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1、九年级自然科学宇宙膨胀的现象和证据浙江版【本讲教育信息】一. 教学内容：1. 知道宇宙膨胀的现象和证据2. 了解大爆炸宇宙论的主要观点3. 了解太阳系形成的主要学说4. 了解太阳一生的演化过程5. 了解大质量恒星的演化过程6. 了解25亿年前至今地壳的演变和生物的进化现象7. 了解生命起源的化学进化假说和其他假说二. 重点、难点：宇宙大爆炸学说根据星系运动的特点建立星系运动模型太阳系形成的主要学说星云说恒星的不同发展阶段与大质量恒星的演化过程地球及地球上生命演化的历程 生命起源的化学进化假说三. 教学过程：（一）宇宙的起源1. 古代人们的宇宙理论中国古代的宇宙理论：盘古开天藏族的宇宙理论：宇宙
2、万物源于“空”。刚开始时，宇宙是无限的一片“空”，后来发生变化，产生了轻而震荡的“气”。由震荡的“气（风）力”产生了“火”，火为热性。风与火触动逐渐产生“风”的尘土，此尘土慢慢增大，并在火的作用下，冷热不均，变冷的出现湿润，由湿润渐生“水”。风、火、水种元素互相接触，尘土逐渐下降而凝结为“土”。古兰经的宇宙理论“不信者难道不知道吗？天和地原本是连在一起的，而我开天辟地，我用水创造一切生命，难道他们不信吗？”圣经旧约创世记上帝(God)在创造了宇宙、世界、光明与黑暗道家的宇宙理论道生一，一生二（阴阳两相），二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。2. 星系的运动哈勃：所有的星系都在离我们远
3、去；星系离我们越远，运动的速度越快；星系间的距离也不断地在扩大。思考：根据哈勃的发现，难道我们地球处于宇宙的中心吗？不是，因为对其他星系来说，也是星系间的间距不断变大。例如：在一个气球的表面涂上几个黑点，然后将它吹大，注意观察黑点之间的距离。3. 大爆炸理论宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至没有生命。所以，宇宙中的星系间的距离在不断扩大，宇宙处在不停地膨胀之中。缺点：大爆炸理论无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的
4、原因是什么？（二）太阳系的形成与地球的诞生1. 与太阳的距离由近到远的九大行星的名称；水、金、地球、火、木、土、天王、海王、冥王星。其中最大的两颗行星是：木、土 木、土星有着最显著的特点:都是固体的核心和几千万米厚的由氢气和氦气组成的大气层，并且有光环。地球是太阳系中一个小行星，它和其他八大行星及小行星和彗星等天体一样，按一定的轨道绕着太阳公转。银河系是由众多恒星及星际物质组成的庞大的天体，像太阳这样的恒星有2000多亿颗。在整个宇宙中，目前人们能观察到的类似银河系的天体系统有10多亿个。2. 地心说：地球为中心希腊托勒密“地心说”的核心是：地球是宇宙的中心，太阳和其他天体都是绕着地球转动的。
5、3. 哥白尼的日心说日心说：太阳为中心波兰哥白尼“日心说”宇宙体系学说的核心是：太阳是宇宙的中心，地球和行星是绕太阳转动的。日心说的意义：科学地阐明了天体运行现象，为后人认识太阳系进而认识地球的起源奠定了基础；“日心说”推翻了长期居于统治地位的“地心说”，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，给了神权统治者沉重一击。4. 太阳系中行星运动的共同特点是：九大行星绕日公转的方向和自转的方向一致：自西向东。九大行星绕日公转的轨道平面大多接近同一平面。5. 太阳系的形成星云说：康德拉普拉斯星云说认为：太阳系是由一片星云收缩形成的，先形成的是太阳，然后剩余的星云物质进一步收缩演化形成地球等行星。
6、（1）星云学说能描述太阳系的形成过程，但还有很多现象无法解释，有待科学家们进一步研究。（2）除了“星云说”外，还有“灾变说”等许多学说描述太阳系的形成。（3）“灾变说”认为地球等行星是因为某种偶然的巨变而从太阳中分离出来的（三）恒星的一生1. 红巨星：称它为“红”巨星，是因为在这恒星迅速膨胀的同时，它的外表面离中心越来越远，所以温度将随之而降低，发出的光也就越来越偏红。不过，虽然温度降低了一些，可红巨星的体积是如此之大，它的光度也变得很大，极为明亮。肉眼看到的最亮的星中，许多都是红巨星。红巨星的体积很大，它的半径一般比太阳大100倍。行星状星云：质量大于太阳质量1.4倍，外围的气体及冰粒便会以
7、每秒数十公里的速度向外膨胀，外貌像土星的光环一样，天文学家叫行星状星云，而剩下的核心的光度会暗淡下去。超新星：是恒星在死亡前的一次大爆发，所释放的能量，发出的亮光相当于十亿颗太阳。爆炸将星球物质以接近光速的速度，向四面八方发射。每一颗恒星一生之中最多只可能发生一次。白矮星：是一种很特殊的天体，它的体积小、亮度低，但质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/立方米左右。白矮星是一颗已死亡的恒星，中心的热核反应已停止。 中子星：质量约是太阳410倍的恒星，在超新星爆炸的过程，遗留下来的核心变成一颗体积很小，质量却很大的中子星，由中子构成，密度为水的1014倍，仅1cm3的质量就有全球人类那么重，直
8、径仅为30km。黑洞：质量比太阳大10倍以上的恒星，超新星爆炸后会形成“黑洞”。黑洞会把附近所有的物质都吸进去，就连光线也会被吞没，所以我们是看不见黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一颗恒星，我们可以从这颗邻近恒星的物质被吸入黑洞时的情形，证明黑洞的存在。这些恒星与太阳有何不同点：红巨星：表面温度比太阳低，但体积比太阳大，亮度比太阳高。 行星状物质：质量体积比太阳大，但亮度较暗。 超新星：亮光相当于十亿颗太阳白矮星、中子星、黑洞：体积小、亮度低，但质量大、密度极高。恒星的一生：恒星的不同的发展阶段恒星寿命的因素只有一个质量！质量愈大，寿命愈短！15倍太阳质量1千万年1倍太阳质量 1百亿年0.2倍太
9、阳质量 1万亿年太阳可活一百亿年，而天狼星的寿命却只有几百万年。按比例来看，如果太阳可活七十岁，天狼星只能活三天！太阳的一生大致是100亿年。 大约在50亿年以前，一团十分巨大又十分稀薄的气体云，在自己的重力作用下收缩着。它开头收缩得很快，后来由于内部发热，收缩慢了下来，直到形成一批高热、超密的气体大团块，这些就是“原恒星”，其中一个就是我们的太阳。太阳进一步收缩，内部温度更高，引发了“热核反应”，于是停止收缩，进入“成年”时期。就是我们现在看到的太阳了。大约再过50亿年，太阳核心部分的“燃料”用光后，就会猛地又收缩一下。这一来，温度再次猛增，使外层原来没有烧过的“燃料”也“烧”起来了。此时，
10、太阳会猛烈地膨胀，成为一颗“红巨星”。太阳会胀得很大，太阳能把水星和金星都“吞掉”。地球轨道恰好在这个胀大了的太阳表面的位置。这时的地球即使不被炽热的太阳“吞掉”，也会被烤得熔为一团熔岩。但与此同时，也会有其他小行星变得适合人类居住，也许那就是人类未来的避难处。“红巨星”阶段大约有10亿年。然后，一切可“烧”的“燃料”都用完了，红巨星开始再次收缩，越变越小，大约只有现在的体积的十万分之一，才稳定下来。尽管表面温度可以高达1万度，但表面积变小了，发出的热量会大大减少，这时，太阳就进入了“老年期”，成为“白矮星”一样的天体，表面温度高、体积小、密度很大（每1cm3物质有10吨重）。由于没有内部能源
11、，所以这个“老年期”并不能永远维持下去，而是逐渐冷却，最后成为一个黑暗无比的“暗矮星”。宇宙也像恒星一样，也有诞生，成长，死亡的时候。（四）地球的演化1. 想象地球形成初期的景象。由岩浆构成的炽热的球随着地球温度不断下降，固态的地壳逐渐形成(原始地壳的形成)由高温岩浆不断喷发而释放出水蒸气、二氧化碳等构成了非常稀薄的原始大气(原始大气的形成)38亿年前，随着湿度的下降，水蒸气变成水滴，降到地表，汇流成海洋(原始海洋的形成)2. 看书上的图和化石记录想象地球25亿年的发展历程。（五）原始生命是如何诞生的？1. 米勒实验：1953年美国生物学家米勒在实验室用充有甲烷、氨气、氢气和水的密闭装置，以加
12、热、放电来模拟原始地球的环境条件，合成了一些氨基酸、有机酸、和尿素等。2. 证明什么？无机小分子物质到有机小分子物质有机小分子物质到有机高分子物质。3. 生命起源的化学进化假说。一些有机化合物汇集到原始海洋中，经过长期而又复杂的化学变化，逐渐形成更大、更复杂的分子，直到形成组成生物体的基本物质蛋白质，以及作为遗传物质的核酸等大分子物质。在一定的条件下，蛋白质和核酸等物质经过浓缩、凝聚等作用，形成了一个由多种分子组成的多分子体系，外面有一层膜，与海水隔开，在原始海洋中又经历了漫长、复杂的变化，最终形成了原始生命。4. 生命诞生的认识：无机小分子物质到有机小分子物质有机小分子物质到有机高分子物质有
13、机高分子物质到多分子体系多分子体系到原始生命原始生命的特征：能进行简单的物质交换；具有原始的繁殖现象。5. 生命诞生的其它假说。宇宙胚胎说：原始生命物质有可能来自外星球，证据是陨石中发现了多种氨基酸和有机物。【典型例题】例1. 下图是记录地球历史的“金钉子”。你知道下列现象或生物分别出现在“金钉子”的哪段时间区域？原始海洋形成于 蕨类植物的繁盛和裸子植物的出现 哺乳动物的出现 恐龙生活的时期 大气中氧气的出现和增多 鱼类的出现和繁盛 解析：F B A B D C 例2. 19世纪70年代末以来，海洋学者乘坐潜水器考察了大洋中脊和裂谷，他们在太平洋的海底山脉附近和加拉帕戈斯海岭发现了一片广阔的区
14、域，从那里的洋底涌出的沸水，温度高达380。海洋的冷水由地壳裂隙渗入洋脊内部，变成热海水，它与玄武岩发生强烈的化学反应，将岩中的金属离子如锰、锌、铜和铁等溶解。这种海下温泉还散逸出大量的气体，其中包括甲烷、硫化氢、氢气。温泉日周围细菌大量繁殖，它们通过使硫化氢氧化来获取生命所必需的能量，进行化学合成，形成初级生命物。细菌同其他比如管状蠕虫、带贝壳的软体动物、螃蟹和虾这样一些更为复杂的生物在此共生着。科学家们在实验室里进行了模拟同样环境的实验。他们把含有氨基酸（甘氨酸、丙氨酸、天冬酰胺）水溶液的试管在134个大气压、250条件下加热6小时后，人们发现，它们形成了一些具有膜质结构的微小球体，直径在1.52.5毫米。根据以上材料，请你对原始生命的诞生提出一个假说。并用波浪线划出支持你的证据。解析：原始生命可能诞生于深海划线略。【模拟试题】（答题时间：25分钟）一. 选择题1. 以下天体系统中，不包括地球的是（ ） A. 太阳系 B. 河外星系 C. 银河系 D. 总星系2. 目前人类对宇宙环境正处于（ ） A. 幻想阶段 B. 适应阶段 C. 利用改造阶段 D. 探索阶段3. 太阳在生命的最后阶段将变成（ ） A. 红巨星 B. 超新星 C. 中子星 D. 白矮星4.
