11人类认识的宇宙
人类认识的宇宙
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一、宇宙的基本特性
1、物质性：天体----多样性 2、运动性：天体系统----层次性
天体系统概念：运动着的天体与天体之间相互吸引、 相互绕转而形成的不同级别的系统。
地月系
太阳系
银河系 河外星系
总星系
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11
地月系
月球绕地球公转，构成地月系。月地平均距离为38.4万千米。
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及空间探测技术的发展，使天文观测的尺度逐 渐扩展到150—200亿光年的时空区域-------宇 宙大爆炸学说横空出世---------宇宙
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一、宇宙的基本特性
1、物质性：天体----多样性
天体概念：宇宙间物质的存在形式。
有那些常见的天体？
有星光闪烁的恒星 有明亮的行星 有圆缺多变的月亮 有轮廓模糊的星云 有一闪即逝的流星 有拖着长尾的彗星 有星际物质——气体和尘埃 有形式各异、大小不一的人造天体
可编辑ppt22来自时间上是上百亿年，空间上是上百亿光年
人类目前观测到的宇宙
物质性：天体—多样性
人 类 认 识 的 宇 宇宙中的地球 宙
宇宙的特性： 运动性：天体系统—层次性
普通天体
特殊天体 (地球存 在生命的 原因?)
宇宙环境条件 自身物质条件
稳定的太阳光照
安全的运行轨道 日地距离适中 体积、质量适中
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4
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5
猎户座气体星云
蟹状星云
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6
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7
卫星，流星，彗星，星空间的气体和尘埃
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8
流星体——流星现象——陨星（陨石、陨铁）
A
BC
人类是如何认识和探索宇宙奥秘的
人类是如何认识和探索宇宙奥秘的关键信息项：1、探索宇宙的历史阶段古代观测近代科学革命现代技术发展2、主要探索手段天文观测太空探测器载人航天3、重要理论与发现相对论宇宙大爆炸理论黑洞的研究4、国际合作项目国际空间站大型天文望远镜联合观测5、未来探索方向系外行星研究暗物质与暗能量探索11 人类探索宇宙的历史可以追溯到远古时代。
在古代，人们通过肉眼观测星空，记录天体的位置和运动，形成了早期的天文学知识。
例如，古埃及人通过观测天狼星的位置来预测尼罗河的泛滥，而中国古代的天文学家则编制了详细的星表。
111 随着时间的推移，进入近代科学革命时期，天文学迎来了重大突破。
哥白尼提出的日心说挑战了传统的地心说，改变了人类对宇宙结构的认识。
开普勒发现了行星运动的三大定律，进一步揭示了天体运行的规律。
伽利略则通过自制望远镜观测星空，发现了木星的卫星、月球的表面特征等，为近代天文学的发展奠定了基础。
112 到了现代，随着科技的飞速发展，人类对宇宙的探索手段也日益丰富和先进。
太空探测器成为了人类探索太阳系及更远宇宙的重要工具。
例如，旅行者号探测器已经飞出太阳系，向宇宙深处进发，携带了人类的信息，希望能与可能存在的外星文明取得联系。
21 天文观测是人类认识宇宙的重要手段之一。
地面上的大型天文望远镜能够捕捉到遥远天体发出的微弱光线，通过光谱分析等技术，了解天体的化学成分、温度、速度等信息。
同时，射电望远镜的出现也让人类能够探测到宇宙中的无线电波，发现了脉冲星等神秘天体。
211 太空探测器的使用为人类带来了更加详细和准确的宇宙信息。
例如，火星探测器对火星的地质结构、气候条件等进行了深入研究，为未来人类登陆火星和建立火星基地提供了重要的数据支持。
212 载人航天是人类探索宇宙的重要里程碑。
宇航员能够在太空中进行实地观测和实验，亲自感受宇宙的环境。
国际空间站的建设为长期的太空科学研究提供了平台，多个国家的宇航员在上面共同工作，开展了一系列的科学实验和观测活动。
人类认识的宇(二)
人类认识的宇宙教学目标一、知识目标1．了解宇宙的概念和宇宙的特点。
2．了解宇宙的主要组成物质、天体及其类型。
3．了解天体系统的结构，以及地球在天体系统中的位置。
4．理解地球上存在生物的原因。
二、能力目标1．通过阅读分析教材，使学生具有归纳整理知识、提取重点和找出知识间内在联系的自学能力。
2．通过阅读图片、画图和思考等活动，提高学生从图中获取知识的能力。
三、德育目标1．通过了解宇宙的物质组成，使学生树立辩证唯物主义思想和正确的宇宙观，并注意识别和抵制伪科学。
2．通过了解天文学家探索宇宙的事例，激发学生爱科学和探索宇宙奥秘的精神。
关于天体系统的教学建议关于天体系统，教师重点要说明天体系统的层次。
尤其是知道地球在这个层次中的位置。
人类目前观测到的宇宙，其最远的天体离地球大约150亿～200亿光年。
我们针对目前观测到的宇宙进行了分类。
因此有了天体系统的层次。
建议教师采用本期提供的动画“天体系统”来进行教学。
该动画能很清晰地展现天体系统的层次。
而且有各类天体的典型图片，能加深学生的印象。
尤其动画中包含了太阳系和地月系的动画，使学生能一目了然地了解各个层次的天体运行状态。
关于地球的普通性的教学建议在“宇宙中的地球”这部分，教材提到了地球是太阳系中的一颗普通行星。
为了让学生理解这点，教师可以通过出示“太阳系九大行星的比较数据”表格，让学生比较太阳系中九大行星五个指标的数值。
则不难发现，地球的邻居们和地球非常相像。
尤其是金星，其质量、体积和地球相差无几。
这些数据说明：地球在太阳系成员中是非常普通的，其运动状态和运动特征没有任何特殊的地方。
如果课时允许，教师可以引导学生总结太阳系九大行星的运行特征：（1）共面性；（2）近圆性；（3）同向性。
之所以要重点提出地球的普通性，是为了让学生树立正确的宇宙观，树立唯物主义的世界观：世界是物质的，各种物质都处在不断的运动变化中，但它们的运动是有规律的。
关于地球的特殊性的教学建议在讲授“宇宙中的地球”时，教师在说明了地球是宇宙中的一颗普通行星后，还需要说明一个问题：即地球是一个非常特殊的行星。
对宇宙的认识过程
对宇宙的认识过程一、古代对宇宙的认识在人类历史的早期阶段，人们对宇宙的认识非常有限。
他们认为地球是宇宙的中心，天空中的星星和行星是神秘而神圣的存在。
古代文明如古埃及、古希腊和古中国等都有关于宇宙的神话和神话传说。
这些神话中描述了宇宙的起源和组成，但缺乏科学的证据和观测数据。
二、天文学的发展随着时间的推移，人类开始使用天文仪器和观测技术来研究宇宙。
古代的天文学家通过观察星体的运动和位置，建立了一些关于宇宙结构和运行规律的基本理论。
三、日心说和地心说的争议在古代，关于宇宙的认识出现了两种主要观点，即日心说和地心说。
日心说认为太阳是宇宙的中心，地球和其他行星围绕太阳运行；地心说则认为地球是宇宙的中心，太阳和其他行星围绕地球运行。
这两种观点在古代引发了争议和辩论，直到哥白尼提出了日心说并得到了科学界的认可。
四、望远镜的发明望远镜的发明极大地推动了对宇宙的认识。
伽利略·伽利莱是第一个使用望远镜观测天体的科学家，他观察到了月球表面的山脉和陨石坑，发现了木星的四颗卫星，并证实了日心说的正确性。
望远镜的使用使得天文学家能够更加清晰地观测太阳系中的行星和星星，进一步拓展了对宇宙的认识。
五、宇宙的扩张和宇宙背景辐射的发现20世纪初，爱因斯坦的广义相对论提出了宇宙的膨胀理论，即宇宙正在不断地扩张。
后来，天文学家发现了宇宙背景辐射，这是宇宙诞生后所遗留下来的辐射，为宇宙大爆炸理论提供了有力的证据。
宇宙大爆炸理论认为，宇宙在约138亿年前由一个极其高温高密度的初始状态诞生，随后不断地膨胀和冷却。
六、宇宙的组成和结构通过观测和研究，科学家们逐渐揭示了宇宙的组成和结构。
宇宙主要由普通物质、暗物质和暗能量组成。
普通物质包括星系、恒星、行星等，而暗物质和暗能量是目前尚未直接观测到的，但通过宇宙背景辐射和其他观测数据得到了间接证据。
宇宙的结构包括星系团、星系和恒星等层级，形成了宇宙的大尺度结构。
七、现代天文学的发展随着科学技术的不断进步，现代天文学在对宇宙的认识方面取得了巨大的进展。
人类对宇宙的认识（课件）
新知讲解
思考与讨论
1.如图 1-6 所示，请你选定一个点，看另外 两点的运动方向和快慢，如选A看B和C的运 动方向和快慢是如何的？
B和C都离A远去，C比B远离A快。
2.假设宇宙在膨胀，那么原先紧邻的星系分离的 速度比遥远的星系分离速度快一些还是慢一些？ 紧邻的星系分离速度慢一些。
新知讲解
大爆炸宇宙论
三、现代宇宙学说
随着时代的进步，先进科学仪器的发明，对观察宇宙更加有利。
哈勃望远镜
哈勃望远镜拍摄到的星系
新知讲解
这是哈勃望远镜拍到的绝美星系画面
新知讲解
1929年，美国天文学家哈勃根据自己的测量数据，分析了24个星系的速度 和距离，发现距离越大的河外星系，速度越大。即所有的星系都在远离我们 而去，星系离我们越远，它的退行速度越快；星系间的距离在不断地扩大。
的变化。
气球在胀大过程中各个小圆点间的距
4.如果这些小圆点代表星系，那么，这些原 离变大，实验表明，宇宙扩张，原先
先靠得很近的星系之间的距离增大了吗?
靠得很近的星系之间的距离增大了。
慢慢放掉气球里的气体，由此思 根据以上科学假设，我们可以进行这样的推理：如果能将时间倒 考宇宙的起源应该是怎样的？ 退，宇宙中的星系之间的距离必然缩小，最终会聚在一个点上。
宇宙的膨胀有观测事实的支持，又得到众多科学家的理论阐释，因 此 ,大爆炸宇宙论已成为目前被人们广为接受的一种宇宙起源学说。
虽然大爆炸宇宙论已经取得很大的成功，但是 随着研究的不断深入，仍然遇到了不少的疑难 问题。如为什么早期宇宙会有如此高的温度？ 为什么宇宙在空间中的大尺度上会如此均匀？ 膨胀后的宇宙会不会坍缩？许多假设都有待于 我们去进一步探索和证实。
新知讲解
人类认识的宇宙(试题+答案+解析,7页)
课时作业(二)人类认识的宇宙太阳、月球与地球的关系人类对宇宙的新探索一、选择题(4分×15＝60分)美国航空航天局2011年11月28日宣布，在太空“宜居带”中发现一颗迄今为止最像地球的小行星—Gliese 581g。
结合下图，回答1～2题。
1．小行星带位于图中哪两颗行星之间()A．3和4B．4和5C．5和6 D．6和72．距离位置3行星的最近的一个恒星是()A．太阳B．哈雷彗星C．织女星D．火星解析：图中1表示水星，2表示金星，3表示地球，4表示火星，5表示木星，6表示土星，7表示天王星，8表示海王星，9表示彗星。
小行星带位于火星和木星之间，距离地球最近的恒星是太阳。
答案：1.B 2.A中新网2011年8月16日报道据日本新闻网16日报道，日本国立宇宙航空研究开发机构和东京药科大学等合作，已经开始一项火星生命探测计划，并准备在2020年前后发射一颗火星探测卫星，寻找外星生物。
读下表，完成3～4题。
行星质量(地球为1)体积(地球为1)平均密度(g/cm3)公转周期自转周期四季更替地球 1.00 1.000 5.52 1.0年23时56分有火星0.11 0.150 3.96 1.9年24时37分有3.在下述条件中，火星与地球最接近的是()A．重力加速度大小B．公转周期长短C．表面温度高低D．昼夜交替周期长短解析：从表中数据可看出火星与地球最接近的是自转周期，而自转周期的长短决定着昼夜交替周期的长短。
答案：D4．人类深空探测对火星情有独钟的原因是()A．有生命存在B．是距地球最近的行星C．有昼夜交替D．是八大行星中与地球自然环境最相近的行星解析：因为在太阳系八大行星中，火星与地球的环境最为类似，是太阳系中最有可能存在生命的天体，故人们对它的探索极有兴趣。
答案：D据英国《每日邮报》最新报道天文学家发现一颗绕昏暗恒星运转的类地行星，距地球仅40光年。
它是一个热气腾腾的“水世界”，体积是地球的6倍。
地理 中图版 高一 人类认识的宇宙
天体系统的级别
地月系 地球 月球
太阳系
总 星 系 银河系
其他行星系统 其他恒星系统
河外星系
2.任何天体都存在发生、 发展和消亡的生命历程
3.宇宙经历了
温度-由高到低 的过程。 密度-由密到稀
液态水的存 在 距太阳位 置适中， 温度适宜
地球的宇宙 环境较安全
四、地 球上存 在生命 物质的 条件
太阳光照 较稳定
认识天体
流星
认识天体
狮子座流星雨（ 1999年11月16-18日）
认识天体
威 斯 特 彗 星
认识天体The
Moon
月
A Picture of the Moon
球
The Earth
地
A Picture of the Eart、航天飞机、太空实验室
注意：陨石和航空飞机不是天体
探查到泰坦神
阿尔发宇宙站
航天飞机起飞
三、天体之间的关系
1.宇宙不断运动和发展
——天体相互吸引和相 互绕转形成天体系统。
地 月 系
地月系 地球同它的天然卫星——月球所构成的天体系统；
地球是它的中心天体。由于地球质量同月球质量的相差悬殊（成81.1:1）
太阳系
银 河 系
河 外 星 系
河外星系： 银河以外的星系。 银河系+河外星系=总星系（总星系不等于宇宙）
阜蒙县高中白福江
一、人类认识宇宙的过程
“地心说” “浑天说” “星系” “日心说” 现代观测→总星系
二、宇宙中的物质—天体
——天体是宇宙物质的存在方式
1. 自然天体：
太阳、月亮—如圆盘 恒星———闪烁光芒 彗星———拖着长尾 流星———划破夜空
11地球的宇宙环境湘教版
地球
火星
土星
卫星：环绕行星运转的天体。卫星的大小差别很
大，有的直径只有几千米。月球是地球唯一的天 然卫星。
月球和与地球
自然卫星
人造卫星
星云：由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的
天体，主要物质是氢。体积大、密度小。
蟹状星云
蝴蝶星云
彗星：在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量
较小的天体，呈云雾状的独特外貌．哈雷彗 星公转周期为76年。
八 大 行 星 的 运 动 特 征
水星 7o 0.206 金星 自 3.4o 0.007 地球 0o 0.017 火星 1.9o 0.093 西 木星 1.3o 0.048 o 土星 2.5 0.055 向 天王星 0.8o 0.051 o 海王星 1.8 0.006 金星的自转是自东向西 东 公转方向 轨道倾角 偏心率
木星
土星 天王星 海王星
71 400
60 000 25 400 24 750
317.94
95.18 14.6 17.2
1.33
0.70 1.24 1.66
11.8年
29.5年 84.0年 164.8年
活动：请根据上表中的数据，你能说出地球是太阳系中一颗普 通的行星吗？
●
八大行星的结构特征
►类地行星：体积小、密度大、卫星少 (水星、金星、地球、火星) ►巨行星： 体积大、密度小、卫星多 (木星、土星)
水星：最接近太阳的行星
金星：离地球最近的行星，自转方向自东向西 唯一逆向自转的行星
地球：唯一存在生命的行星
火星：存在冰冻水，可能适合人类生存
木星：体积、质量最大的行星
土星：有明显的光环
天王星：第一颗使用望远镜发现的行星
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人类对宇宙的认识过程是怎样的?
古代 天圆地方说 公元2世纪， “地心说”； 16世纪，波兰天文学家哥白尼提出“日心 说”； 18世纪，天文学家引进“星系”一词； 20世纪60年代以来，大型天文望远镜的使用 以及空间探测技术的发展，使天文观测的尺 度逐渐扩展到150—200亿光年的时空区域------宇宙大爆炸学说横空出世---------宇宙
一、宇宙的基本特性
1质的存在形式。 有那些常见的天体？
有星光闪烁的恒星 有明亮的行星 有圆缺多变的月亮 有轮廓模糊的星云 有一闪即逝的流星 有拖着长尾的彗星 有星际物质——气体和尘埃 有形式各异、大小不一的人造天体
猎户座气体星云
蟹状星云
卫星，流星，彗星，星空间的气体和尘埃
已知最远星系，距地球119亿光年
三、九大行星
顺序：水金地火木土天海冥
九大行星分类：
类地行星：水金地火 巨行星：木土 远日行星：天海冥
太阳系图片
太阳系图片
四、宇宙中的地球
位置上：地球是太阳系中的一颗普通行星。从表1.1中可以看出 太阳系的九大行星中，地球的质量、体积、平均密度和公转、 自转运动有自己的特点，但并不特殊。 地球与其它行星不同之处就在于地球是有生命存在。
时间上是上百亿年，空间上是上百亿光年
人类目前观测到的宇宙 人 类 认 识 的 宇 宙
宇宙的特性：
物质性：天体—多样性
运动性：天体系统—层次性
普通天体
稳定的太阳光照
宇宙中的地球
特殊天体 (地球存 在生命的 原因?)
宇宙环境条件 安全的运行轨道 日地距离适中 自身物质条件 体积、质量适中 地球内外温度变化
地球存在生命的条件
地球所处的宇宙环境条件是： 光照条件稳定：从地球产生到地球上有生物，在这段时间里， 太阳没有明显的变化，地球所处的光照条件一直比较稳定，生 命从低级各高级的演化没有中断。 安全的宇宙环境：大小行星互不干扰。
地球的物质条件是： 日地距离适中:适宜的温度、液态水。 体积、质量适中:适合生物呼吸的大气。 地球内外温度变化：海洋的形成
1.1人类认识的宇宙
天体的概念 天体系统的层次 地球存在生命物质的条件
什么是宇宙? 宇宙是怎样形成的呢？
上下四方曰宇 古往今来曰宙
宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的 ,宇宙在大爆 炸前处于极高温和超高密状态,大爆炸使物质四散出击，宇宙空 间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星 系、恒星、行星乃至生命。 时间：10-44 s 体积：10100倍 温度：1032K 宇宙大爆炸理论
课后作业
河外星系
银河系以外还有许许多多同银河系规模相当的天体系统，称为 河外星系，简称为星系。目前能观测到的约有10亿多个。
总星系
天文学上把银河系和现阶段所能观测到的河外星系，合起来叫 做总星系。这就是我们目前能观测到的宇宙范围。200亿光年为 半径的宇宙空间。所包含的星系在10亿个以上 。总星系所含物 质中，最多是氢，其次是氦。
地月系
月球绕地球公转，构成地月系。月地平均距离为38.4万千米。
太阳系
太阳是太阳系的中心天体，九大行星以及小行星，彗星。流星 体等天体围绕太阳公转，构成太阳系。轨道直径约为120亿千米。
银河系
太阳和千千万万颗恒星又组成庞大的恒星集团，称为银河系。 银河系中有2000多亿颗恒星。主体部分的直径约为8万光年。
流星体——流星现象——陨星（陨石、陨铁）
A
B
C
天体类型:
自然天体（星球等）
人造天体 （人造卫星） 注：不作特殊交代的天体均指自然天体
一、宇宙的基本特性
1、物质性：天体----多样性 2、运动性：天体系统----层次性
天体系统概念：运动着的天体与天体之间相互吸引、 相互绕转而形成的不同级别的系统。 地月系 太阳系 银河系 总星系 河外星系