16.1浩瀚的宇宙课件（28页）2025-2026学年九年级物理全册北师大版（2024）

(共28张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：16.1 浩瀚的宇宙
学科：物理
年级：九年级
授课教师：[你的姓名]
幻灯片 2：课程引入
仰望星空的遐想：
当我们在晴朗的夜晚仰望星空，繁星闪烁，银河横跨天际，那无尽的黑暗中仿佛隐藏着无数的秘密。
思考：这些星星从何而来？它们和我们生活的地球有着怎样的联系？宇宙究竟有多大？它的边界在哪里？
人类探索宇宙的脚步：
从古至今，人类从未停止对宇宙的探索。古代的人们通过肉眼观察星空，绘制星图，创造了许多与星空相关的神话传说。
随着科技的发展，望远镜的发明让我们能够更清晰地观察天体。从伽利略的第一台天文望远镜，到如今的大型射电望远镜、太空望远镜，我们对宇宙的认知不断深入。
列举数据：哈勃太空望远镜自 1990 年发射以来，已经拍摄了超过 100 万张宇宙图像，为我们揭示了遥远星系、恒星诞生和死亡等诸多宇宙奥秘。
引入主题：今天，让我们一同走进浩瀚的宇宙，了解宇宙中的天体，探索人类探索宇宙的历程与未来。
幻灯片 3：宇宙的尺度
地球与太阳系：
地球是我们人类赖以生存的家园，它的半径约为 6371 千米。在太阳系中，地球只是一颗普通的行星，太阳系包含太阳、八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星）、众多卫星、小行星、彗星等天体。
太阳是太阳系的中心天体，其质量占太阳系总质量的 99.86%，直径约为 139.2 万千米，是地球直径的约 109 倍。
图示：展示太阳系的结构示意图，标注各行星的位置和相对大小。
银河系：
太阳系位于银河系中，银河系是一个棒旋星系，直径约为 10 万 - 20 万光年（1 光年约为 9.46×10 千米）。
银河系包含约 1000 亿 - 4000 亿颗恒星，以及大量的星际气体、尘埃和暗物质。我们所看到的银河，其实是银河系在天球上的投影，是银河系中恒星密集的区域。
图示：银河系的全景图，突出太阳系在银河系中的位置。
可观测宇宙：
银河系只是可观测宇宙中无数星系中的一个。可观测宇宙的直径约为 930 亿光年，包含了数千亿个星系。
不同星系有着各异的形态，如椭圆星系、旋涡星系、不规则星系等。例如，仙女座星系是离银河系最近的大型星系，直径约为 22 万光年，距离地球约 254 万光年。
图示：可观测宇宙中星系分布的示意图，展示不同星系的形态。
幻灯片 4：宇宙中的天体
恒星：
恒星是由炽热气体组成，能自己发光发热的天体。太阳就是一颗典型的恒星，其内部通过核聚变反应产生巨大的能量。
恒星的颜色与表面温度有关，温度越高，颜色越偏蓝白色；温度越低，颜色越偏红色。例如，参宿七是一颗蓝超巨星，表面温度约为 1.1 万 K；心宿二是一颗红超巨星，表面温度约为 3500K。
图示：不同颜色恒星的图片，配合温度与颜色关系的图表。
行星：
行星通常是指自身不发光，环绕着恒星运转的天体。行星的质量足够大，能通过自身引力使天体呈近似球形，并且能清除其轨道附近的其他物体。
太阳系中的八大行星各具特色，水星是离太阳最近的行星，表面布满环形山，温差极大；金星表面有浓厚的大气层，温室效应极强，表面温度高达 460℃左右；火星表面呈现红色，被称为 “红色星球”，有干涸的河床和巨大的火山；木星是太阳系中最大的行星，质量是其他七大行星质量总和的 2.5 倍，有美丽的光环和众多卫星；土星的光环最为绚丽，由大量的冰块和岩石碎片组成；天王星和海王星是远日行星，表面呈现蓝色，因为它们的大气层中含有甲烷等成分。
图示：太阳系八大行星的图片，标注各行星的主要特征。
卫星：
卫星是环绕行星运转的天体。月球是地球唯一的天然卫星，它的直径约为地球直径的四分之一，表面布满了环形山，是由于陨石撞击形成的。
除了月球，其他行星也有众多卫星。例如，木星已发现的卫星超过 70 颗，其中木卫三是太阳系中最大的卫星，直径比水星还要大；土星的卫星土卫六有浓厚的大气层，是太阳系中唯一拥有大气层的卫星，其表面有甲烷湖泊等独特地貌。
图示：月球表面的环形山图片，以及木卫三、土卫六等卫星的图片。
其他天体：
小行星：主要分布在火星和木星轨道之间的小行星带，它们是太阳系形成初期残留的物质，形状不规则，大小不一。
彗星：由冰物质和尘埃组成，当彗星接近太阳时，冰物质升华形成彗尾，彗尾长度可达数千万千米。著名的哈雷彗星，其公转周期约为 76 年，下次回归将在 2061 年左右。
星云：是由星际气体和尘埃组成的云雾状天体，是恒星诞生的摇篮。例如，猎户座大星云是夜空中最亮的星云之一，通过小型望远镜就能观测到，在其中正在孕育着大量的恒星。
图示：小行星、彗星、星云的图片，展示其独特的外观。
幻灯片 5：人类探索宇宙的工具
望远镜：
光学望远镜：通过收集和聚焦光线来观测天体。折射望远镜利用透镜折射光线成像，如伽利略望远镜；反射望远镜利用反射镜反射光线成像，如牛顿望远镜。现代大型光学望远镜，如位于夏威夷的凯克望远镜，其主镜直径达 10 米，能够观测到更暗、更远的天体。
射电望远镜：接收天体发出的射电信号，通过分析射电信号来研究天体的性质和结构。中国的天眼（FAST）是世界上最大的单口径射电望远镜，其口径达 500 米，能够探测到来自宇宙深处的微弱射电信号，为研究脉冲星、星际分子等提供重要数据。
图示：光学望远镜和射电望远镜的图片，标注其主要结构和工作原理。
空间探测器：
空间探测器可以摆脱地球引力，飞往其他天体进行近距离探测。例如，旅行者 1 号和旅行者 2 号探测器，它们于 1977 年发射，已穿越太阳系边缘，进入星际空间，为我们带来了太阳系外行星和星际介质的宝贵信息。
火星探测器是探索火星的重要工具，如美国的好奇号火星车，它在火星表面进行了长期的探测，分析火星的地质、气候等情况，寻找火星曾经存在生命的证据。我国的天问一号探测器，一次性完成了火星环绕、着陆和巡视探测三大任务，为我国火星探测奠定了坚实基础。
图示：旅行者号探测器、好奇号火星车、天问一号探测器的图片，介绍其探测任务和成果。
幻灯片 6：人类探索宇宙的历程
古代的天文观测：
古代的人们通过肉眼观察星空，记录天体的位置和运动。古埃及人根据天狼星的升起时间来确定尼罗河的泛滥周期；古巴比伦人绘制了详细的星图，记录了日食、月食等天文现象。
我国古代天文学也十分发达，早在战国时期，甘德和石申就各自编著了星表，记录了大量恒星的位置；东汉张衡发明了地动仪和浑天仪，对天文观测和宇宙认知有重要贡献；唐代僧一行进行了世界上第一次子午线长度测量。
图示：古代天文观测仪器（如浑天仪）的图片，以及古代星图的图片。
近代天文学的发展：
16 世纪，哥白尼提出日心说，打破了长期以来的地心说观念，认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星绕太阳公转，这一学说开启了近代天文学的革命。
伽利略发明天文望远镜后，首次观测到月球表面的环形山、木星的卫星等天体，为日心说提供了有力证据。
开普勒通过对天体运动的长期观测和研究，发现了行星运动的三大定律，揭示了行星运动的规律。
图示：哥白尼、伽利略、开普勒的画像，以及他们的主要著作和研究成果。
现代宇宙探索：
20 世纪以来，随着火箭技术的发展，人类开始迈向太空。1957 年，苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星斯普特尼克 1 号，标志着人类进入太空时代。
1961 年，苏联宇航员加加林乘坐东方 1 号宇宙飞船，首次进入太空，实现了人类首次载人航天飞行。1969 年，美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林乘坐阿波罗 11 号飞船，成功登陆月球，迈出了人类探索月球的重要一步。
此后，人类陆续发射了众多空间探测器，对太阳系内的行星、卫星等天体进行探测，还建立了空间站，如国际空间站，为长期的太空研究和实验提供了平台。我国在航天领域也取得了举世瞩目的成就，从神舟系列载人飞船到嫦娥探月工程，再到天问一号火星探测，不断刷新着我国航天探索的高度。
图示：重要航天事件的图片，如第一颗人造卫星发射、人类首次登月、我国神舟飞船发射等。
幻灯片 7：宇宙探索的意义
科学研究：
宇宙探索有助于我们了解宇宙的起源、演化和结构。通过研究宇宙微波背景辐射，科学家推测宇宙起源于约 138 亿年前的大爆炸；对恒星演化的研究，让我们明白恒星从诞生到死亡的过程，以及元素的合成机制。
探索宇宙中的极端环境，如黑洞附近的超强引力场、中子星的超高密度物质等，有助于检验和完善现有的物理理论，推动物理学的发展。
图示：宇宙微波背景辐射图、恒星演化过程示意图，解释其科学意义。
技术发展：
宇宙探索带动了一系列高新技术的发展，如火箭技术、材料科学、电子技术、通信技术等。为了实现太空飞行，需要研发高性能的火箭发动机、轻质高强度的材料、高可靠性的电子设备以及高效的通信系统。这些技术在民用领域也有广泛应用，如卫星通信技术让全球通信变得便捷，航天材料应用于汽车制造、医疗器械等行业。
图示：航天技术在民用领域应用的案例图片，如卫星通信设备、航天材料制成的产品。
资源开发：
太空中蕴含着丰富的资源，如月球上的氦 - 3，是一种清洁、高效的核聚变燃料，如果能实现大规模开采和利用，将为地球能源危机提供解决方案。
小行星上可能含有大量的金属资源，对小行星进行开采和利用，有助于缓解地球上的资源短缺问题。
图示：月球氦 - 3 分布示意图、小行星资源探测概念图。
拓展生存空间：
随着地球人口的增长和资源的消耗，探索其他星球的宜居性，为人类寻找新的生存空间具有重要意义。火星是目前人类重点探索的目标之一，虽然火星环境恶劣，但通过改造火星的大气层、温度等条件，未来有可能成为人类的第二家园。
图示：火星改造的概念图，描绘未来人类在火星生活的场景。
幻灯片 8：未来宇宙探索展望
载人火星探索：
许多国家和组织都制定了载人火星探索计划。美国 NASA 计划在 2030 年代将宇航员送上火星，我国也在积极开展火星探索相关研究，未来有望实现载人登陆火星。
载人火星探索面临着诸多挑战，如漫长的太空旅行对宇航员健康的影响、火星表面恶劣的环境、火星基地的建设等。但一旦实现，将是人类探索宇宙的重大里程碑。
图示：载人火星探索的概念图，展示火星登陆器、火星基地等设施。
深空探测：
未来将进一步深入探索太阳系边缘的天体，如冥王星、柯伊伯带天体等，了解太阳系的形成和演化过程。
还将开展对系外行星的探测，寻找与地球类似的宜居行星。通过凌星法、径向速度法等技术，已经发现了数千颗系外行星，未来有望发现更多可能存在生命的星球。
图示：太阳系边缘天体的图片、系外行星探测技术示意图。
建立月球基地：
月球作为地球的天然卫星，是人类探索宇宙的重要前哨站。未来将在月球上建立永久性基地，用于科学研究、资源开发和太空旅游等。
我国的嫦娥六号实现了月球采样返回，为后续月球基地建设积累了技术经验。建立月球基地需要解决能源供应、生命保障、材料运输等一系列问题。
图示：月球基地的概念图，展示月球基地的结构和功能。
星际航行：
随着技术的发展，未来有望实现星际航行，探索更遥远的恒星系。这需要研发更高效的推进系统，如核聚变发动机、光帆推进系统等，以提高飞船的飞行速度，缩短星际旅行的时间。
图示：星际航行飞船的概念图，介绍其推进原理和设计特点。
幻灯片 9：课堂练习
选择题：
太阳系中体积最大的行星是（ ）
A. 地球 B. 木星 C. 土星 D. 火星
以下属于恒星的是（ ）
A. 月球 B. 金星 C. 太阳 D. 彗星
世界上最大的单口径射电望远镜是（ ）
A. 哈勃望远镜 B. 凯克望远镜 C. 天眼（FAST） D. 伽利略望远镜
填空题：
可观测宇宙的直径约为______亿光年，银河系的直径约为______万 - ______万光年。
行星通常环绕______运转，自身______（填 “发光” 或 “不发光”）。
人类首次载人航天飞行是由苏联宇航员______乘坐______号宇宙飞船完成的。
简答题：
简述卫星通信的工作原理，并说明其与地面微波通信的异同点。
举例说明人类探索宇宙的意义（至少两个方面）。
幻灯片 10：课堂总结
宇宙的构成：宇宙包含无数的天体，从恒星、行星、卫星到小行星、彗星、星云等，它们构成了丰富多彩的宇宙世界。
探索工具与历程：人类通过望远镜、空间探测器等工具，从古代的肉眼观测到现代的太空探索，不断拓展对宇宙的认知。
探索意义与展望：宇宙探索对科学研究、技术发展、资源开发和拓展生存空间具有重要意义，未来我们将在载人火星探索、深空探测、月球基地建设和星际航行等方面不断迈进。
核心意义：对宇宙的探索体现了人类对未知的好奇和追求，推动着人类文明的进步，让我们更好地理解自己在宇宙中的位置和使命。
幻灯片 11：课后作业
书面作业：完成课本上关于宇宙探索的练习题，包括天体特征描述、探索历程梳理等题目。
实践作业：
利用天文望远镜（如有条件）或手机天文观测软件，观测月球表面的环形山、金星的相位变化等天文现象，并记录观测结果。
制作一份关于太阳系八大行星的手抄报，介绍各行星的主要特征。
拓展作业：查阅资料，了解我国航天事业的发展历程和最新成果，撰写一篇 500 字左右的短文，阐述我国航天成就对国家和人类的重要意义。
2024北师大版物理九年级全册
16.1浩瀚的宇宙
第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
认识宇宙的层次结构。
02
了解人类探索太阳系的历程。
01
学习目标
观察与思考
我们知道，地球是围绕太阳运转的，地球只是太阳系中的一个小成员，而太阳系又是银河系的一部分。当我们在地球上仰望星空时，不禁会想:银河系外面还有什么呢 宇宙是怎样形成的 宇宙有边界吗
宇宙概观
天空的深邃、宇宙的神秘、古老的天文引发了人们无限的遐想，新的天文发现更是妙趣横生，引人入胜。
现代天文学认为，宇宙是所有时间、空间、物质的总和，是我们这个物质世界的整体，是物理学和天文学的最大研究对象。
这个概念有些抽象。也许，描述它的最简单的方法就是认为它是存在着的一切事物，从地球到太阳系，以及太阳系以外的让人数不清的一切一切。
地心说
16世纪以前大多数人都自然而然地认为地球是宇宙的中心，其他天体都在绕地球运动。
日心说
16世纪，由波兰学者哥白尼提出，认为太阳是宇宙的中心，并较好地描述了太阳系天体的运动情况。
现代宇宙观
从18世纪后半叶开始，人类逐渐认识到太阳也不是宇宙的中心，人类从此踏上了揭示宇宙之谜的科学之旅。
人类认识宇宙历程
太阳系
太阳
太阳是太阳系的中心天体，半径约7x105km，表面温度达6x103K的恒星，其核心温度高达1.5x107K。
行星
太阳系中有八颗行星，地球是其中的一颗，离太阳由近及远依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。此外，太阳系还有约17 600颗有正式命名或编号的小行星。
卫星
土星、地球等行星周围分布有绕它们运动的天体，称为卫星。太阳系中的八颗行星共有173颗卫星。
慧星
彗星主要由冰物质和尘埃物质组成，以大椭圆轨道绕太阳运行，一般周期较长，像哈雷彗星、海尔-波普彗星等。
银河系
银河系
银河系是由无数星体集成的一个庞大的天体系统。银河系的直径约8.2万光年，最大厚度约1万光年，像是一个中央突起、四周扁平的旋转铁饼。
河外星系
银河系之外还有数以十亿计的类似星系。人类肉眼可见的最远天体——仙女星系距离银河系220万光年。
飞向太空
人类遨游太空的旅程：
(1)1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功。
(2)1961年4月12日，苏联宇航员加加林乘“东方-1”号飞船完成人类第一次载人航天飞行。
(3)1969年7月20日，美国“阿波罗-11”号飞船在月球着陆，这是人类第一次踏上月球。
(4)2003年10月15日，中国航天员杨利伟乘“神舟”五号载人飞船进入太空，实现了中国人遨游太空的理想。
(5)2005年10月12日，中国的“神舟”六号飞船进人太空遨游，搭载了费俊龙和聂海胜两名宇航员。
(6)2007年10月24日，中国自主研制的首颗月球探测卫星“嫦娥”一号在西昌卫星发射中心发射成功，标志着我国实施绕月探测工程迈出重要一步。
(7)2008年9月25日，乘“神舟"七号飞船飞天的三名航天员翟志刚、
刘伯明、景海鹏完成了中华民族的又一次飞天之旅。在载人航天工程的首次出舱活动中，中国航天员第一次把中国人的足迹印在飞船舱外的茫茫太空之中。
(8)2011 年11月1日，“神舟”八号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,之后与我国首个空间站雏形“天宫"一号目标飞行器携手，共同执行我国首次空间交会对接任务。
(9)2012年6月18日，“神舟”九号飞船与“天宫”一号目标飞行器实施自动交会对接,这是中国实施的首次载人空间交会对接。这次搭载的航天员是景海鹏、刘旺、刘洋。
(10)2013年6月11日，“神舟"十号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。升空后和目标飞行器“天宫”一号实施绕飞交会对接，并首次开展中国航天员太空授课活动。这次搭载的航天员是聂海胜、张晓光、王亚平。
(11)2013年12月2日，“嫦娥”三号探测器成功发射，并于14日21时11分成功落月，15日完成着陆器和巡视器(“玉兔"号月球车)分离。中国成为第三个实现月面软着陆的国家。
(12)2014年12月7日，中国自主研制的“长征”四号乙运载火箭在太原卫星发射中心将中巴地球资源卫星04星准确送入预定轨道。
(13)2015年9月20日，中国新一代运载火箭家族中的首飞火箭“长征”六号运载火箭在太原卫星发射中心顺利升空，成功将20颗卫星送人太空，创造了我国一箭多星发射的新纪录。
(14)2015年12 月17 日，中国在酒泉卫星发射中心使用“长征”二号丁运载火箭成功发射世界首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”号。
(15)2016年8月16日，中国在酒泉卫星发射中心用“长征”二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号发射升空。此次发射任务的圆满成功，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
(16)2016年10月17日，中国在酒泉卫星发射中心使用“长征”二号F遥十一运载火箭将“神舟”十一号载人飞船送入太空，这次搭载的航天员是景海鹏和陈冬。
(17)2018年5月21日，中国成功发射了“鹊桥”号中继卫星，在月球和地球之间成功地搭建了一座“通信桥”，这是世界上首次以月球背面为目标进行的探测任务，此次任务的成功为“嫦娥”四号探月工程迈出了坚实的第一步。
(18)2019年1月3日，中国“嫦娥”四号探测器成功在月球背面软着陆。我国成为第一个“触摸”月球背面的国家。
(19)2022年，我国圆满完成“三步走”战略任务，全面建成中国空间站，正式进入空间站应用与发展阶段。
(20)2021年5月，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星成功着陆。
(21)2021年10月“羲和号”卫星发射升空。
破解宇宙奥秘之路
1.宇宙处于普遍的膨胀之中
1929年，科学家发现，所有的河外星系正在离我们银河系而去，其退行速度与它们离我们的距离成正比，即离我们越远的星系，逃离得越快。
2.“宇宙大爆炸”学说
1948年，科学家提出，宇宙起源于一次“大爆炸”。“ 宇宙大爆炸”学说的许多见解虽然得到了实验观测的支持，但它提出的问题实际上比它解决了的问题还要多，留给人们的思考和疑问也更加深邃而广阔。人类将继续自己的探索历程。
主题情境
同学们，漫天星斗曾经激起多少美丽的梦想！今天我们就一起来探索神秘的星空、奥秘的宇宙！
任务一
2
3
4
5
6
7
8
1
9
1．[2025·泉州模拟改编]托勒密提出的“地心说”和________提出的“日心说”都是天文学家在对宇宙天体位置及运动的________记录的基础上，运用__________构筑的宇宙模型。
哥白尼
了解人类探索宇宙的历程
观察
数学工具
2．人类对宇宙的认识是不断进步、不断完善的，哥白尼认为地球围绕________公转，地球是太阳的一颗________。
太阳
2
3
4
5
6
7
8
1
9
行星
3．1687年，伟大的英国科学家牛顿发现了万有引力定律，解释了太阳对各行星有________的作用，使行星在各自的轨道上绕日运行。月球是地球的一颗天然________，地球对月球有________的作用，使月球绕地球运行。
吸引力
2
3
4
5
6
7
8
1
9
卫星
吸引力
4．宇宙是一个有层次的天体结构体系，太阳属于银河系中的一颗________(填“恒星”“行星”或“卫星”)，太阳系的八大行星中，离太阳最远的是________星。
恒星
任务二
认识浩瀚的宇宙
2
3
4
5
6
7
8
1
9
海王
5．如图甲、乙所示的分别为原子结构示意图和太阳系模型，若将太阳系类比为原子核式结构，我们居住的地球相当于原子结构中的__________。
电子
2
3
4
5
6
7
8
1
9
6．在如图所示的示意图中，能反映银河系、太阳系、地月系之间大小关系的是(　　)
C
2
3
4
5
6
7
8
1
9
7．下列有关银河系的说法正确的是(　　)
A．太阳位于银河系的中心
B．从侧面看，银河系像中间厚、边缘薄的扁盘
C．以地球为参照物，银河系的中心在空中是静止的
D．银河系的尺度大约为10万光年，其中光年是时间单位
B
2
3
4
5
6
7
8
1
9
8．[2025·扬州模拟改编]为了形象地说明宇宙大爆炸，将一个粘有小金属粒的气球看成宇宙，如图所示，将____________看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他金属粒都在离它远去。这里主要运用的一种思维方法是________(填“等效法”“类比法”或“转换法”)。
小金属粒
任务三
了解宇宙的演化过程
2
3
4
5
6
7
8
1
9
类比法
9．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。如图所示的是人类拍摄到的黑洞照片，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
A
2
3
4
5
6
7
8
1
9
浩瀚的宇宙
宇宙概观
破解宇宙奥秘之路
飞向太空
太阳系
地心说—日心说—现代宇宙观
太阳、行星、卫星、彗星等
谢谢观看！