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第3节 人类对宇宙的探索（第3课时）
【核心概念】
9.宇宙中的地球
【学习内容与要求】
9.5 地球所处的宇宙环境
认识认识宇宙的起源和演化历史
【教学目标】
1.科学观念：知道恒星是在演化的；知道恒星的形成、演化和结束；知道超新星爆发是导致一部分恒星诞生的直接动力；了解太阳的一生。
2.科学思维：理解恒星的演化规律；持续形成探索宇宙的兴趣和获取新知识的欲望。
3.探究实践：通过读图、阅读等方式提升学生收集信息的能力和处理信息能力。
4.态度责任：感悟人类对科学知识的探索和追求，学习辨证分析的方法和态度；感悟科学家利用有限证据和一定理论大胆建立科学假设的精神，不断寻找新证据来证实或修正假设，使理论趋向完善。
【教材分析】本课时为新浙教版七上第三章第3节人类对宇宙的探索的第3课时，主要内容是恒星及其一生的演化过程。此前学生已学习了总星系、银河系、太阳系圾太阳、地球、宇宙学说等相关知识，现在学习恒星知识，太阳是与人类关系最密切的恒星之一，通过学习让学生了解恒星的诞生、演化过程和最终结局，认识到恒星也是有生命周期的，有开端也有结束，其规律是可被认识的，其他天体也类似，所以本课时的学习是深入是拓展更是后续学习宇宙知识的基础，所以具有很重要的地位和作用。
【教学思路】太阳的演化→恒星的演化
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 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。 引入课题
太阳的演化 天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。 视频：恒星的演化 1. 恒星的诞生是宇宙膨胀的结果： 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。 2、主序星阶段 一颗恒星诞生后，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（氢原子核聚合成氦原子核），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。 主序星靠核聚变反应而发光发热。 恒星的稳定主序星阶段能够持续持续约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。 探索活动： 1）图3.3-17展示了恒星的质量与它的寿命的关系。恒星寿命指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间。 2）一颗质量是太阳0.8倍的恒星能存在多久？一颗质量是太阳1.7倍的恒星又能存在多久？ 3）描述恒星的质量与它的寿命的一般关系。 答案：质量是太阳0.8倍的恒星能存在约130亿年。质量是太阳1.7倍的恒星能存在约30亿年。 质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。 科学家描绘出了太阳未来的演变过程： 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。 行星状星云继续演化： 太阳的一生： 四个阶段：原始星云阶段→主序星阶段→红巨星阶段→白矮星阶段。 红巨星的外层物质、核聚变形成的一些物质、黑矮星进入太空，进入再循环。 思考与讨论： 太阳是宇宙的一个过客，它从宇宙中来，最终回到宇宙中去。 了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？ 答案：宇宙也像恒星一样，也要经历诞生、发展演化和死亡的过程。 太阳的“死法”是学习恒星演化的基础。
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。 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； 1.质量较小的恒星的演化过程： 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.质量较大的恒星的演化过程： 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。 1054年，我国发现并记录的超新星爆发，史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。 3.质量更大的恒星的演化： 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。 思考与讨论： 大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同 答案：大质量恒星，过了主序星阶段后，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、密度极大的中子星或黑洞。 虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在；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2.7×104光年之遥。 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。 图解法使过程更直观易懂，尤其是不同质量的恒星有不同的“死法”。 大质量的恒星最后演化成黑洞。黑洞是学生们比较感兴趣的话题，有图有真相，促进学生的理解，激发学生的兴趣
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第3节 人类对宇宙的探索
（第3课时）
浙教版 七年级上
创设情境
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。
探究实践
天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。
探究实践
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。恒星就诞生了。
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（氢原子核聚合成氦原子核），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。
探究实践
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。
约50亿岁
约100亿岁
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。
主序星靠核聚变反应而发光发热。
主序星阶段
探究实践
探索活动
1.图3.3 - 17展示了恒星的质量与它的寿命的关系。恒星寿命指恒星在耗尽燃料之前能存在的时间。
2.一颗质量是太阳0.8倍的恒星能
存在多久？一颗质量是太阳1.7倍的恒
星又能存在多久？
3.描述恒星的质量与它的寿命的一
般关系。
质量是太阳0.8倍的恒星能存在约130亿年。质量是太阳1.7倍的恒星能存在约30亿年。
约130亿年
约30亿年
质量越大，寿命越短；质量越小，寿命越长。
恒星不“永恒”！
探究实践
科学家描绘出了太阳未来的演变过程：
红巨星
行星状星云
大约50亿年后，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。
探究实践
白矮星
行星状星云继续演化：
红巨星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，而球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星。
最后，太阳将慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，留在宇宙中，进入新的循环。
剩下死掉的球核
黑矮星
又黑又冷的球核
探究实践
太阳的一生：
四个阶段：原始星云阶段→主序星阶段→红巨星阶段→白矮星阶段。
红巨星的外层物质、核聚变形成的一些物质、黑矮星进入太空，进入再循环。
太阳是宇宙的一个过客，它从宇宙中来，最终回到宇宙中去。
再循环
探究实践
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
宇宙也像恒星一样，也要经历诞生、演化发展、死亡的过程。
思考与讨论
探究实践
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。
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。
探究实践
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。
1054年，我国发现并记录的超新星爆发，史称“客星”。蟹状星云即在这次爆发后诞生，这是天文学中第一个被认证具有清晰历史观测记录的超新星遗迹。
蟹状星云
探究实践
当恒星的质量更大时：
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。
内部将产生巨大压力，物质被”压“成了更为神奇的天体——黑洞。
探究实践
思考与讨论
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
大质量恒星，过了主序星阶段后，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、密度极大的中子星或黑洞。
探究实践
虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在；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。
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
银河系中心黑洞距离地球约2.7×104光年之遥。
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。
探究实践
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。
探究实践
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
科学阅读
中子星小得出奇、典型的中子星直径只有20km，但密度很大，1cm3的质量最高可达几十亿吨，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3×1016倍。
中子星从极点喷发强大气流
探究实践
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到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至少在20万颗以上。
银河系内中子星的总数至少在20万颗以上。
迁移应用
1.新星的热核爆炸代表其演化到了( )
A.诞生期 B.存在期 C.死亡期 D.循环期
C
2.下列有关恒星的说法，正确的是( )
A.白矮星相当于太阳的青壮年阶段
B.“恒星”即“永恒不变的星”，它在宇宙中的位置和形状都是固定的
C.恒星离我们实在太遥远了，以至于恒星在天空中的位置变动我们很难察觉
D.远处观察者能够看到来自黑洞的光，因此天文学家能够探测出黑洞的存在
C
迁移应用
3.下列有关黑洞的描述错误的是（ ）
A．黑洞密度极高，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．黑洞是质量更大的恒星发展的某个阶段
B
4.下列有关恒星的叙述中正确的是（ ）
A. 恒星都是由炽热的气体组成、靠自己发光的天体
B.恒星在星空中的位置是固定不变的
C.宇宙中的恒星都在绕着银河系的中心旋转
D.恒星都是质量和体积都很大的固态星球
A
迁移应用
5.在认识世界时，我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一生的体积变化规律图像中，最为合理的是（ ）
A B C D
B
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第3节 人类对宇宙的探索（第3课时）
1.太阳：恒星 发光发热的气体星球
2.恒星的诞生：星云收缩升温
太阳（主序星）发光发热的原因：氢核聚变
恒星的演化：
小恒星（如太阳）：主序星→红巨星→白矮星→黑矮星
大恒星：主序星→超红巨星→超新星→中子星或黑洞
谢谢
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第3节 人类对宇宙的探索（第3课时）
核心概念聚焦
1.太阳是很普通的一颗恒星，但它和大质量恒星在演化过程中具有的共同点是（ ）
A.亮度都是逐渐升高 B.一定发生超新星爆发 C.体积先变大后变小 D.密度逐渐变小
2.科学家描绘出了太阳未来的演变过程，下列不可能出现的是( )
A.红巨星 B.白矮星 C.黑洞 D.黑矮星
3.恒星约90%的的生命周期都处于下列阶段中的（ ）
A.红巨星 B.星云团 C.主序星 D.白矮星
4.关于恒星，下列说法不正确的是（ ）
A.恒星的归宿与其初始质量有关，质量越大寿命越短
B.恒星形成后光和热的来源，是其中心内氢聚变为氦的核反应
C.初始质量大于太阳8倍的恒星最终将成为白矮星
D.太阳有两次聚变，第一阶段是氢聚变，第二阶段是氦聚变
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.小质量恒星的演化过程是（ ）
A.原始星云→恒星→红巨星→白矮星 B.原始星云→恒星→红超巨星→白矮星
C.原始星云→恒星→红巨星→中子星 D.原始星云→恒星→红超巨星→黑洞
7.人类认识黑洞，最有可能了解到的事实是( )
A.航天探测器近距离接近黑洞 B.用射电望远镜看不到黑洞
C.黑洞附近的恒星可能会受黑洞影响而有特别分布 D.黑洞发出的光能被我们接收到
8.关于天体及其演化，下列说法中正确的是（ ）
A.红色的恒星温度最高 B.恒星的寿命随其质量的增大而增大
C.红巨星最终一定会变成中子星 D.超新星爆发后会形成中子星
9.恒星世界绚丽多彩。下列关于红巨星的说法正确的是( )
A.是一颗巨大的行星 B.直径比太阳小得多，亮度比类似太阳的恒星大得多
C.直径和亮度均比太阳小得多 D.直径和亮度均比类似太阳的恒星大得多
10.关于超新星，下列说法正确的是( )
A.某些恒星在演化晚期出现的阶段 B.某些恒星在演化初期出现的阶段
C.指宇宙中新诞生的恒星 D.指某些质量非常大的恒星
核心素养提升
11.在认识世界时,我们经常用各种方法来形象、直观地表示事物或者规律。下列关于太阳一
生的体积变化规律最为合理的图像是 ( )
A. B. C. D.
12.早在1965年，科学家们就在天鹅座发现了一颗距离地球1万光年的恒星，命名为“天鹅座X－1”。根据计算，该恒星的质量为太阳的30倍，但是科学家们并没有发现它所发出的任何光线。你认为该恒星应该已经演变成了( )
A.白矮星 B.超新星 C.中子星 D.黑洞
12.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，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
13.据中国古籍《宋会要》记载，公元1054年曾有一颗非常明亮的“客星”出现在东南方的
天空，23天后，这颗“客星”消失了。这颗“客星”可能是现在我们认识的（ ）
A.超新星 B.红巨星 C.白矮星 D.小行星
14.研究发现,恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息,推测四种恒星中寿命最
长的是 ( )
恒星 质量(与太阳相比的倍数)
天狼A星 2.14
天狼B星 1.05
织女星 2.13
牛郎星 1.79
A.天狼A星 B.天狼B星 C.织女星 D.牛郎星
15.小敏观看了《超新星的爆炸》视频。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
16.我们常常看到这样的情形：当电压不足时，灯丝的温度较低，我们看到灯丝呈红色；当
电压充足时，或点燃一段时间后，灯丝的温度变高了，颜色也变白了。表中是一些恒星
表面的温度和颜色数据：
表面颜色 表面温度/K 举例
蓝色 25000～40000 参宿一、参宿三
白色 7700～11500 牛郎星、织女星
黄色 5000～6000 太阳、五车二
红色 2600～3600 心宿二、参宿四
（1）太阳表面的温度约为6000℃，根据表中资料推测其表面颜色为 。
（2）你认为恒星表面的颜色可能与什么有关？ 。
创新素养应用
17.图是太阳从“出生”到“死亡”的示意图。读图，回答下列问题。
（1）现在，我们每天看到的太阳大约处于图中的( )
A.AB段 B.BD段 C.DE段 D.EF段
（2）在DE阶段，太阳将成为( )
A.星云 B.稳定状态的恒星 C.红巨星 D.超新星
（3）在EF阶段，太阳将成为一颗( )
A.超新星 B.白矮星 C.中子星 D.黑洞
（4）在太阳的演化过程中，最亮的是 ，密度最大的是 。宇宙中密度最
大的天体是 ，连光也无法逃脱它的吸引。
参考答案
核心概念聚焦
1.C 2.C 3.C 4.C 5.A 6.A 7.C 8.D 9.D 10.A
核心素养提升
11.B 12.D 13.A 14.B 15.C 16.(1)黄色 (2)恒星表面的颜色可能与恒星表面温度有关
创新素养应用
17.(1)B (2)C (3)B (4)红巨星 白矮星 黑洞
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