第七章从粒子到宇宙-2022年中考物理复习举一反三（苏科版）

第七章从粒子到宇宙（解析版）本章学习目标1.知道什么是分子热运动；正确理解分子热运动的理论；扩散现象是分子热运动的宏观表象；会解释一些简单的扩散现象；分子间存在着相互作用力以及相互作用力的特点；分子是由原子组成的，原子是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的；2.了解物质结构的基本图像，能用分子相互作用力的知识解释一些简单的现象；电荷的种类及电荷间的相互作用；验电器的构造、原理及其作用及电子流动的方向；原子结构，认识导体和绝缘体；原子的核式模型，了解质子带正电，中子不带电，电子带负电；人类探索微观世界的历程；人类探索太阳系及宇宙结构的历程，对物质世界从微观到宏观的尺度有大致了解；3.能用分子热运动的知识解释有关现象，设计并解决有关问题；通过对微观粒子的了解，知道自然界还有许多未知的领域需要人类不断去探索、研究，感知微观世界的丰富，体会人类在揭示微观世界奥秘所取得的重要成就；4.认识两种电荷；摩擦起电现象；物质世界从微观到宏观的尺度有大致数量级的概念。知识点一分子动理论1.物质是由大量分子组成的常见的物质都是由大量分子组成的，分子的体积非常小。如：草叶上的一颗小露珠就含有1021个水分子。2.分子在不停息地做无规则运动（1）扩散：两种不同的物质可以自发地彼此进入对方的现象，这种现象称为扩散现象。（2）热运动：组成物质的分子处于永不停息的无规则运动之中。温度越高，分子的运动越剧烈。【要点诠释】1.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫做分子的热运动。物质分子的热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。2.分子热运动与扩散现象：扩散现象是指不同物质相互接触时，可以彼此进入对方中去的现象，扩散现象是分子热运动的结果。（1）扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质间是不能发生扩散现象的。例如：冷热水混合，虽然冷水分子和热水分子都能彼此进入对方，但不是扩散现象。（2）扩散现象能反映分子的无规则运动。而灰尘颗粒、大雾中的微粒及烟尘中的微粒等肉眼能观察到的分子聚合体在外力下的机械运动，都不是扩散现象。（3）扩散是人能够直接观察或感知到的宏观现象；分子的无规则运动是微观现象，人无法直接观察。因此不能说“观察到分子无规则运动”，或“分子的扩散现象”。3.扩散是人能够直接观察或感知到的宏观现象；分子的无规则运动是微观现象，人无法直接观察。因此不能说“观察到分子无规则运动”，或“分子的扩散现象”。【例】下列现象中，不能用分子动理论解释的是（）。A.走进花园闻到花香；B.放入水中的糖使水变甜；C.看到烟雾在空中弥漫；D.水和酒精混合总体积变小【答案】C。【解析】A、进入花园闻到花香是因为花香中含有的分子不断运动，向四周扩散，使人们闻到花香，能用分子动理论解释，故A不符合题意；B、糖加入水中，水变甜．说明糖分子在永不停息地做无规则运动，故B不符合题意；C、烟尘虽细小，但也是有由很多分子组成的小颗粒，不是分子，不能用分子动理论解释，故C符合题意；D、酒精和水混合后的体积变小，是因为分子之间有间隙，能用分子动理论解释，故D不符合题意；故选C。【变式1】下列有关“从粒子到宇宙”的说法中正确的是（）。A．海绵容易被压缩说明分子间有空隙；B．炒菜时看到油烟四散不能说明分子在做无规则运动；C．宇宙膨胀过程中的能量总和逐步变大；D．在探索比原子更小粒子的历程中，人们首先发现了质子【答案】B。【解析】A、海绵里面有气孔，用手捏时海绵里的空气跑出来，则海绵的体积变小了，但不能说明分子间有间隙，故A错误；B、炒菜时油烟上升是物体的机械运动，不是分子在运动，分子运动是肉眼看不见的，故B正确；C、根据能量守恒定律可知，宇宙膨胀过程中的能量总和保持不变，故C错误；D、在探索比原子更小粒子的历程中，人们首先发现了电子，故D错误。故选：B。【变式2】下列现象中，能够说明物体的分子在不停的做无规则运动的是（）。A．水从高处流向低处；B．房间不打扫就会有一层灰尘；C．放在空气中的铁器过一段时间生锈了；D．在一杯白开水中放入一些盐，不久整杯水变咸了【答案】D。【解析】A、水从高处流向低处，这是由于地球的引力．故A不符合题意；B、房间不打扫就会有一层灰尘，这是物质的运动到静止．故B不符合题意；C、铁器不用生锈，是化学变化．故C不符合题意；D、在一杯白开水中放入一些盐，不久整杯水变咸了，这是扩散现象，是分子运动的结果。故选D。【变式3】下列现象中，说明分子在不停地做无规则运动的是（）。A.尘土飞扬B.茶香四溢C.树叶纷飞D.瑞雪飘飘【答案】B。【解析】ACD．尘土飞扬、树叶纷飞、瑞雪飘飘这三句所描述的都是物体的运动，属于机械运动，故ACD不符合题意；B．茶香四溢是香味分子在空气中发生了扩散现象，扩散现象说明分子在不停的做无规则运动，故B符合题意。故选B。知识点二分子间相互作用力1.分子之间存在着相互作用力（1）分子之间的引力和斥力同时存在，处于正常状态的固态物质分子间的引力与斥力基本平衡，分子在其平衡位置附近振动。（2）物体受到拉伸时，分子间距离变大，分子间引力更为显著。（3）当物体受到压缩时，分子间距离变小，分子间斥力作用更为显著。2.物质形态与分子间相互作用力（1）固体：固体中，分子彼此靠得很近，有规律地紧挨在一起，所以固体既有一定的形状，又有一定的体积。（2）液体：液体中，分子只能在一定限度内运动，因而液体没有确定的形状，但占有一定的体积。（3）气体：气体中分子离得较远，且能自由地沿各个方向运动，因而气体没有固定的形状，也没有确定的体积。【要点诠释】邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力；实际表现出来的是分子引力和斥力的合力，称为分子力；分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。1．固体中分子之间的距离小，相互作用力很大，分子只能在一定的位置附近振动，所以既有一定的体积，又有一定的形状。2．液体中分子之间的距离较小，相互作用力较大，以分子群的形态存在，分子可在某个位置附近振动，分子群却可以相互滑过，所以液体有一定的体积，但有流动性，形状随容器而变化。3．气体分子间的距离很大，相互作用力很小，每一个分子几乎都可以自由运动．所以气体既没有固定的体积，也没有同定的形状，可以充满能够达到的整个空间。4．同体物质很难被拉伸，是因为分子间存在着引力的缘故；液体很难被压缩，是因为分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的原因。5.分子间的引力和斥力的作用范围是很小的，只有分子彼此靠得很近时才能产生，分子间的距离太大时，分子间的作用力就十分微弱，可以忽略。打碎的玻璃不能吸引在一起，是因为两块玻璃碎片不可能相距很近，无法达到引力明显的距离，所以不能吸引在一起。电焊、气焊钢板时，用高温加热钢板，使钢熔化为钢水，钢水中的分子可以自由运动相互靠近，靠引力集结在一起。当钢水冷却凝结为钢块时，原来分离的钢板就被“焊接”在一起。【例】甲、乙、丙三幅图中，能形象地描述气态物质分子排列方式的是（）。甲．分子排列规则，就像坐在座位上的学生。乙．分子可以移动，像课间教室中的学生。丙．分子几乎不受力的作用，就像操场上乱跑的学生。A．甲B．乙C．丙D．乙和丙【答案】C。【解析】气体分子间距很大，作用力几乎为零，分子极度散乱，宏观上无固定的体积，无固定形状，具有流动性。【变式1】“破镜”不能“重圆”的原因是（）。A．分子间的作用力因玻璃被打碎而消失；B．玻璃表面太光滑；C．玻璃的分子间只有斥力没有引力；D．玻璃碎片间的距离太大，大于分子间发生相互吸引的距离【答案】D。【解析】破镜不能重圆，是因为玻璃的硬度大，玻璃放在一起不容易发生形变，玻璃分子间的距离不能达到小于分子直径的10倍的程度，超出了分子力的作用范围，故无法产生引力。【变式2】下列现象中，能够说明分子间存在引力的是（）A． 水很难被压缩B． 磁铁吸引大头针C． 吸在墙上的塑料吸盘很难与墙分开D． 两块表面光滑的铅块相互紧压后“粘”在一起【答案】D。【解析】A、水很难被压缩说明分子间存在斥力，故A错误；B、磁铁吸引大头针是磁场的作用，产生的是磁力，不是分子间的作用力，故B错误；C、吸在墙上的塑料吸盘很难与墙分开是大气压的作用，不是分子间的作用力，故C错误；D、两块表面光滑的铅块相互紧压后“粘”在一起，说明分子间有引力，故D正确。故选D。【变式3】下列说法正确的是（）。A．用碳笔在纸板上面出的连续的线放大后不连续，说明分子间有空隙；B．水与酒精混合后总体积变小，说明分子间有引力；C．梳子和头发摩擦后，梳子带负电，说明梳子失去了电子；D．汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的【答案】D。【解析】A、炭笔画出的线之间的空隙可以用肉眼看到，所以画出的线并不是分子，不能说明分子间有间隙，故A错误；B、水和酒精混合后总体积变小，是因为分子间存在间隙，故B错误；C、塑料梳子与头发摩擦后，梳子和头发会带上异种电荷，梳子带负电，说明梳子得到了电子，故C错误；D、汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，故D正确。故选：D。知识点三静电现象（两种电荷）：摩擦过的物体有吸引轻小物体的性质，我们就说物体带电。带电物体（带电体）的基本性质：吸引轻小物体（轻小物体指：碎纸屑、头发、通草球、灰尘、轻质球等）。2．使物体带电的方法①摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因：不同物质原子核束缚电子的本领不同。实质：电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开；能的转化：机械能→电能。②接触带电：物体和带电体接触后带了电。如带电体与验电器金属球接触使之带电。③感应带电：3．两种电荷：（1）正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电；实质：物质中的原子失去了电子。（2）负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电；实质：物质中的原子得到了多余的电子。4．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。5．验电器：（1）构造：金属球、金属杆、金属箔。如图所示。（2）作用：检验物体是否带电和物体带电多少（带电多，金属箔张开角度大）。（3）原理：同种电荷相互排斥。6．电荷量：电荷的多少叫电荷量，简称电量；在国际单位制中，电量单位是库仑，简称为库，符号是C。元电荷（e）：在各种带电微粒中，电子电量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷；元电荷也是物理学的基本常数之一，常用符号e表示。基本电荷e＝1.6021892×1019库仑，是一个电子或一个质子所带的电荷量，任何带电体所带电荷都是e的整数倍。7．中和：放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。扩展：①如果物体所带正、负电量不等，也会发生中和现象。这时，带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和，剩余的电荷可使两物体带同种电荷。②中和不是意味着等量正负电荷被消灭，实际上电荷总量保持不变，只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。21cnjy【要点诠释】（1）带电体能够吸引轻小物体，这个吸引是相互的，轻小物体也会吸引带电体。轻小物体是指质量和体积都很小的物体如：通草球，轻质小球、碎纸屑、泡沫、毛发、细小水流等。（2）使物体带电的方法：①摩擦起电：用摩擦的方法使物体带电，两种不同的物体相互摩擦后，各自带上等量异种电荷的现象。②接触带电：用接触的方法使物体带电，即：一个不带电的物体与另一个带电的物体接触时，不带电的物体也带了同种电荷。接触带电实际上是电荷的转移。（3）摩擦起电的实质，由于不同物体的原子核对于核外电子的束缚能力不同，在相互摩擦中，束缚能力弱的物体失去电子而带正电，束缚能力强的物体得到电子而带负电。摩擦起电的过程是电荷的转移过程，而非创造了电荷。（4）静电现象的应用：静电除尘、静电分离、静电植绒、静电纺纱、静电喷漆、静电复印等。（5）静电现象的危害与防护：①印刷厂中的静电处理不慎会引起火灾；应保持适当的空气的湿度。②运输汽油的油罐车会因汽油与罐体的摩擦而产生静电，当电荷积累到一定程度时会发生火花放电，从而引发安全事故；为此需要在油罐车下面拖一条铁链，使其接地，随时释放摩擦产生的静电荷，以防止电荷的积累和放电。③带电物体的尖端容易产生放电现象，如雷电是一种发生在大气中的大规模的放电现象，会造成很大的破坏，甚至发生人、畜的死伤事故；为了避免被雷电直接袭击，可以在建筑物的顶端安装避雷针。【例】甲、乙、丙、丁四个带电体，甲吸引乙，甲排斥丙，丙吸引丁，如果丙带正电，则甲带___________，乙带___________，丁带___________。【答案】正电、负电、负电。【解析】因为甲、乙、丙、丁四个带电体发生如上所述的相互作用，且丙带正电，丙吸引丁，故丁带负电；甲排斥丙，故甲带正电；甲吸引乙，故乙带负电。【变式1】用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触不带电的验电器A，A的金属箔片张角变大，如图所示。再用C棒去同时接触A、B验电器的金属球，发现A的金属箔片张角变小，B的金属箔片张角变大。则下列说法正确的是（）。A．验电器原理是异种电荷相互吸引；B．C棒与其手柄D均为导体；C．当C棒接触两验电器的金属球时，产生的电流方向为A到B；D．丝绸摩擦玻璃棒的过程中，电子是由丝绸转移到玻璃棒【答案】C。【解析】A、验电器是利用同种电荷相互排斥的原理，故A错误；B、C棒是导体，手柄D应为绝缘体，否则电荷会通过人体传出，故B错误；C、丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，该玻璃棒去接触验电器A时，验电器A也会带正电；用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时，B验电器上自由电子向验电器A转移，负电荷移动的方向与电流方向相反，故产生的电流方向为A到B，故C正确；D、丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，故电子是由玻璃棒转移到丝绸，故D错误。故选：C。【变式2】如图所示，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器后，验电器金属箔张开，以下说法正确的是（）。A.毛皮摩擦过的橡胶棒带正电；B.验电器的工作原理是同种电荷相互排斥；C.通常情况下橡胶棒是导体；D.金属箔张开瞬间电流的方向是由金属球到金属箔【答案】B。【解析】A．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，故A错误；B．验电器是根据同种电荷相互排斥的原理制成的，故B正确；C．通常情况下橡胶棒不容易导电，是绝缘体，故C错误；D．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，当橡胶棒和金属球接触后，橡胶棒上的自由电子就会转移到金属球，由金属球转移到金属箔，瞬间电流的方向是由金属箔到金属球，故D错误。故选B。【变式3】甲、乙两种干燥的绝缘物体，甲的原子核对核外电子的束缚能力较强，将它们相互摩擦后分开。下列叙述正确的是（）。A.乙得到了电子带负电B.甲失去了电子带正电C.甲、乙靠近会相互吸D.甲、乙靠近会相互排斥【答案】C。【解析】甲的原子核对核外电子的束缚能力较强，乙的原子核对核外电子的束缚能力较弱，将它们相互摩擦甲会得到电子，甲因多余电子带负电，乙失去电子，乙因缺少电子带正电，分开后再让甲乙相互接触，根据异种电荷相互吸引，甲乙会相互吸引。故选C。知识点四导体与绝缘体1．导体：善于导电的物体。。导电原因：导体中有大量可以自由移动的电荷。说明自由电子定向。2．绝缘体：不能（不善于）导电的物体。常见材料：橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。不善于导电的原因：没有可以自由移动的电荷。3．“导电”与“带电”的区别：导电过程是自由电荷定向移动的过程，导电体是导体；带电过程是电子得失的过程，能带电的物体可以是导体，也可以是绝缘体。4．导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，在一定条件下可相互转化。一定条件下，绝缘体也可变为导体。原因是：加热使绝缘体中的一些电子挣脱原子的束缚变为自由电荷。5.半导体：导电能力介于导体与半导体之间的物体。常见材料：锗、硅等。【要点诠释】1.善于导电的物质称为导体，不善于导电的物质称为绝缘体。2.导体中存在大量可以自由移动的带电粒子（金属导体是自由电子、导电溶液是带电粒子）。金属是最常见的一类导体。金属原子最外层的电子很容易挣脱原子核的束缚，而成为自由电子。金属中自由电子的浓度很大,约为10每立方厘米，所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。金属导体一般随温度降低导电能力增强。在极低温度下，某些金属或合金转化为“超导体”。电解质的水溶液也是导体，其中的可以自由移动的是正负离子。电解液在通电过程中伴随着化学变化,因此,它常应用于电化学工业(如电解提纯、电镀等)，并把它称为"第二类导体"，而把导电过程中不引起化学变化,也没有显著物质转移的导体,如金属，称为"第一类导体"。3.绝缘体的导电能力很差，或者说不导电。绝缘体的种类很多，有固体，如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、云母、绝缘漆、绝缘纸等；有的液体也是绝缘体，如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；有的气体，如空气、氮、二氧化碳、六氟化硫等也属于绝缘体。绝缘体在某些外界条件(如加热、加高压等)影响下,会被“击穿”，而转化为导体。在未被击穿之前,绝缘体也不是绝对不导电的物体。如果在绝缘材料两端施加电压，材料中将会出现微弱的电流。4.半导体现今通常把例如锗(Ge)、硅(Si)等一类导体称为半导体。这类导体的导电能力介乎金属与绝缘体之间，且随温度的升高而迅速减小。这类材料中存在一定量的自由电子和空穴，后者可看作带有正电荷的载流子。与金属或电解液的情况不同，半导体中杂质的含量以及外界条件的改变(如光照,或温度、压强的改变等),都会使它的导电性能发生显著变化。由于这些特点，半导体在实际中有着非常广泛的应用。固体物质所以能够区分为导体、半导体或绝缘体，可以从能带理论得到解释。【例】如图所示的滑动变阻器上标记的各部件中，通常情况下，属于绝缘体的是（）。A.金属杆B.瓷筒C.电阻丝D.金属滑片【答案】B。【解析】ACD．金属杆、电阻丝和金属滑片的材料是金属，容易导电，属于导体，故ACD不符合题意；B．瓷筒的材料是陶瓷，不容易导电，属于绝缘体，故B符合题意。故选B。【变式1】使触电者脱离带电体。下列物品中不能使用的是（ ）。A.木擀面杖C.铝拖把杆 【解析】铝拖把杆是导体，故不能使用；故答案选C。【变式2】计算机芯片中有大量用硅、锗等材料制成的电路元件，硅和锗属于下列哪些材料（）。A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体【答案】B。【解析】计算机芯片中的一种重要材料是半导体，硅和锗都属于半导体。故选：B。【变式3】眼镜各部分的构成材料如图所示，通常情况下属于导体的是（）。A．塑料镜框 B．玻璃镜片 C．橡胶鼻托 D．金属螺丝【答案】D。【解析】眼镜上的塑料镜框、玻璃镜片、橡胶鼻托都不容易导电，是绝缘体；而金属螺丝容易导电，是导体。故选：D。知识点五探索更小的粒子1.分子由原子组成分子是保持物质化学性质的最小微粒，但不是组成物质的最小微粒。分子由原子组成，不同原子组成的分子构成化合物，如水分子是由氢原子和氧原子组成的，玻璃分子是由氧原子和硅原子组成的；同种原子组成的分子构成单质，如石墨、金刚石、富勒烯都是由碳原子组成的单质分子，氧气是由氧原子组成的单质分子。2.发现微观粒子历程（1）科学家探索微观粒子的历程1897年汤姆生发现了电子；1919年卢瑟福用a粒子从氮原子核中打出了质子；1932年查德威克发现了中子；1961年盖尔曼提出了夸克的设想。（2）卢瑟福的原子行星模型在发现电子以后，物理学家们对原子内部的情况提出种种猜想．著名科学家卢瑟福在总结实验的基础上，提出了原子结构的行星模型．如图所示，他认为原子的中心有一个直径约为l0－14m～1015m的核，这个核的体积只有整个原子的一百万亿分之一，但它却集中了整个原子质量的99.99％．原子核带正电，带负电子的电子绕着这个原子核高速旋转，这好像地球绕太阳运动．原子核带的正电荷数与原子核外所有电子带的负电荷数是相等的，整个原子呈不带电的中性状态，这样的模型称为原子的行星模型．质子数等于电子数，但不一定等于中子数；一个质子的质量等于一个中子的质量，一个电子的质量很小，约为一个质子质量的;1/1836倍．说明：卢瑟福提出的原子结构行星模型并不是原子存在的真实状况，实际上核外的电子并不是像地球绕着太阳转那样，核外电子的运动并没有确定的方向和轨道，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会的大小．离核近外，电子出现机会多，离核远外，电子出现机会少，这是现代物质结构学说．（3）物质的结构层次说明：除了氢的同位素“氕”以外，其他所有原子的原子核都是由质子和中子共同组成的，氕的原子核中只有质子，没有中子，是特殊的情况，质子和中子都是由三个夸克组成的，但是夸克的种类不同。现以由碳原子构成的分子—一富勒烯来展示一下分子内部的结构，如下图所示。【例】下列物体的尺度由小到大排列的是（）。A.

夸克、原子核、质子、原子

B.

质子、原子核、原子、夸克C.

夸克、质子、原子核、原子

D.

原子、原子核、质子、夸克【答案】C。【解析】夸克可组成质子，质子可组成原子核，原子核可组成原子。故选C。【变式1】关于原子和原子核，以下叙述正确的是（）。A．原子核位于原子的中央，带负电；B．原子核外的电子带负电，并固定在某一位置；C．原子核带正电，电子带负电；D．原子核内有带正电的质子和带负电的电子【答案】C。【解析】根据原子的核式结构可知，原于是由居于原子中心的原子核和绕原子核高速旋转的核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电；故选C。【变式2】下面对宇宙和微观世界的描述中，不正确的是(

)。A．地球是由物质组成的B．分子是微观世界中的最小微粒C．物质是由分子组成的D．物质处于不停的运动中【答案】B。【解析】根据定义，宇宙是由物质组成，物质是由分子组成，物质处于不停的运动和发展中，所以A,C,D正确，而分子是由原子组成，故非最小微粒。故B。【变式3】关于粒子和宇宙，下列说法正确的是（）。A．分子间仅存在吸引力，不存在斥力；B．在原子核、电子和原子中，尺度最小的是原子；C．科学家在研究物质内部结构时，常用建立“模型”的方法；D．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位【答案】C。【解析】A、分子之间同时存在引力和斥力，故A错误；B、原子由原子核和核外电子组成，原子核包括质子和中子两部分。在原子、电子、质子中，尺度最小的是电子，故B错误；C、科学家常采用建立模型的方法对物质结构进行研究，故C正确；D、光年就是光在一年内传播的距离，是长度单位，1光年＝3×108m/s×3600s×24×365＝9.4608×1015m＝9.4608×1012km，故D错误。故选C。知识点六宇宙奥秘宇宙指所有的空间和时间，教材中“宇宙”一词指的是观测宇宙，即人类目前探测范围所及的空间和时间中物质世界的总称。1.量天尺的单位：天文学中，天体之间相距遥远，用米、千米作为距离单位显得太小、很不方便，为此采取一些特殊长度作为距离单位。一个天文单位(AU)：地球到太阳的平均距离；光年(1．y)：光在真空中行进一年所通过的距离。1AU=1.496×1011m1I.y．=9.46×1015m2.人类对宇宙的探索是由近及远的1608年荷兰人发明了望远镜，随着望远镜的不断改进，人类的视野便不断地向着宇宙的深处延伸。18世纪以前，人类的观测能达到直径约l.2×1010km的太阳系；后来逐步扩大到直径约为l×105I.y．，包括约2000亿颗恒星的银河系；到20世纪20年代，人类已能“观察"到1×108I.y．距离的星系；到50年代，扩大到l×109I．y．；到60年代，又扩大到l×1010I．y．；现在，人类已能观察到3×1010I.y．空间范围的星系。观察表明，在3×1010I.y．这个空间范围内，有几十亿个星系，每个星系平均约有1000亿颗恒星．据科学估计散布在宇宙中的星系多达1000亿个。在晴朗夜空的空烁群星中，有一条横亘天际的光带，它是由群星和弥漫物质集中而成的一个庞大的天体系统称为银河系，银河系是宇宙中数以千亿计的星系中的一员。太阳系处于银河系的边缘，太阳系由八大行星和太阳组成，八大行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，月亮是地球的卫星，不是太阳系中的行星。宇宙是一个有层次的天体结构系统，这一系统层次由高到低可分为：宇宙一星系团一星系(银河系、河外星系)—恒星斗行星斗卫星。3.人类对宇宙的认识不断深入的简历自古以来人类一直在关注、探索着宇宙。在人类漫长的历史进程中，大部分时间人们主要依靠肉眼观察、简单猜测与推理来认识宇宙。他们对宇宙的认识很有限，并具有浓厚的神话与宗教色彩。大约在三四千年前，古代的巴比伦人已经把天空中较亮的星星组成了各种有趣的形状，称为星座。巴比伦人创立了48个星座．后来，希腊天文学家给它们取了名字，有的星座像某种动物，就用动物名作为星座的名字，有的星座是以希腊神话里的人物名字来命名的．现在，国际通用的星座共88个，是1928年国际天文联合学会重新划分和决定的。早在十六世纪以前，中国天文学家落下闳、张衡、祖冲之、一行、郭守敬等，设计制造出精巧的观测仪器，通过恒星观测，以定岁时，改进历法，产生了“盖天说”——认为天圆地方；“浑天说”——天地像蛋，地在中心，天在周围；“宣夜说——天没有一定的形状，无限而空虚，日月星辰就悬浮在空虚之中自由自在地运行着等宇宙结构观点，这些观点虽然有局限性，但其中也有现代宇宙结构观可以借鉴的成分。在古代欧洲，公元二世纪，托勒密在他的《伟大论》一书中提出了“地心说”——地球处于宇宙的中心并静止不动，太阳、其他行星和卫星都围绕着地球转动，地心说是根据有限的观察资料拼凑起来的学说，虽然能较为完满地解释当时观测到的一些行星运动情况，并在航海上有一定的实用价值，但很多时候与实际情况不符。“地心说”在一千多年后的十六世纪被哥白尼的“日心说”打破。1543年，哥白尼通过30多年的观察与分析，在他的《天体运行论》一书中提出了“日心说”——太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳按一定的周期转动。日心说虽然仍未超出太阳系的局限，但却把地球从居于宇宙中心的特殊地位降为一颗绕太阳旋转的普通行星，正确地反映了太阳系的实际情况，从根本上动摇了人类中心论等宗教教义不可冒犯的神话，它作为自然科学的“独立宣言”，第一次使宇宙的阐述从神学的桎梏下解放出来，在人类思想发展史以及社会发展史上留下了不可磨灭的光辉。意大利科学家布鲁诺坚信并推广哥白尼的日心说，为此受到了天主教会的酷刑．当然，限于当时的科技水平，哥白尼日心说中太阳是宇宙的中心，行星围绕太阳作匀速圆周运动等观点实际上也有一些局限和错误。在哥白尼提出日心说之后，丹麦天文学家第谷创制了大型精密的天文仪器，并对行星进行了精密观测和记录，德国天文学家开普勒根据第谷的观测资料总结出了行星运动的三大定律，与开普勒同时代的近代天文学的创始人意大利科学家伽利略用自制的望远镜观测太空，发现金星的圆缺变化，木星的四个卫星以及它们绕木星的运动，这给哥白尼的日心说以有力的支持。1666年，英国伟大的科学家牛顿发现了万有引力定律并由此建立起天体力学，为人类进一步探索宇宙奠定了坚实的理论基础，牛顿还发明了反射式望远镜和棱镜，1705年，英国天文学家哈雷准确预测到一颗大慧星回归的时间为75～76年，这颗彗星被命名为哈雷彗星，哈雷还用精确的天文仪器观察到恒星也在运动。近一百年来，人类对宇宙的探索由太阳和太阳系逐步拓展到恒星世界、银河系、河外星系和星系团，并触及到宇宙的结构和演化。20世纪20年代，美国天文学家哈勃在银河系外找到了新的星系，它们都跟银河系一样，由许许多多恒星汇聚而成，并发现星系的光谱向长波方向移动，称之为谱线“红移”，这一现象表明星系在远离我们而去，宇宙在膨胀。60年代发现了类星体、脉冲星、微波背景辐射和星际分子，人类亲自登临月球……爱因斯坦的《广义相对论》和霍金的《时间简史》，是^卷对宇宙探索的重大成果。人类对宇宙奥秘的探索还在不断深入。4.宇宙的起源宇宙从何而来?这是当今最大的谜。1932年勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了宇宙，20世纪40年代末，美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融人到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙模型．该模型认为，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，这时物质所处的状态至今还无法描写．这种状态可能极不稳定，在距今约150亿年前，由于我们还不知道的物理原因，这个火球发生了大爆炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间．爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降。在温度下降、体积膨胀的过程中，按有关物理知识，高能的光子可转变为各种正反粒子对。高能粒子与它们的反粒子湮灭转化为光子，余下的极少部分粒子(约10亿个粒子中留下1个)I在能量降低之后结合成轻的原子核，再进而结合成原子。温度降到一定程度，物质分裂成团块逐步形成超星系团、星系团、星系乃至恒星、行星、生命等，直到现在我们所处的这个宇宙。热大爆炸宇宙模型理论，是20世纪后半叶自然科学四大成就之一，支持该理论的主要有以下一些观测事实：①各种天体的年龄都小于200亿年；②宇宙物质的化学组成．在地球上氦元素很少，但在宇宙中氦的含量高居第二，仅次于氢元素．宇宙中氢约占3/4，而氦占1/4，其他所有元素的含量还不到2％。若认为氦是由于宇宙中通过恒星内部核反应产生(4个氢原子聚变形成1个氦原子)，我们可以估计一下银河系自诞生以来一共产生了多少氦，计算表明它仅提供了银河系中现有氦的1/10不到，这说明氦不可能是在一代代恒星生生灭灭的过程中产生的，而只能是宇宙形成时的原始物质组成部分。大爆炸宇宙论证实现今宇宙中所有的氦都是宇宙诞生后最初3min形成的；③20世20年代哈勃关于星系光谱红移的重大发现，表明宇宙仍在膨胀；④1965年美国科学家彭其亚斯和威尔逊发现的宇宙微波背景辐射。研究表明，这种热辐射就是宇宙早期原始火球高温热平衡辐射留下的遗迹。这被认为是大爆炸宇宙理论最关键性的证据；⑤1991年4月23日，美国天文物理学家宣布，他领导的科学小组发现了宇宙诞生初期的物质云团，有力地支持了大爆炸理论的预言——在大爆炸之后。星系形成之前宇宙的结构应当是云团。这一发现还证实了科学家的另一个预言，即宇宙质量的90％存在于暗物质中，以往天文学家观测到的宇宙总质量远比理论上计算出的宇宙总质量要小得多。这些“消失"了的物质被称为暗物质。暗物质的多少直接影响着宇宙的未来：如果宇宙总质量小于某一数值，那么它将像现在这样一直膨胀下去；如果它的总质量大于这一数值，那么天体之间的引力将使宇宙停止膨胀，并在这一巨大引力作用下开始收缩，形成宇宙“大坍塌"，直至大爆炸前的状态，他们的这一发现，引起世界科学家的极大关注，被认为是继爱因斯坦之后最杰出的理论物理学家霍金4月24日发表声明说：“这是本世纪最重要的发现”。霍金对于宇宙起源后10－43s以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释．宇宙的起源：最初是比原子还要小的奇点，然后是大爆炸，通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子，这些粒子在能量的作用下，逐渐形成了宇宙中的各种物质，从宇宙大爆炸开始有了现在宇宙中的物质、时间、空间的概念。至此，大爆炸宇宙模型理论成为最有说服力的宇宙图景理论。然而，至今宇宙大爆炸理论仍缺乏大量实验的支持，而且我们尚未知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。5.我国空间技术发展简述虽然我们的祖先早就发明了火箭，但用于航天事业则是新中国成立以后的事．l956年，我国建立了第一个专业化空间科学研究机构，航天事业开始步入正常轨道。l964年6月，我国自行设计、制造并发射了第一枚运载火箭；l970年1月30日，为发射卫星做准备而实验发射的第一枚“长征”号火箭获得成功；l970年4月24日，“长征一号”载着中国第一颗人造地球卫星“东方红一号"顺利升空，使我国的航天技术步人世界前列；l975年11月26E1，我国发射“返回型遥感卫星一号”成功，三天后回收卫星成功，成为世界上第三个能回收卫星的国家；1980年5月，我国开始向太平洋海域发射大型运载火箭；1981年9月20日，我国成功地实现了“一箭多星”的发射；1982年9月，实现用潜艇水下发射运载火箭；l984年4月8日，发射地球同步通信广播卫星成功，这标志着我国已完全掌握了运载火箭的技术．我国现在酒泉、西昌、太原三个卫星发射中心，有“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”火箭运载系列．l985年10月，我国正宣布“长征二号”和“长征三号”火箭投入国际市场，以优惠条件承揽各国用户的卫星发射业务。相继为法国和德国提供搭载发射服务后，l990年7月4日，“长征三号”运载火箭首次把美国休斯公司制造的“亚洲一号”卫星送人地球同步轨道，从而打开了中国火箭正式投入国际市场，发射外国卫星的大门。在载人航天的探索方面，1992年9月21日，中国载人航天工程正式启动，航天科技人员独立解决了载人航天领域的一系列难题，“神舟号"系列飞船的发射就是最好的明证。1999年11月20日，我国“神舟一号”试验无人飞船发射成功，这标志着我国在载人航天领域迈出了可喜的一