第1节 人类对宇宙的认识（课件 29张ppt）

(共29张PPT)
内容要求
①认识宇宙的起源和演化历史。
学业要求
①了解从地心说到日心说的演变过程，说出不同层次的天体系统，形成基本的宇宙空间观念。
②以从地心说到日心说的发展历程为例，领悟科学家敢于质疑、追求真理的科学精神；
探究
第1节 人类对宇宙的认识
宇宙是怎样诞生的？
宇宙最终是否会走向终结？
对于这些问题，人类在很早的时候就开始探索，出现过多种多样的说法。
一、古代人的宇宙观
中国古代对宇宙的起源有各种传说。
古代神话中有盘古开天辟地的传说：
宇宙原来是混沌的一团气，后来盘古用神斧把这一团混沌气劈开，轻的上升为天，重的下降为地，盘古死后，身体的各个部分成为天地间的万物。
世界不同的民族和文化，形成了许多有关宇宙创始的神话传说。
例如，在欧洲神话中，上帝创造了宇宙以及其中的万物，天体的运行也是上帝安排好的。
1．说一说你所了解的关于宇宙创始的神话故事。
2．古代人为什么会对宇宙的起源形成这样的认识？
二、从地心说到日心说
人类历史发展到公元前6世纪，人类文明进入了理性思考的时代。
中国战国时期的早期盖天说认为，天圆如张盖，地方如棋盘。
早期的古希腊学者也有类似的看法。
盖天说这种宇宙观，虽然已经摆脱了神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。
公元2世纪，希腊科学家_________（Claudius Ptolemaeus）在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，经过几十年的观测，运用数学方法，创立了“_________”。
托勒密认为，______处于宇宙______静止不动，日、月、行星和恒星等所有天体都围绕着______在各自的圆形轨道上运转，而恒星位于最外面的天球上，它们之间的相对位置保持不变，同时作为一个整体在天空中转动，如图1-1所示。
托勒密
地心说
图1-1 托勒密的宇宙体系
地球
中心
地球
这个学说与基督教关于天堂、人间、地狱的说法刚好吻合，得到了占统治地位的教廷的竭力支持。
“地心说”不仅成为禁锢人们思想的工具，而且也阻碍了天文学的发展。
为什么人们会感觉到太阳是东升西落，而大地是静止不动的呢？
图1-2 哥白尼的宇宙体系
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。
16世纪，________（Nicolaus Copernicus）用自制的简陋仪器经过20年的天文观测与研究，建立了“_________”。
他在不同的时间、不同的距离从地球上观察行星，发现每一颗行星运行情况都不相同，而且发现日地距离始终不变。
因此他______了______是宇宙的中心，认为______是宇宙的中心，地球和行星是绕______做圆周运动的，月球围绕着地球转动，而最外层的恒星天球则与地心说并无本质区别，如图1-2所示。
哥白尼
日心说
否定
地球
太阳
太阳
哥白尼提出的“日心说”，差不多经过一个世纪才被人们接受。
其间，伽利略利用自制的天文望远镜，发现了可以支持日心说的天文现象，日心说才逐渐得到认可。
哥白尼的“日心说”阐明了天体运行的规律，为人类认识太阳系，进而认识地球的起源奠定了基础。
“日心说”挑战了长期以来居于统治地位的“地心说”，否定了基督教上帝创造一切的教义，使神权统治的根基产生了动摇，因此遭到了教会势力的残酷镇压。
为了捍卫这一学说，不少仁人志士与神权统治势力进行了前仆后继的斗争，甚至付出了生命的代价。
“日心说”中有关宇宙以太阳为中心的提法也是不正确的，用你知道的相关知识加以解释。
伽 利 略
伽利略（GalileoGalilei，1564~1642）是意大利伟大的物理学家和天文学家，他开创了近代实验科学，为推翻经院哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运动和宇宙的科学认识奋斗了一生。
伽利略所处时代，正是“日心说”和“地心说”激烈斗争的时候。1600年，哲学家布鲁诺（GiordanoBruno）因为宣传和发展哥白尼学说而被宗教裁判所关押8年后烧死在罗马鲜花广场。就在这个时候，伽利略表明了对哥白尼学说的支持。随后，他通过严密的科学观察、研究加以验证，出版了《星际使者》和《关于太阳黑子的书信》，发表了他对星空的观测结果，轰动了整个欧洲。然而，罗马天主教廷也把矛头对准了他。1616年，伽利略第一次被传讯，宗教法庭警告他，并禁止他的《星际使者》和其他支持哥白尼的著作出版发行，伽利略被迫沉默了十几年。后来，他趁教会对他的监视稍稍放松之际，于1632年出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界的对话》。这使教皇大为震怒，伽利略第二次遭到审判。法庭宣布将他监禁起来，他的著作被禁止出版发行。伽利略仍然没有屈服，在被监禁的岁月里，他全面地总结了自己在力学上的成就，写成了《关于两门新科学的对话和数学证明》的巨著，并将书稿交给友人在荷兰出版。这本书奠定了现代物理学的基础。1642年1月8日，伽利略离开了人世。
三、现代宇宙说
20 世纪10~20年代，美国天文学家______（EdwinPowell Hubble）等人致力于____________________。
科学家们用先进的科学仪器，研究星系的运动情况，测出不同星系之间的距离，并通过观察一个星系，判断出这一星系运动的速度，以及它是远离银河系还是靠近银河系方向运动。
哈勃
旋涡星云的测量
1929年，哈勃根据自己的测量数据，分析了24个星系的速度和距离，发现距离_______的河外星系，对应的运动速度也_______。
也就是说，所有的_____都在_____我们而去，_____离我们越____，它的_____速度越____；星系间的_____在不断地_____ 。
哈勃的发现告诉我们，星系一直在______ ，一直在______ ，宇宙在不断地______ 。
图1-4 星系间的距离在不断扩大的示意图
越大
越大
星系
远离
星系
远
退行
快
距离
扩大
运动
变化
膨胀
你是怎样理解哈勃发现的关于星系运动的特点的？你能想象出宇宙中的星系是怎样运动的吗？
1．准备一只气球，在其表面画上一些小圆点。
2．用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地胀大，如图1-5所示。
3．观察气球在胀大过程中各个小圆点间_______的变化。
4．如果这些小圆点代表星系，那么，这些原先靠得很近的星系之间的距离增大了吗？
图1-5 气球充气
实验表明，在气球_______的过程中，对气球表面上任何一个小圆点而言，其他的小圆点都在不断地____它而去。
胀大
离
距离
1．如图1-6所示，请你选定一个点，看另外两点的运动方向和快慢，如选A看B和C的运动方向和快慢是如何的？
A B C
A B C
A B C
A B C
图1-6 宇宙膨胀的类比
2．假设宇宙在膨胀，那么原先紧邻的星系分离的速度比遥远的星系分离速度快一些还是慢一些？
我们可以进行这样的推理：
如果能将时间______，宇宙中的星系之间的______必然______ ，最终会____在一个____上。
________________认为，大约137亿年前，我们所处的宇宙被挤压在一个“原始火球”中，那时的宇宙极小、极热，又有极大的密度，宇宙就是在这个大火球的爆炸中诞生的。
大爆炸后，宇宙迅速膨胀，现在的宇宙比100亿年前增大了100 多亿倍，爆炸引起的宇宙膨胀一直延续至今，并仍将延续下去，如图1-7所示。
图1-7 大爆炸宇宙模型
倒退
距离
缩小
聚
点
大爆炸宇宙论
宇宙的膨胀有观测事实的支持，又得到众多科学家的理论阐释，
虽然大爆炸宇宙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。
如为什么早期宇宙会有如此高的温度？
为什么宇宙在空间中的大尺度上会如此均匀？
膨胀后的宇宙会不会坍缩？
对这些问题，现在还没有一致的看法，许多假设都有待于我们去探索和证实。
因此，_______________已成为目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。
大爆炸宇宙论
查阅有关专业书籍，或在互联网上收集有关宇宙起源的资料，并与同学交流。
乔治·伽莫夫
乔治·伽莫夫（George Gamow，1904~1968）是美籍俄裔著名的物理学家和天文学家。
1946年，伽莫夫等科学家首次将相对论和化学元素生成理论引入宇宙学，提出了热大爆炸宇宙学模型。伽莫夫认为：宇宙最初开始于高温高密度的原始物质，温度超过几十亿度，那时的宇宙中充满的是辐射和基本粒子；随着宇宙膨胀，温度逐渐下降，物质逐渐凝聚成星云，再演化成今天的各种天体。
图1-8 乔治·伽莫夫
霍 金
史蒂芬·霍金（Stephen Hawking，1942~）是英国当代著名的科学思想家和杰出的理论物理学家。他提出的黑洞理论和宇宙无边界的设想是现代宇宙学的重要基石。
霍金的宇宙无边界设想是这样的：
第一，__________________。
第二，宇宙不是一个可以任意赋予初始条件或边界的一般系统。
霍金预言宇宙有两种结局：
它可以______________下去，或者它__________而在大挤压处终结。
霍金的主要科普代表作品有《时间简史》、《果壳中的宇宙》等。
图1-9 霍金
宇宙是无边的
永远地膨胀
会塌缩
小结：
1、科学家发现一颗名为开普勒62E的宜居行星。如图所示为该行星与其绕转的恒星所组成的天体系统，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
B
2、如图，用生面团的发酵过程模拟宇宙的膨胀过程，生面团里的葡萄干代表一个个星系。面团发酵膨胀过程中，葡萄干之间的距离在不断变大，能模拟星系在（ ）
A、彼此靠近 B、缓慢结合
C、相互远离 D、保持不动
C
3、科学学习离不开实验，利用气球
可以完成很多科学实验，
请分析回答：
（1）在一只气球表面画上一些小圆点，用打气筒持续向气球充气，观察到小圆点之间的距离不断增大，如图甲所示。该实验可以模拟宇宙在不断地_______。
（2）用细线把两气球挂在木杆上，高度相当，保持静止，如图乙所示。向两气球中间吹气，发现两气球相互靠近。解释这个现象的科学原理是____________________________。
（3）打开装置丙的分液漏斗的活塞，使气球鼓起。分液漏斗中所装的物质X是________。
膨胀
气体流速越大，压强越小
稀盐酸
4、科学学习离不开实验，利用气球可以完成很多科学实验，请分析回答:
（1）科学教材中，在一只气球表面画上一些小圆点，用打气筒持续向气球充气，观察到小圆点之间的距离不断增大，如图甲所示。该实验可以模拟__________。
（2）气球动力小车（如图乙）项目是小学科技节的创新制作内容。小车前进涉及的科学原理是_______________。
（3）如图丙，用燃烧的蜡烛给加水的气球加热，气球不会燃烧的原因是______________________________。
宇宙在不断地膨胀
物体间力的作用是相互的
温度达不到气球的着火点