(共22张PPT)
第十章 从粒子到宇宙
第5节 宇宙探秘
在我们生活着的地球之外,是一个广阔无边的世界,被称为“宇宙”。宇宙,自古以来就是人类关注、困惑、探索的焦点,今天我们就来了解一些宇宙的知识。
新知引入
1. 了解银河系。
2. 了解宇宙天体的结构层次。
3. 了解我国航天事业的进展。
4. 了解人类认识的空间尺度和时间尺度。
学习目标
(1)光速:3×108m/s
1. 描述宇宙常用的天文单位
(2)光年(l.y.)
天体之间相距遥远,用米、千米作为距离单位很不方便。为此,天文学中采用了一些特殊的长度做距离单位。
例如,人们将光在真空中传播一年所经过的距离作为长度单位,称为1光年(l.y.)。
1 l.y.=9.46×1015 m.
织女星离地球的距离约24.5光年,即光从织女星到地球要走24.5年。
新知学习
知识点一:银河系
浩瀚的宇宙令人神往。仰望苍穹,我们可以观察到许多明亮的星星,它们的相对位置似乎保持不变,人们称这些星星为恒星,太阳就是一颗恒星。实际上,恒星也是运动的。
2. 恒星
如图所示,晴朗的夜空,可见一条横亘天际的光带,它是由群星和弥漫的星际物质集合而成的一个庞大的天体系统——银河系。它好似一个中央凸起、四周扁平的旋转铁饼,直径大约为10万光年。
3. 银河系
1. 河外星系
在银河系之外,还有许许多多类似银河系的天体系统,银河系只是其中的普通一员。
河外星系是与银河系是平级的天体,位于银河系之外,是银河系的兄弟姐妹,由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成的天体系统。河外星系比银河系大,星系的总数在千亿个以上。
新知学习
知识点二:宇宙天体的结构层次
(1)人们肉眼可见的河外星系
在夜空中,人们肉眼可见的河外星系一共有四个:仙女座星系、三角座星系、大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。
仙女座星系
三角座星系
小麦哲伦星系
大麦哲伦星系
(1)现代宇宙观
现代宇宙观认为,宇宙是一个有层次的天体结构系统,如图所示。它是有起源的,并且是不断膨胀、演化的。
这些观点得到了越来越多观测证据的支持。
2. 宇宙天体的结构层次
关于宇宙的起源,大多数宇宙科学家都认定:宇宙诞生于约138亿年前的一次大爆炸。大爆炸理论认为,宇宙起始于一个“原始火球”。
(2)宇宙的起源
大爆炸理论认为,宇宙起始于一个“原始火球”。在“原始火球”里,温度和密度都高得无法想象,使得它所处的状态极不稳定,最终发生爆炸。这种爆炸是整体性的爆炸,包括宇宙中的能量、物质、空间以及时间。
爆炸导致宇宙空间处处膨胀,同时温度相应下降。温度降到一定程度时,逐步形成了原子、恒星、星系、星系团和超星系团等。
根据天文学的哈勃定律推断,银河系外的星系在不断远离我们而去(距离我们越远的星系,远离的速度越快),即宇宙是膨胀的。
(3)宇宙膨胀
气球膨胀时,任意两个小
颗粒间的距离都在增大
我们可用表面沾有小颗粒的气球类比宇宙,小颗粒可看成是宇宙中的星系。气球膨胀时,任意小颗粒周围的其他小颗粒都在离它远去。
我国的载人航天工程
自1992年我国立项实施载人航天工程以来,我国航天人先后突破了航天器建造材料的选择与研制、空间环境下的人体防护、运载火箭的推力提升等一系列关键核心技术,形成了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神。
1. “神舟五号”飞船
2003年,杨利伟搭乘“神舟五号”飞船,成为我国首位圆梦太空的航天员。2008年,翟志刚搭乘“神舟七号”飞船,实现了我国航天史上的第一次“太空行走”。截至2024年10月30日“神舟十九号”载人飞船发射成功,我国共有 24名航天员(38人次)进入太空。
2. 载人飞船和空间飞行器的交会对接技术实现新突破
2012 年,“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功交会对接,这标志着我国已完整掌握空间交会对接技术,向着建设自己的空间站迈出了一大步。
天宫一号与神舟九号交会对接
2016—2017 年,随着“神舟十一号”载人飞船和“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”交会对接的顺利完成,我国载人飞船和空间飞行器的交会对接技术实现新突破。
此后,“天和”核心舱、“问天”实验舱和“梦天”实验舱接连发射成功。2022年,中国空间站“T”字基本构型组装完成,如图所示。
在浩瀚的太空,中国人终于拥有了自己的太空家园。中国空间站将在微重力物理科学、空间科学等领域的研究中发挥重要作用。
中国空间站示意
1. 物质
“四方上下曰宇,古往今来曰宙。”宇宙是物质、能量、时间、空间的总称。小到微观粒子,大到宇宙天体,都是物质。它们的存在与变化,都是与时间和空间紧密联系的。
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知识点三:物质世界的时空尺度
2. 人类所认识的空间尺度
人类所认识的空间尺度范围:
原子直径10-10m~可观测宇宙的半径1026m.
3. 人类所认识的时间尺度
人类所认识的时间尺度范围:
μ子的寿命10-6s
~宇宙的年龄1017s.
宇宙探秘
银河系
宇宙天体的结构层次
我国的载人航天工程历程
物质世界的时空尺度
课堂小结
1.织女星离地球的距离约24.5光年,我们在地球上所看到的织女星的星光是织女星( )
A.现在所发的光
B.约24.5h前发的光
C.约24.5d前所发的光
D.约24.5y前所发的光
D
随堂练习
2.若有一天小明乘坐宇宙飞船从地球出发去探索太空,将先后飞离( )
A.太阳系、银河系、地月系 B.地月系、太阳系、银河系
C.银河系、太阳系、地月系 D.地月系、银河系、太阳系
B