3.3人類對(duì)宇宙的探索（第1課時(shí)）課件浙教版七年級(jí)上冊(cè)科學(xué)

第三章廣袤浩瀚的宇宙浙教版七年級(jí)上冊(cè)第3節(jié)人類對(duì)宇宙的探索——第1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：知道從“地心說(shuō)”到“日心說(shuō)”的發(fā)展，領(lǐng)悟科學(xué)家追求真理的精神；知道宇宙是有起源的、膨脹的、演化的；理解宇宙大爆炸理論的主要觀點(diǎn)；了解銀河系的大小和結(jié)構(gòu)，知道銀河系是宇宙中的一個(gè)普通星系。科學(xué)思維：知道恒星的不同發(fā)展階段：紅巨星、超新星、白矮星、中子星或黑洞；了解太陽(yáng)及恒星的演化過(guò)程。新知導(dǎo)入

2023年9月21日，“天宮課堂”第四課在中國(guó)空間站開(kāi)講，航天員為廣大青少年帶來(lái)一堂精彩的太空科普課，并通過(guò)視頻與地面課堂師生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)交流?！疤炜照n堂”對(duì)于培養(yǎng)青少年科學(xué)精神、激發(fā)探索浩瀚宇宙的興趣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。人類為什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些發(fā)現(xiàn)？新知講解一、從地心說(shuō)到日心說(shuō)

地球曾被人們認(rèn)為是宇宙中獨(dú)一無(wú)二的天體，是宇宙的中心?？茖W(xué)研究表明，地球位于太陽(yáng)系內(nèi)，太陽(yáng)系位于銀河系比較邊緣的一個(gè)普通的位置，并沒(méi)有明顯的獨(dú)特地位。關(guān)于宇宙和我們賴以生存的地球，從古到今，人們的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了根本性的變革。那么，我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)是如何改變的？

新知講解1、我國(guó)古代對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)（1）“蓋天說(shuō)”

我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的蓋天說(shuō)認(rèn)為，天圓如張蓋，地方如棋盤(pán)。蓋天說(shuō)這種宇宙觀，雖然已經(jīng)擺脫神話的影響，但遠(yuǎn)沒(méi)有揭示宇宙的本質(zhì)。（2）到秦漢時(shí)期，人們初步認(rèn)識(shí)了太陽(yáng)、月球和5顆行星的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能推算天象的發(fā)生。新知講解2、“地心說(shuō)”

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(jì)，希臘天文學(xué)家托勒密在亞里士多德等前人對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了地球中心學(xué)說(shuō)，創(chuàng)立了“地心說(shuō)”模型。新知講解

托勒密認(rèn)為，地球是宇宙中心，且靜止不動(dòng)，太陽(yáng)、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(yùn)轉(zhuǎn)。“地心說(shuō)”可以解釋5顆行星的觀測(cè)路徑，以及太陽(yáng)、月球的運(yùn)動(dòng)路徑。新知講解

盡管托勒密的地心說(shuō)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(shuō)”不足的人們?cè)斐闪穗y題。

之后，科學(xué)家經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。新知講解3、“日心說(shuō)”16世紀(jì)，哥白尼用自制的簡(jiǎn)陋儀器，經(jīng)過(guò)20年的天文觀測(cè)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(yùn)動(dòng)可通過(guò)旋轉(zhuǎn)的地球來(lái)簡(jiǎn)單地解釋。在得出地球是一顆行星后，哥白尼為太陽(yáng)系建立了一個(gè)“日心說(shuō)”模型。新知講解

哥白尼在臨終前，出版了著作《天球運(yùn)行論》，闡述了“日心說(shuō)”的理論基礎(chǔ)。

“日心說(shuō)”模型認(rèn)為，太陽(yáng)是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。新知講解

與地球是宇宙的中心的觀點(diǎn)相比，“日心說(shuō)”的提出是一個(gè)重大突破。但哥白尼保留了希臘人的行星作圓周運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，也未能正確解釋行星的運(yùn)動(dòng)方式與成因?！叭招恼f(shuō)”吸引人的地方是它簡(jiǎn)單，人們可以更好地理解它?！叭招恼f(shuō)”挑戰(zhàn)了當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)地位的“地心說(shuō)”。

新知講解

在絕大多數(shù)人相信“地心說(shuō)”的時(shí)代，人們需要更多的證據(jù)才能接受“日心說(shuō)”?？茖W(xué)家伽利略所收集的證據(jù)，逐漸讓人們相信日心說(shuō)是正確的。

伽利略對(duì)哥白尼學(xué)說(shuō)的發(fā)展與傳播起到了很大作用，留下了不可磨滅的印記。

新知講解

1609年，伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空，為“日心說(shuō)”提供了新的觀測(cè)證據(jù)：①太陽(yáng)上有黑子，說(shuō)明太陽(yáng)并不完美;②圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星，說(shuō)明并非所有天體都在繞地球運(yùn)行;③木星有衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí)為哥白尼學(xué)說(shuō)提供了強(qiáng)有力的證據(jù);④金星的位相變化，也說(shuō)明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。新知講解

伽利略的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)與當(dāng)時(shí)人們對(duì)宇宙的普遍認(rèn)識(shí)并不一致，挑戰(zhàn)了居于統(tǒng)治地位的“地心說(shuō)”。1633年，羅馬宗教裁判所判處伽利略終身監(jiān)禁，隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。新知講解

哥白尼“日心說(shuō)”的建立，使我們的認(rèn)識(shí)從“地球中心”走向“太陽(yáng)中心”。今天，我們知道太陽(yáng)系包括太陽(yáng)、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(yáng)公轉(zhuǎn)。新知講解二、現(xiàn)代宇宙學(xué)說(shuō)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?？茖W(xué)家借助現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡，揭開(kāi)了宇宙中的許多奧秘。宇宙學(xué)：研究宇宙的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和演化（起源、演化和死亡）的科學(xué)。新知講解2、星系的運(yùn)動(dòng)1929年，天文學(xué)家哈勃根據(jù)自己對(duì)銀河系以外星系距離的測(cè)定，結(jié)合其他天文學(xué)家的工作，分析了20多個(gè)星系的退行速度和距離。運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠(yuǎn)離我們而去，距離越遠(yuǎn)，離開(kāi)我們的速度越大。這表明，我們所處的宇宙正在膨脹。新知講解

哈勃定律被隨后的進(jìn)一步觀測(cè)所證實(shí)。哈勃定律反映了整個(gè)宇宙的整體性，展示了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙在不斷地膨脹。新知講解3、星系運(yùn)動(dòng)模型的建立

為了幫助我們更好地理解星系是如何運(yùn)動(dòng)的，我們可以建立星系運(yùn)動(dòng)模型，了解星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)步驟（1）準(zhǔn)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(hào)，表示星系上的“居民”，記錄相鄰“星系”的位置和距離。新知講解（3）用打氣筒持續(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(guò)程中，各個(gè)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？新知講解實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

在氣球脹大過(guò)程中，對(duì)氣球表面上任何一個(gè)圓形小紙片而言，其他其他的圓形小紙片都在不斷地離它而去，離得越遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離速度越快。各個(gè)圓形小紙片（星系）彼此后退，膨脹沒(méi)有中心。實(shí)驗(yàn)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(guò)程中，星系之間都在不斷地遠(yuǎn)離，而且相距越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離速度越快。新知講解3、愛(ài)因斯坦的相對(duì)論對(duì)宇宙研究的貢獻(xiàn)1915年，著名科學(xué)家愛(ài)因斯坦建立了廣義相對(duì)論，他將廣義相對(duì)論用于宇宙的研究，建構(gòu)了一個(gè)靜態(tài)的宇宙模型。新知講解

1922年，蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德曼從廣義相對(duì)論出發(fā)，得到了一個(gè)均勻地膨脹或收縮的宇宙模型，遺憾的是這個(gè)動(dòng)態(tài)的模型并不為當(dāng)時(shí)的人們所重視。當(dāng)哈勃定律公布后，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象正是理論模型所預(yù)言的現(xiàn)象。理論預(yù)言被天文觀測(cè)證實(shí)了。新知講解4、宇宙大爆炸理論1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。他們認(rèn)為，宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點(diǎn)”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。今天的宇宙仍將繼續(xù)膨脹下去。

新知講解

宇宙大爆炸理論合理嗎？理論預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果相一致，理論才能被人們接受。測(cè)到來(lái)自空間各個(gè)方向的輻射對(duì)應(yīng)溫度約為2.73K與理論預(yù)測(cè)溫度非常接近。理論預(yù)言大爆炸使宇宙中充滿了輻射。隨著宇宙膨脹、降溫，當(dāng)今宇宙中仍充滿著大爆炸殘余的輻射，對(duì)應(yīng)的溫度約為5K（K為熱力學(xué)溫度單位）

宇宙到爆炸理論該理論得到了廣泛的認(rèn)可，成為宇宙學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型。但宇宙的研究并沒(méi)有結(jié)束，即使是標(biāo)準(zhǔn)模型，也面臨著多方面的挑戰(zhàn)。新知講解

宇宙膨脹得到了觀測(cè)事實(shí)的有力支持。宇宙大爆炸理論成功地解釋了很多觀測(cè)事實(shí)。因此，宇宙大爆炸理論已成為被人們廣為接受的一種宇宙起源學(xué)說(shuō)。新知講解

多方面觀測(cè)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(lái)的星系、恒星和行星的形成與