人类认识的宇宙-教学教案

第一篇：人类认识的宇宙-教学教案

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。它的特殊性表现在这颗行星上具有形形色色的生物，人类是这些生物中最高级的一种。尽管人类的科技探测手段迅猛发展，但目前仍没有发现任何地外文明迹象。虽然在理论上宇宙中可能还有许许多多和地球的条件类似的行星存在，但是与太阳系内其它的行星相比，地球所处的宇宙位置能孕育生物，足以说明地球的与众不同。教材从两个方面分析了地球之所以存在生命现象的原因：（1）地球与太阳的距离适中，使其表面温度有利于生命过程的发生和发展。（2）地球的体积和质量适中，使其引力足够吸引大量气体，形成包围地球的大气层。这两点需要学生掌握。正是因为这样，科学家们猜想，宇宙中有很多和太阳系类似的恒星星系，若其中存在和日地关系相近的情形，则极有可能发现和人类相类似的文明。

人类认识的宇宙

【教学重点】①天体系统的层次；②理解地球是太阳系中一颗特殊行星的含义。

【教学手段】多媒体资料库

【教学过程】

（引课）古训曰：“上下四方曰宇，古往今来曰宙”由此理解宇宙的含义，即体现时间性——不断运动和发展变化；空间性——各种形态的物质构成。

（总结板书）

一、宇宙

二、天体和天体系统

（学生活动：阅读教材p3图1.2思考）天体系统分为几个级别？由大到小的排列顺序是什么？

（教师总结板书）

三、宇宙中的地球

1．太阳系中一颗普通行星（多媒体资料展示，并指导学生阅读教材p4表格和图像）从以下几个方面引导学生思考讨论：地球与其他行星相比有哪些相似性？①质量、体积；②平均密度；③公转、自传周期；④运动特征（即九大行星运动具有同向性、共面性和近圆性，这部分知识需要教师给与补充。）通过比较可以发现：地球无论是结构特点还是运动特点都与其他行星有许多相似的地方，因此说地球是太阳系中一颗普通行星。

（板书）2.太阳系中一颗特殊行星——目前唯一有生命物质存在的星球

（提出问题，引导学生查找资料并讨论）火星与地球相比有许多相似的地方，以至于人们始终怀疑在火星上可能有生命存在，但至今也没有发现生命的痕迹，为什么火星没有生命物质而地球是目前唯一有生命存在的星球？生命存在需要哪些条件？

（教师总结）通过以上对比讨论，使学生明确，生命物质存在的条件有三个：①有适宜的温度；②有液态水；③有适量的适合生物呼吸的大气。这三个条件是火星所不具备的，之所以产生这三个条件的根本原因有两个：地球与太阳的距离适中，因而有适宜的温度和液态水；地球的体积和质量适中，因而有适量的大气。而这两个根本原因对于火星来说，与地球有较大差异，因此目前火星未发现有生命存在。

【设计思想】根据本节教材对知识、能力和价值观念三方面的要求，本节课重点应该是“宇宙中的地球”这部分知识，为了使学生能够更好的理解地球在太阳系中的普通性和特殊性，特别在这部分设计了学生的探究性学习过程，即通过对比九大行星结构特点及运动特征，使学生明确地球与其它行星有很多相似特性，由此说明它是太阳系中一颗普通行星。为了充分调动学生的学习积极性以及对知识的探究意识，在了解地球的特殊性时，设计了一个学生活动，即让学生通过多媒体资料库查找有关火星相关的资料，并与地球进行对比，由此说明为什么火星至今没有发现生命物质的痕迹，地球由哪些与其不同的条件，使其能够有生命存在，通过这个探究活动，既可以培养学生查找资料，处理资料的技能，又可以激发学生的科学探索意识，为后面的学习奠定基础。【板书设计】

第一节 人类认识的宇宙

一、宇宙

二、天体和天体系统

三、宇宙中的地球

1．太阳系中一颗普通行星

2.太阳系中一颗特殊行星——目前唯一有生命物质存在的星球

人类对宇宙的认识 【活动目的】

1.认识到到地球只是一个很普通的行星，但对于我们每个人来说，这颗行星是不可替代的。

2.尽管人类的科学技术发展相当迅速，但远远没有达到认识宇宙全部的地步，我们有无数的天文之谜需要在未来逐渐揭开。

3.激发学生对于宇宙之谜进行探索和思考的兴趣。我们并不期待在不远的将来认识宇宙的全部，但毫无疑问，人类将永远执著地去探索，去追寻宇宙的真谛。因为我们身边的一切都是一个美丽而精彩的星球的一部分，这个星球正实实在在地存在于茫茫的宇宙之中。【活动步骤】

教师可以根据学校和当地的条件组织学生做以下探究活动：

1.带领学生参观天文馆（注意带上照相机和笔记本），让学生搜集尽可能详细的天文资料。

2.组织观看有关的天文科普录像（如星际探寻、登陆火星、苍穹寻奇、不明飞行物等）。

3.查阅相关历史资料，了解人类宇宙认知的变化。如地心说、日心说等。了解一些天文假说。

4.查阅资料，了解我国在天文学上取得的成就。如张衡、郭守敬等。

5.要求学生根据自己搜集的资料（参观天文馆、看录像、查阅杂志书籍、浏览互联网等。写一篇“我生活的宇宙”的论文。

6.可以组织学生对自己搜集的资料进行整理，办一期地理板报。最好能体现最新的科技发展对天文学研究的指导。

第二篇：人类认识的宇宙的教案(合作式)

人类认识的宇宙

一、素质教育目标

（一）知识教学点 1．从天体系统认识宇宙。

2．从太阳系图和九大行星数据认识地球的宇宙环境。

（二）能力训练点

1．分析太阳系图，在图上获取信息的能力。2．分析九大行星数据，归纳思维的训练。

（三）德育渗透点 1．正确宇宙观的建立。2．地球是一颗普通的行星。

二、教学重点、难点、疑点及解决办法

1．重点：天体系统的递进关系。2．难点：如何理解宇宙无限的概念。3．疑点：有无地外生命。

4．解决办法：通过示意图和具体数据建立正确的宇宙观和地球观。

三、课时安排

1课时。

四、学生活动设计

1．请学生画出自己想象中的宇宙模式，用以检查学生对宇宙的认识程度和问题所在。2．请学生讨论地球上为什么会有生命。

五、教学步骤

（一）明确目标

1．认识天体类别和天体系统级别。2．分析地球的宇宙环境和地球初期活动。

（二）整体感知

通过录像使学生感知地球所在的宇宙环境的结构。

（三）重点、难点的学习与目标完成过程 1．我们认识的宇宙 学生讨论：

（1）请学生列举出宇宙中都有什么形态的物质存在？——天体概念恒星、月亮、流星、土星、星云、彗星、小行星、星际物质。教师：出示各种天体的图片，佐证、补充学生的回答。

强调：地球是一个普通的天体。这是使学生站在宇宙的角度客观地观察地球的第一步。

（2）天体与天体之间有无关系，是什么关系？——天体系统教师提示：月亮与地球是什么关系，木星与太阳是什么关系。概念：天体之间通过相互吸引和相互绕转形成天体系统。

学生：自己说出从低级到高级的天体系统，教师补充。地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系。*小知识：

*思考：怎样理解宇宙的无限？教师给出空间尺度以佐证、说明。

*学生活动：

地球半径直径（6371千米）／太阳半径（69.6万千米）= 太阳系直径（120亿千米）／银河系直径（7万光年）= 银河系直径（7万光年）／总星系半径（200亿光年）= 地球半径（6371千米）／总星系半径（200亿光年）= 结论：地球在宇宙中是沧海一粟。2．一颗普通而又特殊的行星——地球

提出问题：地球是太阳系中至今所知的唯一存在生命的星球，你认为地球上的哪些条件是生命生存所必需的？

学生讨论：有氧的大气；有水；温度适宜；安全的空间环境；其它。提出问题：太阳系的其它星球为什么不完全具备这些条件？ 读图分析：地球在怎样的一个宇宙环境中。

读[太阳系示意图]和[九大行星比较数据]你有何启发？ 学生讨论：

（1）行星公转轨道近似为不等距同心圆，行星各占一个轨道，且基本在一个平面上运行，地球的宇宙环境安全。

（2）地球位于第三个轨道上，使地表温度不致太冷或太热。

（3）地球的密度较大，能够吸引住气体分子，为宇宙物质的侵入设置了一道屏障，大部分流星消失在大气层中。

（4）地球适宜的自转周期和公转周期，使地表日温度和年温度变化平缓。对比思考：其它星球为何没有生命，最可能有生命的行星是哪颗？ 学生讨论：内行星太热，远日行星太冷。巨行星质量太大，气体可能过于厚重。

火星上有生命的可能性最大，它的环境与地球相仿。结论：地球在太阳系里是一颗特殊的行星。但是：在银河系中太阳是两千多亿颗恒星中的普通一颗，银河系又是总星系的10亿个星系中普通的一个星系，在这些恒星周围的行星上，应该有生命存在，他们可能比地球人智慧更高。

（四）总结、扩展

宇宙是由无以数计的各类天体组成的庞大空间，地球是浩瀚宇宙中的一颗微尘。地球在漫长的演化过程中出现了高级生命——人类。

美国NASA（航太总属）计划2003～2005年将机器人送往火星采集火星岩石返回地球，2020年机器人到木卫一采样寻找原始生命。目前在地球上113℃的高温环境下找到微生物，采集的冰冻4万年的地层中的苔藓，升温后又开始生长，在强酸环境中仍可找到生命，这使人们对生命生存环境的极限的看法大有改观，但在太阳系中的其它星球上目前尚无高级生命存在的迹象，外星人真的只有到茫茫宇宙中去寻找了。

六、布置作业

1．画一幅宇宙图，说明地球在宇宙中的位置。

（注意指导学生不要站在地球的角度去画宇宙，而要把宇宙环境中的地球表达出来。）

2．举例说明地球是一颗既普通又特殊的星球。

（地球首先是普通的，然后才是特殊的。而地球生命这种特殊性，在广阔的宇宙中又应是一种普遍现象。使学生树立特殊性存在于普遍性之中的辨证唯物主义观点，进而形成辨证的宇宙观。）

3．你认为UFO（不明飞行物）是否到过地球。

（UFO是人们的期盼和向往，但至今还没有证据说明它来过地球，相信随着科学技术的发展，有一天地球人会成为其它星球的UFO，在茫茫宇宙中觅到知音。）

七、板书设计

一、宇宙中的天体和天体系统

1．天体：卫星、行星、小行星、恒星、流星、彗星、星际物质等。2．天体系统：地月系——太阳系——银河系和河外星系——总星系。

二、宇宙中的地球

1．太阳系中的一颗普通的行星。2．太阳系中唯一具有高级生命的星球。（1）安全的宇宙环境。

（2）适宜的日地距离——温度适中。

（3）适宜的体积和质量——适宜呼吸的大气层形成。（4）原始海洋保护生命不受紫外线的破坏。

八、参考资料

1．宇宙真是时间和空间上的无限吗？——宇宙大爆炸

宇宙是从没有时间、没有空间、没有物质，也没有能量的“无”开始，因量子力学的“穿隧效应”而突然诞生的。刚出生时的宇宙大小只有10-34厘米，也就是1厘米的一兆分之一的百分之一。宇宙一经诞生便立即凭借真空的能量产生急剧的膨胀，并在极为短暂的时间内演化成庞大的宇宙。这就是最新的宇宙诞生模型。

大爆炸宇宙学与其他宇宙模型相比能说明较多的观测事实。宇宙有过从热到冷的演化史，（1）观测到河外天体有系统性的谱线红移。（2）氦的丰度相当高，大都是30％，只有在早期高温（100亿度以上）产生。（3）理论创始人伽莫夫曾预言，今天宇宙很冷，温度只有几度开（K），1965年发现微波背景辐射为3开。

如果在21世纪中，我们能够建立量子重力理论，将上述问题解决，则剩下来的问题大概就是：在无数生生灭灭的宇宙之中，是否存在着和我们一样的智慧生物？

2．总星系之外是什么？——宇宙全息论 1948年英国物理学家嘎伯发现了奇妙的光学全息现象，进而发明了全息照相技术，荣获诺贝尔奖。我国生物学家张颖清发现生物体上也存在类似的全息现象1980年创立了震动世界科坛的全息生物学，1986年5月创立了宇宙全息统一论——泛对应性。子系统包含着系统的全部信息，部分包含着整体的全部信息，我们的认识永远是部分，我们认识的由星系组成的总星系是宇宙的部分，它带有宇宙的信息。

3．地球的宇宙环境真的安全吗？——彗木相撞的警示

1994年7月，21颗直径2～3公里的彗核及其略小些的伴随者以每秒60千米的宇宙速度呼啸冲进木星大气，摩擦产生的万余度高温使彗星物质化为一团明亮炽热的火球，释放出5亿颗广岛原子弹的巨大能量，在一场宇宙级的猛烈爆炸中，它们轰轰烈烈化为灰烬。木星的前车之覆会不会在地球上重演？

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1968年，一颗直径1千米、质量10亿吨的小行星在地球之外600万千米处飞掠而去。而1989年3月悄然越过地球轨道的小行星1989FC如果晚到6小时，就会和地球撞个满怀了。人类保护地球免遭撞击的可选择行动方案包括：用激光摧毁危险目标；发射反物质，使入侵者在猛烈的湮灭反应中炸毁或改变轨道；投放太阳风帆，使飞来的小行星在光压下扭转航向。而就人类目前技术水平而言，最切实可行的办法显然还是用火箭发射核弹进行拦截。只要提前将来犯天体推开几十米，等它到达地球时，也许便错开几百万千米了。尽快结束地球不设防的历史，为我们的行星建立有效的防卫系统，这项空前伟大而浩繁的工程必须依靠全人类的共同努力。

第三篇：地理教案：1.1 人类认识的宇宙

1．1 人类认识的宇宙

[重点]地球是太阳系中一颗特殊的行星

所谓特殊是与其它天体相比较而言，就目前所知，唯独地球上有生物，特别是有高级智慧生物，这与地球所处的宇宙环境以及地球本身的条件有关。（1）地球所处的宇宙环境 从两方面分析：一是地球与太阳的关系——太阳的光和热是地球上一切生物赖以生存和人类活动的源泉，因为从地球形成以来所接受的太阳光热条件一直比较稳定。二是地球、其它大小行星同太阳三者的关系——地球及其它大小行星绕日公转不仅方向一致，而且公转轨道面几乎在同一平面上，各行其道，互不干扰碰撞，故运行较为安全。

（2）地球本身具有的条件 地球表面有适宜的温度（平均温度15℃）、液态水、适合生物呼吸的大气。

然后，分析这三个条件产生的原因。[难点]宇宙

可以简要地讲：宇宙由各种形态的天体物质所组成，是时间、空间和天地万物的总称。

也可以较详细地讲——宇宙有两个不同的概念：（1）有限的宇宙，指总星系，是当前科学技术上能观察到的宇宙部分，有的学者（如天文学家金祖孟）称之为科学上的宇宙；有的学者（如上海天文台台长赵君亮）称为“子宇宙”，总星系在时间上有始有终，空间上有边有际。（2）无限宇宙，指哲学理念上的宇宙，有人称之为“母宇宙”，空间上无边无际、无形状、无中心；时间上无始无终，没有起源、年龄、寿命。

此外，仅供教师作参考资料用——“依据钱学森教授的新见解，整个宇宙包含了从渺观→微观→宏观→宇观→胀观世界的五大物质层次。其中，渺观层次向内再分，趋向无限小„„宏观层次（物体→行星、地球）→宇观层次（恒星、太阳系→星系→星系团→超星系团→总星系）→胀观层次（有人推算，至少有103000个‘总星系’式宇宙并存→趋向无限大）。”

第四篇：1.1人类认识的宇宙教案2

人类认识的宇宙教案2 作者：佚名 来源：本站原创 更新：2008-11-5 阅读：

教案

栏目：高中地理

人类认识的宇宙教案2 教学目标: ──知识目标

1.了解宇宙、天体的观念,理解宇宙的基本特征。

2.了解地球是宇宙中既普通又特殊的天体,正确理解地球上存在生命的条件

──能力目标

能运用图表形象掌握太阳系的主要成员,分析说明地球的普通性与特殊性

──德育目标

1.树立科学的宇宙观、发展观;2.通过讲述中国古代取得的天文成就,培养学生爱国情感。

教学重难点

1.天体系统的层次

2.太阳系结构图

3.地球存在生命的条件

教学方法

1.通过讲授法使学生对地球所处的宇宙大环境能有基本的认识、激发其兴趣。

2.引导学生去收集材料,培养其初步的读图分析能力。

课时安排 2课时

教学过程

第一课时

Ⅰ.导入新课: 同学们,地球是我们赖以生存的家园,她为我们提供了生存和发展所必需的物质基础,因此,要实现人类的可持续发展,更好地开发利用自然资源,就必须对我们的家园──地球,有较深刻全面的了解。而地球作为宇宙中的一个天体,其运动和变化又不能不受到其他天体的影响。越来越多的事实说明,地球上发生的不少自然现象如果仅从地球本身找它们的因果关系,有时难以得到满意的解答。因此要全面了解地球,较圆满地理解地球上的一些自然现象,首先要对地球所处的宇宙环境有一个基本的认识。为此,教材就把“宇宙环境”作为全书的开篇第一单元,讲述地球所处的宇宙环境是什么样子。

今天,我们就一起来看一看目前人类认识到的宇宙是什么样子的。下面,请同学们迅速阅读序言部分。

Ⅱ.讲述新课:

<板书> §1.1人类认识的宇宙

一、人类目前观测到的宇宙

(学生看书阅读后回答:什么是宇宙?老师补充讲解、板书)古代,人们把空间称为“宇”,把时间称为“宙”;因此,我们可以说宇宙是空间和时间的总和。而现代的天文探测表明,宇宙是由各种形态的物质构成的,是在不断运动变化的。如果要给宇宙在地理学意义上下个定义的话,我们可以这么定义: 宇宙:是广袤的空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质与能量的总称。也就是天地万物的总称。

<板书> 1.宇宙的概念

古代:空间—时间

现代:物质—运动

地理学定义:……

人类对宇宙的认识经历了漫长曲折的过程,下面我们就一起来回忆一下人类对宇宙的认识过程: <板书> 2.人类对宇宙的认识过程: 模糊的天地概念(托勒密“地心说”)→太阳系(哥白尼“日心说”)→银河系(18世纪、赫歇尔)→上百亿年和上百亿光年的时空区域(20世纪60年代以来、空间探测技术的发展)古代,人们出于农业生产或辨识方向等一些生活、生产的需要,必然要对其所处的自然环境、宇宙空间现象进行观察,由此衍生出原始的天文地理学。当时,由于技术原因,人们对宇宙环境的观测主要依靠肉眼观测,因此,所能观测到的范围十分有限,其所讨论的天文、宇宙就不外乎模糊概念上的大地和天空。这个时期主要的宇宙观有古希腊毕达哥拉斯学派提出的中心火团说、阿里斯塔克的太阳中心说以及古罗马的托勒密提出的“地心说”。(大致说明各学说观点)其中“地心说”由于符合人们日常的视觉体验,加之符合了基督教“上帝以地球为中心创造宇宙”的教义,因此较易得到人们的接受与推广。

然而“地心说”的理论体系对行星运动规律难以作出圆满的解说。文艺复兴时代的后期,由于科学技术的进步以及思想的解放,波兰的天文学家哥白尼提出了“日心说”。其后,德国天文学家开普勒进一步发展修正了哥白尼学说,创立了行星运动的三大定律,而意大利天文学家伽利略则第一个用望远镜观察天体,证明了哥白尼天文学说的正确。而伟大的天文学家牛顿发现了万有引力,提出万有引力定律,揭示了行星运动的原因,这对后来海王星、冥王星的发现做出了巨大的贡献。以上这些成就在当时勾勒出较完整的太阳系结构。这一时期,人们的宇宙观仍主要限于太阳系。时间推移到18世纪,英国天文学家赫歇尔观测证实,银河系是范围有限的恒星体系,并建立了银河系的天文体系,从而将人类认知的宇宙范围拓展到星系级别。

之后,随着科学继续发展,技术不断进步,人类的宇宙范围观念也日渐扩大。特别是20世纪60年代以来,由于大型天文望远镜的使用,分光仪、射电技术的成熟,人造卫星、探测器等空间探测技术的发展,使天文观测的尺度大大扩展,达到上百亿年和上百亿光年的时空区域。

这里的光年是一个长度距离单位,它是指光在一年中所传播的距离,我们知道光的传播速度约为30万km/秒,照此计算,1光年约为94605亿km。那么,能否说宇宙的范围大小就是这百亿光年呢。显然不行,这里所指的是目前我们所能观测到的,随着科技的进步,我们认识的宇宙范围一定会继续扩大。

我们在前面讲过,宇宙是物质的世界,那么宇宙到底是什么样子呢? 物质的东西,总有个外化的存在形式。例如,人的外化存在形式就是一个个有血有肉的“人体”。仿此,宇宙(天)的物质存在形式就是一个个的“天体”。

就像我们人体有高矮胖瘦的体态差异,黑白黄褐的肤色差异,男女老少的性别、年龄差异等等方面的差异一样,天体在大小、质量、光度、温度等方面也存在着差别,这就是天体的多样性。

天体的多样性体现在什么地方呢?在晴朗的夜晚,我们可以用肉眼看到:星光闪烁的恒星(这是一种能够自行发光、发热的天体)、轮廓模糊的星云(主要成分为H,呈云雾状),这两种天体是宇宙空间中最基本的天体。还有较明显位移的行星(绕太阳[恒星]运转、反射太阳光线)、以及有圆缺变化的月亮、一闪即逝的流星、拖着长尾巴的彗星。

此外,在宇宙空间中,还有一些我们单凭肉眼看不见的天体,比如一些星际气体和尘埃,以及人类制造发射到宇宙空间的人造天体:如人造卫星、空间探测器、空间站等。

(边引导学生看图讲解边板书)<板书>

3、宇宙的物质性

(1)天体:宇宙间物质的存在形式。

(2)天体的多样性

自然天体: 恒星------星光闪烁(自行发光、发热)星云------轮廓模糊,主要成分为H,呈云雾状)

行星------移动(绕恒星运转、反射恒星光线)卫星------月亮(地球的卫星,有圆缺变化)流星------一闪即逝

彗星------拖着长尾巴

星际气体和尘埃

人造天体: 人造卫星、空间探测器、空间站等

这里有一点需要提醒同学们注意:天体是指存在于宇宙空间(星际空间)的物质。因此,掉落到地面的陨石、陨铁等就不能被称为天体。

地球作为一个整体是个天体,但地球的一部分或附属部分就不能称为天体,如地球大气、发射架上的人造卫星等。

我们前面讲过,宇宙处于不断的运动和发展中,这就是宇宙的运动性。

根据牛顿发现的万有引力定律,天体只要有了质量,就会相互吸引。而如果天体既相互吸引又相互绕转,就形成天体系统。那么是否所有的天体都属于天体系统呢?不,只有那些既相互吸引又相互绕转的天体才能称为天体系统。

目前,人们将认识到的天体系统,从小到大排列,分为以下几个层次: 月球绕地球运行构成地月系,九大行星及其卫星以及流星、彗星、小行星和星际气体和尘埃等构成太阳系,太阳系又和跟太阳系相似的其他一些恒星系构成银河系,而银河系又和河外星系(简称星系)共同构成总星系──这是目前我们所观测到的宇宙的范围。讲了上述的内容,同学们不免要问:宇宙为什么是这个样子呢?这就涉及到宇宙的起源及演化。

关于宇宙的起源,我国有盘古开天劈地的传说,西方则有“上帝创造宇宙”的信仰。我国盘古开天辟地的传说是这样的:“盘古生其中……万八千岁,盘古出,而天地分,阳清者为天,阴浊者为地……盘古日长万八千丈,天日高万八千丈,地日厚万八千丈。”这与我们现代天文学家所提出的宇宙大爆炸理论在思想上十分接近。

宇宙大爆炸的观点认为:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上,物质密度也相当大。此时,宇宙间只有中子、质子、电子、光子、中微子等一些基本粒子形态的物质。由于高温,这些物质极不稳定。在150亿年前的某个时刻,宇宙突然爆炸膨胀开来,这些物质迅速向外辐射出去,刹那间,宇宙空间扩大了1029倍,温度亦随着宇宙的膨胀而迅速下降。当温度下降到10亿度左右时,中子开始失去自由或衰变,或与质子结合成重H(氢)、He(氦)的原子核,原子核继而捕获电子,早期化学元素开始形成。当温度继续下降到几千度时,辐射减弱,此时,宇宙主要物质是气态的,之后气体逐渐凝聚成星云,再进一步形成各种各样的恒星体系;期间,也有一些已经形成的恒星爆炸成星云或进一步塌缩为白矮星、中子星、黑洞以及膨胀成红巨星。这就是我们今天所看到的宇宙。

因此,我们说宇宙中的天体不是同时形成的,各自都有其发生、发展、衰变的历史。作为整体的宇宙,也经历了温度从高到低、物质密度从密到稀的演化。

<板书>

4、宇宙的运动性

(1)天体系统:天体相互吸引又相互绕转

天体系统层次:(见文中)(2)宇宙的演化:温度从高到低、物质密度从密到稀

Ⅲ、课堂小结: 今天我们暂时讲到这,下节课我们将继续进一步学习“宇宙中的地球”部分。请同学们做好预习,并着重掌握前面所学的各种天体的特征以及天体系统的层次结构。

第五篇：人类宇宙探索过程

人类宇宙探索过程

1957年10月4日，前苏联第一颗人造卫星上天，拉开了人类航天时代的序幕。前苏联宇航员、大名鼎鼎的加加林，于1961年4月12日，乘坐前苏联“东方号”飞船，环绕地球飞行了一圈，历时近两个小时，成为了第一位进入太空的人。

月球是距离地球最近的天体(约38万公里)，是人类进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2号探测器在月球着陆，这是人类的航天器第一次到达地球以外的天体。同年10月，月球3号飞越月球，发回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号着陆于丰富海，把100克月球土壤送回了地球

美国的“徘徊者”3-5号月球探测器

“勘测者”月球探测器

美国发射的月球轨道器

“阿波罗”11号的登月舱

“阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱

“阿波罗”11号宇航员阿尔德林在月球表面

宇航员阿尔德林在美国国旗旁留影

“阿波罗”11号宇航员在月球表面留下的足印

“阿波罗”15号的月球车

“阿波罗”17号的月球车在月球上行驶

“克莱门汀”号无人驾驶飞船

环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器

美国在20世纪60年代开始的雄心勃勃的“阿波罗”计划的目的就是将人类送上月球进行实地考察。在此之前的1961年到1967年间，9个“徘徊者”、7个“勘测者”探测器和5个月球轨道器先后对月球进行了考察。它们拍摄了月球的照片，并分析了月球的土壤，为登上月球做好了准备。随后美国便使用“土星”5号运载火箭先后向月球发射了17艘“阿波罗”飞船。其中“阿波罗”1-3号是试验飞船，4-6号是无人飞船，7号飞船载人绕地球飞行，8-10号载人绕月飞行，11号至17号是载人登月飞行。

1969年7月16日发射的“阿波罗”11号使人类首次登上了月球。执行该次任务的是阿姆斯特朗、阿尔德林和柯林斯。飞船抵达月球轨道后，柯林斯驾船绕月飞行，另两名宇航局驾驶登月舱于7月20日降落在月球表面的静海。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人。宇航员在月球表面进行了实地的科学考察，并把一块金属纪念牌和美国国旗插上了月球。此后又有5次成功的登月飞行，宇航员在月球上停留的时间总共约300小时。此后对月球的考察几乎停滞，直到1994年，美国又发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船，对月球进行了新的地貌测绘，其目的是为在不久的将来建立月球基地和月基天文台作准备。1998年1月6日发射升空的“月球勘探者”携带有中子光谱仪探测氢原子。它发现在月球两极的盆地底部存在水。

金星的半径、质量、密度等与地球接近，是地球的姊妹行星。人们对它的兴趣很大，然而，地面观测所得的资料比较贫乏，对金星的研究充满了未知数。航天器可以使人们了解它更多的信息。虽然最初的几次探测器发射都失败了，但1962年美国发射的水手2号从距金星35000千米处飞过，成功地实现了航天器首次飞越行星，同时它发现金星表面温度高达400多度。1969年至1981年，前苏联的金星5号至14号探测器先后在金星表面着陆成功，执行了多项科学考察任务。美国1978年5月20日发射的先驱者-金星1号经过长距离飞行，于同年12月4日到达金星并围绕它飞行，它用雷达探测了金星地形。先驱者-金星2号到达金星后向金星大气释放了4个探测器，探测器在向金星表面坠落的过程中，获得了金星大气、云层、磁场等各方面的数据。1989年美国发射的“麦哲伦号”探测器又运用综合孔径雷达对金星表面进行了探测。这些探测使我们了解到金星的磁场很弱，表面气压是地球海面气压的90倍。金星12号还探测到了闪电。美国发射的“水手10号”飞船在考察了金星之后，曾3次飞临水星。是它发现了水星的磁场和磁层，并探测出水星大气的主要成分是氦。飞船上的两个摄像机拍摄了多幅图象，揭示出水星地形是由大量的陨石坑和盆地组成的。

美国的“水手”1号，1962年7月发射，目的地是金星

“水手”2号金星探测器，1962年8月发射

1967年发射的金星探测器“水手”5号

1973年发射的“水手”10号探测器

1989年发射的“麦哲伦”号金星探测器

“麦哲伦”号金星探测器

火星很像地球，有坚硬的表面和四季的交替。同时它还拥有随四季变化的极冠。在望远镜观测时代，人们还曾有认为火星上有人工的运河。人类对火星的兴趣一直是非常浓厚的，因此到现在已经20多艘飞船执行了探测火星的任务了。1962年前苏联发射了“火星1号”、“宇宙21号”，美国发射了“水手3号”，但均遭到了失败。1964年1月28日发射的“水手4号”于1965年7月14日在距离火星的一万公里的高空成功掠过，获得了第一批火星的照片。1974年，前苏联发射的“火星5号”宇宙飞船首次拍摄了火星的彩色照片。随后两国又相继发射了多个绕火星飞行的轨道器，更加详细地了解了这颗行星的情况。

1976年，美国的海盗1号和海盗2号登陆器分别在火星上降落，并在降落的过程中，测量了大气温度的分布情况、火星大气压的情况。火星上有干涸的河床，有流水冲击的特征，这表明在过去有过大量的水。海盗号飞船的分析结果表明火星大气和表层物质中没有有机分子存在。摄像机监视结果也表明火星上没有生命活动的迹象。因此我们也许可以下结论说，火星表面现在可能没有生命，如果更严格的说，是没有与地球上类似的生命。人们不仅对火星感兴趣，也对火星的两个卫星感兴趣。在1988年，7月7日和7月12日，前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。

1964年发射的“水手”4号探测器

美国的“海盗”1-2号火星探测器

“海盗”号的火星着陆器

“海盗”号的着陆器在降落过程中打开降落伞

“海盗”号着陆器在火星表面软着陆

“海盗”1号拍摄的火星表面景色

“火星观察者”探测器

“火星探路者”降落后的想象图

“探路车”携带的六轮小车机器人“漫游者”

“探路者”用气囊作为缓冲降落在火星表面

“探路者”成功降落后释放出六轮小机器人

“探路者”拍摄的火星景色360度全景照片

“火星全球探勘者”探测器

“火星极地着陆者”探测器

“火星气候观测者”探测器

环绕火星飞行的“2001火星奥德赛”探测器

欧洲空间局计划发射的“火星快车”的轨道器

“火星快车”的着陆器 到最近几年，随着科技的飞速发展，人们可望在下世纪初直接登上火星进行实地考察，彻底弄清火星生命问题。因为它是太阳系中最有可能存在生命的星球。在人类踏上火星之前，将进行一系列的准备。1993年美国“火星观察者”探测器在进入环绕火星的轨道之后，与地球失去联系，导致计划失败。1996年12月，美国又发射了“火星探路者”探测器，经过7个月的星际飞行，在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车，可以在火星的表面漫游，因而叫做火星漫游者，价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤。照片证实了海盗号的结论，火星上曾发生过大洪水。

1996年11月美国发射了“火星全球勘测者”，在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波，经过火星大气后到达地球，由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。1999年1月3日，“火星极地着陆者”发射成功。然而，在飞行了11个月并登陆到火星上以后，就与地面失去了联系，宣告了这次航天活动的失败。此后发射的火星气候观测器也遭失败。2001年，美国又发射了“火星奥德赛”探测器，现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。

欧洲空间局计划于2003年发射“火星快车”探测器考察火星，这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。

美国的“先驱者”10号于1973年12月4日首次掠过木星，并传回了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过海王星轨道后成为飞出太阳系的第一个人造天体。接着“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”也相继飞越木星和木卫。

“先驱者”10号、11号各自携带了一块相同的镀金铝板，上面刻有人类男女的裸像，以及太阳与九大行星位置的示意图，还指明了它来自太阳系的第三颗行星。“旅行者”1号和2号探测器，则各自带有一套“地球之声”的光盘，唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各类地球上的声音和音乐。包括了中国长城和中国人家宴的照片，粤语、厦门话和客家话的问候，和中国古曲“流水”。它们作为地球的名片希望有朝一日能被“外星人”收到。

“先驱者”探测器

“先驱号”号携带的镀金铝板

“旅行者”号探测飞船

“伽利略”号木星探测器，背景是巨大的木星

飞越各大行星的“旅行者”号

“旅行者”号探测器

从旅行者号拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到木星上有极光。有趣的是，木卫一上有一座正在喷发的火山，喷发的高度达到30公里，喷发速度是每秒几百米到1公里。“旅行者”飞船还发现了土星有射电辐射，频率在3千赫到1.2兆赫之间。1986年1月，“旅行者2号”飞船又测出天王星的自转轴和磁轴有很大的交角。飞船还拍摄了天王星卫星的照片，随后它又拜访了海王星，并发回了照片。“伽利略”号的任务是观测木星系统，它观测了木星的大红斑，还向木星云层释放了一个探测器。这个探测器依靠降落伞进入木星大气，在它被巨大的木星大气压力摧毁前向地球传回了许多宝贵的资料。“伽利略”号对木卫二和木卫四的观测的结果还显示这两个木星卫星的表面之下可能有液态水海洋。有液态水存在就意味着可能有生命生存，这无疑是一个令人振奋的消息。

由航天飞机组装中的“伽利号”号探测飞船

“伽利略”号探测器

“伽利略”号探测器与狂暴的木星云层

“伽利略”号释放的探测器进入木星大气

飞行在木星轨道上的“伽利略”号

组装中的“伽利略”号

“伽利略”号飞越木卫一

环绕木星飞行的“伽利略”号

“伽利略”号对木卫一进行探测

“伽利略”号与木卫一

“伽利略”号木星探测器，背景是巨大的木星

“卡西尼”号土星探测飞船

美国于1997年10月15日发射了“卡西尼”号飞船，它是第一艘使用核动力电池的飞船。“卡西尼”号的主要任务是探测土星系统，并将向土星最大、最神秘的卫星——土卫六释放出一个名为“惠更斯”的探测器。土卫六是一个被浓厚的大气包裹着的星球，其环境与早期的地球有些类似，使用一般观测手段无法看清它的表面。“卡西尼”号将于2004年七月抵达土星系。此外美国宇航局还计划进行更多的行星探测计划，以便更多地了解我们生存的太阳系。其中包括向木卫二发射一个探测器，用以探测木卫二隐藏在冰层下的巨大液态水海洋。如果技术成熟，有可能向木卫二表面释放一个水下探测器，找寻可能存在的地外生命。

“卡西尼”号探测飞船

“卡西尼”号穿越土星光环

“卡西尼”号与巨大的土星光环

“卡西尼”号与土卫上的冰悬崖

“卡西尼”号与处于土星阴影中的土卫

从一个土卫的冰悬崖下仰望土星和“卡西尼”号

“卡西尼”号掠过金星

“卡西尼”号掠过地球

“卡西尼”从木星附近掠过

土星巨大的光环与“卡西尼”号

“卡西尼”号与一个有冰火山的土卫

冰冻的土卫和“卡西尼”号

“卡西尼”号飞越土卫上的冰原

“卡西尼”号释放的惠更斯探测器进入土卫六大气

“惠更斯”依靠降落伞降落在土卫六

降落在土卫六表面的“惠更斯”

计划进行的对木卫二的探测

进行中的“新地平线”冥王星-开普带探测计划

宇宙飞船不仅仅用于对太阳系内的大行星及卫星进行近距离观察。1985-1986年哈雷彗星回归过程当中，有5艘飞船对它进行了近距离观测，有许多令人惊奇的发现。例如，哈雷彗星的核并非人们想象的球状，而是椭球状，气体和尘埃从核的表面几个活动区域喷出。欧洲空间局的计划中，已经或即将开始对7个短周期彗星进行空间探测。它们是“深空1号”（DS1）计划、“星尘”计划、“等高线”计划、“罗塞塔”计划、“深空4号”（DS4）计划。其中DS1和DS4计划是与美国国家宇航局合作的。

于1998年10月发射的“深空1号”飞船，将飞越小行星3352号McAuliffe、火星、以及威尔逊-哈林顿彗星。飞船与彗星将于2000年6月相遇。DS1将以约15公里/秒的速度距彗核约500公里处飞过，对彗发、彗核进行观测。它首次采用了离子发动机。飞船于2010年5月将样品送回地球。

“深空1号”探测飞船

对小行星进行考察的“深空1号”

飞行中的“深空1号”

着陆在彗星表面的“深空4”号

“星尘”号探测器。

进行彗星样本采集的“星尘”号

“星尘”在1999年2月发射，飞向怀尔德－2彗星，并将首次带回珍贵的彗星样品。

“罗塞塔”将于2003年发射，对Wirtanen彗星及其环境进行长达近两年的仔细研究。9年之后，飞船与彗星相遇，总重20公斤的仪器将降落在彗星表面。这些仪器将采掘彗星表面和近表面样品进行研究，并用声波法探测彗星内部结构，研究周围等离子体与太阳风相互作用等。

“深空4号”飞船将于2003年4月发射，于2005年12月进入环绕Tempel 1彗星的轨道，并于2006年4月将着陆器送上彗星表面作实验。最后，将彗星表面下不同深度的物质分装在3个不受外界影响的密封金属罐内，由着陆器的上半部将样品送回飞船。飞船于2010年5月将样品送回地球。

空间站是人类在太空进行各项科学研究活动的重要场所。1971年，前苏联发射了第一座空间站“礼炮”1号，由“联盟”号飞船负责运送宇航员和物资。1986年8月，最后一座“礼炮”7号停止载人飞行。1973年5月14日，美国发射了空间站“天空实验室”，由“阿波罗”号飞船运送宇航员和物资。1974年天空实验室封闭停用，并于1979年坠毁。

1986年2月20日，前苏联发射了“和平”号空间站。它全长超过13米，重21吨，设计寿命10年，由工作舱、过渡舱、非密封舱三个部分组成，有6个对接口，可与各类飞船、航天飞机对接，并与之组成一个庞大的轨道联合体。自“和平”号上天以来，宇航员们在它上面进行了大量的科学研究。还创造了太空长时间飞行的新纪录。“和平”号超期服役多年后于2001年3月19日坠入太平洋。1983年，欧洲空间局发射了“空间实验室”，它是一座随航天飞机一同飞行的空间站。

国际空间站是建造中的新一代空间站。它由美国和俄罗斯牵头，联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。空间站从1994年开始分多个步骤建设安装，至2006年全部建成。建成后空间站将长110米，宽88米，质量超过400吨，将是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体。可供6至7名宇航员同时在轨工作。

前苏联“礼炮”4号空间站

对接在一起的前苏联“量子”号飞船与联盟号飞船

美国的“天空实验室”空间站

俄罗斯“和平”号空间站

飞行中的“和平”号空间站

俄罗斯“和平”号空间站

在地球轨道运行的“和平”号

建成后的国际空间站

国际空间站建成后的外观

建成后的国际空间站

建设中的国际空间站照片

建设中的国际空间站

“哈勃”空间望远镜

维护中的“哈勃”空间望远镜

“哈勃”空间望远镜

“钱德拉”X射线空间望远镜

“钱德拉”X射线空间望远镜

欧洲空间局的“XMM”空间望远镜

与“和平”号对接的阿特兰蒂斯号航天飞机

返回地面的“哥伦比亚”号航天飞机

等待发射的“发现”号航天飞机

升空的“发现”号航天飞机

升空的“奋进”号航天飞机

返回地面的“奋进”号航天飞机

1981年全世界第一颗红外天文卫星发射升空。而对于天文学上有重要意义的事件是1990年4月25日由美国“发现”号航天飞机送入太空的哈勃空间望远镜(HST)。它的目的是探测宇宙深空，了解宇宙起源和各种天体的性质和演化。HST耗资21亿美元，对天文学特别是天体物理学的推动是巨大的。在空间放置望远镜可以摆脱大气的干扰，没有大气消光的问题，同时因为没有大气，设计的望远镜可以达到衍射极限。它的镜面不受重力的影响，不会变形，望远镜有极高的分辨率。它是人类的千里眼，探索宇宙奥秘的利器。此后美国和欧空局又相继发射了“钱德拉”空间X射线望远镜和XMM空间天文台等。美国的航天飞机是目前世界上唯一一种用于在地面和近地轨道之间运输人员物资，并可重复利用的航天器。它也可以在太空中进行各种科学实验活动。