物理八年级下册第七章 从粒子到宇宙宇宙探秘教案设计

专项七  从粒子到宇宙

4 宇宙探秘

【知识梳理】

1.人类认识宇宙的历程：

①　托勒玫 “______”

②　哥白尼“______”

③　牛顿“万有引力定律”

2.宇宙是一个有层次的天体结构系统：

3.宇宙的量度：

①　光年（l.y.）：________________________。 1 l.y.=9.461×1015m。

②　天文单位（AU）：________________________（太阳系内天体间距离的基本单位）。 1AU=1.496×1011m

4.宇宙的起源：

①　大爆炸理论：（137亿年前） 说明宇宙在______，星系在______我们。

②　证据：____________（光的多谱勒效应）。

【易混淆点】

一、宇宙学说及相关概念

1．“地心说”：古希腊天文学家，托勒玫提出了以地球为宇宙的中心的“地心说”。

2．“日心说”：波兰天文学家哥白尼创立了“日心说”。

3．银河系：由群星和弥漫物质集合而成的一个庞大的天体系统，称为银河系。

4．光年：光在真空中一年所经过的距离作为长度单位，称为1光年(l.y)1i.y=9.46×1015m。

二、宇宙构成：

1．太阳是银河系中数亿千计的恒星中的一颗，而银河系又只是浩瀚宇宙中普通的一员。宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的。

2．大爆炸理论认为，宇宙起始于一个“原始火球”。“原始火球”发生爆炸，这种爆炸是整体的，涉及宇宙的全部物质及时间、空间。爆炸导致宇宙空间处处膨胀，温度则相应下降。温度降低到一定程度时，逐步形成了行星和恒星、星系、星系团和超星系团等。

3．根据哈勃定律的推断，星系在远离我们而去，提供了宇宙在膨胀的有力证据。

知识点一：宇宙

【探究重点】

1．有一条横亘天际的光带，它是由群星和弥漫物质集中而成的一个庞大的天体系统称为银河系，银河系是宇宙中数以千亿计的星系中的一员。

2．太阳系处于银河系的边缘，太阳系由八大行星和太阳组成，八大行星是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，月亮是地球的卫星，不是太阳系中的行星。

【典例分析】

1. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是(　　)

A．分子间仅存在吸引力，不存在斥力

B．在原子核、电子和原子中，尺度最小的是原子

C．科学家在研究物质内部结构时，常用建立“模型”的方法

D．根据银河系的直径大约为8万光年可知，光年是时间单位

【真题操练】

2. 人类向物质世界两极进军的步伐正在加快，下列关于粒子和宇宙的说法中正确的是(　　)

A．原子由原子核和绕核运动的中子组成

B．将两个表面光滑的铅块相互紧压后，它们会黏在一起，说明分子间存在着斥力

C．谱线“红移”现象说明目前宇宙仍在不断的膨胀

D．提出“夸克”设想的科学家是汤姆生

知识点二：宇宙学说

【典例分析】

3. 经典力学和实验物理学的先驱             率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力的支持了              提出的“日心说”。

【真题操练】

4. 著名的天文学家、自然科学先驱        用“日心说”否定了影响人类数千年之久的“地心说”。伟大的物理学家        ，他发现日月星辰的运转与苹果下落等有着某些相似，经过长时间的探索，建立了著名的运动定律。(选填“居里夫人”、“哥白尼”、“牛顿”或“安培”)

知识点三：光年

【典例分析】

5. 2016年2 月，人类首次宣布探测到引力波，而爱因斯坦早在100多年前就预言了引力波的存在。此次探测到的引力波是来自于距离我们13亿光年处的两个巨大黑洞的“相撞”，则上文提到的光年是       (填写物理量名称)的单位。

【真题操练】

6. 光年是天文学中的      单位，若地球到月球的距离的为3.9×105km，则从地球向月球发出激光信号，经过      s可以收到返回信号｡

知识点四：粒子和宇宙

【典例分析】

7. 关于粒子和宇宙，下列说法正确的是(　　)

A．摩擦起电可以产生电子

B．原子核由质子和电子组成

C．天体和分子一样都在永不停息做无规则运动

D．光年是长度单位

【真题操练】

8. 按照物质的空间尺度从小到大的顺序，以下排列正确的是(　　)

A．原子、电子、银河系

B．质子、太阳系、地球

C．原子核、原子、太阳系

D．电子、银河系、地球

9. 快乐学习，轻松考试。请你写出：光在真空中传播速度是 ，距离太阳系最近的恒星系是半人马座，它的主星离地球有4.24光年，如果坐上光速飞船，到达那里需要  年。

1. 小华学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（  ）

A．原子是由原子核和核外电子组成的

B．在天文学中，用“光年”作为时间单位

C．宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心

D．在摩擦起电的过程中，电荷的总量会增加

2. 关于粒子与宇宙，下列说法正确的是(     )

A．分子间仅存在吸引力，不存在排斥力

B．物理学家汤姆生建立了原子的核式结构模型

C．手捏海绵，海绵体积变小，说明分子间有空隙

D．在探索比分子更小的微观粒子的历程中，人们首先发现了电子

3. (2020·江苏宿迁)对于粒子和宇宙，下列说法错误的是(　　)

A．宇宙是一个有层次的天体结构系统，其中恒星是绝对不动的

B．用手捋过的塑料细丝会散开，说明同种电荷相互排斥

C．电子、原子核、原子是按照由小到大的尺度排序的

D．美味佳肴香气扑鼻，说明分子处在永不停息的无规则运动中

4. 关于粒子和宇宙，下列认识中正确的是（　　）

A．宇宙是一个有层次的天体系统，太阳是宇宙的中心

B．物理学家汤姆生发现了电子从而揭示了原子是可以再分

C．物质是由分子组成的，分子是不可再分的最小粒子

D．只要人的视力足够好，就能凭肉眼就能看到电子

5. 人们用分子动理论来初步解释热现象，以下几幅图中所描述的物理现象不符合分子动理论内容的是(　　)

6. 如图所示，关于宇宙、银河系、太阳系的大小，正确的是(　　)

A． B． C． D．

7. 物质世界多姿多彩,以下与物质有关的说法,正确的是

A．在质子、电子和原子中,尺度最小的是质子

B．银河系星盘的直径约为15万光年,其中光年是时间单位

C．天体和分子一样都处在永不停息的无规则运动中

D．原子结构与太阳系结构相似

8. 原子核由            和             组成。1911年卢瑟福发现了原子核式结构模型，该模型类似于       。
9. 通过现代观测技术，我们发现星系正在离我们而去。为了模拟这一现象，我们可用粘有小塑料粒的气球类比宇宙，小塑料粒可看成是宇宙中的天体，气球膨胀时，任意两颗小塑料粒之间的距离都在     ，模拟星系在远离我们而去，它提供了宇宙      (膨胀/塌缩)的证据。

10. 宇宙是一个有      的天体结构：2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，该黑洞距离我们5500万光年，“光年”是      (选填“时间”或“长度”)单位；单位是一个比较的标准，某时刻噪声监测设备的显示屏上显示49.20的数字，这个数字的单位是      。
11. 如图所示，在吹一个表面画有许多斑点的气球时会发现，随着气球的鼓起，斑点间的距离在不断变化．从任何一点出发，其他的点都可以以它为中心向四周散开，并且距离越远散开的速度越快．如果我们把这个气球比作宇宙，试回答下列问题．

1. 根据多谱勒效应，当星系靠近观察者时，见到的星光光谱线向频率高的蓝光方向移动，反之则向红光方向移动．把气球上的斑点看作一个个星系，并选定一个作为太阳系．当我们把气球逐渐吹起时，以太阳系为观测中心，我们观测到的星系大多在向________ 光方向移动，也就是说它们都在________ （靠近/远离）太阳系，并且距离太阳系越远的星系移动的速度越________ （快/慢）．

2. 实验说明大多数星系之间的距离都在________ ，由此推测宇宙正处于________ 之中．

12. 2020年10月26日，全年级组的同学和老师秋游来到了长沙方特东方神画，这是一座综合了激光多媒体、立体特效、微缩实景、真人秀等高科技设备资源，通过深度创意崭新诠释民间传统艺术，将中国五千年历史文化精粹与现代旅游产业完美结合的全新概念主题公园。融入了女娲补天、牛郎织女、孟姜女等多个民间神话传说故事，以一种现代人喜闻乐见的方式，将华夏历史文明以一种全新而震撼的面貌展现在游客面前，将为游客呈现一个丰富多彩的“神话王国”。请根据"牛郎织女"的神话故事，运用相关的物理知识进行计算：

(1)织女星与地球相距2.6×1014km，若牛郎从地球以光速飞行去织女星寻找织女，需要多少年？

(2)牛郎星到织女星的距离为16光年，即相隔多少千米？(1年按3.2×107s计算，最终结果均保留1位小数)(1)27.1

1. 在人类对世界的探索和认识中，伽利略利用自制的望远镜进行了大量天文观测，支持了哥白尼的（     ）

A．日心说 B．地心说 C．星云说 D．大爆炸说

2. 下列说法正确的是(　　)

A．富兰克林提出了丝绸摩擦过的玻璃棒带负电这一观念(　　)

B．19世纪末，物理学家汤姆生利用α粒子轰击金箔发现了电子

C．物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型

D．波兰天文学家哥白尼提出了“地心说”

3. 小明在学习“从粒子到宇宙”的知识后，有下列认识，其中正确的是（　　）

A．雪花漫天飞舞说明分子在做无规则运动

B．依据卢瑟福的原子核式结构模型理论，在原子中带正电的是中子

C．破镜难以重圆是由于分子之间有斥力

D．光年是一个长度单位

4. 北京时间2019 年4 月10日21时，首张黑洞照片全球发布，露出真容的黑洞，距离地球5500万光年，质量约为太阳的65 亿倍，黑洞是一种质量极大的密实天体，具有非常强的引力，在它周围的一定区域内，连光也无法逃逸出去。下列说法中错误的是(　　)

A．光年是长度单位 B．黑洞的密度非常大

C．黑洞强大的引力是分子间的引力 D．人眼无法直接看见黑洞内部

5. 小明同学在期中复习时，自主进行了知识的梳理，在他的笔记本中有部分是这样整理的：

①用托盘天平测量物体的质量时，必须用镊子夹取砝码；

②1千克的铁比1千克的木头重；

③宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸；

④光年是时间单位。

请你来帮他检查一下，以上的结论中归纳有错误的是

A．②④ B．①② C．②③ D．①④

6. 如图所示，粘有金属小颗粒的气球膨胀时，任一小金属粒周围的其他小金属粒都在离它远去。同理正在发生膨胀的宇宙，星系在           ，这种研究物理问题的方法叫做         法。

7. (2020·浙江衢州)气球常用作科学活动材料。以下是小科用气球完成的两个活动。

(1)悬挂在O点的两个带电气球，静止时位置如图甲所示，若左边大气球表面带正电荷，则右边小气球表面带______电荷；

(2)图乙是用气球充气建立的星系运动模型，能帮助我们理解星系运动的特点：所有的星系都在远离我们而去，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。由此可知宇宙在不断地______。

8. 宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合．近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学．以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙”．宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球）、23%的暗物质和73%的暗能量构成．

萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯共同获得诺贝尔物理学奖．三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”．如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀．

根据你学过的知识回答下面的问题：

​

（1）萨尔•波尔马特、布莱恩•施密特以及亚当•里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________

（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是________

A．引力作用效果强

B．暗能量作用效果强

C．引力和暗能量作用效果相同

D．不能确定．

郭守敬望远镜

“星汉灿烂，若出其里”。漫天星光绝大多数都来自宇宙中的恒星。怎样知道这些遥远且炽热的恒星的成分呢？用光谱！我们知道，阳光通过三棱镜后会发生色散，形成一条按照一定顺序排列的彩色光带，我们称之为光谱。太阳是恒星，因此太阳的光谱是一种恒星光谱。恒星光谱包含了恒星的很多“户口”信息，比如化学成分、密度、气压、温度、恒星年龄等。恒星光谱除了包含恒星自身的信息之外，还能告诉我们恒星以及它所在的星系是在远离还是在靠近我们，甚至还能告诉我们远离或靠近的速度有多大。观测表明，恒星或星系远离我们的速度与它跟我们之间的距离成正比，根据恒星或星系远离我们的速度可以知道这个恒星或星系距离我们有多远。

光谱望远镜是获取恒星光谱的有力工具。目前世界上最好的光谱望远镜是由中国天文学家自主研制的，以元代著名天文学家、数学家、水利工程专家郭守敬名字命名的“郭守敬望远镜”，如图所示，它可以将接收到的恒星的光会聚后通过色散系统形成恒星光谱，进而获取恒星的信息。它能够同时观测4000个天体，是当今世界上光谱获取效率最高的望远镜。在刚刚过去的七年巡天观测中(所谓“巡天观测”，就好比是“给天上的星星做‘人口’普查”)，郭守敬望远镜共获取1125万条光谱，成为世界上第一个获取恒星光谱数突破千万量级的天文望远镜。我国科学家通过对这些恒星光谱的分析，绘制成了一个包含636万组恒星光谱参数的星表，重新确立了银河系晕(音yún)的内扁外圆的结构，并取得了其它一些令世界瞩目的重大发现，这在某种程度上增强了人类寻找另一个“地球”和地外生命的信心！

日前，郭守敬望远镜已开启新一轮的“霸气”巡天观测征程。使用郭守敬望远镜可以“普查”银河系更多的恒星，以它的观测能力，北半球天空仍然有约一亿颗星可观测，可以让“普查”资料更全面、更详细，更好地帮助我们了解银河系的历史、现状和未来。

(1)恒星发出的光经郭守敬望远镜的光学系统形成恒星光谱的现象属于光的        现象。

(2)如图所示，阳光通过三棱镜，在光屏上呈现彩色光带，A、B是光带边缘的色光，则A为      ，B为       。

(3)若某恒星远离我们的速度为v，它跟我们之间的距离为s，则v与s的比值是       (选填“不变”或“变化”)的。

(4)已知“牧夫座星系团”距离我们约22亿光年时，它远离我们的速度约为4×104km/s，当该星系团距离我们约55亿光年时，它远离我们的速度约为        km/s。

1. 下列说法错误的是

A．两块橡皮泥用力压紧后能粘在一起说明分子间存在引力

B．酒精与水混合后体积减小能说明分子间有空隙

C．原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕核转动

D．光年是时间的单位

2. (2020·泰州)关于粒子和宇宙，下列说法正确的是(　　)

A. 电子的发现，说明原子是可分的；

B. 同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥；

C. 地球绕太阳运动，说明太阳是宇宙的中心；

D. 质子、原子、电子是按照尺度由大到小的顺序排列的

3. 下列按空间尺度由大到小排序正确的是

A．银河系、太阳系、地球、月球    B．太阳系、银河系、地球、月球

C．太阳系、银河系、月球、地球    D．银河系、太阳系、月球、地球

4. 下列是有关宇宙中黑洞的说法，其中正确的是(　　)

A．黑洞没有质量，所以相当于不存在

B．黑洞运动得极快，宇宙中唯有它的速度超过光速

C．黑洞是天文学家假想的天体，目前没有证据表明它的存在

D．黑洞是宇宙间最神秘的天体之一，它能吸引附近所有物质

5. 下列关于宇宙、物质及其结构的说法中正确的是（　　）

A．地球是宇宙的中心，太阳绕地球运动

B．宇宙是由物质组成的，常见物质是由分子、原子构成的

C．太阳系中共有包括地球在内的九大行星

D．固体有一定的体积和形状，固体分子排列十分紧密，分子间没有间隙

6. 宇宙大千世界,从宏观到微观,从天体到原子,似乎都有那么多惊人的相似之处。如图,是太阳系模拟图,每个行星在各自的轨道上围绕恒星太阳运转,这与卢瑟福的       结构模型十分相似,其中,原子核相当于太阳,绕核运动的               _____就相当于行星。
7. 在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是      。光年是      (填物理量名称)的单位。质子、中子、电子中不带电的是      。
8. 小刚在公园游玩时看见了一些现象，他从物理角度分析：阳光下，他看见自己在地面上留下了影子，可以用光的      知识来解释；看见红色的花朵是因为它      (填“反射”或“吸收”)红色光的缘故；站在桥上，看见湖水中另一个“自己”，他看见的自己是光的      形成的像。如图，2019年4月10号，人类首次拍摄到距离地球5500万光年的“黑洞”照片，再次印证了爱因斯坦广义相对论的正确性，“光年”是       单位。

9. 如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约(—光年)，最大厚度约为，像一个中央凸起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有之遥。太阳也是一个发光星体，它实质上是—个热气体(严格说是等离子体)球，由里向外分别为太阳核反应层、辐射层、对流层、太阳大气层。

(1)是表示          (填“时间”“温度”“质量”“密度”或“长度”)的单位；

(2)太阳光到达距太阳的比邻星需要的时间是         年；

(3)若银河系发光部分的体积约为，则银河系中恒星的密度为        颗/；

(4)目前人类使用的宇宙飞船的最快速度约为，则它从太阳系到最近的比邻星最少需要约     年。