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第3节 人类对宇宙的探索
考点一、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。科学研究表明，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，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，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
1.我国古代对于宇宙的认识
(1)“盖天说”
①出现时间：中国战国时期。
②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。
③影响：它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体的视运动方面也有一定的历史意义。
虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。
(2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗（金木水火土）行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。
2.“地心说”
(1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。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。
(2)主要内容
托勒密的“地心说”示意图
(3)影响：“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。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。
3.“日心说”
(1)提出背景：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。
(2)提出过程：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。天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》,阐述了“日心说”的理论基础。
(3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。
哥白尼的“日心说”示意图
(4)影响：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。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”吸引人的地方是它简单，人们可以更好地理解它。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。
(5)伽利略对“日心说”学说的推广
①在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。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。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。
②学说的证据
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：a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美；b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。
③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俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。
(6)学说的重要意义
哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。
拓展：太阳不是处于宇宙的中心。太阳位于太阳系中，太阳系属于银河系，太阳系也不在银河系的中心。银河系也是众多星系中的一个，并非宇宙中心。
典例1：（2026七上·余杭期末）人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。托勒密提出了“地心说”模型，哥白尼提出了“日心说”模型。在认识的发展过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。请你结合所学知识，回答以下两个问题：
（1）“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子　 　。
（2）根据现在人类对宇宙的认识，以下“日心说”的观点中错误的是　 　。
①地球不是宇宙中心，是一颗行星 ②太阳是宇宙的中心 ③地球绕太阳做匀速圆周运动
变式1：“盘古开天辟地”是关于宇宙诞生的传说，它所流传的国家是()。
A．古代中国 B．古埃及 C．古希腊 D．古印度
变式2：关于“地心说”和“日心说”，下列说法中正确的是()。
A．宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳运动的普通行星，月球是绕地球旋转的行星
C．地心说的代表人物是哥白尼，日心说的代表人物是托勒密
D．地心说和日心说在人类认识宇宙的过程中都具有一定的价值
变式3：人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。右图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，请你结合所学知识，回答以下两个问题：
（1）“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子　 　。
（2）根据现在人类对宇宙的认识，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地球是球形的 ④地球自转的同时绕太阳公转
考点二、现代宇宙学说
1.宇宙的组成：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。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。
2.星系的观测
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。
3.星系的运动
(1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。
(2)运动特点：银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。
(3)哈勃定律
①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd，其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。
②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。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。
4.星系运动模型的建立：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。
实验步骤
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)
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
实验结果：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个圆形小纸片而言，其他的圆形小纸片都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。
实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。
5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献
(1)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。
(2)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，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了!
6.宇宙大爆炸理论
(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。
(2)主要内容：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。
(3)宇宙大爆炸理论的证实
①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。
②实际观测的结果：测到来自空间各个方向辐射，对应温度约为2.73K,与理论预测温度非常接近。
(4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。
(5)宇宙的起源与演化
①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。
②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。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。
拓展：有关宇宙起源的其他假说
(1)“宇宙永恒”假说。这种假说是奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出的，后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论。他们认为宇宙并不像人们所说的那样动荡不定，宇宙中的星体、星体密度及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是“宇宙永恒”假说。
(2)“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成的星系是一个层次，许多星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团组成的超星系团又是一个层次。
(6)宇宙大爆炸理论的不足。虽然宇宙大爆炸理论已经取得很大的成功，但是随着研究的不断深入，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。
典例1：（2026七上·仙居期末）我们利用如图的气球开展了关于星系运动特点的探索活动，下列说法正确的是( )
A．气球表面上贴的圆形小纸片，是模拟宇宙中的行星
B．给气球充气，使气球不断胀大，可证实宇宙的膨胀
C．气球胀大时，各小纸片间距离变化，可帮助理解星系运动
D．气球胀大时，小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度小。
变式1：（2026七上·永康期末）大爆炸理论认为，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中 AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则（　　）
A．AB和 BC均说明宇宙在匀速膨胀
B．AB 和 BC 均说明宇宙在加速膨胀
C．AB 说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀
D．AB 说明宇宙在匀速膨胀，BC 说明宇宙在减速膨胀
变式2：现代宇宙学说最重要的事实证据是(　　)
A．爱因斯坦的广义相对论
B．天文观测到所有的星系都在远离我们而去
C．苏联科学家弗里德曼得出的均匀膨胀或收缩的宇宙模型
D．气球充气后不断膨胀，气球上各个圆形小纸片间的距离不断变大
变式3：（2026七上·越城期末）宇宙大爆炸理论认为宇宙处于不断膨胀中。
（1）如图为不同星系的退行速度与离地距离的关系，据此可得出的规律是： 　；
（2）已知X星系距离地球约50亿光年，以地球为参照物，其退行速度　 　(填“>”“=”或“<”)长蛇座星系的退行速度；
（3）观测发现，不管哪个星系，其他星系都在不断地离它而去，这一现象说明宇宙____(填字母)。
A．膨胀时以地球为中心
B．膨胀时以某一固定星系为中心
C．膨胀是整体空间的扩张，不存在中心
D．正在收缩
考点三、银河系和河外星系
宇宙有多大 最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。那么,银河系有多大 它的中心在哪里 地球位于银河系的何处
科学思维——转换法
银河系，我们用肉眼是很难看到它的结构的，在实际认知过程中要将其转换成看得见的、熟悉的地理事物。因此，用扁圆盘和旋涡来理解银河系的结构。
1.星系
(1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。
(2)分类：天文学家把大多数星系分为三类：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。
2.银河系
我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。
(1)银河系的组成：银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。
(2)银河系的大小
①银河系的直径约为1.0×10 光年，中心厚度约为1.2×10 光年，自中心向边缘逐渐变薄。
②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×10 光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。
③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。
(3)银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。
3.不同尺度的天体范围
银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨范围。
地球 太阳系 星系 宇宙
4.河外星系
(1)天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。
(2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。
5.观测北极星
(1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
简单口诀：东南西北，春夏秋冬。
(2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。
认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。
北斗七星
典例1：（2026七上·莲都期末）科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为
A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系
变式1：（2026七上·东阳期末）如今，人类依靠日渐发展的科学技术，正持续在探索宇宙的征程上不断迈进。下列说法正确的是（　　）
A．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星
B．宇宙的结构层次是：宇宙→银河系→河外星系→太阳系
C．光年作为时间单位，可以测量宇宙演化历程
D．从上往下看银河系呈球状
变式2：（2026七上·嵊州期末）现代宇宙学说的发展：
材料一： 1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。
材料二： 1922年，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。
材料三： 1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定
律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。
材料四： 1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的理论奠定了基础。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。
（1）根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地　 　(填“膨胀”或“收缩”)。
（2）现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是　 　(填序号)。
①前人的经验没有可取之处 ②科学是不断发展的
③科学研究是科学家的事 ④人类对科学的认识全凭突发奇想
变式3：（2026七上·鄞州期末）我国天文学家精确测量了距银河系中心1.6万光年至 8.1万光年内恒星运动速度，并估算出银河系的“体重”约为8050亿个太阳质量。
（1）下列示意图中，能正确反映宇宙、银河系、太阳系之间关系的是　 　。
（2）如果从河外星系某处拍摄到的银河系如图所示，则拍摄的视角是　 　(填“从上往下”或“侧面”)。
（3）大爆炸理论认为星系退行的速度与其离地球的距离成正比，即哈勃定律v=Hd(v为速度，d为距离，H为哈勃常数)。已知“长蛇星Ⅱ系团”距地球33 亿光年，退行速度为 请你估算距地球22亿光年的“牧夫座星系团”的退行速度约为　 　km/s。
考点四、恒星
1.研究恒星演化的意义
太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。
2.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。
3.恒星的演化过程
当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，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。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。
4.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。
5.太阳未来的演变过程
(1)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。
(2)太阳的未来(晚年阶段)
拓展：红巨星
其外观为红色，直径比太阳大10～100倍，亮度比太阳大得多。肉眼看到的最亮的星体中，大多数是红巨星。红超巨星与红巨星类似，只是体积更大。
6.恒星的演化
与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。
(1)如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。
(2)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，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。
(3)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。
拓展：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。
7.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，发现了一个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2.7×10 光年之遥。
8.恒星的一生
每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。
典例1：2020年10月6日，诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者，因为他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞。下列有关黑洞的说法中错误的是(　　)。
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．黑洞是大质量恒星衰亡的过程中发生爆炸后留下的
变式1：（2026七上·南浔期末）截至2025年11月5日，“大国重器”中国天眼(FAST)已发现脉冲星1170颗。脉冲星就是旋转的中子星。脉冲星是由下列哪一类天体演化而来（　　）
A．卫星 B．行星 C．恒星 D．黑洞
变式2：（2025七上·北仑期中）一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示，从图中可以判断（　　）
①质量大的恒星寿命较短；②质量小的恒星寿命较短；
③太阳的寿命约为10亿年；④太阳的寿命约为100亿年
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
变式3：全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”曾宣布捕获了黑洞的首张图像(如图所示)。该黑洞距离地球5500万光年，质量相当于 65 亿颗太阳。据悉，在直径约为10万光年的银河系内，人类已发现了 20 多颗具有恒星级质量的黑洞。具有恒星级质量的黑洞是由大质量恒星演化到末期，核心发生引力坍缩而形成的。请分析并回答下列问题：
（1）下列关于黑洞的说法，错误的是____(填字母)。
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．包括光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用
D．在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星
（2）太阳是距离地球最近的　 　，为地球表层和人类活动提供了巨大的能量。
（3）黑洞照片成功问世的意义有____(填字母)。
A．捕获到黑洞图像是人类对宇宙探索非常重要的一步
B．宇宙最后的秘密终于被揭开
C．为人类找到了一个新的家园
1.小质量的恒星最终会变成（　　）
A．主序星 B．太阳 C．红巨星 D．黑矮星
2．夏季的夜晚，北斗七星斗柄所朝的方向是(　　)。
A．东 B．南 C．西 D．北
3．某国际天文研究团队最新发现，距离地球约8000光年的一颗恒星可能产生伽马射线暴，专家认为被伽马射线暴扫过的星球生命会消失，幸运的是，该恒星潜在的伽马射线暴方向并没有对准地球。这颗恒星位于（　　）
A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系
4． 2011年度的诺贝尔物理学奖被授予三位天体物理学家，以表彰他们通过观测遥远的超新星而发现了宇宙在加速膨胀这一卓越成果。超新星的热核爆炸表示了这颗恒星的演化阶段是(　　)。
A．诞生期 B．壮年期 C．死亡期 D．任何时期都可能
5．恒星是有寿命的，每一颗恒星都有其诞生、存在和死亡的过程。一颗恒星的寿命取决于它的（　　）
A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度
6．（2026七上·江北期末）宇宙中的天体都经历诞生、成长、成熟到衰老、死亡的演化过程。如图是“ZS7星系”黑洞合并的模拟图像，在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是（ ）
A．行星 B．恒星 C．卫星 D．彗星
7．（2026七上·仙居期末）下图中的大中小圆分别表示银河系、太阳系、地月系，其中能正确表示它们之间相互关系的是( )
A． B． C． D．
8．（2026七上·慈溪期末）下列天体系统的从属关系正确的是（　　）
A．太阳系→地月系→银河系 B．银河系→太阳系→宇宙
C．银河系→太阳系→星系 D．地月系→太阳系→银河系
9．下列有关黑洞的描述，错误的是 (　　)
A．黑洞密度极大，能产生强大的引力
B．黑洞是科幻小说中的一种设想，实际并不存在
C．黑洞在太阳系中不可能出现
D．黑洞是大质量恒星发展到的某个阶段
10．（2026七上·宁波期末）每仰望星空，总让人心生好奇——我们赖以生存的地球，究竟位于宇宙中的哪个位置？下列地球所处天体系统从小到大排列，正确的是(　　)
A．地月系→太阳系→银河系→宇宙
B．地月系→太阳系→河外星系→宇宙
C．地月系→太阳系→银河系→河外星系→宇宙
D．地月系→太阳系→河外星系→银河系→宇宙
11．（2026七上·诸暨期末）近期我国科学家利用“中国天眼”(FAST)在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍的天体系统，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径
B．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心
C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙
D．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降
12．科学家霍金的黑洞理论和宇宙无边界设想已成为现代宇宙学说最重要的基石。关于黑洞，下列说法中不正确的是 (　　)
A．密度非常大，引力特别强36
B．黑洞是质量比太阳大得多的恒星在晚年爆发形成红超巨星后塌缩而成的
C．黑洞的直径仅有几千米，但密度大得让人难以想象，它能把靠近它的一切东西永久吞没
D．人们看不见黑洞，但天文学家能确定它的存在
13．（2026七上·镇海区期末）我国“天关”卫星探测到银河系内X射线暗弱爆发，为寻找恒星级黑洞提供新路径。下列关于宇宙相关内容正确的是(　　)
A．银河系的中心天体是太阳
B．目前宇宙正处于不断膨胀阶段
C．太阳作为恒星，最终会演化为黑洞
D．宇宙的结构层次：太阳系→银河系→河外星系→宇宙
14．（2026七上·余姚期末） 2022年10月，我国科学家利用中国天眼(FAST，如图)在致密星系群————“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径
B．热大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，且温度相应下降
C．宇宙的结构层次是：太阳系→银河系→河外星系→宇宙
D．“地心说”是从“日心说”的基础上发展而来的
15．（2025七上·义乌期末）宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种宇宙起源说。
（1）宇宙大爆炸理论是　 　（选填“科学结论”或“理论假说”）。
（2）如图所示为大爆炸宇宙模型中半径、温度与时间之间的关系。由图可以得到的结论是：随着宇宙半径的增大，宇宙温度　 　。
16．（2026七上·金东期末）科学课上，同学们根据工程实践的六个步骤，制作了太阳、地球和月球的三球运动演示模型，如图所示。请回答：
（1）材料中有LED灯，制作过程中应将其安装在　 　(填序号)球中。
（2）在检验作品环节，小科发现三球仪的转动存在较严重的卡顿，接下来他应进行的工程实践步骤是　 　
17．阅读材料，回答下列问题：公元2世纪，希腊天文学家托勒密创立了“地心说”，认为地球处于宇宙的中心，且静止不动。公元16 世纪，哥白尼经过仔细观测，发现这个认识存在错误，他认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳做圆周运动的。再经过几个世纪的观测和研究，科学家发现太阳只是处在银河系的边缘，我们所在的银河系也只是宇宙中无数个星系中的一个。1929年，哈勃根据自己的测量数据，对宇宙又有了新的认识。
（1）哈勃的发现告诉我们，星系之间的距离　 　(填“在扩大”“保持不变”或“在缩小”)。
（2）上述科学史给我们带来了什么启示
18．（2025七上·温州月考）随着技术的发展，人类观测太空的精度与广度不断提高。从古至今，人类从未停止对宇宙探索的脚步。
（1）“墨子巡天望远镜”在2023 年9 月观测到了迄今最大视场的仙女座星系高清照片(如图)，俯视观测它的形状与银河系一样，在分类上属于　 　星系(选填“旋涡”、“椭圆”或“不规则”)。
（2）1885 年8月19日， 位于仙女座星系的超新星SN1885A 被艾萨克·瓦德(IssacWard)发现。结合恒星的演化规律推测超新星之后的阶段是：大质量恒星→红超巨星→超新星→　 　。
19．寻找北极星。
（1）面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空组成　 　，斗柄随季节变化指向不同，春、夏、秋、冬分别指向东、南、西、北。
（2）把北斗星斗前的两颗星连线，朝斗口方向延伸约　 　倍距离即可找到北极星。
（3）在北半球的夜晚，找到了北极星就找到了　 　的方向。
20．（2025七上·上虞期末）人类对宇宙的探索是一个充满挑战和不断进步的过程。从最初的肉眼观测到现代的高科技探测器，人类的探索工具和技术不断发展，对宇宙的认识也在不断深入。请完成下列问题：
（1）地球曾被认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。下列能说明地球是个球体的有　 　。（填序号）
①日食 ②登高望远 ③麦哲伦环球航行
（2）16世纪，图1为哥白尼“日心说”模型示意图。在该示意图中有着壮观光环的行星为　 　。（填图中字母）
（3）后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，而银河系由几千亿颗像太阳这样的恒星组成。银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈　 　状。
（4）大爆炸理论是目前最准确地描述宇宙从诞生到当前状态的模型。宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸，除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图2所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线。BC说明宇宙在　 　膨胀。（选填“减速”“匀速”或“加速”）
21．（2026七上·南湖期末）某科学兴趣小组根据美国天文学家哈勃的发现，采用橡皮筋建立星系运动模型探究星系运动的特点，实验步骤如下：
步骤一：用红墨水在浅色橡皮筋上依次点上等距离的四点A、B、C、D，如图甲所示，使 厘米；
步骤二：拉住橡皮筋的两头向两边拉长，如图乙所示，使 厘米；
步骤三：继续拉长橡皮筋至 厘米……
（1）如果以A 点表示我们居住的地球，B、C、D点表示与地球不同距离的星系，当AB间距离增加2厘米时，AD间距离增加　 　厘米。实验表明：离我们越远的“星系”，退行速度越快。
（2）当C点的速度记为v时，D点的速度可记为　 　。实验表明：“星系”的退行速度与它们离我们的距离之间的定量关系为　 　。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 人类对宇宙的探索
考点一、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。科学研究表明，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，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，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
1.我国古代对于宇宙的认识
(1)“盖天说”
①出现时间：中国战国时期。
②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。
③影响：它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体的视运动方面也有一定的历史意义。
虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。
(2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗（金木水火土）行星的基本运动规律，并能推算天象的发生。
2.“地心说”
(1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。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。
(2)主要内容
托勒密的“地心说”示意图
(3)影响：“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。尽管托勒密的“地心说”模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。
3.“日心说”
(1)提出背景：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。
(2)提出过程：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。天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》,阐述了“日心说”的理论基础。
(3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。
哥白尼的“日心说”示意图
(4)影响：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。但哥白尼保留了希腊人的行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”吸引人的地方是它简单，人们可以更好地理解它。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。
(5)伽利略对“日心说”学说的推广
①在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。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。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作用，留下了不可磨灭的印记。
②学说的证据
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：a.太阳上有黑子，说明太阳并不完美；b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。c.木星有卫星运转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。
③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俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。
(6)学说的重要意义
哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。
拓展：太阳不是处于宇宙的中心。太阳位于太阳系中，太阳系属于银河系，太阳系也不在银河系的中心。银河系也是众多星系中的一个，并非宇宙中心。
典例1：（2026七上·余杭期末）人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。托勒密提出了“地心说”模型，哥白尼提出了“日心说”模型。在认识的发展过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。请你结合所学知识，回答以下两个问题：
（1）“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子　 　。
（2）根据现在人类对宇宙的认识，以下“日心说”的观点中错误的是　 　。
①地球不是宇宙中心，是一颗行星 ②太阳是宇宙的中心 ③地球绕太阳做匀速圆周运动
【答案】（1）日月星辰的东升西落现象（合理即可）
（2）②③
【解析】（1）“地心说” 认为地球是宇宙的中心，其他天体围绕地球运动。虽然它的核心观点是错误的，但它能解释当时人们观察到的一些最直观的天文现象，例如日月星辰的东升西落。这是因为地球自转，而从地球视角看，天体似乎在围绕我们运动，这一现象与 “地心说” 的描述是吻合的。
（2）“日心说” 的核心进步在于指出了太阳是太阳系的中心，地球是一颗行星并围绕太阳运动，这纠正了 “地心说” 的根本错误。然而，受限于当时的观测水平，它也存在错误观点：
它认为太阳是宇宙的中心，但现代天文学证明太阳只是银河系中一颗普通的恒星，并非宇宙中心。
它认为地球围绕太阳做匀速圆周运动，但实际上地球的公转轨道是椭圆，且速度也并非恒定。
【解答】（1）“地心说” 虽然整体模型错误，但它可以解释一些基于地球视角的直观现象。
例如，日月星辰的东升西落，这一现象可以用 “天体围绕地球旋转” 来解释。
所以，例子是：日月星辰的东升西落现象。
（2）① “地球不是宇宙中心，是一颗行星” 说法是正确的，这正是 “日心说” 的核心进步之处。
② “太阳是宇宙的中心” 是错误的，太阳只是太阳系的中心，不是宇宙的中心。
③ “地球绕太阳做匀速圆周运动” 是错误的，地球的公转轨道是椭圆形，且速度会变化。
因此，“日心说” 中错误的观点是：②③。
变式1：“盘古开天辟地”是关于宇宙诞生的传说，它所流传的国家是()。
A．古代中国 B．古埃及 C．古希腊 D．古印度
【答案】A
【解析】盘古神话是中国古代民间神话传说之一，是典型的创世神话。其特征包含传统文化的传承思想寓意，深以表达其一生及以造就人生意义与生命价值。
【解答】盘古，又称盘古氏，混沌氏，是中国传说中开天辟地创造人类世界的始祖。盘古开天辟地的记载最早见于三国时期吴国徐整著《三五历纪》。
故答案为：A。
变式2：关于“地心说”和“日心说”，下列说法中正确的是()。
A．宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳运动的普通行星，月球是绕地球旋转的行星
C．地心说的代表人物是哥白尼，日心说的代表人物是托勒密
D．地心说和日心说在人类认识宇宙的过程中都具有一定的价值
【答案】D
【解析】所有行星都绕太阳做椭圆运动，太阳位于椭圆的一个焦点处。
【解答】A. 太阳系的中心是太阳，所有行星都绕太阳做椭圆运动，故A错误；
B. 地球是绕太阳运动的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做椭圆运动，同时还跟地球一起绕太阳运动，故B错误；
C. 地心说的代表人物是托勒密，日心说的代表人物是哥白尼，故C错误；
D. “地心说”是由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，因此他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的星体都是绕着她而运行的。天主教教会接纳此为世界观的“正统理论”。而“日心说”是在足够的天文观测的数据基础上，哥白尼等人提出的，符合科学研究的结果，而不是臆想出来的，是科学的一大进步。故在人类认识宇宙的过程中都具有一定的价值 。故D正确。
故答案为：D。
变式3：人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。右图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，请你结合所学知识，回答以下两个问题：
（1）“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例子　 　。
（2）根据现在人类对宇宙的认识，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地球是球形的 ④地球自转的同时绕太阳公转
【答案】（1）太阳东升西落现象，(月亮、星星东升西落现象等合理即可得分)
（2）①②
【解析】地心说 认为地球是宇宙的中心，静止不动，而太阳、月亮、星星等天体都围绕地球做圆周运动。
日心说认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳做圆周运动，地球同时还在自转。哥白尼认为，人们所看到的天体的运动，是地球和其他行星绕太阳公转以及地球自转的综合结果。
【解答】（1）“地心说” 认为地球是宇宙的中心，静止不动，而太阳、月亮、星星等天体都围绕地球做圆周运动。基于这一观点，人们观察到的太阳东升西落现象（月亮、星星东升西落现象等）可以用 “地心说” 来解释，即这些天体围绕地球的运动导致了它们在天空中位置的变化，看起来像是从东边升起，西边落下。
（2）①太阳是宇宙的中心：现代天文学研究表明，宇宙是极其广阔且没有中心的，太阳只是太阳系的中心，并非宇宙的中心，所以该观点错误。
②太阳是固定不动的：实际上，太阳不仅自身在进行自转，还随着银河系一起运动，并非固定不动，所以该观点错误。
③地球是球形的：通过现代科学技术，如卫星拍摄的地球照片等，已经证实地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体，该观点正确。
④地球自转的同时绕太阳公转：这是被现代科学所认可的事实，地球自转产生昼夜交替现象，绕太阳公转产生四季变化等，该观点正确。
综上，“日心说” 中错误的观点是①②。
考点二、现代宇宙学说
1.宇宙的组成：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。我们看到的宇宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。
2.星系的观测
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。
3.星系的运动
(1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。
(2)运动特点：银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，我们所处的宇宙正在膨胀。
(3)哈勃定律
①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd，其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，H为哈勃常数。
②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。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。
4.星系运动模型的建立：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。
实验步骤
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)
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
实验结果：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个圆形小纸片而言，其他的圆形小纸片都在不断地离它而去，离得越远，远离速度越快。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。
实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。
5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献
(1)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。
(2)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，遗憾的是这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了!
6.宇宙大爆炸理论
(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。
(2)主要内容：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。
(3)宇宙大爆炸理论的证实
①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。
②实际观测的结果：测到来自空间各个方向辐射，对应温度约为2.73K,与理论预测温度非常接近。
(4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。
(5)宇宙的起源与演化
①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。
②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。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。
拓展：有关宇宙起源的其他假说
(1)“宇宙永恒”假说。这种假说是奥地利天文学家邦迪和戈尔德提出的，后来英国天文学家霍伊尔发展并普及了这个理论。他们认为宇宙并不像人们所说的那样动荡不定，宇宙中的星体、星体密度及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是“宇宙永恒”假说。
(2)“宇宙层次”假说。这种假说是法国天文学家沃库勒等人提出来的。他们认为宇宙的结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成的星系是一个层次，许多星系结合在一起组成的星系团是一个层次，一些星系团组成的超星系团又是一个层次。
(6)宇宙大爆炸理论的不足。虽然宇宙大爆炸理论已经取得很大的成功，但是随着研究的不断深入，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。
典例1：（2026七上·仙居期末）我们利用如图的气球开展了关于星系运动特点的探索活动，下列说法正确的是( )
A．气球表面上贴的圆形小纸片，是模拟宇宙中的行星
B．给气球充气，使气球不断胀大，可证实宇宙的膨胀
C．气球胀大时，各小纸片间距离变化，可帮助理解星系运动
D．气球胀大时，小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度小。
【答案】C
【解析】（1）在这个模拟实验中，气球代表宇宙，气球表面的小纸片代表星系。该实验用于模拟宇宙膨胀时星系的运动规律：当气球膨胀时，各个小纸片（星系）之间的距离会相互远离，且距离越远的小纸片，相互远离的速度越快。
（2）宇宙膨胀是基于天文观测得出的科学理论，这个气球实验只是一个类比模型，不能直接证实宇宙膨胀，只能帮助我们理解星系运动的特点。
【解答】A、气球表面上贴的圆形小纸片是模拟宇宙中的星系，而非行星，故该选项错误。
B、给气球充气使它膨胀，只是一个模拟实验，不能证实宇宙膨胀，只能帮助理解，故该选项错误。
C、气球胀大时，各小纸片（代表星系）间距离变化，可帮助理解宇宙膨胀时星系相互远离的运动特点，故该选项正确。
D、根据模拟实验的规律，气球胀大时，距离越远的小纸片远离的速度越快，因此小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度大，故该选项错误。
故答案为：C。
变式1：（2026七上·永康期末）大爆炸理论认为，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中 AB为直线，BC为向上弯曲的曲线，则（　　）
A．AB和 BC均说明宇宙在匀速膨胀
B．AB 和 BC 均说明宇宙在加速膨胀
C．AB 说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀
D．AB 说明宇宙在匀速膨胀，BC 说明宇宙在减速膨胀
【答案】C
【解析】根据图像的形状分析宇宙的半径随时间的变化规律，
【解答】根据图片可知，AB段一条倾斜的直线，即这段时间内宇宙膨胀半径与时间长正比，即匀速膨胀。BC段是一段曲线，且向纵轴靠拢，那么相同的时间内宇宙的半径越来越大，即宇宙加速膨胀。
故选C。
变式2：现代宇宙学说最重要的事实证据是(　　)
A．爱因斯坦的广义相对论
B．天文观测到所有的星系都在远离我们而去
C．苏联科学家弗里德曼得出的均匀膨胀或收缩的宇宙模型
D．气球充气后不断膨胀，气球上各个圆形小纸片间的距离不断变大
【答案】B
【解析】通过对星系光谱的观测（哈勃定律），发现星系退行速度与它们和地球的距离成正比，即所有的星系都在远离我们，这直接支持了宇宙正在膨胀的观点。这种观测结果是宇宙大爆炸理论的关键证据之一。宇宙大爆炸理论认为，宇宙起源于一个高温、高密度的奇点，之后一直在膨胀，而星系的退行现象就是宇宙膨胀的直观体现。
【解答】A、广义相对论是一种理论基础，它对引力等现象进行了理论描述，为宇宙学的研究提供了理论框架，但它本身不是宇宙学说最重要的事实证据，A错误；
B、天文观测到所有的星系都在远离我们而去，这是现代宇宙学说最重要的事实证据，B正确；
C、弗里德曼的宇宙模型是基于理论推导出来，本身作为理论模型，不是最重要的事实证据，C错误；
D、这是一个类比实验，用于帮助人们理解宇宙膨胀的概念，不能作为宇宙学说最重要的事实证据，D错误。故答案为：B。
变式3：（2026七上·越城期末）宇宙大爆炸理论认为宇宙处于不断膨胀中。
（1）如图为不同星系的退行速度与离地距离的关系，据此可得出的规律是： 　；
（2）已知X星系距离地球约50亿光年，以地球为参照物，其退行速度　 　(填“>”“=”或“<”)长蛇座星系的退行速度；
（3）观测发现，不管哪个星系，其他星系都在不断地离它而去，这一现象说明宇宙____(填字母)。
A．膨胀时以地球为中心
B．膨胀时以某一固定星系为中心
C．膨胀是整体空间的扩张，不存在中心
D．正在收缩
【答案】（1）不同星系退行速度与其离地球距离成正比
（2）>
（3）C
【解析】（1）根据图像的形状分析不同星系的退行速度与离地距离的关系；
（2）首先比较X星系到地球的距离与长蛇座星系到地球的距离大小，然后根据“不同星系退行速度与其离地球距离成正比”的规律比较退行速度大小；
（3）根据描述分析得出结论。
【解答】（1）根据图像可知， 不同星系的退行速度与离地距离的关系的变化图像是一条通过坐标原点的斜线，那么得出规律：不同星系退行速度与其离地球距离成正比。
（2） 已知X星系距离地球约50亿光年，它到地球的距离大于长蛇座星系到地球的距离，根据“不同星系退行速度与其离地球距离成正比”的规律可知，以地球为参照物，X星系的退行速度>长蛇座星系的退行速度。
（3） 观测发现，不管哪个星系，其他星系都在不断地离它而去， 这一现象说明宇宙C.膨胀是整体空间的扩张，不存在中心。故选C。
考点三、银河系和河外星系
宇宙有多大 最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。那么,银河系有多大 它的中心在哪里 地球位于银河系的何处
科学思维——转换法
银河系，我们用肉眼是很难看到它的结构的，在实际认知过程中要将其转换成看得见的、熟悉的地理事物。因此，用扁圆盘和旋涡来理解银河系的结构。
1.星系
(1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。
(2)分类：天文学家把大多数星系分为三类：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。
2.银河系
我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。
(1)银河系的组成：银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。
(2)银河系的大小
①银河系的直径约为1.0×10 光年，中心厚度约为1.2×10 光年，自中心向边缘逐渐变薄。
②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×10 光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。
③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。
(3)银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。
3.不同尺度的天体范围
银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨范围。
地球 太阳系 星系 宇宙
4.河外星系
(1)天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。
(2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内存在100多万个星系。
5.观测北极星
(1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
简单口诀：东南西北，春夏秋冬。
(2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。
认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。
北斗七星
典例1：（2026七上·莲都期末）科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为
A．河外星系 B．银河系 C．太阳系 D．地月系
【答案】A
【解析】根据图中各个天体系统的大小以及仙女星系距地球的距离进行分析判断。
【解答】由图可知，从右到左分为为地月系、太阳系、银河系、宇宙。仙女星系距地球超200万光年，距离远大于银河系的范围，可知属于的是河外星系。
故答案为：A。
变式1：（2026七上·东阳期末）如今，人类依靠日渐发展的科学技术，正持续在探索宇宙的征程上不断迈进。下列说法正确的是（　　）
A．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星
B．宇宙的结构层次是：宇宙→银河系→河外星系→太阳系
C．光年作为时间单位，可以测量宇宙演化历程
D．从上往下看银河系呈球状
【答案】A
【解析】本题考查宇宙、星系、恒星、光年等基本天文概念，需要逐项判断概念是否正确。
【解答】A、夜晚看到的星星大多数能自行发光，属于恒星，所以 A 符合题意；
B、宇宙的结构层次应为：宇宙→银河系与河外星系并列→太阳系，河外星系不是银河系的下一级，所以 B 不符合题意；
C、光年是长度单位，不是时间单位，所以 C 不符合题意；
D、银河系从上往下看呈旋涡状（圆盘状），不是球状，所以 D 不符合题意；
故答案选A。
变式2：（2026七上·嵊州期末）现代宇宙学说的发展：
材料一： 1915年，科学家爱因斯坦建立了广义相对论，并将其用于宇宙的研究，建构了一个静态的宇宙模型。
材料二： 1922年，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。
材料三： 1929年，天文学家哈勃分析星系退行速度和距离的关系，提出了著名的哈勃定
律。他发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。
材料四： 1948年，伽莫夫等人建立的元素生成理论，为宇宙起源的理论奠定了基础。该理论是目前被广为接受的宇宙起源学说。
（1）根据材料三中哈勃的发现可知，我们所处的宇宙正在不断地　 　(填“膨胀”或“收缩”)。
（2）现代宇宙学说的发展过程给我们的启示是　 　(填序号)。
①前人的经验没有可取之处 ②科学是不断发展的
③科学研究是科学家的事 ④人类对科学的认识全凭突发奇想
【答案】（1）膨胀 （2）②
【解析】（1）星系之间彼此远离，说明宇宙在不断膨胀变大。
（2）科学的发现总是在不断的修正中逐渐完善的。
【解答】（1） 根据材料三中哈勃的发现，大多数星系都在远离我们而去，且距离越远，离开的速度越大。这一现象表明宇宙的空间结构正在扩大，因此宇宙正在膨胀。
（2）①“前人的经验没有可取之处”说法错误，科学的发展往往建立在先前研究的基础上。
②“科学是不断发展的”，说法正确，从爱因斯坦的静态模型到弗里德曼的膨胀模型，再到哈勃的观测验证和伽莫夫的理论完善，体现了科学的进步性。
③“科学研究是科学家的事”片面，说法错误，科学需要社会协作和公众参与。
④“突发奇想”说法错误，科学依赖实证和逻辑推理。
故答案为：②。
变式3：（2026七上·鄞州期末）我国天文学家精确测量了距银河系中心1.6万光年至 8.1万光年内恒星运动速度，并估算出银河系的“体重”约为8050亿个太阳质量。
（1）下列示意图中，能正确反映宇宙、银河系、太阳系之间关系的是　 　。
（2）如果从河外星系某处拍摄到的银河系如图所示，则拍摄的视角是　 　(填“从上往下”或“侧面”)。
（3）大爆炸理论认为星系退行的速度与其离地球的距离成正比，即哈勃定律v=Hd(v为速度，d为距离，H为哈勃常数)。已知“长蛇星Ⅱ系团”距地球33 亿光年，退行速度为 请你估算距地球22亿光年的“牧夫座星系团”的退行速度约为　 　km/s。
【答案】（1）B
（2）从上往下
（3）4×104
【解析】（1）宇宙、银河系、太阳系的层次关系：宇宙是包含所有天体的最大系统，银河系是宇宙中的一个星系，太阳系又是银河系中的一个恒星系统，所以三者的包含关系为：宇宙 > 银河系 > 太阳系。
（2）银河系的结构与视角：银河系是一个盘状的旋涡星系，从 “从上往下” 的视角看，会呈现出旋涡状的扁平结构；从侧面视角看，则呈现为一条明亮的光带。
（3）哈勃定律的应用：哈勃定律公式为 v=Hd，其中退行速度 v 与距离 d 成正比。当距离变化时，退行速度会按相同比例变化。
【解答】（1）三者的包含关系为：宇宙包含银河系，银河系包含太阳系。选项 B 的示意图正确反映了这一层次关系。
（2）图中银河系呈现出旋涡状的扁平结构，这是从 “从上往下” 的视角拍摄的特征。
（3）根据哈勃定律 v=Hd，退行速度与距离成正比。已知 “长蛇座 Ⅱ 系团” 距地球 33 亿光年，退行速度为 6×104km/s，则哈勃常数 。
对于距地球 22 亿光年的 “牧夫座星系团”，
退行速度：
考点四、恒星
1.研究恒星演化的意义
太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。
2.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。
3.恒星的演化过程
当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释放出能量，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。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。
4.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。
5.太阳未来的演变过程
(1)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。
(2)太阳的未来(晚年阶段)
拓展：红巨星
其外观为红色，直径比太阳大10～100倍，亮度比太阳大得多。肉眼看到的最亮的星体中，大多数是红巨星。红超巨星与红巨星类似，只是体积更大。
6.恒星的演化
与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。
(1)如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。
(2)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，最终演变成体积极小、密度极大的中子星。
(3)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。
拓展：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。
7.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，发现了一个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2.7×10 光年之遥。
8.恒星的一生
每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出新一轮的恒星星云。
典例1：2020年10月6日，诺贝尔物理学奖颁发给了三位获奖者，因为他们发现了宇宙中最奇异的现象之一——黑洞。下列有关黑洞的说法中错误的是(　　)。
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．黑洞是大质量恒星衰亡的过程中发生爆炸后留下的
【答案】B
【解析】黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
【解答】A、黑洞是客观存在的天体，A正确；
B、黑洞是一种质量极大的天体，黑洞的密度非常大，B错误；
C、黑洞的引力极强，任何物体只要进入黑洞便都不能从该处逃逸，C正确；
D、可能形成黑洞的天体是恒星，恒星灭亡的过程中坍塌可能会形成黑洞，D正确。
依据题意，故答案为：B。
变式1：（2026七上·南浔期末）截至2025年11月5日，“大国重器”中国天眼(FAST)已发现脉冲星1170颗。脉冲星就是旋转的中子星。脉冲星是由下列哪一类天体演化而来（　　）
A．卫星 B．行星 C．恒星 D．黑洞
【答案】C
【解析】脉冲星的本质是旋转的中子星，而中子星是大质量恒星在生命末期发生超新星爆发后，核心坍缩形成的致密天体。
【解答】A（卫星）：围绕行星运转的天体，与脉冲星起源无关。
B（行星）：围绕恒星运转的天体，无法演化成脉冲星。
C（恒星）：大质量恒星（通常质量大于太阳 8 倍）在演化末期，经超新星爆发，核心坍缩形成中子星（即脉冲星），该选项正确。
D（黑洞）：同样由大质量恒星核心坍缩形成，但质量比中子星更大，引力更强，并非脉冲星的前身。
故答案为：C
变式2：（2025七上·北仑期中）一颗恒星的寿命取决于它的质量，其关系如图所示，从图中可以判断（　　）
①质量大的恒星寿命较短；②质量小的恒星寿命较短；
③太阳的寿命约为10亿年；④太阳的寿命约为100亿年
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
【答案】C
【解析】（1）恒星质量与寿命的关系：恒星的质量越大，内部核燃料消耗速度越快，恒星的寿命就越短；恒星质量越小，核燃料消耗缓慢，寿命更长。
（2）图表读图方法：本题横坐标代表恒星质量（以太阳质量为 1 倍标准），纵坐标单位是 10 亿年；横坐标数值为 1 时代表太阳，对应纵坐标数值 10，计算可得太阳寿命为 10×10 亿年 = 100 亿年。
【解答】①观察图像，横坐标为恒星质量与太阳质量的比值，纵坐标为恒星的寿命（×10亿年）。当恒星质量与太阳质量的比值越大（即恒星质量越大），对应的纵坐标数值越小（即恒星寿命越短），所以质量大的恒星寿命较短，故①正确；
②由图像可知，恒星质量与太阳质量的比值越小（即恒星质量越小），对应的纵坐标数值越大（即恒星寿命越长），所以质量小的恒星寿命较长，故②错误；
③当恒星质量与太阳质量的比值为1时，对应的纵坐标数值为10，这表示太阳（质量与太阳质量比值为1）的寿命约为10×10亿年 = 100亿年，并非10亿年，故③错误；
④当恒星质量与太阳质量的比值为1时，纵坐标显示恒星寿命为10×10亿年，即太阳的寿命约为100亿年，故④正确；
综上所述，①④结论正确，故ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C
变式3：全球多国科研人员合作的“事件视界望远镜”曾宣布捕获了黑洞的首张图像(如图所示)。该黑洞距离地球5500万光年，质量相当于 65 亿颗太阳。据悉，在直径约为10万光年的银河系内，人类已发现了 20 多颗具有恒星级质量的黑洞。具有恒星级质量的黑洞是由大质量恒星演化到末期，核心发生引力坍缩而形成的。请分析并回答下列问题：
（1）下列关于黑洞的说法，错误的是____(填字母)。
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．包括光在内的所有物质都逃脱不了黑洞的引力作用
D．在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是恒星
（2）太阳是距离地球最近的　 　，为地球表层和人类活动提供了巨大的能量。
（3）黑洞照片成功问世的意义有____(填字母)。
A．捕获到黑洞图像是人类对宇宙探索非常重要的一步
B．宇宙最后的秘密终于被揭开
C．为人类找到了一个新的家园
【答案】（1）B
（2）恒星
（3）A
【解析】黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。
【解答】（1）黑洞是一种密度极大的天体，而不是密度极小的天体。它由大质量恒星演化到末期，核心发生引力坍缩形成，其引力极其强大，包括光在内的所有物质都逃脱不了它的引力作用，是客观存在的天体，B说法错误。故答案为：B。
（2）太阳是距离地球最近的恒星，为地球表层和人类活动提供了最重要的能量。
（3）黑洞照片成功问世具有极其重大的意义，它是人类对宇宙探索非常重要的一步。这是人类首次直接 “看” 到黑洞，证实了黑洞的存在，为爱因斯坦的广义相对论提供了又一个有力的证据，极大地推动了人类对宇宙的认识和理解，A正确；但这并不意味着宇宙最后的秘密终于被揭开，宇宙中还有许多未知等待我们去探索；同时，也并非为人类找到了一个新的家园，BC错误。故答案为：A.
1.小质量的恒星最终会变成（　　）
A．主序星 B．太阳 C．红巨星 D．黑矮星
【答案】D
【解析】质量和太阳相当（或小点）的恒星的生命旅程：星云→原恒星→主序星→红巨星→行星状星云→白矮星→黑矮星；
质量比太阳大的恒星生命旅程：星云→原恒星→主序星→亮星→红巨星→超新星→中子星（脉冲星）；
质量超大的恒星的生命旅程：星云→原恒星→亮星→红巨星→红超巨星→超新星→黑洞；
【解答】小质量的恒星最终会变成黑矮星；
故答案为：D.
2．夏季的夜晚，北斗七星斗柄所朝的方向是(　　)。
A．东 B．南 C．西 D．北
【答案】B
【解析】北极星在天空中的位置是不断变化的，北斗七星始终在天空中作缓慢的相对运动。其中五颗星以大致相同的速度朝着一个方向运动，而“天枢”和“摇光”则朝着相反的方向运动。因此，在浸长的宇宙变迁中，北斗星的形状会发生较大的变化。
【解答】季节不同，北斗七星在天空中的位置也不尽相同。因此，我国古代人民就根据它的位置变化来确定季节：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”所以夏季的夜晚，北斗七星斗柄所指的方向是南方。
故答案为：B。
3．某国际天文研究团队最新发现，距离地球约8000光年的一颗恒星可能产生伽马射线暴，专家认为被伽马射线暴扫过的星球生命会消失，幸运的是，该恒星潜在的伽马射线暴方向并没有对准地球。这颗恒星位于（　　）
A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系
【答案】C
【解析】总星系分为银河系和河外星系；银河系包含了太阳系；太阳系包含了地月系；
【解答】由题干可知，一个国际天文研究团队最新发现，距离地球约8000光年的一颗恒星可能产生伽马射线暴，这是首次在银河系中发现可能产生伽马射线暴的恒星，这颗恒星位于银河系；
故答案为：C.
4． 2011年度的诺贝尔物理学奖被授予三位天体物理学家，以表彰他们通过观测遥远的超新星而发现了宇宙在加速膨胀这一卓越成果。超新星的热核爆炸表示了这颗恒星的演化阶段是(　　)。
A．诞生期 B．壮年期 C．死亡期 D．任何时期都可能
【答案】C
【解析】宇宙在加速膨胀，一定有能量在推动宇宙膨胀，宇宙中各星系受非平衡力作用，宇宙中的各星系在不断地运动变化中，星系间的距离不断变化。
【解答】超新星的热核爆炸代表了这颗恒星演化到了死亡期，即超大质量恒星能以巨热核恒星炸弹的形式变成超新星，超新星爆炸死亡。
故答案为：C。
5．恒星是有寿命的，每一颗恒星都有其诞生、存在和死亡的过程。一颗恒星的寿命取决于它的（　　）
A．质量 B．体积 C．温度 D．亮度
【答案】A
【解析】一颗恒星的寿命取决于它的质量，质量越大的恒星寿命越短；这是因为质量越大压力就越大，这种情况下恒星内部的核反应就更加剧烈；
【解答】一颗恒星的寿命取决于它的质量，质量越大的恒星寿命越短；
故答案为：A.
6．（2026七上·江北期末）宇宙中的天体都经历诞生、成长、成熟到衰老、死亡的演化过程。如图是“ZS7星系”黑洞合并的模拟图像，在演化的最后阶段可能变成黑洞的天体是（ ）
A．行星 B．恒星 C．卫星 D．彗星
【答案】B
【解析】只有质量足够大的恒星才可能演化成黑洞，太阳质量不够大，所以不能演化成黑洞。
【解答】恒星在其生命周期的末期，根据质量的不同，可能会演化为白矮星、中子星或黑洞。质量足够大的恒星在超新星爆发后，核心可能坍缩形成黑洞。
故答案为：C。
7．（2026七上·仙居期末）下图中的大中小圆分别表示银河系、太阳系、地月系，其中能正确表示它们之间相互关系的是( )
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】天体之间相互吸引和绕转形成天体系统，天体系统分为不同的级别和层次，最高一级是总星系，总星系包括银河系和河外星系；银河系包括太阳系和其它恒星系；太阳系包括太阳、地月系和其它行星系；地月系包括地球和月球。
【解答】根据课本内容可知，银河系包括太阳系和其它恒星系，太阳系包括太阳、地月系和其它行星系，地月系包括地球和月球，即银河系、太阳系、地月系具有包含关系，D正确，ABC错误。
故答案为：D。
8．（2026七上·慈溪期末）下列天体系统的从属关系正确的是（　　）
A．太阳系→地月系→银河系 B．银河系→太阳系→宇宙
C．银河系→太阳系→星系 D．地月系→太阳系→银河系
【答案】D
【解析】宇宙是最大的天体系统，包含所有星系；银河系是宇宙中众多星系之一；太阳系是银河系中一个普通的恒星系，由太阳及其围绕它运行的天体组成；地月系是太阳系中的一个行星系统，由地球和月球组成。因此，从属关系应为从低级到高级：地月系→太阳系→银河系→宇宙。
【解答】A、太阳系包含地月系，银河系包含太阳系，因此从属关系应为地月系→太阳系→银河系，故该选项错误。
B、宇宙包含银河系，银河系包含太阳系，从属关系应为太阳系→银河系→宇宙，故该选项错误。
C、星系是一个更宽泛的概念，银河系属于星系，太阳系属于银河系，从属关系应为太阳系→银河系→星系，故该选项错误。
D、地月系是太阳系的一部分，太阳系是银河系的一部分，从属关系正确，故该选项正确。
故答案为：D。
9．下列有关黑洞的描述，错误的是 (　　)
A．黑洞密度极大，能产生强大的引力
B．黑洞是科幻小说中的一种设想，实际并不存在
C．黑洞在太阳系中不可能出现
D．黑洞是大质量恒星发展到的某个阶段
【答案】B
【解析】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。
【解答】A、黑洞是一种体积极小、质量极大的天体，其密度极大，由位于其中心的奇点和奇点周围一定范围内的时空区域构成，能产生强大的引力，连光也无法逃逸，A正确；
B、黑洞不是科幻小说中的设想，而是真实存在的天体，B错误；
C、太阳系中恒星质量相对较小，不具备形成黑洞的条件，所以黑洞在太阳系中不可能出现，C正确；
D、黑洞是质量足够大的恒星在演化末期坍缩而形成的，D正确。
故答案为：B。
10．（2026七上·宁波期末）每仰望星空，总让人心生好奇——我们赖以生存的地球，究竟位于宇宙中的哪个位置？下列地球所处天体系统从小到大排列，正确的是(　　)
A．地月系→太阳系→银河系→宇宙
B．地月系→太阳系→河外星系→宇宙
C．地月系→太阳系→银河系→河外星系→宇宙
D．地月系→太阳系→河外星系→银河系→宇宙
【答案】A
【解析】宇宙是最高级天体系统，是人类目前能够观测到的所有天体的集合。 银河系由大约1000亿到4000亿颗恒星、大量的星云、星团、星际气体和星际尘埃组成，太阳系位于银河系的一个旋臂（猎户座旋臂）上，距离银河系中心约2.6万光年。河外星系是指银河系以外的其他星系，与银河系并列。太阳系是以太阳为中心，包括八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、小行星带、彗星、流星体等天体。地月系是最低级天体系统，由地球和月球组成，月球是地球唯一的天然卫星。
【解答】宇宙包含所有星系、星系团和更大的结构。 银河系是太阳系所在的星系，包含数千亿颗恒星。河外星系是指银河系以外的其他星系，与银河系并列。太阳系包括太阳及其周围的行星、卫星、小行星等天体。地月系：地球和月球组成的系统。正确的排列顺序是：地月系 → 太阳系 → 银河系 → 宇宙。
故正确答案：A。
11．（2026七上·诸暨期末）近期我国科学家利用“中国天眼”(FAST)在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍的天体系统，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径
B．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心
C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙
D．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降
【答案】D
【解析】A.根据光年的定义判断；
B.根据太阳系在宇宙中的位置判断；
C.根据宇宙的结构层次判断；
D.根据宇宙大爆炸理论判断。
【解答】A. 光年是光在真空中一年时间所走的距离，是长度单位而非时间单位，故A错误；
B. 太阳系位于银河系的猎户座旋臂上，并非银河系中心；银河系也只是宇宙中普通的一个星系，宇宙没有中心，故B错误；
C. 宇宙的结构层次： 地月系→太阳系→银河系→宇宙， 故C错误；
D. 根据宇宙大爆炸理论，宇宙自大爆炸后一直在膨胀，温度逐渐降低， 故D正确。
故选D。
12．科学家霍金的黑洞理论和宇宙无边界设想已成为现代宇宙学说最重要的基石。关于黑洞，下列说法中不正确的是 (　　)
A．密度非常大，引力特别强36
B．黑洞是质量比太阳大得多的恒星在晚年爆发形成红超巨星后塌缩而成的
C．黑洞的直径仅有几千米，但密度大得让人难以想象，它能把靠近它的一切东西永久吞没
D．人们看不见黑洞，但天文学家能确定它的存在
【答案】B
【解析】黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体。
【解答】A、黑洞是一种密度极大、引力极强的天体，A正确；
B、黑洞是质量比太阳大得多的恒星在晚年爆发形成超新星后塌缩而成的，而不是形成红超巨星后塌缩而成的，B错误；
C、黑洞的直径通常很小，仅有几千米甚至更小，但密度大得惊人。由于其强大的引力，它能把靠近它的一切东西永久吞没，包括光线，这也是人们很难直接观测到黑洞的原因之一，C正确；
D、人们无法直接看见黑洞，因为光都无法从黑洞中逃逸出来。但是天文学家可以通过一些间接的方法来确定它的存在，D正确。
依据题意，故答案为：B。
13．（2026七上·镇海区期末）我国“天关”卫星探测到银河系内X射线暗弱爆发，为寻找恒星级黑洞提供新路径。下列关于宇宙相关内容正确的是(　　)
A．银河系的中心天体是太阳
B．目前宇宙正处于不断膨胀阶段
C．太阳作为恒星，最终会演化为黑洞
D．宇宙的结构层次：太阳系→银河系→河外星系→宇宙
【答案】B
【解析】大爆炸宇宙论认为，宇宙正处于膨胀之中，星系之间在不断远离，且离的越越远，退行的速度越快。
【解答】A、银河系的中心天体不是太阳，而是一个黑洞，故A错误；
B、根据现代天文学观测（如哈勃定律和宇宙微波背景辐射），宇宙确实在加速膨胀，星系之间在断远离，故B正确；
C、太阳是一颗中等质量的恒星（约1个太阳质量），中等质量恒星的演化路径：主序星→红巨星→行星状星云→白矮星。只有质量较大的恒星（约8倍太阳质量以上）才会演化为中子星或黑洞，故C错误；
D、银河系和河外星系是并列关系，不是包含关系，正确的层次是：行星→恒星系统（如太阳系）→星系（如银河系）→星系群/团→超星系团→宇宙，故D错误。
故答案为：B。
14．（2026七上·余姚期末） 2022年10月，我国科学家利用中国天眼(FAST，如图)在致密星系群————“斯蒂芬五重星系”及周围天区发现了1个尺度约为200万光年的巨大原子气体系统，该系统比银河系大20倍，为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（　　）
A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径
B．热大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，且温度相应下降
C．宇宙的结构层次是：太阳系→银河系→河外星系→宇宙
D．“地心说”是从“日心说”的基础上发展而来的
【答案】B
【解析】A、光年是指光一年内通过的距离，是距离的单位；
B、宇宙诞生于大爆炸，并且在不断膨胀之中；
C、根据对宇宙的结构层次可做出判断；
D、根据对”地心说“和”日心说“的了解可做出判断。
【解答】A、光年作为距离的单位，可以衡量银河系的直径，故A错误；
B、热大爆炸导致宇宙空间处处膨胀，且温度相应下降，故B正确；
C、宇宙包含银河系和河外星系，银河系包含太阳系，故C错误；
D、“地心说”宇宙体系在科学发展史上的作用是打破了天圆地方的宇宙观，”日心说“否定了地球是宇宙中心的说法，故D错误。
故答案为：B。
15．（2025七上·义乌期末）宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种宇宙起源说。
（1）宇宙大爆炸理论是　 　（选填“科学结论”或“理论假说”）。
（2）如图所示为大爆炸宇宙模型中半径、温度与时间之间的关系。由图可以得到的结论是：随着宇宙半径的增大，宇宙温度　 　。
【答案】（1）理论假说（2）降低
【解析】（1）宇宙大爆炸是一种假说。
（2）宇宙半径与宇宙温度的变化据图解答。
【解答】（1）根据课本内容可知，大爆炸宇宙论是比利时天文学家和宇宙学家勒梅特于1927年首次提出的一种假说，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，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸，所以宇审大爆炸理论是理论假说，而不是科学结论。
（2）根据大爆炸宇宙模型中半径、温度与时间之间的关系图可知，随着宇宙半径的增大，宇宙温度降低，二者呈负相关。
（1）关于宇宙的起源，人类提出了很多种理论假说，其中被人普遍接收的为宇宙大爆炸理论。
（2）根据上图大爆炸宇宙模型中半径、温度与时间之间的关系知：随着宇宙半径的增大，宇宙温度降低。
16．（2026七上·金东期末）科学课上，同学们根据工程实践的六个步骤，制作了太阳、地球和月球的三球运动演示模型，如图所示。请回答：
（1）材料中有LED灯，制作过程中应将其安装在　 　(填序号)球中。
（2）在检验作品环节，小科发现三球仪的转动存在较严重的卡顿，接下来他应进行的工程实践步骤是　 　
【答案】（1）①
（2）改进完善
【解析】（1）在太阳系中，太阳是唯一自身发光的恒星，地球和月球自身不发光，我们看到的月光是月球反射的太阳光。因此，在三球仪模型中，代表太阳的球体应作为光源。
（2）工程实践通常包括明确问题、确定方案、制作模型、检验评价、改进完善等环节。当在检验环节发现产品存在问题时，下一步应进入改进完善阶段，对模型进行优化。
【解答】（1）在三球仪模型中，①号球代表太阳，太阳是光源，因此 LED 灯应安装在①号球中，模拟太阳发光。
（2）在检验作品环节发现三球仪转动卡顿，这属于产品存在缺陷，根据工程实践的步骤，接下来应进行改进完善，对模型的转动结构进行调整和优化。
17．阅读材料，回答下列问题：公元2世纪，希腊天文学家托勒密创立了“地心说”，认为地球处于宇宙的中心，且静止不动。公元16 世纪，哥白尼经过仔细观测，发现这个认识存在错误，他认为太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳做圆周运动的。再经过几个世纪的观测和研究，科学家发现太阳只是处在银河系的边缘，我们所在的银河系也只是宇宙中无数个星系中的一个。1929年，哈勃根据自己的测量数据，对宇宙又有了新的认识。
（1）哈勃的发现告诉我们，星系之间的距离　 　(填“在扩大”“保持不变”或“在缩小”)。
（2）上述科学史给我们带来了什么启示
【答案】（1）在扩大（2）科学在不断发展，我们要用发展的观点看问题，相信科学，相信真理。
【解析】宇宙是万物的总称，是时间和空间的统一。宇宙是物质世界，不依赖于人的意志而客观存在，并处于不断运动和发展中，在时间上没有开始没有结束，在空间上没有边界没有尽头。
【解答】（1）宇宙正处于青年时期，还在长大，还在膨胀，星系之间的距离在扩大。
（2）上述科学史启示我们科学家对宇宙的认识在不断的发展进步，要学会正确的科学的认识事物的发展变化。
18．（2025七上·温州月考）随着技术的发展，人类观测太空的精度与广度不断提高。从古至今，人类从未停止对宇宙探索的脚步。
（1）“墨子巡天望远镜”在2023 年9 月观测到了迄今最大视场的仙女座星系高清照片(如图)，俯视观测它的形状与银河系一样，在分类上属于　 　星系(选填“旋涡”、“椭圆”或“不规则”)。
（2）1885 年8月19日， 位于仙女座星系的超新星SN1885A 被艾萨克·瓦德(IssacWard)发现。结合恒星的演化规律推测超新星之后的阶段是：大质量恒星→红超巨星→超新星→　 　。
【答案】（1）旋涡
（2）中子星/黑洞
【解析】（1） 旋涡星系：具有明显的旋臂结构；椭圆星系：呈椭圆形或圆形，无旋臂结构；不规则星系：形状不规则，无明确结构。
（2） 根据大质量恒星的演化路径分析解答。
【解答】（1） 银河系和仙女座星系，具有明显的旋臂结构， 均为典型的旋涡星系。
（2）结合恒星的演化规律推测超新星之后阶段是：大质量恒星→红超巨星→超新星→中子星（黑洞）。
19．寻找北极星。
（1）面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空组成　 　，斗柄随季节变化指向不同，春、夏、秋、冬分别指向东、南、西、北。
（2）把北斗星斗前的两颗星连线，朝斗口方向延伸约　 　倍距离即可找到北极星。
（3）在北半球的夜晚，找到了北极星就找到了　 　的方向。
【答案】（1）斗状
（2）5
（3）正北
【解析】在北半球观测北极星的仰角等于当地的地理纬度，北极星始终指向正北方向。
【解答】(1)面向北天星空，先找大熊星座(北斗星)，北斗星在天空组成，斗柄随季节变化指向不同，春、夏、秋、冬分别指向东、南、西、北。
(2)把北斗星斗前的两颗星连线，朝斗口方向延伸约5倍距离即可找到北极星。
(3)在北半球的夜晚，找到了北极星就找到了正北的方向。
20．（2025七上·上虞期末）人类对宇宙的探索是一个充满挑战和不断进步的过程。从最初的肉眼观测到现代的高科技探测器，人类的探索工具和技术不断发展，对宇宙的认识也在不断深入。请完成下列问题：
（1）地球曾被认为是宇宙独一无二的天体，是宇宙的中心。下列能说明地球是个球体的有　 　。（填序号）
①日食 ②登高望远 ③麦哲伦环球航行
（2）16世纪，图1为哥白尼“日心说”模型示意图。在该示意图中有着壮观光环的行星为　 　。（填图中字母）
（3）后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，而银河系由几千亿颗像太阳这样的恒星组成。银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈　 　状。
（4）大爆炸理论是目前最准确地描述宇宙从诞生到当前状态的模型。宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸，除开始瞬间外，在演化至今的大部分时间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图2所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线。BC说明宇宙在　 　膨胀。（选填“减速”“匀速”或“加速”）
【答案】（1）②③
（2）A
（3）扁圆盘
（4）加速
【解析】（1）日食的形成是因为月球挡住了太阳光，说明月球是个球体；月食的形成是因为地球挡住了太阳光，说明地球是个球体。
（2）土星有光环，结合八大行星的位置关系可以判断A为土星。
（3）银河系呈圆盘状，银河系和核外星系构成了宇宙。
（4）由图可知，经过相同的时间，在BC段宇宙半径增大的较快，说明宇宙处于加速膨胀之中。
【解答】（1）地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体；能说明地球是个球体的有②登高望远和③麦哲伦环球航行。
（2）由图1可知，E为水星、D为金星、B为火星，C为木星，A为土星；在哥白尼“日心说”模型示意图中，有着壮观光环的行星为土星，通常用字母A表示。
（3）银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状。
（4）若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图2所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线。BC说明宇宙在加速膨胀。
（1）地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的不规则球体；能说明地球是个球体的有②登高望远和③麦哲伦环球航行。
（2）由图1可知，E为水星、D为金星、B为火星，C为木星，A为土星；在哥白尼“日心说”模型示意图中，有着壮观光环的行星为土星，通常用字母A表示。
（3）银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状。
（4）若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图2所示，图中AB为直线，BC为向上弯曲的曲线。BC说明宇宙在加速膨胀。
21．（2026七上·南湖期末）某科学兴趣小组根据美国天文学家哈勃的发现，采用橡皮筋建立星系运动模型探究星系运动的特点，实验步骤如下：
步骤一：用红墨水在浅色橡皮筋上依次点上等距离的四点A、B、C、D，如图甲所示，使 厘米；
步骤二：拉住橡皮筋的两头向两边拉长，如图乙所示，使 厘米；
步骤三：继续拉长橡皮筋至 厘米……
（1）如果以A 点表示我们居住的地球，B、C、D点表示与地球不同距离的星系，当AB间距离增加2厘米时，AD间距离增加　 　厘米。实验表明：离我们越远的“星系”，退行速度越快。
（2）当C点的速度记为v时，D点的速度可记为　 　。实验表明：“星系”的退行速度与它们离我们的距离之间的定量关系为　 　。
【答案】（1）6
（2）；正比
【解析】（1）当橡皮筋伸长时，它的各个部分都均匀变长，据此计算AD之间增加的距离；
（2）根据公式分别计算出D点的速度，然后二者速度做比得到星系”的退行速度与它们离我们的距离之间的定量关系。
【解答】（1） 初始状态：橡皮筋上A、B、C、D四点等距， L1 = L2 = L3=1厘米，因此AD初始距离为： 1+1+1=3厘米。
拉伸后：AB距离增加2厘米（从1厘米变为3厘米），说明橡皮筋被均匀拉伸，拉伸倍数为3倍（因为 L1 ' = 3 厘米）。
AD距离变化：初始AD=3厘米，拉伸后AD=3×3=9厘米，因此AD增加的距离为：9-3=6厘米。
（2）当C点的速度为v时，设AB之间距离增大为L，则AC之间距离增大2L，AD之间距离增大3L，
而时间t相同，
根据得到：；
解得：；
综上所述，当距离为2L时，速度为v；当距离为3L时，速度为，那么：；
那么得到： 星系的退行速度与距离成正比 。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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