3.3 人类对宇宙的探索 第2课时（课件 37张ppt）
文档属性
| 名称 | 3.3 人类对宇宙的探索 第2课时（课件 37张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 22.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-10-24 16:20:39 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
第3节 人类对宇宙的探索
（第2课时）
第3章 广袤浩瀚的宇宙
科学浙教版（2024） 七年级上册
01 银河系和河外星系
02 恒星
01 了解银河系的基本特征，包括形状、大
小、组成等
03 能够理解并描述恒星的演化过程
02 掌握河外星系的概念和主要类型
新课导入
每年的七夕节，人们都会仰望天空，看到银河两岸的牛郎星和织女星，仿佛能看到牛郎和织女在鹊桥上相聚时的甜蜜场景，他们故事成为了象征着爱情的美好传说，流传千古。
PART 01
银河系和河外星系
新知讲解
银河系和河外星系
01
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？
银河系和河外星系
01
1、星系及其分类
（1）星系：
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：
旋涡星系、椭圆星系和不规则星系
旋涡星系
椭圆星系
不规则星系
银河系和河外星系
01
2、银河系
（1）结构
①侧视：银河系呈扁圆盘状
——旋涡星系
②俯视：能够看到银河系的旋涡结构
银河系和河外星系
01
（2）大小
银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。
1.0×105光年
1.2×104光年
银河系和河外星系
01
（3）太阳的位置
②太阳与银河系中心的距离约2.6×104光年
①太阳系位于银河系的一条旋臂上
④离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年
③太阳约2.4亿年绕银河系中心转一圈
太阳不在银河系的中心，人类又一次破除了自己位于宇宙中心的观念。
2.6×104光年
太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。
银河系和河外星系
01
3、河外星系
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。
银河系和河外星系
01
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。
银河系和河外星系
01
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。
2.把北斗七星中斗前的两星连线，
并朝斗口方向延伸5倍距离，就可
以找到北极星。
银河系和河外星系
01
我们知道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。今天，我们对宇宙的理解已跨越浩瀚的星际空间，延伸到了我们所见的整个宇宙。然而，这些发现，无论大小，都是无数科学家努力探索的成果，是一代代科学家智慧的结晶。
每个可见的光点都可能是一个遥远的星系
遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在能够“观察”得更远的望远镜的帮助下，科学家可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上发生的事件。
“时光回溯”
PART 02
恒星
新知讲解
恒星
02
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。
恒星
02
1、太阳一生的演化
①宇宙膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃
大爆炸
原恒星星云
分子云
引力作用
收缩升温
③星云团收缩，温度升高，开始发光（恒星诞生）
②在引力作用下，宇宙尘埃聚集变大，形成气体状态的星云团
（1）诞生阶段
恒星
02
（2）主序星阶段
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，恒星就稳定下来，进入主序星阶段。
原恒星星云
聚变反应
收缩升温
主序星阶段
——恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段
（太阳主序星阶段可持续约100亿年）
恒星
02
1.图中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80%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。
约120亿年；
约30亿年
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。
恒星
02
（3）未来的演变过程
①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。
今天的太阳
球核收缩，氢变成氦
星体扩大，变成红色
红巨星
恒星
02
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。
恒星
02
②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，它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。
红巨星
外层物质
抛向天空
行星状星云
白矮星
（体积极小、密度很大）
球核
收缩
恒星
02
③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。
白矮星
慢慢熄灭
黑矮星
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
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。
恒星
02
2、恒星的演化
如果恒星的质量是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。
（1）小质量恒星
恒星
02
（2）大质量恒星
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。
蟹状星云
恒星
02
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。
黑洞概念图
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。
恒星
02
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
太阳 大质量恒星
演化速度
末期形态变化
能量释放 （爆发规模）
最终产物
主序星阶段相对较长
演化速度非常快
红巨星→白矮星
红超巨星→超新星→中子星（或黑洞）
能量释放相对平稳
超新星爆发时，会在极短的时间内释放出极其巨大的能量
白矮星或黑矮星
中子星或黑洞
恒星
02
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。
银河系中心黑洞
恒星
02
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。
中子星
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。中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20km，但密度大得惊人，1cm3的质量达1亿吨甚至几十亿
吨，且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
课堂练习
【典例1】航天航空局（NASA）发现一颗名为TOI700e的宜居行星。如图所示为该行星与其天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（ ）
A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系
【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。一般而言，围绕恒星公转的是行星，围绕行星公转的是卫星。读图可知，图示是行星围绕恒星公转，组成恒星系统，类似于太阳系，故B正确，ACD错误。
B
课堂练习
【典例2】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
【解析】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。
C
课堂练习
【典例3】下列关于银河系的认识正确的是（ ）
A．太阳是银河系的中心
B．银河系只是河外星系中极普通的一个星系
C．组成银河系的各天体均匀地分布在银河系中
D．银河系内各恒星并不是静止的，而是都在高速运动的
【解析】A：太阳与银河系的中心相距约3万光年，故A说法错误。
B：宇宙中除银河系以外的其它所有星系称为河外星系，故B说法错误。
C：银河系像个中间厚、四周薄的铁饼；从俯视图看，银河系又像一个大漩涡，说明组成银河系的各天体是不均匀地分布在银河系中，故C说法错误。D：银河系内各恒星并不是静止的，是都在高速运动的 ，故D说法正确。
D
课堂练习
【典例4】该图中①、②、③、④四幅图分别表示不同级别的天体系统，名称依次是（ ）
A．①银河系 ②河外星系 ③太阳系 ④地月系
B．①总星系 ②银河系 ③太阳系 ④地月系
C．①总星系 ②银河系 ③河外星系 ④地月系
D．①地月系 ②太阳系 ③银河系 ④总星系
【解析】月球绕地球公转，组成地月系；地球与其他围绕太阳公转的行星、卫星、彗星、流星体、行星际物质等共同组成了太阳系；太阳又和其他恒星，以及各种各样的天体组成了银河系；银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，简称星系；银河系和数以亿计的星系合起来叫做总星系，它是人类目前所认识的最高级级别的天体系统，也是人类已知的宇宙范围。
B
课堂总结
第3节 人类对宇宙的探索
（第2课时）
科学浙教版（2024） 七年级上册
第3节 人类对宇宙的探索
（第2课时）
第3章 广袤浩瀚的宇宙
科学浙教版（2024） 七年级上册
01 银河系和河外星系
02 恒星
01 了解银河系的基本特征，包括形状、大
小、组成等
03 能够理解并描述恒星的演化过程
02 掌握河外星系的概念和主要类型
新课导入
每年的七夕节，人们都会仰望天空，看到银河两岸的牛郎星和织女星，仿佛能看到牛郎和织女在鹊桥上相聚时的甜蜜场景，他们故事成为了象征着爱情的美好传说，流传千古。
PART 01
银河系和河外星系
新知讲解
银河系和河外星系
01
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？
银河系和河外星系
01
1、星系及其分类
（1）星系：
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：
旋涡星系、椭圆星系和不规则星系
旋涡星系
椭圆星系
不规则星系
银河系和河外星系
01
2、银河系
（1）结构
①侧视：银河系呈扁圆盘状
——旋涡星系
②俯视：能够看到银河系的旋涡结构
银河系和河外星系
01
（2）大小
银河系的直径约为1.0×105光年，中心厚度约为1.2×104光年，自中心向边缘逐渐变薄。
1.0×105光年
1.2×104光年
银河系和河外星系
01
（3）太阳的位置
②太阳与银河系中心的距离约2.6×104光年
①太阳系位于银河系的一条旋臂上
④离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年
③太阳约2.4亿年绕银河系中心转一圈
太阳不在银河系的中心，人类又一次破除了自己位于宇宙中心的观念。
2.6×104光年
太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。
银河系和河外星系
01
3、河外星系
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。
银河系和河外星系
01
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。
银河系和河外星系
01
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。
2.把北斗七星中斗前的两星连线，
并朝斗口方向延伸5倍距离，就可
以找到北极星。
银河系和河外星系
01
我们知道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。今天，我们对宇宙的理解已跨越浩瀚的星际空间，延伸到了我们所见的整个宇宙。然而，这些发现，无论大小，都是无数科学家努力探索的成果，是一代代科学家智慧的结晶。
每个可见的光点都可能是一个遥远的星系
遥远天体发出的光，有的需要几百万年甚至几十亿年才能到达地球。在能够“观察”得更远的望远镜的帮助下，科学家可以从事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距离约为250万光年，即仙女星系发出的光需要传播250万年才能到达地球，也就是说，我们现在看到的仙女星系，是它们在250万年前发出的光，光信息记录的是250万年前仙女星系上发生的事件。
“时光回溯”
PART 02
恒星
新知讲解
恒星
02
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。
恒星
02
1、太阳一生的演化
①宇宙膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃
大爆炸
原恒星星云
分子云
引力作用
收缩升温
③星云团收缩，温度升高，开始发光（恒星诞生）
②在引力作用下，宇宙尘埃聚集变大，形成气体状态的星云团
（1）诞生阶段
恒星
02
（2）主序星阶段
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，恒星就稳定下来，进入主序星阶段。
原恒星星云
聚变反应
收缩升温
主序星阶段
——恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段
（太阳主序星阶段可持续约100亿年）
恒星
02
1.图中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80%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。
约120亿年；
约30亿年
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。
恒星
02
（3）未来的演变过程
①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。
今天的太阳
球核收缩，氢变成氦
星体扩大，变成红色
红巨星
恒星
02
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。
恒星
02
②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，它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。
红巨星
外层物质
抛向天空
行星状星云
白矮星
（体积极小、密度很大）
球核
收缩
恒星
02
③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。
白矮星
慢慢熄灭
黑矮星
了解了太阳一生的演化后，你对宇宙有了什么新认识？
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。
恒星
02
2、恒星的演化
如果恒星的质量是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。
（1）小质量恒星
恒星
02
（2）大质量恒星
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。
蟹状星云
恒星
02
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。
黑洞概念图
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。
恒星
02
大质量恒星的消亡过程和太阳有什么不同？
太阳 大质量恒星
演化速度
末期形态变化
能量释放 （爆发规模）
最终产物
主序星阶段相对较长
演化速度非常快
红巨星→白矮星
红超巨星→超新星→中子星（或黑洞）
能量释放相对平稳
超新星爆发时，会在极短的时间内释放出极其巨大的能量
白矮星或黑矮星
中子星或黑洞
恒星
02
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。
银河系中心黑洞
恒星
02
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。
中子星
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。中子星小得出奇，典型的中子星直径只有20km，但密度大得惊人，1cm3的质量达1亿吨甚至几十亿
吨，且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
课堂练习
【典例1】航天航空局（NASA）发现一颗名为TOI700e的宜居行星。如图所示为该行星与其天体系统，该天体系统相当于宇宙结构层次中的（ ）
A．地月系 B．太阳系 C．银河系 D．河外星系
【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。一般而言，围绕恒星公转的是行星，围绕行星公转的是卫星。读图可知，图示是行星围绕恒星公转，组成恒星系统，类似于太阳系，故B正确，ACD错误。
B
课堂练习
【典例2】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
【解析】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。
C
课堂练习
【典例3】下列关于银河系的认识正确的是（ ）
A．太阳是银河系的中心
B．银河系只是河外星系中极普通的一个星系
C．组成银河系的各天体均匀地分布在银河系中
D．银河系内各恒星并不是静止的，而是都在高速运动的
【解析】A：太阳与银河系的中心相距约3万光年，故A说法错误。
B：宇宙中除银河系以外的其它所有星系称为河外星系，故B说法错误。
C：银河系像个中间厚、四周薄的铁饼；从俯视图看，银河系又像一个大漩涡，说明组成银河系的各天体是不均匀地分布在银河系中，故C说法错误。D：银河系内各恒星并不是静止的，是都在高速运动的 ，故D说法正确。
D
课堂练习
【典例4】该图中①、②、③、④四幅图分别表示不同级别的天体系统，名称依次是（ ）
A．①银河系 ②河外星系 ③太阳系 ④地月系
B．①总星系 ②银河系 ③太阳系 ④地月系
C．①总星系 ②银河系 ③河外星系 ④地月系
D．①地月系 ②太阳系 ③银河系 ④总星系
【解析】月球绕地球公转，组成地月系；地球与其他围绕太阳公转的行星、卫星、彗星、流星体、行星际物质等共同组成了太阳系；太阳又和其他恒星，以及各种各样的天体组成了银河系；银河系外还有许多类似的天体系统，称为河外星系，简称星系；银河系和数以亿计的星系合起来叫做总星系，它是人类目前所认识的最高级级别的天体系统，也是人类已知的宇宙范围。
B
课堂总结
第3节 人类对宇宙的探索
（第2课时）
科学浙教版（2024） 七年级上册
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