3.3人类对宇宙的探索（第2课时）课件浙教版科学七年级上册

第三章广袤浩瀚的宇宙浙教版七年级上册第3节人类对宇宙的探索——第2课时教学目标科学观念：知道从“地心说”到“日心说”的发展，领悟科学家追求真理的精神；知道宇宙是有起源的、膨胀的、演化的；理解宇宙大爆炸理论的主要观点；了解银河系的大小和结构，知道银河系是宇宙中的一个普通星系。科学思维：知道恒星的不同发展阶段：红巨星、超新星、白矮星、中子星或黑洞；了解太阳及恒星的演化过程。新知讲解一、银河系和河外星系

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？

我们的太阳系处在银河系之中，当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河系内部观察我们生存的这个星系的中心。

新知讲解1、星系

星系是由单颗恒星系统、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。天文学家把大多数星系分为三类：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新知讲解2、银河系

银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心旋转。新知讲解

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。新知讲解

太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离约2.6×104光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。新知讲解

恒星彼此相聚很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。新知讲解银河系的形状：

银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构。我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一条旋臂上。

新知讲解3、不同尺度的天体范围

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。

新知讲解4、河外星系

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。其实仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在一起的模糊小点。新知讲解

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。新知讲解5、观测北极星（1）面向北天星空，先找到大熊星座，北斗七星在天空中成斗状，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。新知讲解（2）把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍，距离就可以找到北极星。新知讲解二、恒星

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。研究研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生存具有重要意义。

新知讲解1、恒星的诞生

天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳的诞生过程基本相似。

随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，星云团就开始发光。于是

，恒星就诞生了。新知讲解2、恒星的演化过程

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，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢？像太阳这样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天的太阳正处在它的鼎盛时期，恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。新知讲解3、恒星寿命与质量的关系

恒星是不会永久存在的。一颗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。新知讲解4、太阳未来的演变过程

（1）太阳目前的状态（成年状态）

太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。

新知讲解（2）太阳的未来（晚年阶段）新知讲解红巨星阶段：

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，星体极具扩张，变成红色，形成红巨星。

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。

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。

新知讲解白矮星阶段：

形成行星状星云后，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。

球核进一步收缩，形成体积极小、密度很大的白矮星。黑矮星阶段：

最后慢慢“熄灭”，形成一颗看不见的黑矮星，变成星云的一部分，进入新的循环。新知讲解5、恒星的演化

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。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于恒星的质量。

新知讲解（1）如果恒星的质量介于1~8倍太阳质量，它会也变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不太小的恒星。（2）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。新知讲解（3）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。黑洞的密度非常巨大，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。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。新知讲解6、黑洞的发现

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