相互作用才能形成现今宇宙空间的物质密度极低，相互作用过小辐射必定起源于很久以前物质相互作用很强(物质密度高)的时候02现代宇宙学说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。02现代宇宙学说宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述宇宙从诞生到当前状态的模型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。宇宙大爆炸理论也有局限性，是“未完成的乐章”。02现代宇宙学说阅读P121-122科学阅读：了解爱因斯坦练习03STEP03练习1．人类对宇宙的认识经历了漫长而曲折的过程：①中国古代很早就有天圆地方的认识；②公元2世纪，托勒密创立了“地心说”模型；③16世纪，哥白尼建立了“日心说”模型，由于缺乏证据，日心说无法被大多数人接受：④17世纪初，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供新证据；⑤20世纪20年代，勒梅特、哈勃等人提出了宇宙大爆炸理论。分析上述科学史料，判断下列观点正确的是（ ）A．只有完全正确的理论才是科学理论B．当前被人们认同的理论已经很完善了C．没有先进的科学技术将无法开展科学研究D．科学理论的发现一般需要借助观察、测量等科学方法D03练习2．哥白尼“日心说”的主要观点有：位于宇宙中心的太阳和其他恒星是固定不动的，地球和其他各颗行星都在不停地自转和以不同的周期在各自的轨道上绕太阳公转。现今经过科学观测和计算，“日心说”也有它的局限性，并非完全正确。以下“日心说”的观点中错误的是（ ）①太阳是宇宙的中心②太阳是固定不动的③地球自转和绕太阳公转④太阳系其他行星也自转和绕太阳公转A．①④ B．①② C．③④ D．②③B3．若在星系1中观测，下列能类比宇宙膨胀的是（箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢）（ ）A． B． C． D．A03练习4．宇宙热大爆炸后（ ）A．密度增大，温度升高 B．密度减小，温度升高C．密度增大，温度降低 D．密度减小，温度降低D5．下列关于如图所示的星系运动模型说法错误的是（ ）A．在气球表面画上的这些圆点是模拟宇宙中的星系B．给气球充气，使气球不断地胀大，是模拟宇宙膨胀C．气球胀大过程中各圆点间的距离变化模拟星系运动特点D．气球胀大时，对甲圆点而言，乙圆点的远离速度比丙更快D03练习6．回顾2024年的天文圈，发生了许多事件，如流星雨、“紫金山-阿特拉斯”新星、ZS7星系黑洞合并、太阳活动进一步加强等。请同学们应用相关的宇宙知识完成下面小题。宇宙大爆炸理论认为，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。假如宇宙的演化经历了先匀速后加速的膨胀过程，那么宇宙半径R和宇宙年龄t的关系图像大致是（ ）A． B．C． D．B感谢聆听加油 展开更多...... 收起↑ 资源列表 3.1.1哥白尼.mp4 3.1.2伽利略.mp4 3.1.3哈勃.mp4 6.人类对宇宙的探索1.pptx
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