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(共37張PPT)
第3節(jié) 人類對(duì)宇宙的探索
（第2課時(shí)）
第3章 廣袤浩瀚的宇宙
科學(xué)浙教版（2024） 七年級(jí)上冊(cè)
01 銀河系和河外星系
02 恒星
01 了解銀河系的基本特征，包括形狀、大
小、組成等
03 能夠理解并描述恒星的演化過(guò)程
02 掌握河外星系的概念和主要類型
新課導(dǎo)入
每年的七夕節(jié)，人們都會(huì)仰望天空，看到銀河兩岸的牛郎星和織女星，仿佛能看到牛郎和織女在鵲橋上相聚時(shí)的甜蜜場(chǎng)景，他們故事成為了象征著愛(ài)情的美好傳說(shuō)，流傳千古。
PART 01
銀河系和河外星系
新知講解
銀河系和河外星系
01
宇宙有多大？最初人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月球、5 顆行星和6000多顆靜止不動(dòng)的恒星構(gòu)成了宇宙。后來(lái)，人們認(rèn)識(shí)到宇宙由銀河系等星系組成，銀河系由幾千億顆像太陽(yáng)一樣的恒星組成。
那么，銀河系有多大？它的中心在哪里？地球位于銀河系的何處？
銀河系和河外星系
01
1、星系及其分類
（1）星系：
由單顆恒星、恒星系統(tǒng)、星團(tuán)、塵埃和氣體在引力作用下聚集在一起形成的大型天體系統(tǒng)
（2）分類：
旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系
旋渦星系
橢圓星系
不規(guī)則星系
銀河系和河外星系
01
2、銀河系
（1）結(jié)構(gòu)
①側(cè)視：銀河系呈扁圓盤狀
——旋渦星系
②俯視：能夠看到銀河系的旋渦結(jié)構(gòu)
銀河系和河外星系
01
（2）大小
銀河系的直徑約為1.0×105光年，中心厚度約為1.2×104光年，自中心向邊緣逐漸變薄。
1.0×105光年
1.2×104光年
銀河系和河外星系
01
（3）太陽(yáng)的位置
②太陽(yáng)與銀河系中心的距離約2.6×104光年
①太陽(yáng)系位于銀河系的一條旋臂上
④離太陽(yáng)最近的恒星是比鄰星，與太陽(yáng)相距4.22光年
③太陽(yáng)約2.4億年繞銀河系中心轉(zhuǎn)一圈
太陽(yáng)不在銀河系的中心，人類又一次破除了自己位于宇宙中心的觀念。
2.6×104光年
太陽(yáng)只是銀河系內(nèi)幾千億顆恒星中的一顆普通恒星。
銀河系和河外星系
01
3、河外星系
銀河系雖然很大，但在整個(gè)宇宙中顯得微不足道。銀河系只是廣闊深空中上千億個(gè)星系中的一個(gè)普通星系。銀河系和銀河系外的河外星系構(gòu)成了廣闊無(wú)垠的宇宙。
銀河系和河外星系
01
天文學(xué)家很早就意識(shí)到銀河系外有其他星系。1919年，哈勃用當(dāng)時(shí)最大且最先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡，測(cè)定了仙女座大星云（星系）的距離，發(fā)現(xiàn)這個(gè)距離遠(yuǎn)大于銀河系的直徑。因此，哈勃推斷仙女星系一定位于銀河系之外。
銀河系和河外星系
01
1.面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗狀，很容易認(rèn)出。其斗柄在不同季節(jié)指向不同：在晚上八九點(diǎn)鐘觀測(cè)，春天斗柄朝東，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。
2.把北斗七星中斗前的兩星連線，
并朝斗口方向延伸5倍距離，就可
以找到北極星。
銀河系和河外星系
01
我們知道宇宙中有上千億個(gè)星系，每個(gè)星系中同樣含有數(shù)量巨大的恒星。例如，天文學(xué)家估計(jì)，北斗七星范圍內(nèi)存在100多萬(wàn)個(gè)星系。今天，我們對(duì)宇宙的理解已跨越浩瀚的星際空間，延伸到了我們所見(jiàn)的整個(gè)宇宙。然而，這些發(fā)現(xiàn)，無(wú)論大小，都是無(wú)數(shù)科學(xué)家努力探索的成果，是一代代科學(xué)家智慧的結(jié)晶。
每個(gè)可見(jiàn)的光點(diǎn)都可能是一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系
遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光，有的需要幾百萬(wàn)年甚至幾十億年才能到達(dá)地球。在能夠“觀察”得更遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡的幫助下，科學(xué)家可以從事更早年代的宇宙研究。例如，仙女星系到地球的距離約為250萬(wàn)光年，即仙女星系發(fā)出的光需要傳播250萬(wàn)年才能到達(dá)地球，也就是說(shuō)，我們現(xiàn)在看到的仙女星系，是它們?cè)?50萬(wàn)年前發(fā)出的光，光信息記錄的是250萬(wàn)年前仙女星系上發(fā)生的事件。
“時(shí)光回溯”
PART 02
恒星
新知講解
恒星
02
太陽(yáng)是銀河系內(nèi)一顆相當(dāng)普通的恒星。每一顆恒星都有其誕生、演化和死亡的過(guò)程，這是一個(gè)十分緩慢的過(guò)程。太陽(yáng)是地球的能量之源，沒(méi)有太陽(yáng)，人類就不能生存。
研究恒星的誕生、演化和死亡，對(duì)人類的生存具有重要意義。
恒星
02
1、太陽(yáng)一生的演化
①宇宙膨脹，溫度不斷降低，出現(xiàn)了由中性原子構(gòu)成的宇宙塵埃
大爆炸
原恒星星云
分子云
引力作用
收縮升溫
③星云團(tuán)收縮，溫度升高，開(kāi)始發(fā)光（恒星誕生）
②在引力作用下，宇宙塵埃聚集變大，形成氣體狀態(tài)的星云團(tuán)
（1）誕生階段
恒星
02
（2）主序星階段
當(dāng)這顆恒星繼續(xù)收縮升溫，溫度超過(guò)1×107℃時(shí)，將引發(fā)恒星內(nèi)部的氫核發(fā)生聚變反應(yīng)，生成氦并向外釋放出能量，恒星就穩(wěn)定下來(lái)，進(jìn)入主序星階段。
原恒星星云
聚變反應(yīng)
收縮升溫
主序星階段
——恒星約90%的生命周期都處于主序星階段
（太陽(yáng)主序星階段可持續(xù)約100億年）
恒星
02
1.圖中展示了恒星的質(zhì)量與它的壽命的關(guān)系。恒星壽命指恒星在耗盡燃料之前能存在的時(shí)間。
2.一顆質(zhì)量是太陽(yáng)80%的恒星能存在多久？一顆質(zhì)量是太陽(yáng)1.7倍的恒星又能存在多久？
3.描述恒星的質(zhì)量與它的壽命的一般關(guān)系。
約120億年；
約30億年
恒星壽命的長(zhǎng)短取決于它的質(zhì)量大小：質(zhì)量越大，壽命越短；質(zhì)量越小，壽命越長(zhǎng)。
恒星
02
（3）未來(lái)的演變過(guò)程
①大約50億年后，太陽(yáng)中心缺少足夠的氫時(shí)，太陽(yáng)的球核將開(kāi)始收縮，太陽(yáng)外層的氫繼續(xù)變成氦，星體急劇擴(kuò)大，變成紅色，形成紅巨星。
今天的太陽(yáng)
球核收縮，氫變成氦
星體擴(kuò)大，變成紅色
紅巨星
恒星
02
當(dāng)太陽(yáng)膨脹到接近火星軌道時(shí)，將吞噬水星、金星、地球，預(yù)計(jì)太陽(yáng)在紅巨星階段持續(xù)大約10億年時(shí)間，亮度升高到今天的近1萬(wàn)倍。
恒星
02
②紅巨星不斷地把外層物質(zhì)拋向太空，在星體周圍形成行星狀星云，它的核聚變過(guò)程中形成的一些物質(zhì)將進(jìn)入星際介質(zhì)參與再循環(huán)，而球核進(jìn)一步收縮，形成體積極小、密度很大的白矮星。
紅巨星
外層物質(zhì)
拋向天空
行星狀星云
白矮星
（體積極小、密度很大）
球核
收縮
恒星
02
③最后，太陽(yáng)將慢慢“熄滅”，形成一顆看不見(jiàn)的黑矮星，變成星云的一部分，留在宇宙中，進(jìn)入新的循環(huán)。
白矮星
慢慢熄滅
黑矮星
了解了太陽(yáng)一生的演化后，你對(duì)宇宙有了什么新認(rèn)識(shí)？
與太陽(yáng)一樣，當(dāng)恒星內(nèi)核的氫燃燒殆盡，就會(huì)快速演化并消亡。
恒星
02
2、恒星的演化
如果恒星的質(zhì)量是1～8倍太陽(yáng)質(zhì)量，它會(huì)演變成紅巨星，最終演變成白矮星，即體積很小、質(zhì)量不太小的恒星。
（1）小質(zhì)量恒星
恒星
02
（2）大質(zhì)量恒星
如果恒星的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的10～20倍，它的體積會(huì)急劇變大，形成紅超巨星，隨后爆發(fā)成超新星，最終演變成體積極小、密度極大的中子星。
蟹狀星云
恒星
02
當(dāng)恒星的質(zhì)量更大時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生巨大壓力，物質(zhì)被“壓”成了更為神奇的天體-黑洞。
黑洞概念圖
黑洞的密度非常大，強(qiáng)大的引力使任何物質(zhì)，甚至光都無(wú)法逃脫它的吸引。因此，遠(yuǎn)處的觀測(cè)者無(wú)法看到來(lái)自黑洞的光。
恒星
02
大質(zhì)量恒星的消亡過(guò)程和太陽(yáng)有什么不同？
太陽(yáng) 大質(zhì)量恒星
演化速度
末期形態(tài)變化
能量釋放 （爆發(fā)規(guī)模）
最終產(chǎn)物
主序星階段相對(duì)較長(zhǎng)
演化速度非常快
紅巨星→白矮星
紅超巨星→超新星→中子星（或黑洞）
能量釋放相對(duì)平穩(wěn)
超新星爆發(fā)時(shí)，會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出極其巨大的能量
白矮星或黑矮星
中子星或黑洞
恒星
02
雖然人們看不見(jiàn)黑洞，但科學(xué)家能確定它的存在。
幾十年來(lái)，科學(xué)家一直在尋找黑洞。2016年，科學(xué)家宣布探測(cè)到黑洞的存在。2019年，我國(guó)天文學(xué)家依托自主研制的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今為止質(zhì)量最
大的恒星級(jí)黑洞。2022年5月，天文學(xué)家
向人們展示了位于銀河系中心的超大質(zhì)量
黑洞的首張照片。銀河系中心黑洞距離地
球約2.7×104光年之遙。
銀河系中心黑洞
恒星
02
恒星在生命的最后時(shí)刻，都會(huì)不斷地向四周拋出物質(zhì)。這些物質(zhì)自由地在太空中擴(kuò)散，最后將漸漸孕育出新一輪的恒星星云。
中子星
中子星，是處于演化后期的恒星。當(dāng)恒星的質(zhì)量大于8倍太陽(yáng)質(zhì)量時(shí)，它就有可能變?yōu)橹凶有恰Ｖ凶有遣⒉皇呛阈堑淖罱K狀態(tài)，它還會(huì)進(jìn)一步演化為不發(fā)光的黑矮星。中子星小得出奇，典型的中子星直徑只有20km，但密度大得驚人，1cm3的質(zhì)量達(dá)1億噸甚至幾十億
噸，且由于巨大的質(zhì)量產(chǎn)生了強(qiáng)大的引力。脈沖
星（中子星的一種）的中心壓力可達(dá)到1×1028個(gè)
大氣壓，比地心壓力大3×1021倍，比太陽(yáng)中心壓
力大3×1016倍。
中子星從極點(diǎn)噴發(fā)強(qiáng)大氣流
課堂練習(xí)
【典例1】航天航空局（NASA）發(fā)現(xiàn)一顆名為TOI700e的宜居行星。如圖所示為該行星與其天體系統(tǒng)，該天體系統(tǒng)相當(dāng)于宇宙結(jié)構(gòu)層次中的（　　）
A．地月系 B．太陽(yáng)系 C．銀河系 D．河外星系
【解析】天體之間相互吸引和繞轉(zhuǎn)形成天體系統(tǒng)，天體系統(tǒng)分為不同的級(jí)別和層次，最高一級(jí)是總星系，總星系包括銀河系和河外星系；銀河系包括太陽(yáng)系和其它恒星系；太陽(yáng)系包括太陽(yáng)、地月系和其它行星系；地月系包括地球和月球。一般而言，圍繞恒星公轉(zhuǎn)的是行星，圍繞行星公轉(zhuǎn)的是衛(wèi)星。讀圖可知，圖示是行星圍繞恒星公轉(zhuǎn)，組成恒星系統(tǒng)，類似于太陽(yáng)系，故B正確，ACD錯(cuò)誤。
B
課堂練習(xí)
【典例2】某國(guó)際天文研究團(tuán)隊(duì)最新發(fā)現(xiàn)，距離地球約8000光年的一顆恒星可能產(chǎn)生伽馬射線暴，專家認(rèn)為被伽馬射線暴掃過(guò)的星球生命會(huì)消失，幸運(yùn)的是，該恒星潛在的伽馬射線暴方向并沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)地球。這顆恒星位于（　　）
A．地月系 B．太陽(yáng)系 C．銀河系 D．河外星系
【解析】由題干可知，一個(gè)國(guó)際天文研究團(tuán)隊(duì)最新發(fā)現(xiàn)，距離地球約8000光年的一顆恒星可能產(chǎn)生伽馬射線暴，這是首次在銀河系中發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生伽馬射線暴的恒星，這顆恒星位于銀河系。
C
課堂練習(xí)
【典例3】下列關(guān)于銀河系的認(rèn)識(shí)正確的是（　　）
A．太陽(yáng)是銀河系的中心
B．銀河系只是河外星系中極普通的一個(gè)星系
C．組成銀河系的各天體均勻地分布在銀河系中
D．銀河系內(nèi)各恒星并不是靜止的，而是都在高速運(yùn)動(dòng)的
【解析】A：太陽(yáng)與銀河系的中心相距約3萬(wàn)光年，故A說(shuō)法錯(cuò)誤。
B：宇宙中除銀河系以外的其它所有星系稱為河外星系，故B說(shuō)法錯(cuò)誤。
C：銀河系像個(gè)中間厚、四周薄的鐵餅；從俯視圖看，銀河系又像一個(gè)大漩渦，說(shuō)明組成銀河系的各天體是不均勻地分布在銀河系中，故C說(shuō)法錯(cuò)誤。D：銀河系內(nèi)各恒星并不是靜止的，是都在高速運(yùn)動(dòng)的 ，故D說(shuō)法正確。
D
課堂練習(xí)
【典例4】該圖中①、②、③、④四幅圖分別表示不同級(jí)別的天體系統(tǒng)，名稱依次是（　　）
A．①銀河系 ②河外星系 ③太陽(yáng)系 ④地月系
B．①總星系 ②銀河系 ③太陽(yáng)系 ④地月系
C．①總星系 ②銀河系 ③河外星系 ④地月系
D．①地月系 ②太陽(yáng)系 ③銀河系 ④總星系
【解析】月球繞地球公轉(zhuǎn)，組成地月系；地球與其他圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的行星、衛(wèi)星、彗星、流星體、行星際物質(zhì)等共同組成了太陽(yáng)系；太陽(yáng)又和其他恒星，以及各種各樣的天體組成了銀河系；銀河系外還有許多類似的天體系統(tǒng)，稱為河外星系，簡(jiǎn)稱星系；銀河系和數(shù)以億計(jì)的星系合起來(lái)叫做總星系，它是人類目前所認(rèn)識(shí)的最高級(jí)級(jí)別的天體系統(tǒng)，也是人類已知的宇宙范圍。
B
課堂總結(jié)
第3節(jié) 人類對(duì)宇宙的探索
（第2課時(shí)）
科學(xué)浙教版（2024） 七年級(jí)上冊(cè)

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