10.4 浩瀚的宇宙（课件21页）2025-2026学年八年级物理下册沪粤版（2024）
文档属性
| 名称 | 10.4 浩瀚的宇宙（课件21页）2025-2026学年八年级物理下册沪粤版（2024） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 沪粤版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-13 06:20:03 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
10.4 浩瀚的宇宙
一、宇宙的整体图景：无尽的时空
宇宙，这个承载着万物的巨大时空容器，其浩瀚程度远超人类的想象。它没有边界，没有中心，包含了从微观粒子到巨大星系团的所有物质和能量。从我们所在的地球出发，向外延伸，依次是太阳系、银河系、本星系群、室女座超星系团，直至可观测宇宙的边缘。可观测宇宙的直径约为 930 亿光年，而这可能仅仅是整个宇宙的一小部分。宇宙的浩瀚不仅体现在空间尺度上，还体现在时间的跨度上，它已经经历了约 138 亿年的演化，并且还在不断地膨胀和变化。
二、宇宙的尺度拓展：超乎想象的距离
（一）太阳系内的尺度
在太阳系中，地球与太阳的距离约为 1.5 亿千米（1 个天文单位），而海王星作为太阳系中距离太阳最远的行星，与太阳的距离约为 30 个天文单位，即约 45 亿千米。如果以光速飞行，从太阳到地球需要约 8 分钟，到海王星则需要约 4 小时。太阳系的边界远不止于此，奥尔特云是太阳系的最外层结构，距离太阳约 5 万至 10 万天文单位，这里是彗星的发源地，从奥尔特云到太阳，光需要飞行约 1 年的时间。
（二）银河系及以外的尺度
银河系的直径约为 10 万光年，这意味着光从银河系的一端传播到另一端需要 10 万年的时间。太阳系距离银河系中心约 2.6 万光年，距离银河系边缘约 2.4 万光年。而银河系只是本星系群中的一个普通成员，本星系群由约 50 个星系组成，直径约为 300 万光年。本星系群又属于室女座超星系团，室女座超星系团包含了约 100 个星系群和星系团，直径约为 1.1 亿光年。在可观测宇宙中，像室女座超星系团这样的超星系团还有无数个，它们通过引力相互联系，形成了巨大的宇宙网结构。
（三）光年的意义
光年作为计量天体距离的单位，1 光年约为 9.46×10 千米。这个巨大的距离单位让我们能够更直观地理解宇宙的尺度。例如，距离我们最近的恒星（除太阳外）是比邻星，距离约为 4.2 光年；仙女座星系距离我们约 250 万光年；而可观测宇宙中最遥远的星系距离我们约 130 多亿光年，我们现在看到的光是它们在宇宙诞生后不久发出的。
三、宇宙中的天体多样性：从恒星到黑洞
（一）恒星的多姿多彩
恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们通过核聚变产生能量，发出光和热。恒星的大小、质量、温度和亮度各不相同：
小质量恒星：如红矮星，质量通常小于太阳质量的一半，表面温度较低，颜色发红，寿命很长，可达数百亿年甚至更长。
中等质量恒星：如太阳，处于主序星阶段，通过氢核聚变产生能量，寿命约为 100 亿年。
大质量恒星：质量可达太阳质量的数十倍甚至上百倍，表面温度极高，颜色发白或发蓝，寿命较短，通常只有数百万年到数千万年。大质量恒星在生命末期会发生剧烈的超新星爆发，形成中子星或黑洞。
（二）致密天体的神秘
超新星爆发后，恒星的核心会残留下来，形成致密天体：
白矮星：由中低质量恒星演化而来，体积小，密度大，一颗与太阳质量相当的白矮星体积约与地球相当。
中子星：由大质量恒星演化而来，密度极高，直径通常只有十几千米，质量却可达太阳质量的 1.44 至 3 倍。中子星具有极强的磁场和高速自转，会发出周期性的电磁脉冲，因此也被称为脉冲星。
黑洞：当大质量恒星的核心质量超过一定限度（约 3 倍太阳质量）时，引力会将核心压缩成一个密度无限大、体积无限小的奇点，周围形成一个连光都无法逃脱的事件视界，这就是黑洞。黑洞无法直接观测，但可以通过它对周围物质的引力作用和吸积盘等现象来间接探测。
（三）星系的多样形态
星系是由大量恒星、星云、星团、星际气体和尘埃组成的巨大天体系统，它们的形态各异：
椭圆星系：呈椭圆形或圆形，没有明显的旋臂结构，主要由老年恒星组成。
旋涡星系：具有明显的旋臂结构，中心有一个核球，旋臂中含有大量的年轻恒星、星云和星际气体。银河系和仙女座星系都是典型的旋涡星系。
不规则星系：形状不规则，没有明显的对称结构，通常是由于星系之间的相互作用或碰撞形成的。
透镜状星系：介于椭圆星系和旋涡星系之间，有一个核球和一个圆盘，但没有旋臂。
（四）其他天体和结构
除了恒星和星系，宇宙中还有许多其他的天体和结构：
星云：由气体和尘埃组成的巨大云团，是恒星形成的场所。根据形态不同，星云可分为发射星云、反射星云和暗星云等。
星团：由数十颗到数百万颗恒星组成的天体集团，分为疏散星团和球状星团。疏散星团中的恒星比较年轻，分布较为松散；球状星团中的恒星比较年老，分布较为密集。
类星体：是宇宙中最明亮的天体之一，距离我们非常遥远，它们的能量来源于中心超大质量黑洞的吸积过程。类星体在宇宙早期非常活跃，对研究宇宙的早期演化具有重要意义。
星系团和超星系团：星系团是由数十个到数千个星系组成的天体系统，超星系团则是由多个星系团组成的更大尺度的结构。
四、宇宙的物质组成：可见与不可见
（一）普通物质
普通物质是我们能够直接观测到的物质，包括恒星、行星、星云、星际气体和尘埃等，它们由原子和分子组成。普通物质只占宇宙总质量的约 5%，但却是形成星系、恒星和行星的基础。
（二）暗物质
暗物质是一种无法通过电磁波观测到的物质，但它通过引力作用影响着可见物质的运动。暗物质的存在是通过观测星系的旋转曲线、星系团的引力透镜效应等现象证实的。暗物质约占宇宙总质量的 27%，它在宇宙的结构形成和演化中起着至关重要的作用，为星系的形成提供了引力骨架。
（三）暗能量
暗能量是一种充满整个宇宙的神秘能量，它具有负压特性，导致宇宙在加速膨胀。暗能量的存在是通过对遥远超新星的观测发现的，它约占宇宙总质量的 68%。暗能量的本质是目前物理学和天文学中最大的谜团之一，科学家们正在通过各种实验和观测来研究它的性质。
五、人类探索宇宙的新进展：前沿与突破
（一）观测技术的进步
随着科技的发展，人类的观测设备越来越先进：
詹姆斯 韦伯空间望远镜：于 2021 年发射升空，它是目前最强大的空间望远镜，能够观测到更遥远、更早期的星系，帮助科学家研究宇宙的起源和演化。
甚大望远镜（VLT）：位于智利的欧洲南方天文台，由 4 台口径为 8.2 米的望远镜组成，能够进行高分辨率的观测，发现了许多系外行星和遥远的天体。
LIGO 和 Virgo 引力波探测器：通过探测黑洞和中子星合并产生的引力波，为人类打开了观测宇宙的新窗口，证实了爱因斯坦的广义相对论预言。
（二）系外行星的探索
系外行星是指位于太阳系以外的行星，它们围绕着其他恒星运转。截至目前，科学家已经发现了超过 5000 颗系外行星，其中一些行星位于恒星的宜居带内，可能存在液态水和生命的迹象。例如，开普勒 - 452b 被称为 “地球的表哥”，它位于宜居带内，与地球的大小和轨道相似。系外行星的探索为研究行星的形成和演化以及寻找地外生命提供了重要线索。
（三）黑洞研究的突破
近年来，科学家在黑洞研究方面取得了重大突破：
2015 年，LIGO 首次探测到了双黑洞合并产生的引力波，证实了黑洞的存在。
2019 年，事件视界望远镜（EHT）合作组织发布了人类首张黑洞照片，这是位于 M87 星系中心的超大质量黑洞，距离我们约 5500 万光年。
对银河系中心超大质量黑洞（人马座 A*）的研究也取得了重要进展，进一步证实了黑洞的存在和性质。
（四）宇宙学的新发现
在宇宙学研究中，科学家们不断有新的发现：
对宇宙微波背景辐射的精确测量，为大爆炸理论提供了更有力的证据，同时也为研究宇宙的早期演化和暗物质、暗能量的性质提供了重要数据。
对星系团碰撞的观测，如子弹星系团，为暗物质的存在提供了直接证据。
对宇宙膨胀速度的测量，发现了宇宙膨胀加速的现象，进一步支持了暗能量的存在。
六、宇宙的未来：未知的命运
关于宇宙的未来，科学家们提出了多种假说：
大撕裂假说：如果暗能量的密度随着时间的推移而增加，那么宇宙的膨胀速度会越来越快，最终导致星系、恒星、行星甚至原子都被撕裂。
大冻结假说：如果宇宙一直膨胀下去，恒星会逐渐耗尽燃料，宇宙会变得越来越冷，最终进入一个永恒的黑暗和寒冷状态。
大挤压假说：如果宇宙的密度足够大，引力会最终战胜暗能量，使宇宙停止膨胀并开始收缩，最终回到一个奇点，可能引发新的大爆炸。
目前，由于对暗能量的本质还不完全了解，宇宙的未来命运仍然是一个未知数，需要科学家们进行更深入的研究和观测。
七、探索宇宙的意义：超越地球的思考
探索宇宙不仅是为了满足人类的好奇心，更具有深远的意义：
科学研究的推动：宇宙探索推动了物理学、天文学、宇宙学等学科的发展，不断挑战人类的认知极限，促进了新理论和新发现的产生。
技术创新的源泉：为了探索宇宙，人类研发了许多先进的技术，这些技术不仅应用于航天领域，还广泛应用于医疗、通信、能源等领域，改善了人类的生活。
人类文明的延续：探索宇宙有助于人类寻找新的家园，应对地球可能面临的各种危机，为人类文明的延续提供保障。
全球合作的纽带：宇宙探索是一项全球性的工程，需要各国科学家和工程师的合作与交流，促进了不同国家和文化之间的理解和团结。
八、课堂小结
宇宙的浩瀚：宇宙在空间和时间上都具有巨大的尺度，可观测宇宙直径约 930 亿光年，年龄约 138 亿年。
天体多样性：宇宙中存在恒星、致密天体、星系、星云、星团等多种天体，形态各异，特性不同。
物质组成：宇宙由普通物质、暗物质和暗能量组成，其中暗物质和暗能量占主导地位。
探索新进展：观测技术的进步、系外行星的探索、黑洞研究的突破和宇宙学的新发现推动了人类对宇宙的认识。
未来命运：宇宙的未来命运取决于暗能量的性质，存在大撕裂、大冻结、大挤压等多种假说。
探索意义：推动科学研究、促进技术创新、保障文明延续、促进全球合作。
九、课堂练习
可观测宇宙的直径约为______光年，宇宙的年龄约为______亿年。
宇宙中的天体多种多样，其中______是通过核聚变产生能量的天体，______是连光都无法逃脱的致密天体。
宇宙的物质组成包括______、和，其中______约占宇宙总质量的 68%。
简述人类探索宇宙的最新进展及其意义。
十、课后作业
完成课本上的相关练习题，加深对宇宙浩瀚性的理解。
查阅资料，了解詹姆斯 韦伯空间望远镜的最新观测成果，写一篇简短的报告。
绘制一幅宇宙尺度结构图，从地球开始，依次标注太阳系、银河系、本星系群、室女座超星系团和可观测宇宙的尺度。
思考：暗物质和暗能量的存在对我们理解宇宙有什么影响？写一段自己的见解。
2024沪粤版物理八年级下册
10.4 浩瀚的宇宙
第十章 从粒子到宇宙
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
学习目标
了解从地球到整个宇宙的结构层次和各层次的大致尺度。（重点）
02
了解太阳系家族的成员，了解银河系的形状和大致范围。
01
浩瀚的宇宙是什么样子的？
我们每天抬头看到的星星、星云是什么样子的？
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
从太阳系到银河系
一
太阳系及其八大行星
讲授新课
孙悟空有一样非常厉害的本领——
筋斗云，你知道他一个筋斗能飞多远吗？
十万八千里！
但是就算是孙悟空，在现实世界里面也无法随随便便“上天入地”！
神话中孙悟空可以轻轻松松“上天入地”
观察与思考
找一找地球在哪？
我们生活的地球只是太阳系大家族中的一员，太阳的直径是地球的109倍，质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。
一、从太阳系到银河系
日地距离1.5×108km，猜一猜假如孙悟空从地球到太阳上去旅游要翻多少个筋斗呢？
1.5×108km
4.496×109km
大约要3000个！
一、从太阳系到银河系
海王星到太阳的距离要比日地距离大得多，那这是否就是宇宙的边缘呢？
银河系是由3000多亿颗恒星组成的巨大星系。太阳只是银河系中普通的一员。
一、从太阳系到银河系
银河系像一个巨大的漩涡高速旋转着，太阳每隔2.3亿年绕银河系中心转一圈
从侧面看，银河系像一个中间厚、边缘薄的扁盘
银河系的尺度大约是1.0×105l.y.(光年)，相当于9.4605×1017km
光年是长度单位，表示光在一年中传播的距离，
符号：l.y. 。1 l.y.=9.4605×1012km
一、从太阳系到银河系
随着射电望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野也越来越宽广。现在，人们能够观测到的范围达到1.37×1010l.y.。
科学家发现，在这个可观测到的范围内，大约有上千亿个星系，每个星系约有1000亿颗恒星。
这就是目前我们了解到的宇宙范围。
二、宇宙到底有多大
宇宙是无限的，人们对它的认识在不断提高和扩大，在可观测宇宙以外会不会有更大的天体系统？这有待于我们今后继续探究。
二、宇宙到底有多大
天体的演变
科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生爆炸，爆炸后留下的物质会变成一种天体，它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫做“黑洞”。
黑洞
太阳
二、宇宙到底有多大
“地球是人类的摇篮，但是你不能永远待在摇篮里。”
——齐奥尔科夫斯基
想象中的国际太空学院
艺术家描绘的月球基地
三、开发新家园
“天问一号”探测器携带的“祝融号”火星车及其组合体成功降落火星表面。未来我国将部署火星采样返回任务和木星系探测任务。
三、开发新家园
“祝融号”火星车
“天问一号”探测器
6.如图的示意图中，能反映银河系、太阳系、地月系之间大
小关系的是( )
C
A. B. C. D.
7.下列有关银河系的说法正确的是( )
B
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
了解宇宙的演化过程
8.为了形象地说明宇宙大爆炸，
将一个黏有小金属粒的气球看成
宇宙，如图所示，将__________
小金属粒
类比法
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”)。
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
A.恒星 B.行星 C.卫星 D.彗星
10.[2024·南京模拟改编] 关于粒子到宇宙，下列认识中不正
确的是( )
C
A.汤姆孙发现了电子，卢瑟福建立了原子的核式结构模型
B.宇宙的天体之间、分子之间都存在相互作用力
C.宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是时而运动，时
而静止的
D.“天宫二号”“天舟一号”等都是探索宇宙奥秘的航天器
浩瀚的宇宙
从太阳系到银河系
宇宙到底有多大
开发新家园
地球、太阳系、银河系
由大到小进行排列：总星系、银河系、太阳系、地月系、地球、月亮
实现星际航行，到其他天体上创建新的家园
课堂小结
谢谢观看！
10.4 浩瀚的宇宙
一、宇宙的整体图景：无尽的时空
宇宙，这个承载着万物的巨大时空容器，其浩瀚程度远超人类的想象。它没有边界，没有中心，包含了从微观粒子到巨大星系团的所有物质和能量。从我们所在的地球出发，向外延伸，依次是太阳系、银河系、本星系群、室女座超星系团，直至可观测宇宙的边缘。可观测宇宙的直径约为 930 亿光年，而这可能仅仅是整个宇宙的一小部分。宇宙的浩瀚不仅体现在空间尺度上，还体现在时间的跨度上，它已经经历了约 138 亿年的演化，并且还在不断地膨胀和变化。
二、宇宙的尺度拓展：超乎想象的距离
（一）太阳系内的尺度
在太阳系中，地球与太阳的距离约为 1.5 亿千米（1 个天文单位），而海王星作为太阳系中距离太阳最远的行星，与太阳的距离约为 30 个天文单位，即约 45 亿千米。如果以光速飞行，从太阳到地球需要约 8 分钟，到海王星则需要约 4 小时。太阳系的边界远不止于此，奥尔特云是太阳系的最外层结构，距离太阳约 5 万至 10 万天文单位，这里是彗星的发源地，从奥尔特云到太阳，光需要飞行约 1 年的时间。
（二）银河系及以外的尺度
银河系的直径约为 10 万光年，这意味着光从银河系的一端传播到另一端需要 10 万年的时间。太阳系距离银河系中心约 2.6 万光年，距离银河系边缘约 2.4 万光年。而银河系只是本星系群中的一个普通成员，本星系群由约 50 个星系组成，直径约为 300 万光年。本星系群又属于室女座超星系团，室女座超星系团包含了约 100 个星系群和星系团，直径约为 1.1 亿光年。在可观测宇宙中，像室女座超星系团这样的超星系团还有无数个，它们通过引力相互联系，形成了巨大的宇宙网结构。
（三）光年的意义
光年作为计量天体距离的单位，1 光年约为 9.46×10 千米。这个巨大的距离单位让我们能够更直观地理解宇宙的尺度。例如，距离我们最近的恒星（除太阳外）是比邻星，距离约为 4.2 光年；仙女座星系距离我们约 250 万光年；而可观测宇宙中最遥远的星系距离我们约 130 多亿光年，我们现在看到的光是它们在宇宙诞生后不久发出的。
三、宇宙中的天体多样性：从恒星到黑洞
（一）恒星的多姿多彩
恒星是宇宙中最基本的天体之一，它们通过核聚变产生能量，发出光和热。恒星的大小、质量、温度和亮度各不相同：
小质量恒星：如红矮星，质量通常小于太阳质量的一半，表面温度较低，颜色发红，寿命很长，可达数百亿年甚至更长。
中等质量恒星：如太阳，处于主序星阶段，通过氢核聚变产生能量，寿命约为 100 亿年。
大质量恒星：质量可达太阳质量的数十倍甚至上百倍，表面温度极高，颜色发白或发蓝，寿命较短，通常只有数百万年到数千万年。大质量恒星在生命末期会发生剧烈的超新星爆发，形成中子星或黑洞。
（二）致密天体的神秘
超新星爆发后，恒星的核心会残留下来，形成致密天体：
白矮星：由中低质量恒星演化而来，体积小，密度大，一颗与太阳质量相当的白矮星体积约与地球相当。
中子星：由大质量恒星演化而来，密度极高，直径通常只有十几千米，质量却可达太阳质量的 1.44 至 3 倍。中子星具有极强的磁场和高速自转，会发出周期性的电磁脉冲，因此也被称为脉冲星。
黑洞：当大质量恒星的核心质量超过一定限度（约 3 倍太阳质量）时，引力会将核心压缩成一个密度无限大、体积无限小的奇点，周围形成一个连光都无法逃脱的事件视界，这就是黑洞。黑洞无法直接观测，但可以通过它对周围物质的引力作用和吸积盘等现象来间接探测。
（三）星系的多样形态
星系是由大量恒星、星云、星团、星际气体和尘埃组成的巨大天体系统，它们的形态各异：
椭圆星系：呈椭圆形或圆形，没有明显的旋臂结构，主要由老年恒星组成。
旋涡星系：具有明显的旋臂结构，中心有一个核球，旋臂中含有大量的年轻恒星、星云和星际气体。银河系和仙女座星系都是典型的旋涡星系。
不规则星系：形状不规则，没有明显的对称结构，通常是由于星系之间的相互作用或碰撞形成的。
透镜状星系：介于椭圆星系和旋涡星系之间，有一个核球和一个圆盘，但没有旋臂。
（四）其他天体和结构
除了恒星和星系，宇宙中还有许多其他的天体和结构：
星云：由气体和尘埃组成的巨大云团，是恒星形成的场所。根据形态不同，星云可分为发射星云、反射星云和暗星云等。
星团：由数十颗到数百万颗恒星组成的天体集团，分为疏散星团和球状星团。疏散星团中的恒星比较年轻，分布较为松散；球状星团中的恒星比较年老，分布较为密集。
类星体：是宇宙中最明亮的天体之一，距离我们非常遥远，它们的能量来源于中心超大质量黑洞的吸积过程。类星体在宇宙早期非常活跃，对研究宇宙的早期演化具有重要意义。
星系团和超星系团：星系团是由数十个到数千个星系组成的天体系统，超星系团则是由多个星系团组成的更大尺度的结构。
四、宇宙的物质组成：可见与不可见
（一）普通物质
普通物质是我们能够直接观测到的物质，包括恒星、行星、星云、星际气体和尘埃等，它们由原子和分子组成。普通物质只占宇宙总质量的约 5%，但却是形成星系、恒星和行星的基础。
（二）暗物质
暗物质是一种无法通过电磁波观测到的物质，但它通过引力作用影响着可见物质的运动。暗物质的存在是通过观测星系的旋转曲线、星系团的引力透镜效应等现象证实的。暗物质约占宇宙总质量的 27%，它在宇宙的结构形成和演化中起着至关重要的作用，为星系的形成提供了引力骨架。
（三）暗能量
暗能量是一种充满整个宇宙的神秘能量，它具有负压特性，导致宇宙在加速膨胀。暗能量的存在是通过对遥远超新星的观测发现的，它约占宇宙总质量的 68%。暗能量的本质是目前物理学和天文学中最大的谜团之一，科学家们正在通过各种实验和观测来研究它的性质。
五、人类探索宇宙的新进展：前沿与突破
（一）观测技术的进步
随着科技的发展，人类的观测设备越来越先进：
詹姆斯 韦伯空间望远镜：于 2021 年发射升空，它是目前最强大的空间望远镜，能够观测到更遥远、更早期的星系，帮助科学家研究宇宙的起源和演化。
甚大望远镜（VLT）：位于智利的欧洲南方天文台，由 4 台口径为 8.2 米的望远镜组成，能够进行高分辨率的观测，发现了许多系外行星和遥远的天体。
LIGO 和 Virgo 引力波探测器：通过探测黑洞和中子星合并产生的引力波，为人类打开了观测宇宙的新窗口，证实了爱因斯坦的广义相对论预言。
（二）系外行星的探索
系外行星是指位于太阳系以外的行星，它们围绕着其他恒星运转。截至目前，科学家已经发现了超过 5000 颗系外行星，其中一些行星位于恒星的宜居带内，可能存在液态水和生命的迹象。例如，开普勒 - 452b 被称为 “地球的表哥”，它位于宜居带内，与地球的大小和轨道相似。系外行星的探索为研究行星的形成和演化以及寻找地外生命提供了重要线索。
（三）黑洞研究的突破
近年来，科学家在黑洞研究方面取得了重大突破：
2015 年，LIGO 首次探测到了双黑洞合并产生的引力波，证实了黑洞的存在。
2019 年，事件视界望远镜（EHT）合作组织发布了人类首张黑洞照片，这是位于 M87 星系中心的超大质量黑洞，距离我们约 5500 万光年。
对银河系中心超大质量黑洞（人马座 A*）的研究也取得了重要进展，进一步证实了黑洞的存在和性质。
（四）宇宙学的新发现
在宇宙学研究中，科学家们不断有新的发现：
对宇宙微波背景辐射的精确测量，为大爆炸理论提供了更有力的证据，同时也为研究宇宙的早期演化和暗物质、暗能量的性质提供了重要数据。
对星系团碰撞的观测，如子弹星系团，为暗物质的存在提供了直接证据。
对宇宙膨胀速度的测量，发现了宇宙膨胀加速的现象，进一步支持了暗能量的存在。
六、宇宙的未来：未知的命运
关于宇宙的未来，科学家们提出了多种假说：
大撕裂假说：如果暗能量的密度随着时间的推移而增加，那么宇宙的膨胀速度会越来越快，最终导致星系、恒星、行星甚至原子都被撕裂。
大冻结假说：如果宇宙一直膨胀下去，恒星会逐渐耗尽燃料，宇宙会变得越来越冷，最终进入一个永恒的黑暗和寒冷状态。
大挤压假说：如果宇宙的密度足够大，引力会最终战胜暗能量，使宇宙停止膨胀并开始收缩，最终回到一个奇点，可能引发新的大爆炸。
目前，由于对暗能量的本质还不完全了解，宇宙的未来命运仍然是一个未知数，需要科学家们进行更深入的研究和观测。
七、探索宇宙的意义：超越地球的思考
探索宇宙不仅是为了满足人类的好奇心，更具有深远的意义：
科学研究的推动：宇宙探索推动了物理学、天文学、宇宙学等学科的发展，不断挑战人类的认知极限，促进了新理论和新发现的产生。
技术创新的源泉：为了探索宇宙，人类研发了许多先进的技术，这些技术不仅应用于航天领域，还广泛应用于医疗、通信、能源等领域，改善了人类的生活。
人类文明的延续：探索宇宙有助于人类寻找新的家园，应对地球可能面临的各种危机，为人类文明的延续提供保障。
全球合作的纽带：宇宙探索是一项全球性的工程，需要各国科学家和工程师的合作与交流，促进了不同国家和文化之间的理解和团结。
八、课堂小结
宇宙的浩瀚：宇宙在空间和时间上都具有巨大的尺度，可观测宇宙直径约 930 亿光年，年龄约 138 亿年。
天体多样性：宇宙中存在恒星、致密天体、星系、星云、星团等多种天体，形态各异，特性不同。
物质组成：宇宙由普通物质、暗物质和暗能量组成，其中暗物质和暗能量占主导地位。
探索新进展：观测技术的进步、系外行星的探索、黑洞研究的突破和宇宙学的新发现推动了人类对宇宙的认识。
未来命运：宇宙的未来命运取决于暗能量的性质，存在大撕裂、大冻结、大挤压等多种假说。
探索意义：推动科学研究、促进技术创新、保障文明延续、促进全球合作。
九、课堂练习
可观测宇宙的直径约为______光年，宇宙的年龄约为______亿年。
宇宙中的天体多种多样，其中______是通过核聚变产生能量的天体，______是连光都无法逃脱的致密天体。
宇宙的物质组成包括______、和，其中______约占宇宙总质量的 68%。
简述人类探索宇宙的最新进展及其意义。
十、课后作业
完成课本上的相关练习题，加深对宇宙浩瀚性的理解。
查阅资料，了解詹姆斯 韦伯空间望远镜的最新观测成果，写一篇简短的报告。
绘制一幅宇宙尺度结构图，从地球开始，依次标注太阳系、银河系、本星系群、室女座超星系团和可观测宇宙的尺度。
思考：暗物质和暗能量的存在对我们理解宇宙有什么影响？写一段自己的见解。
2024沪粤版物理八年级下册
10.4 浩瀚的宇宙
第十章 从粒子到宇宙
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
学习目标
了解从地球到整个宇宙的结构层次和各层次的大致尺度。（重点）
02
了解太阳系家族的成员，了解银河系的形状和大致范围。
01
浩瀚的宇宙是什么样子的？
我们每天抬头看到的星星、星云是什么样子的？
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
从太阳系到银河系
一
太阳系及其八大行星
讲授新课
孙悟空有一样非常厉害的本领——
筋斗云，你知道他一个筋斗能飞多远吗？
十万八千里！
但是就算是孙悟空，在现实世界里面也无法随随便便“上天入地”！
神话中孙悟空可以轻轻松松“上天入地”
观察与思考
找一找地球在哪？
我们生活的地球只是太阳系大家族中的一员，太阳的直径是地球的109倍，质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。
一、从太阳系到银河系
日地距离1.5×108km，猜一猜假如孙悟空从地球到太阳上去旅游要翻多少个筋斗呢？
1.5×108km
4.496×109km
大约要3000个！
一、从太阳系到银河系
海王星到太阳的距离要比日地距离大得多，那这是否就是宇宙的边缘呢？
银河系是由3000多亿颗恒星组成的巨大星系。太阳只是银河系中普通的一员。
一、从太阳系到银河系
银河系像一个巨大的漩涡高速旋转着，太阳每隔2.3亿年绕银河系中心转一圈
从侧面看，银河系像一个中间厚、边缘薄的扁盘
银河系的尺度大约是1.0×105l.y.(光年)，相当于9.4605×1017km
光年是长度单位，表示光在一年中传播的距离，
符号：l.y. 。1 l.y.=9.4605×1012km
一、从太阳系到银河系
随着射电望远镜的发明和其性能的进一步提高，人们的视野也越来越宽广。现在，人们能够观测到的范围达到1.37×1010l.y.。
科学家发现，在这个可观测到的范围内，大约有上千亿个星系，每个星系约有1000亿颗恒星。
这就是目前我们了解到的宇宙范围。
二、宇宙到底有多大
宇宙是无限的，人们对它的认识在不断提高和扩大，在可观测宇宙以外会不会有更大的天体系统？这有待于我们今后继续探究。
二、宇宙到底有多大
天体的演变
科学家研究发现，大质量恒星在衰亡的过程中会发生爆炸，爆炸后留下的物质会变成一种天体，它产生的引力能吸引附近的所有物质，连光都无法逃脱。这样的天体叫做“黑洞”。
黑洞
太阳
二、宇宙到底有多大
“地球是人类的摇篮，但是你不能永远待在摇篮里。”
——齐奥尔科夫斯基
想象中的国际太空学院
艺术家描绘的月球基地
三、开发新家园
“天问一号”探测器携带的“祝融号”火星车及其组合体成功降落火星表面。未来我国将部署火星采样返回任务和木星系探测任务。
三、开发新家园
“祝融号”火星车
“天问一号”探测器
6.如图的示意图中，能反映银河系、太阳系、地月系之间大
小关系的是( )
C
A. B. C. D.
7.下列有关银河系的说法正确的是( )
B
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
了解宇宙的演化过程
8.为了形象地说明宇宙大爆炸，
将一个黏有小金属粒的气球看成
宇宙，如图所示，将__________
小金属粒
类比法
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”)。
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
A.恒星 B.行星 C.卫星 D.彗星
10.[2024·南京模拟改编] 关于粒子到宇宙，下列认识中不正
确的是( )
C
A.汤姆孙发现了电子，卢瑟福建立了原子的核式结构模型
B.宇宙的天体之间、分子之间都存在相互作用力
C.宇宙是一个有层次的天体结构系统，恒星是时而运动，时
而静止的
D.“天宫二号”“天舟一号”等都是探索宇宙奥秘的航天器
浩瀚的宇宙
从太阳系到银河系
宇宙到底有多大
开发新家园
地球、太阳系、银河系
由大到小进行排列：总星系、银河系、太阳系、地月系、地球、月亮
实现星际航行，到其他天体上创建新的家园
课堂小结
谢谢观看！
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