《黑洞旅行》ppt课件
黑洞PPT课件
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专家研究
• 黑洞等离子体 ：德国在实验室制造出黑洞 等离子体
• 美国制成“人造黑洞” • 欧洲：“人造黑洞” • 中国科学家造出第一个：“人造电磁黑洞”
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了解
• 2011年12月，一个国际研究小组利用欧洲南方天 文台的“甚大望远镜”， 星云正接近银河中央黑 洞发现一个星云正在靠近位于银河系中央的黑洞 并将被其吞噬。
关于黑洞
见见黑洞
黑洞简介
• 概念：黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不
能逃脱。当恒星的半径小到一定程度时，就连垂 直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成 了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底 洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃 出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直 接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天 体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。 黑洞引申义为无法摆脱的境遇。2011年12月，天 文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程
• 量大小不一，质量从相当于100万个到
• 100亿个太阳的质量不等。而黑洞每隔
• 一亿年才会吞噬一颗恒星，因此科学
• 家认为，这个黑洞比预计的质量更大。
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黑洞之最
• 最小
• 最小的黑洞仅是太阳质量的3.8倍，其直径 为24公里，仅比纽约曼哈顿岛大一些。尽 管这个被称为“XTE J1650-500”的黑洞 算是小个头，但它却是极具破坏性的“引 擎”。它与其它黑洞一样，从伴星那里偷 取气体，使自己升温，基于XTE J1650500黑洞的质量，它释放X射线的强度呈周 期性变化。天文学家通过观测这种微小的 变化，能够测量这颗黑洞的质量。
• 这是天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。 观测显示，这个星云的质量约是地球的3倍，它的 位置近年来逐渐靠近“人马座A星”黑洞。这个黑 洞的质量约是太阳的400万倍，是距离我们最近的 大型黑洞。
黑洞 ppt课件
黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
爱因斯坦－罗森桥
虫洞与黑洞、白洞的接 口是一个时空管道和两 个时空闭合区的连接， 虫洞的时空曲率并不是 无限大，因而我们可以 安全地通过虫洞，而不 被巨大的引力摧毁。
黑洞、白洞、虫洞与时空旅行
超时空旅行
科学家设想，应用虫洞或爱因斯坦－罗森桥，可能克服遥远的可见 和漫长的时间障碍，实现“超时空旅行”。
拉普拉斯和米切尔还猜想到这类巨大的 暗天体可能像恒星一样众多
史瓦西预言的黑洞
(1). 爱因斯坦广义相对论关于“质量引起时空弯曲”
史瓦西预言的黑洞
(2). 史瓦西预言的黑洞
德国天文学家卡尔·史瓦西（1873—1916年）通过 计算爱因斯坦方程后预言：
如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇 异现象，即在质点的周围存在一个界面──“视界”， 一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。
惠勒将黑洞的这种特征称为“黑洞无毛”（也可以 说只有M,Q,J三根毛），后来被人们称为“黑洞无毛定 理”。
黑洞的观测与发现
核
观测黑洞的方法
心
喷
2.探测方法与手段: 间接推测
流
现 象
引力透镜现象
异常X射线源及γ射线源
M87及其喷流的X射线照片
黑洞的观测与发现
（1）天鹅座X-1号的双星系统 黑洞候选者
米切尔预言的黑洞
1783年，他在英国皇家学会会议上发布：
一个密度与太阳相同，而半径为太阳500倍的星 球，会使朝它下落的物体，在到达星球表面时的速度 超过光速。所以，假定光也像其他物体一样被与惯性 力成正比的力所吸引，那么，所有从这个星球发射的 光将被星球自身的引力拉回来。
依据：围绕星体运动物体的向心力和引 力公式推算
(精选幻灯片)黑洞ppt
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问：为什么有粒子跑出？
霍金辐射
在“真空‘的宇宙中，根据海森堡测不准原理，会在瞬 间凭空产生一对正反虚粒子，然后瞬间消失，以符合 能量守恒。在黑洞视界之外也不例外。霍金推想，如 果在黑洞外产生的虚粒子对，其中一个被吸引进去， 而另一个逃逸的情况。如果是这样，那个逃逸的粒子 获得了能量，也不需要跟其相反的粒子湮灭，可以逃 逸到无限远。在外界看就像黑洞发射粒子一样。这个 猜想后来被证实，这种辐射被命名为霍金辐射。由于 它是向外带去能量，所以它是吸收了一部分黑洞的能 量，黑洞的质量也会渐渐变小，消失。
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Part.6 人造黑洞
欧洲大型强子对撞机（LargeHadronCollider，简称 LHC）被称为世界规模最庞大的科学工程，它将利用 高速粒子束相撞产生的巨大能量，重建“大爆炸”发 生后的宇宙形态。然而欧洲和美国的反对人士分别向 当地法院提出起诉，要求叫停或推迟这个项目，他们 的理由是，LHC能产生危险的粒子或者微型黑洞，从 而毁灭整个地球。
1796年，法国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力的作用， 将不允许任何光线离开它。由于这个原因，宇宙中最大的 发光天体，却不会被我们看见”。拉普拉斯依据牛顿万有 引力定律，光由星体表面逃逸至无穷远得。
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现代物理中的黑洞理论建立在广义相对论的基础上。 由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到 黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影 响来间接观测或推测到它的存在。比如说，恒星在被 吸入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气体剧 烈摩擦，强烈发热，而发出X射线。借由对这类X射线 的观测，可以间接发现黑洞并对之进行研究。迄今为 止，黑洞的存在已被天文学界和物理学界的绝大多数 研究者所认同，天文界并不时提出于宇宙中观测发现 到已存在的黑洞。
黑洞 幻灯片PPT演示课件
光速，所以连光都跑不出来，于是射进去
的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到
任何东西，只是黑色一片。
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对于黑洞的研究历史
• 历史上，第一个意识到一个致密天体密度可以 大到连光都无法逃逸的人是英国地理学家John Michell。他在1783年写给亨利·卡文迪什一封信 中提出这个想法的，他认为一个和太阳同等质量 的天体，如果半径只有3公里，那么这个天体是不 可见的，因为光无法逃离天体表面。1796年，法 国物理学家拉普拉斯曾预言：“一个质量如250 个太阳，而直径为地球的发光恒星，由于其引力 的作用，将不允许任何光线离开它。由于这个原 因，宇宙中最大的发光天体，却不会被我们看见 ”。
黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力有助于激励社会的进取精神有助于吸引年轻人的科学兴黑洞是理论物理中各种极限状态的典型代表其研究具有三大意义1理论物理的大统一理论解释宇宙万物的终极理论2哲学宗教意义3现实意义研究基本粒子衍生各种民用产品比如能源类讯息类等等黑洞blackhole是根据现代的广义相对论所预言的它很容易让人望文生义地想象成一个大黑窟窿其实不然
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参考：《宇宙新视野》11
• 2、黑洞不让任何其边界以内的任何事物 被外界看见，这就是这种物体被称为“黑 洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观 察它，只能通过受其影响的周围物体来间 接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有 它的边界，即“事件视界（视界）”．据 猜测，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特 殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。另 外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡 极限的恒星演化到末期而形成的，质量小 于钱德拉塞卡极限（约为（3× 10的30次 方）公斤）的恒星是无法形成黑洞的。
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黑洞对周围环境的影响
• 设想在弹簧床上放置一块质量非常大的石 头代表密度极大的黑洞。自然，石头将大 大地影响床面，不仅会使其弯曲下陷，还 可能使床面发生断裂。类似的情形同样可 以在宇宙中出现，若宇宙存在黑洞，则该 处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的 破裂叫作时空的奇异或奇点。
《黑洞旅行》(课堂PPT)
2018年3月14日，霍金逝世，享年76岁。
霍金逝世后，引发全球各界悼念。其葬礼将
于3月31日在剑桥大学举行，其骨灰将至于
著名科学家牛顿、达尔文旁。
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➢ 职业：物理学家、宇宙学家、数学家、思想
家、哲学家
➢ 研究领域：天体物理学、理论物理学、数学
➢ 著名理论：黑洞、霍金辐射
➢ 主要成就：总统自由勋章（2009）/科普利
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➢ 1985年在瑞士病倒/实行气管造口手术从而失 去语言能力，使用带造音器的计算机 1988年 《时间简史:从大爆炸到黑洞》出版/获沃尔夫 基金奖
➢ 1989年被授予大英帝国荣誉爵士
➢ 1990年与妻子离异,1991年 《时间简史》同 名电影上映
➢ 1993年《“黑洞与婴儿宇宙 ”及其他论文》
金的一生，是人类意志力的记录，是科学精神创
造的奇迹。 2020/7/12
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霍金预言时间表
➢ 2032年 地球进入冰河时代，全球气候变暖。
➢ 2060年 人类必须离开地球。
➢ 2100年 人类进入外太空，新人种出现。
黑洞旅行
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霍金
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斯蒂芬·威廉·霍金
Stephen William Hawking
（1942年1月8日至2018年3月14日）男，
出生于英国牛津，英国剑桥大学著名物理学
《太空旅行》课件
《太空旅行》课件xx年xx月xx日•太空旅行概述•太空旅行的基本原理•太空旅行的实现方式•太空旅行的现实问题与挑战目•太空旅行的实例与案例分析•太空旅行的意义与启示录01太空旅行概述太空旅行的定义与特点宇宙辐射：太空中的宇宙辐射对人类健康有一定影响，需要进行有效的防护措施。
无重力环境：太空中没有重力，人体处于失重状态，这给太空旅行带来了一些独特的体验和挑战。
高成本和高技术：太空旅行需要使用先进的航天器和配套的设施，同时需要高素质的技术人员和科研团队支持。
太空旅行的定义：太空旅行是指利用火箭或其他航天器将人类送入太空，让人们在太空中进行旅游、科研等活动。
太空旅行的特点1太空旅行的历史与发展23自古以来，人类就有着飞向太空的梦想，科学家们也进行了大量的研究和探索。
早期的太空旅行设想20世纪50年代后，随着冷战的加剧和科技的进步，太空竞赛逐渐升温，各国纷纷投入巨资进行航天技术的研究和发展。
太空竞赛时期近年来，随着商业航天的发展，太空旅行逐渐走向商业化，一些富豪和公司纷纷参与其中。
太空旅行的商业化太空旅行对人类的意义太空旅行对于人类科技的进步和发展有着巨大的推动作用，许多航天技术和设备都是由太空旅行需求驱动而研发的。
推动科技发展太空旅行可以让人类更加深入地了解宇宙的奥秘，开阔视野，拓展思维。
开阔人类视野太空旅行需要各国之间的合作和交流，这有助于促进国际间的合作和发展。
促进国际合作太空旅行的商业化可以为人类带来新的经济机遇，如旅游、资源开发等。
带来新的经济机遇02太空旅行的基本原理03地球同步轨道距离地球约3.6万千米的轨道上，卫星的速度与地球自转速度相同，因此从地球上看起来，卫星仿佛悬停在天空中。
01最低速度由于太空本身没有空气阻力，因此物体要进入太空，必须至少达到每秒7.9千米的速度，即第一宇宙速度。
02高度和速度要逃离地球引力，物体必须至少达到每秒11.2千米的速度，即第二宇宙速度。
高度越高，需要的速度也越快。
黑洞旅行课文教案
黑洞旅行课文教案教案标题：黑洞旅行课文教案教案目标：1. 通过阅读和讨论课文《黑洞旅行》，学生将能够理解黑洞的定义、特征和形成原因。
2. 培养学生的阅读理解能力，包括提取关键信息、推理和解释作者意图。
3. 激发学生对宇宙探索和科学知识的兴趣，培养他们的科学思维和探索精神。
教案步骤：引入（5分钟）：1. 引入黑洞的概念：通过提问学生对黑洞的了解程度，引导他们思考黑洞是什么以及它们的特点。
2. 激发学生兴趣：通过展示一些黑洞的图片或视频，向学生展示黑洞的神秘和令人着迷之处。
阅读与理解（15分钟）：1. 分发课文《黑洞旅行》，让学生阅读文章。
2. 学生个人阅读：让学生在默读课文后回答一些基础性问题，以确保他们对文章有基本的理解。
3. 小组讨论：将学生分成小组，让他们共同讨论并回答一些深入的问题，以促进他们对文章的理解和思考能力。
讨论与探索（20分钟）：1. 整体讨论：引导学生分享他们对课文的理解和回答问题的思路，并进行整体讨论。
2. 探索黑洞：引导学生进一步探索黑洞的形成原因、特征和科学研究方法，鼓励他们提出问题和假设。
拓展与应用（15分钟）：1. 扩展阅读：提供一些额外的阅读材料，让学生进一步了解黑洞的研究进展和相关的科学发现。
2. 创作任务：要求学生以黑洞为主题，创作一篇短文或绘制一幅插图，展示他们对黑洞的理解和想象力。
总结与评估（5分钟）：1. 总结回顾：对本节课的内容进行总结，强调学生学到的关键知识和思考方式。
2. 评估学生理解：通过提问或小测验，评估学生对黑洞的理解程度和阅读理解能力。
教案扩展：1. 实验活动：设计一个与黑洞相关的实验活动，让学生亲自体验科学探索的过程。
2. 视频资源：引导学生观看与黑洞相关的科学纪录片或视频，进一步加深他们对黑洞的认识。
教案评估：1. 学生参与度：观察学生在小组讨论和整体讨论中的积极参与程度。
2. 学生回答问题的准确性和深度：评估学生对基础和深入问题的回答能力。
我的黑洞之行《黑洞旅行》的教学设计 教案教学设计
我的黑洞之行《黑洞旅行》的教学设计教案教学设计我的黑洞之行--《黑洞旅行》的教学设计教案教学设计我的黑洞之行我的黑洞之行--《黑洞旅行》的教学设计青岛开发区一中王小鸽一.导入:xx年美国富豪蒂托支付2000万美元登上太空，成为自费登上太空的第一人。
xx年南非富翁沙特尔沃思成为第二位“自费”的太空游客..假设我愿意为你提供赞助,让你到太空之外一个叫黑洞的地方去旅行(板书:黑洞旅行)你愿意去吗?(学生众说纷纭)其实,能不能去黑洞,我们首先还要问问当代最出色的理论物理学家霍金.本文是霍金于1988年4月到伯克莱的加利福尼亚大学希奇拉克的演讲,原题是“黑洞和婴儿宇宙(节选)”。
“旅行”形象直观，黑洞说明了阐述的对象．它既是一篇学术论文.，又是一篇科技小品．作者把深奥难懂的科学道理讲得浅显易懂，把黑洞的来龙去脉分析得头头是道，给人以丰富的天体知识，是不屈的霍金冲刺宇宙学、冲刺命运的杰作．本文深入浅出，有着严密的逻辑性，具有震憾人心的力量；说明方法灵活多样，值得好好学习．二、教师范读前四段，提问：①作者采用“稍微轻率的语气”表达了什么观点？[提示：勾画1-3段的关键语句，而后整合。
]“现在黑洞已在事实上被说成是科学的现实，而非科学的梦想。
” ……预言黑洞必然存在的。
“科学梦想家他们为你描述如果你真的掉到一颗黑洞中去将会发生什么。
” “我要非常遗憾地告诉未来的星系旅行家们，这个场景是行不通的。
”总结：黑洞确实存在，黑洞旅行有可能，但目前行不通。
②如何理解第四段在全文中的作用？明确：从构造上看，本文为过渡段，承上启下，承接上文有关话题及自己的见解，再次明确自己的结论．既然如此明确，势必引起别人的兴趣及疑问，便自然过渡到下文，剖析黑洞理论。
③为了讲清黑洞的形成原理，作者涉及了哪些理论？学生带着问题自主浏览其余各段，明确：约翰米歇尔的引力对光线的不自洽理论黑洞存在的可能性→广义相对论下的引力光线效应之自洽理论黑洞的形成、白洞（爱因斯坦）-→ 量子力学的不确定性原理（逃逸--婴儿宇宙）④作者是怎样运用这些理论来说明黑洞形成的原理的．⑤什么是黑洞？讨论这个问题时教师可根据学生情况从以下两法中任选一种;⑴让学生在现有的一些论述的根底上,说出自己体会到的黑洞,例: 所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。
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著有《空间－时间的大比例结构》 《广义相对论：爱因斯坦百年评论》 《超空间和超重力》《宇宙之始》 《时间简史》。
１９９０年与结婚２５年之久的 妻子简·怀尔德离婚。１９９５年９月 １６日，与他的护士伊莱恩·梅森结婚。
阅读文章回答下列问题：
1.存在黑洞么？什么是黑洞？ 2.黑洞旅行能实现么？ 3.作者在阐述黑洞时，以哪些理 论为基础？
黑洞旅行
霍金
斯蒂芬·威廉·霍金，
1942年１月８日出生，曾先后毕业于 牛津大学和剑桥大学三一学院，并获剑桥 大学哲学博士学位。在大学学习后期，开 始患“肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症”（运 动神经元疾病），半身不遂。他克服身患 残疾的种种困难，于1965年进入剑桥大学 冈维尔和凯厄斯学院任研究员。这个时期， 他在研究宇宙起源问题上，创立了宇宙之 始是“无限密度的一点”的著名理论。 1969年起任冈维尔和凯厄桥大学天文研究所、应 用数学和理论物理学部进行研究工作，
1975－1977年任重力物理学高级讲师，
1977－1979年任教授，
1979年起任卢卡斯讲座数学教授。其间，1974 年当选为皇家学会最年轻的会员。
1974－1975年为美国加利福尼亚理工学院费尔 柴尔德讲座功勋学者。
1978年获世界理论物理研究的最高奖爱因斯坦奖。 霍金的成名始于对黑洞的研究成果。在爱因斯坦 之后融合了20世纪另一个伟大理论──量子理论，
他认为，宇宙是有限的，但无法找到边际，这 如同地球表面有限但无法找到边际一样；时间 也是有开始的，大约始于150亿到200亿年前。 1988年获沃尔夫物理学奖。