資源簡介

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第3章廣袤浩瀚的宇宙第3節(jié) 人類對宇宙的探索
第1課時從地心說到日心說現(xiàn)代宇宙學說
教材分析：
學習目標：1.知道從“地心說”到“日心說”的發(fā)展,領悟科學家追求真理的精神。
2.知道宇宙是有起源的、膨脹的、演化的。
3.理解宇宙大爆炸理論的主要觀點。
科學思維：了解宇宙是有起源的、膨脹的、演化的；了解人類對宇宙的認識是一個不斷發(fā)展的漫長歷程；根據(jù)逆向思維，了解宇宙大爆炸理論。
科學探究：通過閱讀、分析等活動，學生提高收集信息和處理信息的能力，提高表達、交流和合作的能力。
重點：了解地心說及其主要觀點；了解日心說及其主要觀點
難點：了解地心說及其主要觀點；了解日心說及其主要觀點
知識點一 從地心說到日心說
地球曾被人們認為是宇宙中獨一無二的天體,是宇宙的中心。科學研究表明,地球位于太陽系內(nèi)，太陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通的位置,并沒有明顯的獨特地位。關于宇宙和我們賴以生存的地球,從古到今,人們的認識經(jīng)歷了根本性的變革。那么,我們對字宙的認識是如何改變的
1.我國古代對于宇宙的認識
(1)“蓋天說”
①出現(xiàn)時間:中國戰(zhàn)國時期。
②主要內(nèi)容:天圓如張蓋,地方如棋盤。
③影響:它反映了人們認識宇宙結(jié)構(gòu)的一個階段,在描述天體的視運動方面也有一定的歷史意義。雖然已經(jīng)擺脫神話的影響,但遠沒有揭示字宙的本質(zhì)。
（2）到秦漢時期,人們初步認識了太陽、月球和5顆行星的基本運動規(guī)律,并能推算天象的發(fā)生。
2.“地心說”
(1)時間和創(chuàng)立人:早期的希臘人相信,宇宙是完美的,地球是宇宙的中心。公元2世紀,希臘天文學家 在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，進一步完善了地球中心學說,創(chuàng)立了“地心說”模型。
(2)主要內(nèi)容
托勒密認為，地球是宇宙中心，且靜止不動，太陽、月球、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上運轉(zhuǎn)。
（3）影響:“地心說”可以解釋5顆行星的觀測路徑以及太陽、月球的運動路徑。盡管托勒密的“地心說”模型并不正確,但它能解釋很多人們觀察到的天文現(xiàn)象,，在隨后的1000多年里,普遍為人們所接受,并給發(fā)現(xiàn)“地心說”不足的人們造成了難題。
3.“日心說”
(1)提出背景:科學家們經(jīng)過仔細觀測,發(fā)現(xiàn)行星運行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。
(2)提出過程:16世紀, 用自制的簡陋儀器經(jīng)過 20年的天文觀測與研究發(fā)現(xiàn),與其他5顆行星一樣地球也是一顆行星。天空中觀察到的行星運動可通過旋轉(zhuǎn)的地球來簡單地解釋。在得出地球是一顆行星后,哥白尼為太陽系建立了一個“ ”模型。哥白尼在臨終前出版了著作《天球運行論》闡述了“日心說”的理論基礎。
③主要內(nèi)容:認為 是宇宙的中心,地球和行星都圍繞 做圓周運動。
（4）影響:與地球是宇宙的中心的觀點相比,“日心說”的提出是一個重大突破。但哥白尼保留了希臘人的行星做圓周運動的觀點，也未能正確解釋行星的運動方式與成因。“日心說”吸引人的地方是它簡單,人們可以更好地理解它。“日心說"挑戰(zhàn)了當時占主導地位的“地心說”
（5）伽利略對“日心說”學說的推廣
在絕大多數(shù)人仍相信“地心說”的時代,人們需要更多的證據(jù)才能接受“日心說”。
科學家 所收集的證據(jù),逐漸讓人們相信“日心說”是正確的。伽利略對哥白尼學說的發(fā)展與傳播起到了很大作用,留下了不可磨滅的印記。
②學說的證據(jù)
1609年,伽利略用自制的望遠鏡觀測天空，為“日心說”提供了新的觀測證據(jù):a.太陽上有黑子,說明太陽并不完美:b.圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星,說明并非所有天體都在繞地球運行。c.木星有衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的事實為哥白尼學說提供了強有力的證據(jù)。d.金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。
③伽利略的觀測發(fā)現(xiàn)與當時人們對宇宙的普遍認識并不一致,挑戰(zhàn)了居于統(tǒng)治地位的“地心說”。1633年羅馬宗教裁判所判處伽俐略終身監(jiān)禁,隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。
(6)學說的重要意義
哥白尼“日心說”的建立,使我們的認識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天,我們知道,太陽系包括太陽、行星及其衛(wèi)星,以及各種更小的天體,這些大大小小的天體都圍繞太陽公轉(zhuǎn)。·
知識點二現(xiàn)代宇宙學說
1.宇宙的組成
浩瀚的宇宙中有各種不同的天體,這些天體又組成了大小不同的 系統(tǒng)。我們看到的宇宙就是由各種不同的天體系統(tǒng)組成的。科學家借助 ,揭開了宇宙中的許多奧秘。
2.星系的觀測
二十世紀一二十年代,天文學家用大型望遠鏡觀測了銀河系以外的星系,測出不同星系間的距離,判斷它們的運動速度以及運動方向。
3.星系的運動
(1)時間和發(fā)現(xiàn)者:1929年,天文學家 根據(jù)自己對銀河系以外星系距離的測定,結(jié)合其他天文學家的工作,分析了 20多個星系的退行速度和距離。
(2)運動特點:銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠離我們而去,距離越遠,離開我們的速度越大。這表明,我們所處的宇宙正在膨脹。
(3)哈勃定律
①內(nèi)容:星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。即星系到觀察者的距離越遠，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示為: 。
其中v為星系退行速度,d為星系到觀察者的距離，H為哈勃常數(shù)。
意義:哈勃定律被隨后的進一步觀測所證實。哈勃定律反映了整個字宙的整體性,展示了一幅宇宙整體退行圖景,即宇宙正在不斷地 。
4.星系運動模型的建立
為了幫助我們更好地理解星系是如何運動的,我們可以建立星系運動模型、了解星系運動的特點。
實驗步驟
1.準備一只氣球,在其表面貼上一些圓形小紙片。小紙片代表星系
2.在圓形小紙片上用筆做記號,表示星系上的“居民”,記錄相鄰“星系”的位置和距離。
3.用打氣簡持續(xù)地向氣球充氣,使氣球不斷地脹大(即宇宙膨脹)。
4.觀察氣球在脹大過程中,各個圓形小紙片間距離的變化。這些原先靠得很近的“星系”之間的距離增大了嗎 實驗結(jié)果:在氣球脹大過程中,對氣球表面上任何一個圓形小紙片而言,其他的圓形小紙片都在不斷地離它而去,離得越遠,遠離速度越快。各個圓形小紙片(星系)彼此后退，膨脹沒有中心。
實驗結(jié)論:星系在膨脹的宇宙中就好比氣球表面的圓形小紙片,在宇宙膨脹的過程中,星系之間都在不斷地遠離,而且相距越遠的星系,遠離速度越快。
5.愛因斯坦的相對論對宇宙研究的貢獻
(1)1915年,著名科學家愛因斯坦建立了廣義相對論,他將廣義相對論用于字宙的研究,建構(gòu)了一個靜態(tài)的宇宙模型。
(2)1922年,蘇聯(lián)科學家弗里德曼從廣義相對論出發(fā),得到了一個均勻地膨脹或收縮的宇宙模型,遺憾的是這個動態(tài)模型并不為當時的人們所重視。當哈勃定律公布后，人們驚喜地發(fā)現(xiàn),天文觀測發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象正是理論模型所預言的現(xiàn)象，理論預言被天文觀測證實了!
6.宇宙大爆炸理論
(1)提出者:1948年,伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。
(2)主要內(nèi)容:宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點”的大爆炸,之后宇宙不斷膨脹、溫度不斷下降,生成各種物質(zhì),形成各種星系,演化成今天的宇宙,今天的字宙仍將繼續(xù)膨脹下去。
(3)宇宙大爆炸理論的證實
①理論預言:大爆炸使宇宙中充滿了輻射,隨著字宙膨脹、降溫,當今宇宙中仍充滿著大爆炸殘余的輻射,對應的溫度約為5K(K為熱力學溫度單位)。
②實際觀測的結(jié)果:測到來自空間各個方向的輻射,對應溫度約為2.73K,與理論預測溫度非常接近。
宇宙大爆炸理論預測的結(jié)果與實際觀測的結(jié)果相一致,宇宙膨脹得到了觀測事實的有力支持，宇宙大爆炸理論成功地解釋了很多觀測事實。因此,宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種字宙起源學說。
(5)宇宙的起源與演化
①多方面觀測研究表明,我們的宇宙始于約138億年前的一次大爆炸,大爆炸為后來的星系、恒星和行星的形成與演化提供了所有的能量。
②下圖為宇宙演化年表,該圖突出了重要的物質(zhì)與能量演化事件。宇宙大爆炸理論是目前最準確的描述宇宙從誕生到當前狀態(tài)的模型。
（6）宇宙大爆炸理論的不足
雖然宇宙大爆炸理論已經(jīng)取得很大的成功，但是隨著研究的不斷深人,仍然遇到了不少的疑難問題。宇宙讓我們的思考廣闊而深邃。宇宙有沒有邊界 宇宙會終結(jié)嗎？……這些問題,有待于人們?nèi)ヌ剿骱妥C實。
考向1　從地心說到日心說
關于宇宙的起源，世界各國的人民早就有了不同的解釋，下列這些觀點由中國人提出的是（　　）
A．地心說 B．日心說 C．蓋天說 D．大爆炸理論
對點練．“日心說”宇宙體系學說在科學發(fā)展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創(chuàng)了對天體的觀察研究
考向2　現(xiàn)代宇宙學說
現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)是（　　）
A．霍金提出的黑洞理論
B．所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快
C．古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物
D．氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大
對點練．我們利用如圖的氣球做了關于星系運動特點的模擬實驗，以下各實驗步驟所描述的星系運動特點中，錯誤的是（　　）
A．在氣球表面畫上的這些小圓，是模擬宇宙中的星系
B．給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，是模擬宇宙的膨脹
C．觀察氣球脹大過程中各圓點間距離的變化感知星系運動
D．氣球脹大時，對甲圓點而言，乙圓點的分離速度比丙快一些
1.古代人們形成“地心說”思想的客觀依據(jù)是（　　）
A．日月星辰東升西落
B．太陽會發(fā)光
C．人間應位于“天堂”與“地獄”的中間
D．流星會落向地面
2.現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)是（　　）
A．霍金提出的黑洞理論
B．所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快
C．古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物
D．氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大
3.“日心說”宇宙體系學說在科學發(fā)展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創(chuàng)了對天體的觀察研究
4.關于宇宙起源，根據(jù)大多數(shù)宇宙科學家的認定，你認為下列說法中正確的是（　　）
①宇宙誕生于距今約137億年的一次大爆炸
②大爆炸是整體的，涉及宇宙的全部物質(zhì)及時間、空間
③大爆炸導致宇宙空間處處膨脹，溫度則相應下降
④宇宙溫度下降至一定程度，逐步形成超星系團、星系團、星系及恒星、行星等。
A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④
5.圖中的大、中、小圓分別表示河外星系、太陽系、地月系，其中能正確表示它們?nèi)咧g關系的是（　　）
A． B． C． D．
6.2020年7月23日，“天問一號”探測器在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。“天問一號”火星探測器目標是實現(xiàn)著陸火星。
（1）火星屬于太陽系八大行星之一、在如圖的太陽系示意圖中代表火星的是 （填標號）。
（2）火星的直徑約為地球的一半，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)方向、周期均與地球相近，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時間的兩倍。火星地表沙丘、礫石遍布，CO2為主的大氣十分薄弱，密度僅為地球大氣密度的 1%。根據(jù)以上信息，你認為下列推測正確的是 （填選項）。
A．火星上也有四季變化
B．火星的一天比地球的一天約長一倍
C．在火星上也能看到太陽的東升西落
D．火星表面晝夜溫差比地球上大
7.美國天文學家哈勃通過對星系光譜的研究，發(fā)現(xiàn)星系的運動有如下特點：所有的星系都在遠離我們而去；星系離我們越遠，運動的速度越快；星系間的距離在不斷地擴大．這為 理論提供了最有力的證據(jù)．
8.某科學興趣小組根據(jù)美國天文學家哈勃的發(fā)現(xiàn)，采用橡皮筋建立星系運動模型探究星系運動的特點。實驗步驟如下：
步驟一：用紅墨水在淺色橡皮筋上依次點上等距離的三點A、B、C，如圖2甲所示，使L1=L2=1cm；
步驟二：拉住橡皮筋的兩頭向兩邊拉長，如圖2乙所示，使L′1=L′2=2cm；
步驟三：繼續(xù)拉長橡皮筋使L′'1=L′'2=3cm……
（1）如果以A點為參照物，作圖2丙中s表示運動距離，t表示運動時間，那么射線 表示vC （C點的運動速度）。
（2）如果以A點表示我們居住的地球，B點和C點分別表示與地球相距較近和較遠的星系，那么可以得出什么定性結(jié)論？ .
（3）星系離我們的距離與它的退行速度之間有怎樣的定量關系？ 。
（4）該實驗結(jié)果支持的宇宙起源理論是 。
9.請回答關于“地心說”和“日心說”的問題。
（1）兩個學說的共同觀點是 。
A.地球是靜止不動的
B.地球是宇宙的中心
C.地球是球體
（2）“地心說”的理論相當于我們晝夜交替現(xiàn)象假說中的 ，而“日心說”的理論相當于假說中的 。
A.地球不動，太陽圍著地球轉(zhuǎn)
B.太陽不動，地球圍著太陽轉(zhuǎn)
C.地球圍著太陽轉(zhuǎn)，同時地球自轉(zhuǎn)
（3）自古以來，人們就試圖對地球晝夜交替的現(xiàn)象進行解釋，其中，最著名的學說有古希臘天文學家 提出“地心說”的理論和波蘭天文學家 提出的“日心說”理論。
（4）下面是兩個學說示意圖，其中甲表示 ，乙表示 。
閱讀以下資料，回答問題。
資料一、2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，三名航天員進駐天和核心艙，中國空間站開啟有人長期駐留時代。中國空間站的建造運營將為人類開展深空探索儲備技術、積累經(jīng)驗，是中國為人類探索宇宙奧秘、和平利用外太空、推動構(gòu)建人類命運共同體作出的積極貢獻。
（1）以下哪些是此次神舟十三號乘組成員： 。
A.翟志剛、王亞平、葉光富
B.王亞平、聶海勝、張曉光
C.楊利偉、葉光富、王亞平
（2）中國空間站將運行在高度約 的近地軌道。
A.100千米 B.400千米 C.1000千米
資料二、2021年12月9日15時40分，“天宮課堂”第一課正式開講，時隔8年之后，中國航天員再次進行太空授課。這是中國空間站首次太空授課活動。中國空間站首次太空授課項目包括航天員在軌工作生活場景展示、太空細胞學研究實驗展示、太空轉(zhuǎn)身、浮力消失實驗、水膜張力實驗、水球光學實驗、泡騰片實驗、天地互動交流等內(nèi)容。
（3）在太空中，宇航員們會處于一種“微重力”的環(huán)境中，我們可以看到宇航員老師“飄著”帶我們參觀了他們的休息室，于是同學們就有了這樣的疑問：在太空中，能跟在正常地面一樣正常地行走嗎？ 。（選填“能”或“不能”）在太空中，宇航員們會處于一種“微重力”的環(huán)境中，在這樣的微重力的環(huán)境下，人的血液分布會與地面不同，下肢血液上涌，會使宇航員的臉看起來“胖胖的”，不僅如此，微重力環(huán)境對于人體的肌肉、骨骼也有一定的影響。所以宇航員們會通過鍛煉來對抗“微重力”的不良影響。
（4）下列鍛煉中屬于“太空鍛煉”的是 。
A.在“太空跑步機”上跑步
B.騎“太空自行車”
C.拉動拉力器
D.舉啞鈴
（5）如果將來你有機會進入中國空間站，你最想進行的其他實驗是 。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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第3章廣袤浩瀚的宇宙第3節(jié) 人類對宇宙的探索
第1課時從地心說到日心說現(xiàn)代宇宙學說
教材分析：
學習目標：1.知道從“地心說”到“日心說”的發(fā)展,領悟科學家追求真理的精神。
2.知道宇宙是有起源的、膨脹的、演化的。
3.理解宇宙大爆炸理論的主要觀點。
科學思維：了解宇宙是有起源的、膨脹的、演化的；了解人類對宇宙的認識是一個不斷發(fā)展的漫長歷程；根據(jù)逆向思維，了解宇宙大爆炸理論。
科學探究：通過閱讀、分析等活動，學生提高收集信息和處理信息的能力，提高表達、交流和合作的能力。
重點：了解地心說及其主要觀點；了解日心說及其主要觀點
難點：了解地心說及其主要觀點；了解日心說及其主要觀點
知識點一 從地心說到日心說
地球曾被人們認為是宇宙中獨一無二的天體,是宇宙的中心。科學研究表明,地球位于太陽系內(nèi)，太陽系位于銀河系比較邊緣的一個普通的位置,并沒有明顯的獨特地位。關于宇宙和我們賴以生存的地球,從古到今,人們的認識經(jīng)歷了根本性的變革。那么,我們對字宙的認識是如何改變的
1.我國古代對于宇宙的認識
(1)“蓋天說”
①出現(xiàn)時間:中國戰(zhàn)國時期。
②主要內(nèi)容:天圓如張蓋,地方如棋盤。
③影響:它反映了人們認識宇宙結(jié)構(gòu)的一個階段,在描述天體的視運動方面也有一定的歷史意義。雖然已經(jīng)擺脫神話的影響,但遠沒有揭示字宙的本質(zhì)。
（2）到秦漢時期,人們初步認識了太陽、月球和5顆行星的基本運動規(guī)律,并能推算天象的發(fā)生。
2.“地心說”
(1)時間和創(chuàng)立人:早期的希臘人相信,宇宙是完美的,地球是宇宙的中心。公元2世紀,希臘天文學家托勒密在亞里士多德等前人對宇宙的認識的基礎上，進一步完善了地球中心學說,創(chuàng)立了“地心說”模型。
(2)主要內(nèi)容
托勒密認為，地球是宇宙中心，且靜止不動，太陽、月球、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上運轉(zhuǎn)。
（3）影響:“地心說”可以解釋5顆行星的觀測路徑以及太陽、月球的運動路徑。盡管托勒密的“地心說”模型并不正確,但它能解釋很多人們觀察到的天文現(xiàn)象,，在隨后的1000多年里,普遍為人們所接受,并給發(fā)現(xiàn)“地心說”不足的人們造成了難題。
3.“日心說”
(1)提出背景:科學家們經(jīng)過仔細觀測,發(fā)現(xiàn)行星運行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。
(2)提出過程:16世紀,哥白尼用自制的簡陋儀器經(jīng)過 20年的天文觀測與研究發(fā)現(xiàn),與其他5顆行星一樣地球也是一顆行星。天空中觀察到的行星運動可通過旋轉(zhuǎn)的地球來簡單地解釋。在得出地球是一顆行星后,哥白尼為太陽系建立了一個“日心說”模型。哥白尼在臨終前出版了著作《天球運行論》闡述了“日心說”的理論基礎。
③主要內(nèi)容:認為太陽是宇宙的中心,地球和行星都圍繞太陽做圓周運動。
（4）影響:與地球是宇宙的中心的觀點相比,“日心說”的提出是一個重大突破。但哥白尼保留了希臘人的行星做圓周運動的觀點，也未能正確解釋行星的運動方式與成因。“日心說”吸引人的地方是它簡單,人們可以更好地理解它。“日心說"挑戰(zhàn)了當時占主導地位的“地心說”
（5）伽利略對“日心說”學說的推廣
①在絕大多數(shù)人仍相信“地心說”的時代,人們需要更多的證據(jù)才能接受“日心說”。科學家伽利略所收集的證據(jù),逐漸讓人們相信“日心說”是正確的。伽利略對哥白尼學說的發(fā)展與傳播起到了很大作用,留下了不可磨滅的印記。
②學說的證據(jù)
1609年,伽利略用自制的望遠鏡觀測天空，為“日心說”提供了新的觀測證據(jù):a.太陽上有黑子,說明太陽并不完美:b.圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星,說明并非所有天體都在繞地球運行。c.木星有衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的事實為哥白尼學說提供了強有力的證據(jù)。d.金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。
③伽利略的觀測發(fā)現(xiàn)與當時人們對宇宙的普遍認識并不一致,挑戰(zhàn)了居于統(tǒng)治地位的“地心說”。1633年羅馬宗教裁判所判處伽俐略終身監(jiān)禁,隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。
(6)學說的重要意義
哥白尼“日心說”的建立,使我們的認識從“地球中心”走向“太陽中心”。今天,我們知道,太陽系包括太陽、行星及其衛(wèi)星,以及各種更小的天體,這些大大小小的天體都圍繞太陽公轉(zhuǎn)。·
知識點二現(xiàn)代宇宙學說
1.宇宙的組成
浩瀚的宇宙中有各種不同的天體,這些天體又組成了大小不同的天體系統(tǒng)。我們看到的宇宙就是由各種不同的天體系統(tǒng)組成的。科學家借助現(xiàn)代望遠鏡,揭開了宇宙中的許多奧秘。
2.星系的觀測
二十世紀一二十年代,天文學家用大型望遠鏡觀測了銀河系以外的星系,測出不同星系間的距離,判斷它們的運動速度以及運動方向。
3.星系的運動
(1)時間和發(fā)現(xiàn)者:1929年,天文學家哈勃根據(jù)自己對銀河系以外星系距離的測定,結(jié)合其他天文學家的工作,分析了 20多個星系的退行速度和距離。
(2)運動特點:銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠離我們而去,距離越遠,離開我們的速度越大。這表明,我們所處的宇宙正在膨脹。
(3)哈勃定律
①內(nèi)容:星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。即星系到觀察者的距離越遠，星系退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示為:v=Hd
其中v為星系退行速度,d為星系到觀察者的距離，H為哈勃常數(shù)。
②意義:哈勃定律被隨后的進一步觀測所證實。哈勃定律反映了整個字宙的整體性,展示了一幅宇宙整體退行圖景,即宇宙正在不斷地膨脹。
4.星系運動模型的建立
為了幫助我們更好地理解星系是如何運動的,我們可以建立星系運動模型、了解星系運動的特點。
實驗步驟
1.準備一只氣球,在其表面貼上一些圓形小紙片。小紙片代表星系
2.在圓形小紙片上用筆做記號,表示星系上的“居民”,記錄相鄰“星系”的位置和距離。
3.用打氣簡持續(xù)地向氣球充氣,使氣球不斷地脹大(即宇宙膨脹)。
4.觀察氣球在脹大過程中,各個圓形小紙片間距離的變化。這些原先靠得很近的“星系”之間的距離增大了嗎 實驗結(jié)果:在氣球脹大過程中,對氣球表面上任何一個圓形小紙片而言,其他的圓形小紙片都在不斷地離它而去,離得越遠,遠離速度越快。各個圓形小紙片(星系)彼此后退，膨脹沒有中心。
實驗結(jié)論:星系在膨脹的宇宙中就好比氣球表面的圓形小紙片,在宇宙膨脹的過程中,星系之間都在不斷地遠離,而且相距越遠的星系,遠離速度越快。
5.愛因斯坦的相對論對宇宙研究的貢獻
(1)1915年,著名科學家愛因斯坦建立了廣義相對論,他將廣義相對論用于字宙的研究,建構(gòu)了一個靜態(tài)的宇宙模型。
(2)1922年,蘇聯(lián)科學家弗里德曼從廣義相對論出發(fā),得到了一個均勻地膨脹或收縮的宇宙模型,遺憾的是這個動態(tài)模型并不為當時的人們所重視。當哈勃定律公布后，人們驚喜地發(fā)現(xiàn),天文觀測發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象正是理論模型所預言的現(xiàn)象，理論預言被天文觀測證實了!
6.宇宙大爆炸理論
(1)提出者:1948年,伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。
(2)主要內(nèi)容:宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點”的大爆炸,之后宇宙不斷膨脹、溫度不斷下降,生成各種物質(zhì),形成各種星系,演化成今天的宇宙,今天的字宙仍將繼續(xù)膨脹下去。
(3)宇宙大爆炸理論的證實
①理論預言:大爆炸使宇宙中充滿了輻射,隨著字宙膨脹、降溫,當今宇宙中仍充滿著大爆炸殘余的輻射,對應的溫度約為5K(K為熱力學溫度單位)。
②實際觀測的結(jié)果:測到來自空間各個方向的輻射,對應溫度約為2.73K,與理論預測溫度非常接近。
宇宙大爆炸理論預測的結(jié)果與實際觀測的結(jié)果相一致,宇宙膨脹得到了觀測事實的有力支持，宇宙大爆炸理論成功地解釋了很多觀測事實。因此,宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種字宙起源學說。
(5)宇宙的起源與演化
①多方面觀測研究表明,我們的宇宙始于約138億年前的一次大爆炸,大爆炸為后來的星系、恒星和行星的形成與演化提供了所有的能量。
②下圖為宇宙演化年表,該圖突出了重要的物質(zhì)與能量演化事件。宇宙大爆炸理論是目前最準確的描述宇宙從誕生到當前狀態(tài)的模型。
（6）宇宙大爆炸理論的不足
雖然宇宙大爆炸理論已經(jīng)取得很大的成功，但是隨著研究的不斷深人,仍然遇到了不少的疑難問題。宇宙讓我們的思考廣闊而深邃。宇宙有沒有邊界 宇宙會終結(jié)嗎？……這些問題,有待于人們?nèi)ヌ剿骱妥C實。
考向1　從地心說到日心說
關于宇宙的起源，世界各國的人民早就有了不同的解釋，下列這些觀點由中國人提出的是（　　）
A．地心說 B．日心說 C．蓋天說 D．大爆炸理論
【答案】C
【解答】解：地心說最初由古希臘學者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里士多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來，故A錯誤。
波蘭天文學家哥白尼提出的日心說日心說，故B錯誤。
蓋天說是中國古代最早的一種宇宙結(jié)構(gòu)學說認為，天是圓的，地是方的，又被稱為天圓地方說，故C正確。
美國人提出大爆炸理論，故D錯誤。
故選：C。
對點練．“日心說”宇宙體系學說在科學發(fā)展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創(chuàng)了對天體的觀察研究
【答案】C
【解答】解：A.“日心說”中關于太陽是宇宙的中心的觀點是錯誤的，故A錯誤。
B.“日心說”否定了“地心說”宇宙體系學說，故B錯誤。
C.“日心說”闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎，故C正確。
D.“日心說”提出之前，科學家已經(jīng)對天體進行了觀察研究，故D錯誤。
故選：C。
考向2　現(xiàn)代宇宙學說
現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)是（　　）
A．霍金提出的黑洞理論
B．所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快
C．古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物
D．氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大
【答案】B
【解答】解：霍金提出的是黑洞理論，黑洞理論不是現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)；所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快。這是哈勃的測量數(shù)據(jù)分析結(jié)論，是現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)；古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物，這種說法是錯誤的；氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大不能作為現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)。
故選：B。
對點練．我們利用如圖的氣球做了關于星系運動特點的模擬實驗，以下各實驗步驟所描述的星系運動特點中，錯誤的是（　　）
A．在氣球表面畫上的這些小圓，是模擬宇宙中的星系
B．給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，是模擬宇宙的膨脹
C．觀察氣球脹大過程中各圓點間距離的變化感知星系運動
D．氣球脹大時，對甲圓點而言，乙圓點的分離速度比丙快一些
【答案】D
【解答】解：A.用氣球做關于星系運動特點的模擬實驗，用畫的這些小圓模擬宇畝中的星系，不符合題意。
B.給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，是模擬宇宙的膨脹，不符合題意。
C.各圓點間距離的變化，說明星系距離在變大，說明星系運動，不符合題意。
D.氣球脹大時，對甲圓點而言，乙圓點的分離速度小于丙圓點，符合題意。
故選：D。
1.古代人們形成“地心說”思想的客觀依據(jù)是（　　）
A．日月星辰東升西落
B．太陽會發(fā)光
C．人間應位于“天堂”與“地獄”的中間
D．流星會落向地面
【答案】A
【解答】解：古代人們形成“地心說”思想的客觀依據(jù)是日月星辰東升西落，它們認為地球處于宇宙中心靜止不動。
故選：A。
2.現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)是（　　）
A．霍金提出的黑洞理論
B．所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快
C．古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物
D．氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大
【答案】B
【解答】解：霍金提出的是黑洞理論，黑洞理論不是現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)；所有的星系都在遠離我們而去，星系離我們越遠，它的退行速度越快。這是哈勃的測量數(shù)據(jù)分析結(jié)論，是現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)；古代“上帝”創(chuàng)造的宇宙以及其中的萬物，這種說法是錯誤的；氣球充氣后不斷膨脹，氣球上各個小圓點間的距離不斷變大不能作為現(xiàn)代宇宙論最重要的證據(jù)。
故選：B。
3.“日心說”宇宙體系學說在科學發(fā)展史上的作用主要是（　　）
A．認識到太陽是宇宙的中心
B．肯定了“地心說”宇宙體系學說
C．闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎
D．開創(chuàng)了對天體的觀察研究
【答案】C
【解答】解：A.“日心說”中關于太陽是宇宙的中心的觀點是錯誤的，故A錯誤。
B.“日心說”否定了“地心說”宇宙體系學說，故B錯誤。
C.“日心說”闡明天體運行現(xiàn)象，為認識太陽系奠定了基礎，故C正確。
D.“日心說”提出之前，科學家已經(jīng)對天體進行了觀察研究，故D錯誤。
故選：C。
4.關于宇宙起源，根據(jù)大多數(shù)宇宙科學家的認定，你認為下列說法中正確的是（　　）
①宇宙誕生于距今約137億年的一次大爆炸
②大爆炸是整體的，涉及宇宙的全部物質(zhì)及時間、空間
③大爆炸導致宇宙空間處處膨脹，溫度則相應下降
④宇宙溫度下降至一定程度，逐步形成超星系團、星系團、星系及恒星、行星等。
A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④
【答案】D
【解答】：關于宇宙的起源，人類現(xiàn)在認同“大爆炸”理論；該理論認為，宇宙在最開始時是熾熱的“原始火球”，距今約137億年前，原始火球發(fā)生了大爆炸；大爆炸是整體的，涉及宇宙的全部物質(zhì)及時間和空間；宇宙空間在膨脹中，溫度相應下降，最終當溫度達到一定程度時，形成了現(xiàn)在的超星系團、星系團、星系及恒星、行星等；
故以上說法均正確；
故選：D。
5.圖中的大、中、小圓分別表示河外星系、太陽系、地月系，其中能正確表示它們?nèi)咧g關系的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解答】解：地月系屬于太陽系、太陽系屬于銀河系、銀河系和河外星系級別相同，B圖符合題意。
故選：B。
6.2020年7月23日，“天問一號”探測器在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。“天問一號”火星探測器目標是實現(xiàn)著陸火星。
（1）火星屬于太陽系八大行星之一、在如圖的太陽系示意圖中代表火星的是 （填標號）。
（2）火星的直徑約為地球的一半，自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)方向、周期均與地球相近，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時間的兩倍。火星地表沙丘、礫石遍布，CO2為主的大氣十分薄弱，密度僅為地球大氣密度的 1%。根據(jù)以上信息，你認為下列推測正確的是 （填選項）。
A．火星上也有四季變化
B．火星的一天比地球的一天約長一倍
C．在火星上也能看到太陽的東升西落
D．火星表面晝夜溫差比地球上大
【答案】（1）B；（2）ACD。
【解答】：（1）火星是距離太陽第四近的行星，對應圖中的B行星。
（2）A、根據(jù)材料，火星存在自轉(zhuǎn)軸傾角且有繞日的公轉(zhuǎn)的運動，因此火星上也有四季變化，A正確；
B、火星自轉(zhuǎn)周期與地球相近，因此火星的一天和地球的一天相似，B錯誤；
C、火星自轉(zhuǎn)方向與地球相近，因此火星上也能看到太陽的東升西落，C正確；
D、火星體積和質(zhì)量較小，形成的大氣密度僅為地球大氣密度的 1%，因此對氣溫的調(diào)節(jié)作用較弱，火星表面晝夜溫差比地球上大，D正確。
故選：ACD。
故答案為：（1）B；（2）ACD。
7.美國天文學家哈勃通過對星系光譜的研究，發(fā)現(xiàn)星系的運動有如下特點：所有的星系都在遠離我們而去；星系離我們越遠，運動的速度越快；星系間的距離在不斷地擴大．這為 理論提供了最有力的證據(jù)．
【答案】宇宙大爆炸。
【解答】解：美國天文學家哈勃通過對星系光譜的研究發(fā)現(xiàn)，所有的星系都在遠離我們而去，宇宙中星系間的距離在不斷擴大，這一現(xiàn)象對宇宙大爆炸理論提供了有力的證據(jù)。
故答案為：宇宙大爆炸。
8.某科學興趣小組根據(jù)美國天文學家哈勃的發(fā)現(xiàn)，采用橡皮筋建立星系運動模型探究星系運動的特點。實驗步驟如下：
步驟一：用紅墨水在淺色橡皮筋上依次點上等距離的三點A、B、C，如圖2甲所示，使L1=L2=1cm；
步驟二：拉住橡皮筋的兩頭向兩邊拉長，如圖2乙所示，使L′1=L′2=2cm；
步驟三：繼續(xù)拉長橡皮筋使L′'1=L′'2=3cm……
（1）如果以A點為參照物，作圖2丙中s表示運動距離，t表示運動時間，那么射線 表示vC （C點的運動速度）。
（2）如果以A點表示我們居住的地球，B點和C點分別表示與地球相距較近和較遠的星系，那么可以得出什么定性結(jié)論？ .
（3）星系離我們的距離與它的退行速度之間有怎樣的定量關系？ 。
（4）該實驗結(jié)果支持的宇宙起源理論是 。
【答案】（1）a；
（2）所有的星系都在遠離我們而去，星系間的距離在不斷擴大，星系間的距離越大，退行速度越大；
（3）不同星系的退行速度根它們離我們的距離成正比；
（4）大爆炸宇宙論。
【解答】解：（1）由實驗步驟可知，A、B、C三點的距離原來相等，拉住橡皮筋的兩頭向兩邊拉長時，三點的距離始終相等，
則如果以A點為參照物，相同時間內(nèi)C點運動的距離始終是B點運動距離的2倍，即sC=2sB，由v=可知，vC=2vB，
所以，圖2丙中，射線a表示vC，射線b表示vB；
（2）如果以A點表示我們居住的地球，B點和C點分別表示與地球相距較近和較遠的星系，
由vC=2vB可得定性結(jié)論：所有的星系都在遠離我們而去，星系間的距離在不斷擴大，星系間的距離越大，退行速度越大；
（3）由A、B、C三點的距離始終相等和vC=2vB可得，星系離我們的距離與它的退行速度之間的定量關系：不同星系的退行速度根它們離我們的距離成正比；
（4）該實驗結(jié)果支持的宇宙起源理論是大爆炸宇宙論。
故答案為：（1）a；
（2）所有的星系都在遠離我們而去，星系間的距離在不斷擴大，星系間的距離越大，退行速度越大；
（3）不同星系的退行速度根它們離我們的距離成正比；
（4）大爆炸宇宙論。
9.請回答關于“地心說”和“日心說”的問題。
（1）兩個學說的共同觀點是 。
A.地球是靜止不動的
B.地球是宇宙的中心
C.地球是球體
（2）“地心說”的理論相當于我們晝夜交替現(xiàn)象假說中的 ，而“日心說”的理論相當于假說中的 。
A.地球不動，太陽圍著地球轉(zhuǎn)
B.太陽不動，地球圍著太陽轉(zhuǎn)
C.地球圍著太陽轉(zhuǎn)，同時地球自轉(zhuǎn)
（3）自古以來，人們就試圖對地球晝夜交替的現(xiàn)象進行解釋，其中，最著名的學說有古希臘天文學家 提出“地心說”的理論和波蘭天文學家 提出的“日心說”理論。
（4）下面是兩個學說示意圖，其中甲表示 ，乙表示 。
【答案】（1）C；（2）A；C；（3）托勒密；哥白尼；（4）地心說；日心說。
【解答】（1）地心說提出地球是宇宙的中心，日心說提出地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，兩個學說的共同觀點是地球是球體。
（2）“地心說”的理論相當于我們晝夜交替現(xiàn)象假說中的地球不動，太陽圍著地球轉(zhuǎn)，而“日心說”的理論相當于假說中的地球圍著太陽轉(zhuǎn)，同時地球自轉(zhuǎn)。
（3）自古以來，人們就試圖對地球晝夜交替的現(xiàn)象進行解釋，其中，最著名的學說有古希臘天文學家托勒密提出“地心說”的理論和波蘭天文學家哥白尼提出的“日心說”理論。
（4）下面是兩個學說示意圖，其中甲表示地心說，地球是宇宙的中心，乙表示日心說，地球圍繞太陽轉(zhuǎn)動。
答案為：（1）C；（2）A；C；（3）托勒密；哥白尼；（4）地心說；日心說。
閱讀以下資料，回答問題。
資料一、2021年10月16日6時56分，神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，三名航天員進駐天和核心艙，中國空間站開啟有人長期駐留時代。中國空間站的建造運營將為人類開展深空探索儲備技術、積累經(jīng)驗，是中國為人類探索宇宙奧秘、和平利用外太空、推動構(gòu)建人類命運共同體作出的積極貢獻。
（1）以下哪些是此次神舟十三號乘組成員： 。
A.翟志剛、王亞平、葉光富
B.王亞平、聶海勝、張曉光
C.楊利偉、葉光富、王亞平
（2）中國空間站將運行在高度約 的近地軌道。
A.100千米 B.400千米 C.1000千米
資料二、2021年12月9日15時40分，“天宮課堂”第一課正式開講，時隔8年之后，中國航天員再次進行太空授課。這是中國空間站首次太空授課活動。中國空間站首次太空授課項目包括航天員在軌工作生活場景展示、太空細胞學研究實驗展示、太空轉(zhuǎn)身、浮力消失實驗、水膜張力實驗、水球光學實驗、泡騰片實驗、天地互動交流等內(nèi)容。
（3）在太空中，宇航員們會處于一種“微重力”的環(huán)境中，我們可以看到宇航員老師“飄著”帶我們參觀了他們的休息室，于是同學們就有了這樣的疑問：在太空中，能跟在正常地面一樣正常地行走嗎？ 。（選填“能”或“不能”）在太空中，宇航員們會處于一種“微重力”的環(huán)境中，在這樣的微重力的環(huán)境下，人的血液分布會與地面不同，下肢血液上涌，會使宇航員的臉看起來“胖胖的”，不僅如此，微重力環(huán)境對于人體的肌肉、骨骼也有一定的影響。所以宇航員們會通過鍛煉來對抗“微重力”的不良影響。
（4）下列鍛煉中屬于“太空鍛煉”的是 。
A.在“太空跑步機”上跑步
B.騎“太空自行車”
C.拉動拉力器
D.舉啞鈴
（5）如果將來你有機會進入中國空間站，你最想進行的其他實驗是 。
【答案】A；B；不能；C；非水的流體在失重狀態(tài)有什么行為。
【解答】解：（1）2021年10月16日，中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富乘坐神舟十三號載人飛船順利進駐中國空間站，故A正確；
（2）中國空間站軌道高度為400～450km,故B正確；
（3）太空中是“微重力”環(huán)境，人不能跟在正常地面一樣正常地行走；
（4）因為太空中是“微重力”環(huán)境，所以不能進行與重力有關的鍛煉，故C正確；
（5）研究非水的流體在失重狀態(tài)有什么行為，可以為今后處理空間站的二氧化碳、廢水、植物澆水等問題提供思路，甚至為太空生命支持系統(tǒng)的研究做鋪墊。
故答案為：（1）A；（2）B；（3）不能；（4）C；
（5）非水的流體在失重狀態(tài)有什么行為。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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