3.3人類對(duì)宇宙的探索（解析版）

◆網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

◆課本導(dǎo)學(xué)

一、從地心說到日心說

二、現(xiàn)代宇宙學(xué)說

三、銀河系和河外星系

四、恒星

◆基礎(chǔ)訓(xùn)練

知識(shí)點(diǎn)1從地心說到日心說

知識(shí)點(diǎn)2現(xiàn)代宇宙學(xué)說

知識(shí)點(diǎn)3銀河系和河外星系

知識(shí)點(diǎn)3恒星

易錯(cuò)點(diǎn)1對(duì)星系運(yùn)動(dòng)模型認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤

易錯(cuò)點(diǎn)2對(duì)恒星演化的圖示認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤

◆強(qiáng)化訓(xùn)練

第1頁共19頁

一、從地心說到日心說

1.我國古代對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)

(1)“蓋天說”

①出現(xiàn)時(shí)間：中國戰(zhàn)國時(shí)期。

②主要內(nèi)容：天圓如張蓋，地方如棋盤。

(2)到秦漢時(shí)期，人們初步認(rèn)識(shí)了太陽、月球和5顆行星（金星、木星、水星、火星、土

星，即“金木水火土”）的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能推算天象的發(fā)生。

2.“地心說”

(1)時(shí)間和創(chuàng)立人：早期的希臘人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世紀(jì)，

希臘天文學(xué)家托勒密在亞里士多德等前人對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了地球中心學(xué)說，

創(chuàng)立了“地心說”模型。

【名師講解】“地心說”是世界上第一個(gè)行星體系模型。盡管它把地球當(dāng)作宇宙中心是錯(cuò)

誤的，但是它的歷史功績不應(yīng)被抹殺。

(2)主要內(nèi)容

托勒密的“地心說”示意圖

(3)影響：“地心說”可以解釋5顆行星的觀測(cè)路徑，以及太陽、月球的運(yùn)動(dòng)路徑。盡管托勒

密的“地心說”模型并不正確，但它能解釋很多人們觀察到的天文現(xiàn)象，在隨后的1000多年里，

普遍為人們所接受，并給發(fā)現(xiàn)“地心說”不足的人們?cè)斐闪穗y題。

第2頁共19頁

教材<思考與討論>“日心說”中有關(guān)宇宙以太陽為中心的提法也有不正確之處，請(qǐng)用相

關(guān)知識(shí)結(jié)識(shí)（見課本第117頁）

◆

太陽不是處于宇宙的中心。太陽位于太陽系中，太陽系屬于銀河系，太陽系也不在銀河系

的中心。銀河系也是眾多星系中的一個(gè)，并非宇宙中心。

【例1】下列關(guān)于“地心說”宇宙體系的說法，不正確的是（）

A.認(rèn)為地球是宇宙的中心

B.打破了“天圓地方”的宇宙觀，建立了宇宙空間的觀念

C.可以解釋5顆行星的觀測(cè)路徑

D.發(fā)展了“日心說”宇宙體系

答案：D

解析：“日心說”推翻了“地心說”的理論。

3.“日心說”

(1)提出背景：科學(xué)家們經(jīng)過仔細(xì)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)行規(guī)律與托勒密的宇宙體系并不吻合。

(2)提出過程：16世紀(jì)，哥白尼用自制的簡陋儀器，經(jīng)過20年的天文觀測(cè)與研究發(fā)現(xiàn)，與

其他5顆行星一樣，地球也是一顆行星。在得出地球是一顆行星后，哥白尼為太陽系建立了一

個(gè)“日心說”模型。哥白尼在臨終前，出版了著作《天球運(yùn)行論》，闡述了“日心說”的理論基礎(chǔ)。

【名師講解】科學(xué)家在對(duì)宇宙各方面建模時(shí)仍遵循簡單、對(duì)稱和美觀的原則。

(3)主要內(nèi)容：認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球和行星都圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。

哥白尼的“日心說”示意圖

(4)影響：與地球是宇宙的中心的觀點(diǎn)相比，“日心說”的提出是一個(gè)重大突破。但哥白尼保

留了希臘人的行星做圓周運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，也未能正確解釋行星的運(yùn)動(dòng)方式與成因?！叭招恼f”挑戰(zhàn)

了當(dāng)時(shí)占主導(dǎo)地位的“地心說”。

【名師講解】現(xiàn)代科學(xué)方法探索自然的思想，須用實(shí)際觀測(cè)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不合格的思想

會(huì)被拋棄。采用這種方式，科學(xué)家慢慢形成了理解宇宙的更好知識(shí)體系。

(5)伽利略對(duì)“日心說”學(xué)說的推廣

①科學(xué)家伽利略所收集的證據(jù)，逐漸讓人們相信“日心說”是正確的。伽利略對(duì)哥白尼學(xué)說

的發(fā)展與傳播起到了很大作用，留下了不可磨滅的印記。

第3頁共19頁

②學(xué)說的證據(jù)1609年，伽利略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天空，為“日心說”提供了新的觀測(cè)證

據(jù)：

a.太陽上有黑子，說明太陽并不完美；

b.圍繞著木星的有4顆衛(wèi)星，說明并非所有天體都在繞地球運(yùn)行。

c.木星有衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的事實(shí)為哥白尼學(xué)說提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。

d.金星的位相變化也說明金星并不是圍繞地球公轉(zhuǎn)的。

③伽利略挑戰(zhàn)了居于統(tǒng)治地位的“地心說”。1633年，羅馬宗教裁判所判處伽俐略終身監(jiān)

禁，隨后改為軟禁，直到他在1642年病逝。

(6)學(xué)說的重要意義

哥白尼“日心說”的建立，使我們的認(rèn)識(shí)從“地球中心”走向“太陽中心”。今天，我們知道，

太陽系包括太陽、行星及其衛(wèi)星，以及各種更小的天體，這些大大小小的天體都圍繞太陽公轉(zhuǎn)。

【例2】下列關(guān)于“日心說”宇宙體系學(xué)說的說法，不正確的是（）

A.“日心說”闡明了天體運(yùn)行規(guī)律，為后人認(rèn)識(shí)太陽系，進(jìn)而認(rèn)地球的起源奠定了基礎(chǔ)

B.“日心說”挑戰(zhàn)了長期居于統(tǒng)治地位的“地心說”

C.“日心說”從現(xiàn)代天文學(xué)的角度看是正確的

D.伽利略為“日心說”的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)

答案：C

解析：“日心說”在今天看來，也不是正確的，因?yàn)樘柌⒉皇怯钪娴闹行摹?/p>

二、現(xiàn)代宇宙學(xué)說

1.宇宙的組成

我們看到的宇宙是由各種不同的天體系統(tǒng)組成的?？茖W(xué)家借助現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡，揭開了宇宙中

的許多奧秘。

【名師講解】宇宙學(xué)——研究宇宙的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和演化(起源、演化和死亡)的科學(xué)。

2.星系的觀測(cè)

二十世紀(jì)一二十年代，天文學(xué)家用大型望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了銀河系以外的星系，測(cè)出不同星系間

的距離，判斷它們的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)方向。

3.星系的運(yùn)動(dòng)

(1)時(shí)間和發(fā)現(xiàn)者：1929年，天文學(xué)家哈勃根據(jù)自己對(duì)銀河系以外星系距離的測(cè)定，結(jié)合

其他天文學(xué)家的工作，分析了20多個(gè)星系的退行速度和距離。

(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：銀河系以外的大多數(shù)星系都在遠(yuǎn)離我們而去，距離越遠(yuǎn)，離開我們的速度

越大。這表明，我們所處的宇宙正在膨脹。

(3)哈勃定律

①內(nèi)容：星系的退行速度與它們到地球的距離成正比。即星系到觀察者的距離越遠(yuǎn)，星系

退行速度越快。哈勃定律可以用公式表示為：v=Hd

其中v為星系退行速度，d為星系到觀察者的距離，H為哈勃常數(shù)。

第4頁共19頁

②意義：哈勃定律被隨后的進(jìn)一步觀測(cè)所證實(shí)。哈勃定律反映了整個(gè)宇宙的整體性，展示

了一幅宇宙整體退行圖景，即宇宙正在不斷地膨脹。

教材<思考與討論>幾乎所有的星系都再退行，是否意味著地球處于宇宙的中心？（見課

本第119頁）

◆

不是的，幾乎所有的星系都在退行，并不意味著地球處于宇宙的中心?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，除

了距離最近的星系之外，其他的星系都在遠(yuǎn)離地球而去。此外他們還發(fā)現(xiàn)，距離越遠(yuǎn)的星系，

其退行的速度越快。但是，這些星系的退行運(yùn)動(dòng)并不是穿行于宇宙空間之中的，而是宇宙空間

自身的整體膨脹。

【例3】下列關(guān)于星系間距離的描述，正確的有（）

①地球與宇宙中所有星系的距離都在擴(kuò)大

②地球與宇宙中星系的距離有的在擴(kuò)大，有的在縮小

③宇宙中星系間的距離都在擴(kuò)大

④宇宙中星系間的距離有的在擴(kuò)大，有的在縮小

A.①④B.①③C.②③D.②④

答案：B

解析：根據(jù)哈勃的發(fā)現(xiàn)可知，所有的星系都在遠(yuǎn)離我們而去，星系間的距離在不斷地?cái)U(kuò)大。

4.星系運(yùn)動(dòng)模型的建立

為了幫助我們更好地理解星系是如何運(yùn)動(dòng)的，我們可以建立星系運(yùn)動(dòng)模型、了解星系運(yùn)動(dòng)

的特點(diǎn)。

教材<探索活動(dòng)>觀察充氣氣球上小紙片距離的變化（見課本第119頁）

氣球上貼上圓形小紙片后，持續(xù)向氣球充氣，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球上圓形小紙片間的距離在不

◆

斷擴(kuò)大，如果這些圓形小紙片代表星系，那么原先靠得很近的“星系”之間的距離在不斷地增

大。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：星系在膨脹的宇宙中就好比氣球表面的圓形小紙片，在宇宙膨脹的過程中，星

系之間都在不斷地遠(yuǎn)離，而且相距越遠(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離速度越快。

【例4】[臺(tái)州中考]如圖，用生面團(tuán)的發(fā)酵過程模擬宇宙的膨脹過程，生面團(tuán)里的葡萄干

代表一個(gè)個(gè)星系。面團(tuán)發(fā)酵膨脹過程中，葡萄干之間的距離在不斷變大，能模擬星系在（）

A.彼此靠近B.緩慢結(jié)合C.相互遠(yuǎn)離D.保持不動(dòng)

答案：C

第5頁共19頁

解析：星系之間的距離在不斷擴(kuò)大，那么整個(gè)宇宙的體積也就在不斷地?cái)U(kuò)大，也就是整個(gè)

宇宙在不斷地膨脹。若用面團(tuán)上的葡萄干來模擬星系，結(jié)合圖示可知，各個(gè)葡萄干之間的距離

變大，說明了星系距離在變大，星系在相互遠(yuǎn)離。

5.愛因斯坦的相對(duì)論對(duì)宇宙研究的貢獻(xiàn)

(1)1915年，著名科學(xué)家愛因斯坦建立了廣義相對(duì)論，他將廣義相對(duì)論用于宇宙的研究，

建構(gòu)了一個(gè)靜態(tài)的宇宙模型。

(2)1922年，蘇聯(lián)科學(xué)家弗里德曼從廣義相對(duì)論出發(fā)，得到了一個(gè)均勻地膨脹或收縮的宇

宙模型，遺憾的是這個(gè)動(dòng)態(tài)模型并不為當(dāng)時(shí)的人們所重視。當(dāng)哈勃定律公布后，人們驚喜地發(fā)

現(xiàn)，天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象正是理論模型所預(yù)言的現(xiàn)象。理論預(yù)言被天文觀測(cè)證實(shí)了!

【名師講解】現(xiàn)代宇宙學(xué)以愛因斯坦的廣義相對(duì)論為理論基礎(chǔ)，以天文觀測(cè)為事實(shí)依據(jù)。

6.宇宙大爆炸理論

(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理論。

(2)主要內(nèi)容：宇宙起源于極高溫、極高密度的“奇點(diǎn)”的大爆炸，之后宇宙不斷膨脹、溫度

不斷下降，生成各種物質(zhì)，形成各種星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍將繼續(xù)膨脹下去。

(3)宇宙大爆炸理論的證實(shí)

①理論預(yù)言：大爆炸使宇宙中充滿了輻射，隨著宇宙膨脹、降溫，當(dāng)今宇宙中仍充滿著大

爆炸殘余的輻射，對(duì)應(yīng)的溫度約為5K(K為熱力學(xué)溫度單位)。

②實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果：測(cè)到來自空間各個(gè)方向的輻射，對(duì)應(yīng)溫度約為2.73K，與理論預(yù)測(cè)溫

度非常接近。

【名師講解】宇宙大爆炸理論得到了廣泛的認(rèn)可，成為宇宙學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型。但宇宙的研

究并沒有結(jié)束。即使是標(biāo)準(zhǔn)類型，也面臨著多方面的挑戰(zhàn)。

像一切科學(xué)理論一樣，宇宙大爆炸理論沒有，也不會(huì)窮盡一切真理，它也有局限性，是“未

完成的樂章”。

(4)宇宙大爆炸理論預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果相一致，宇宙膨脹得到了觀測(cè)事實(shí)的有

力支持，宇宙大爆炸理論成功地解釋了很多觀測(cè)事實(shí)。因此，宇宙大爆炸理論已成為被人們廣

為接受的一種字宙起源學(xué)說。

(5)宇宙的起源與演化

①多方面觀測(cè)研究表明，我們的宇宙始于約138億年前的一次大爆炸，大爆炸為后來的星

系、恒星和行星的形成與演化提供了所有的能量。

②下圖為宇宙演化年表，該圖突出了重要的物質(zhì)與能量演化事件。宇宙大爆炸理論是目前

最準(zhǔn)確的描述宇宙從誕生到當(dāng)前狀態(tài)的模型。

第6頁共19頁

宇宙演化年表

(6)宇宙大爆炸理論的不足雖然宇宙大爆炸理論已經(jīng)取得很大的成功，但是隨著研究的不

斷深入，仍然遇到了不少的疑難問題。宇宙讓我們的思考廣闊而深邃。宇宙有沒有邊界?宇宙

會(huì)終結(jié)嗎?……這些問題，有待于人們?nèi)ヌ剿骱妥C實(shí)。

【名師講解】有關(guān)宇宙起源的其他假說：(1)“宇宙永恒”假說。這種假說是奧地利天文

學(xué)家邦迪和戈?duì)柕绿岢龅?，后來英國天文學(xué)家霍伊爾發(fā)展并普及了這個(gè)理論。他們認(rèn)為宇宙并

不像人們所說的那樣動(dòng)蕩不定，宇宙中的星體、星體密度及它們的空間運(yùn)動(dòng)都處在一種穩(wěn)定狀

態(tài)，這就是“宇宙永恒”假說。(2)“宇宙層次”假說。這種假說是法國天文學(xué)家沃庫勒等人

提出來的。他們認(rèn)為宇宙的結(jié)構(gòu)是分層次的，如恒星是一個(gè)層次，恒星集合組成的星系是一個(gè)

層次，許多星系結(jié)合在一起組成的星系團(tuán)是一個(gè)層次，一些星系團(tuán)組成的超星系團(tuán)又是一個(gè)層

次。

教材<思考與討論>是否可以做出這樣的盤點(diǎn)：宇宙在不斷膨脹，這意味著過去的宇宙比

現(xiàn)在小。那么時(shí)間越往前，宇宙中的星系之間的距離是否必然越??？再往前倒退至某一時(shí)間，

◆

宇宙是否密集在一個(gè)點(diǎn)上？（見課本第120頁）

根據(jù)目前的宇宙大爆炸理論，宇宙確實(shí)在不斷膨脹，這意味著在過去的某個(gè)時(shí)刻，宇宙比

現(xiàn)在小，星系之間的距離也更近。然而，當(dāng)追溯到宇宙誕生的極早期，根據(jù)現(xiàn)有理論，宇宙可

能經(jīng)歷了一個(gè)被稱為“奇點(diǎn)”的階段，在這個(gè)點(diǎn)上，傳統(tǒng)的物理學(xué)定律可能不再適用。但目前

對(duì)于“奇點(diǎn)”的本質(zhì)和在那之前的情況，我們的理解還存在很多的未知和不確定性。

雖然當(dāng)前的科學(xué)理論支持宇宙從一個(gè)高密度、高溫的狀態(tài)開始膨脹，但對(duì)于宇宙最初的那

個(gè)瞬間，還需要更多的研究和探索來完善和驗(yàn)證相關(guān)的理論。

【例5】目前，宇宙大爆炸理論已被大多數(shù)科學(xué)家接受，其主要觀點(diǎn)是（）

A.宇宙目前仍處在不斷地膨脹之中

B.宇宙曾以極高的密度和溫度，被擠壓在一個(gè)“原始火球”中

C.宇宙在爆炸中誕生，并不斷地膨脹下去

D.以上說法都是

第7頁共19頁

答案：D

解析：大爆炸宇宙論認(rèn)為，大約137億年前，我們所處的宇宙全部以極大的密度和溫度被

擠壓在一個(gè)“原始火球”中，宇宙就是在它的大爆炸中誕生的。宇宙在爆炸中誕生，隨著時(shí)間

的推移，宇宙半徑在增大，并不斷地膨脹下去。

三、銀河系和河外星系

最初人們認(rèn)為地球是宇宙的中心，太陽、月球、5顆行星和6000多顆靜止不動(dòng)的恒星構(gòu)

成了宇宙。后來，人們認(rèn)識(shí)到宇宙由銀河系等星系組成，銀河系由幾千億顆像太陽一樣的恒星

組成。

1.星系

(1)含義：星系是由單顆恒星、恒星系統(tǒng)、星團(tuán)、塵埃和氣體在引力作用下聚集在一起形

成的大型天體系統(tǒng)。

(2)分類：天文學(xué)家把大多數(shù)星系分為三類——旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系。

旋渦星系橢圓星系不規(guī)則星系

【名師講解】太陽不在銀河系的中心，人類又一次破除了自己位于宇宙中心的觀念。

2.銀河系

我們的太陽系處在銀河系之中。當(dāng)我們仰望夏季的夜空，看到橫跨夜空的那條銀河時(shí)，其

實(shí)我們正在銀河系內(nèi)部觀察我們生存的這個(gè)星系的中心。

(1)銀河系的組成

銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)組成的一個(gè)巨大星系，所有的恒星都圍繞銀河系的中心旋

轉(zhuǎn)。

(2)銀河系的大小

①銀河系的直徑約為1.0×105光年，中心厚度約為1.2×104光年，自中心向邊緣逐漸變薄。

②太陽只是銀河系內(nèi)幾千億顆恒星中的一顆普通恒星。太陽遠(yuǎn)離銀河系的中心，它與銀河

系中心的距離約2.6×104光年，約2.4億年繞銀河系中心轉(zhuǎn)一圈。

③恒星彼此相距很遠(yuǎn)，離太陽最近的恒星是比鄰星，與太陽相距4.22光年。

【名師講解】光年，是指光在一年內(nèi)走過的距離，是一個(gè)長度單位，常用于表示天文學(xué)距

離，約為9.46×1012km。光年由于帶有“年”字，常被誤認(rèn)為是時(shí)間單位。

(3)銀河系的形狀

第8頁共19頁

銀河系示意圖

銀河系是一個(gè)旋渦星系。從側(cè)面看，銀河系呈扁圓盤狀；從上往下看，能夠看到銀河系的

旋渦結(jié)構(gòu)，如圖所示。需要注意的是我們無法在地球上看到銀河系的旋渦結(jié)構(gòu)，因?yàn)樘栂滴?/p>

于銀河系的一條旋臂上。

【例6】下列關(guān)于銀河系的敘述，正確的是（）

A.銀河系的中心是太陽

B.銀河系的直徑達(dá)1000萬光年

C.銀河系由眾多恒星及星際物質(zhì)組成

D.銀河系的形狀俯視呈扁圓盤狀，側(cè)視呈旋渦狀

答案：C

解析：太陽遠(yuǎn)離銀河系的中心，它與銀河系中心的距離約2.6×104光年，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銀河

系的直徑約為1.0×105光年，B項(xiàng)錯(cuò)誤；銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)組成的一個(gè)巨大星系，

C項(xiàng)正確；銀河系是一個(gè)旋渦星系，從側(cè)面看，銀河系呈扁圓盤狀，從上往下看，能夠看到銀

河系的旋渦結(jié)構(gòu)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

3.不同尺度的天體范圍

銀河系雖然很大，但在整個(gè)宇宙中顯得微不足道。銀河系只是廣闊深空中上千億個(gè)星系中

的一個(gè)普通星系。銀河系和銀河系外的河外星系構(gòu)成了廣闊無垠的宇宙。下圖顯示了不同尺度

的天體所橫跨的范圍。

【名師講解】晴朗的夜晚，我們看到的天空中可見的光點(diǎn)都可能是一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系。

4.河外星系

第9頁共19頁

(1)1919年，哈勃用當(dāng)時(shí)最大且最先進(jìn)的天文望遠(yuǎn)鏡，測(cè)定了仙女座大星云(星系)的距離，

發(fā)現(xiàn)這個(gè)距離遠(yuǎn)大于銀河系的直徑。因此，哈勃推斷仙女星系一定位于銀河系之外。其實(shí)，仙

女星系是一個(gè)比銀河系更巨大的星系。我們?nèi)庋塾^察到的仙女星系是由許多星星集中在一起的

模糊小點(diǎn)。

(2)宇宙中有上千億個(gè)星系，每個(gè)星系中同樣含有數(shù)量巨大的恒星。例如，天文學(xué)家估計(jì)，

北斗七星范圍內(nèi)存在100多萬個(gè)星系。

【名師講解】“時(shí)光回溯”：遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光，有的需要幾百萬年甚至幾十億年才能到達(dá)

地球。在能夠“觀察”得更遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡的幫助下，科學(xué)家就可以從事更早年代的宇宙研究。例

如，仙女星系到地球的距離約為250萬光年，即仙女星系發(fā)出的光需要傳播250萬年才能到達(dá)

地球，也就是說，我們現(xiàn)在看到的仙女星系，是它們?cè)?50萬年前發(fā)出的光，光信息記錄的是

250萬年前仙女星系上的事件。

5.觀測(cè)北極星

(1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗狀，很容易認(rèn)出。其斗柄在

不同季節(jié)指向不同：在晚上八九點(diǎn)鐘觀測(cè)，春天斗柄朝東，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬

天斗柄朝北。

簡單口訣：東南西北，春夏秋冬。

(2)把北斗七星中斗前的兩星連線，并朝斗口方向延伸約5倍距離，就可以找到北極星。

認(rèn)星歌：“認(rèn)星先從北斗來，由北往西再展開”。

【例7】在某天晚上的8時(shí)，小李看見夜空中的北斗七星如右圖所示，則此時(shí)的季節(jié)是（）

A.春季B.夏季C.秋季D.冬季

答案：C

解析：斗柄朝右，即西邊，為秋天。

四、恒星

1.研究恒星演化的意義

太陽是銀河系內(nèi)一顆相當(dāng)普通的恒星。每一顆恒星都有其誕生、演化和死亡的過程，這是

一個(gè)十分緩慢的過程。太陽是地球的能量之源，沒有太陽，人類就不能生存。研究恒星的誕生、

演化和死亡，對(duì)人類的生存具有重要意義。

第10頁共19頁

2.恒星的誕生

天文學(xué)家根據(jù)對(duì)各種恒星的觀測(cè)和理論研究，認(rèn)識(shí)到所有恒星的誕生過程與太陽的誕生過

程基本相似。

隨著宇宙的膨脹，溫度不斷降低，出現(xiàn)了由中性原子構(gòu)成的宇宙塵埃。宇宙塵埃在引力作

用下，會(huì)變得更加密集，并越聚越大，形成氣體狀態(tài)的星云團(tuán)。隨著星云團(tuán)的收縮，溫度不斷

升高，當(dāng)溫度變得非常熾熱，星云團(tuán)就開始發(fā)光。于是，恒星就誕生了。

3.恒星的演化過程

當(dāng)這顆恒星繼續(xù)收縮升溫，溫度超過1×107℃時(shí)，將引發(fā)恒星內(nèi)部的氫核發(fā)生聚變反應(yīng)，

生成氦并向外釋放出能量，恒星就開始穩(wěn)定下來，進(jìn)入主序星階段。恒星的穩(wěn)定主序星階段能

夠持續(xù)多長時(shí)間呢?像太陽這樣的恒星的主序星階段可持續(xù)約100億年。太陽已存在約50億年，

它的主序星階段還有約50億年。今天的太陽正處在它的鼎盛時(shí)期。恒星約90%的生命周期都

處于主序星階段。

4.恒星壽命與質(zhì)量的關(guān)系

恒星是不會(huì)永久存在的。一顆恒星壽命（指恒星在耗盡燃料之前能存在的時(shí)間）的長短取

決于它的質(zhì)量大?。嘿|(zhì)量越大，壽命越短；質(zhì)量越小，壽命越長。

教材<思考與討論>2.一顆質(zhì)量是太陽80%的恒星能存在多久？2.一顆質(zhì)量是太陽1.7倍

的恒星又能存在多久？（見課本第頁）

◆126

2.一顆質(zhì)量是太陽0.8倍的恒星能存在的時(shí)間大約為130億年，而一顆質(zhì)量是太陽1.7倍

的恒星能存在的時(shí)間大約為30億年。

3.一顆恒星壽命的長短取決于它的質(zhì)量大?。嘿|(zhì)量越大，壽命越短；質(zhì)量越小，壽命越長。

【例8】一顆恒星的壽命取決于它的質(zhì)量，其關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖中信息可以判斷（）

第11頁共19頁

①質(zhì)量大的恒星壽命較短②質(zhì)量小的恒星壽命較短③太陽的壽命約為10億年④太陽的壽

命約為100億年

A.①③B.②③C.①④D.②④

答案：C

解析：圖中橫坐標(biāo)表示恒星的質(zhì)量，越往右質(zhì)量越大，縱坐標(biāo)表示恒星壽命，越往上壽命

越長。根據(jù)圖中曲線的變化可以推知，質(zhì)量大的恒星壽命較短，質(zhì)量小的恒星壽命較長。恒星

的質(zhì)量是1的時(shí)候?qū)?yīng)的恒星壽命數(shù)值約是10，但注意單位是10億年，因此可以看出太陽的

壽命約是100億年。

5.太陽未來的演變過程

(1)太陽目前的狀態(tài)(成年階段)

太陽靠內(nèi)部的氫核發(fā)生核聚變而產(chǎn)生光和熱。太陽的內(nèi)部在不斷地消耗氫。進(jìn)入成年階段

的太陽大約可以維持100億年的穩(wěn)定狀態(tài)。大約50億年后，太陽將進(jìn)入晚年期。

(2)太陽的未來(晚年階段)

教材<思考與討論>了解太陽一生的演化后，你對(duì)宇宙有了什么新認(rèn)識(shí)？（見課本第127

頁）

◆

了解太陽一生的演化讓我們對(duì)宇宙的宏大、神秘、復(fù)雜和有序有了更深刻的感悟，太陽一

生的演化過程展示了宇宙中天體的形成、發(fā)展和消亡的復(fù)雜機(jī)制。這讓我們意識(shí)到宇宙中存在

著各種各樣的天體，它們都遵循著特定的物理規(guī)律，但又表現(xiàn)出豐富多樣的特征和行為。這也

激發(fā)了我們對(duì)未知的探索欲望和對(duì)宇宙的敬畏之心。

【名師講解】紅巨星：其外觀為紅色，直徑比太陽大10～100倍，亮度比太陽大得多。肉

眼看到的最亮的星體中，大多數(shù)是紅巨星。紅超巨星與紅巨星類似，只是體積更大。

太陽的一生可表示為星云(收縮)→太陽(球核收縮)→紅巨星(球核進(jìn)一步收縮)→白矮星(核

反應(yīng)停止)→黑矮星→消亡。

【例9】如圖是太陽從“出生”到“消亡”的示意圖。讀圖，回答下列問題。

第12頁共19頁

(1)現(xiàn)在，我們每天看到的太陽大約處于圖中的（）

A.AB段B.BD段C.DE段D.EF段

(2)在DE階段，太陽將形成（）

A.星云B.穩(wěn)定狀態(tài)的恒星C.紅巨星D.超新星

(3)在EF階段，太陽將形成一顆（）

A.超新星B.白矮星C.中子星D.黑洞

(4)在太陽的演化過程中，最亮的是___________，密度最大的是___________。宇宙中密度最

大的天體是___________，連光也無法逃脫它的吸引。

答案：(1)B(2)C(3)B(4)紅巨星白矮星黑洞

解析：在太陽的演化過程中，成年階段最長，約有100億年，占生命的絕大部分時(shí)間。結(jié)

合圖可知，BD段是太陽的成年階段，DE段是紅巨星階段，EF段是白矮星階段，逐漸冷卻到F

點(diǎn)后慢慢“熄滅”。太陽變成紅巨星，體積增大，密度變小，亮度變大，紅巨星內(nèi)核收縮成為

白矮星，其體積變得很小，而密度則變得很大。黑洞的密度非常巨大，強(qiáng)大的引力使任何物質(zhì)

甚至光都無法逃脫它的吸引。

6.恒星的演化

與太陽一樣，當(dāng)恒星內(nèi)核的氫燃燒殆盡，就會(huì)快速演化并消亡。這是恒星最后的歸宿。恒

星的壽命取決于恒星的質(zhì)量。

(1)如果恒星的質(zhì)量介于1~8倍太陽質(zhì)量，它會(huì)演變成紅巨星，最終演變成白矮星，即體

積很小、質(zhì)量不太小的恒星。

(2)如果恒星的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的10~20倍，它的體積會(huì)急劇變大，形成紅超巨星，隨后

爆發(fā)成超新星，最終演變成體積極小、密度極大的中子星。

(3)當(dāng)恒星的質(zhì)量更大時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生巨大壓力，物質(zhì)被“壓”成了更為神奇的天體一黑洞。

黑洞的密度非常巨大，強(qiáng)大的引力使任何物質(zhì)，甚至光都無法逃脫它的吸引。因此，遠(yuǎn)處的觀

測(cè)者無法看到來自黑洞的光。雖然人們看不見黑洞，但科學(xué)家能確定它的存在。

第13頁共19頁

恒星的演化

【名師講解】中子星，是處于演化后期的恒星。當(dāng)恒星的質(zhì)量大于8倍太陽質(zhì)量時(shí)，它就

有可能變?yōu)橹凶有?。中子星并不是恒星的最終狀態(tài)，它還會(huì)進(jìn)一步演化為不發(fā)光的黑矮星。

7.黑洞的發(fā)現(xiàn)

幾十年來，科學(xué)家一直在尋找黑洞。2016年，科學(xué)家宣布探測(cè)到黑洞的存在。2019年，

我國天文學(xué)家依托自主研制的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今為止質(zhì)量

最大的恒星級(jí)黑洞。2022年5月，天文學(xué)家向人們展示了位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞的

首張照片。銀河系中心黑洞距離地球約2.7×10光年之遙。

8.恒星的一生

每一顆恒星都有其誕生、發(fā)展和最終死亡的過程，恒星是不會(huì)永久存在的，宇宙處于不斷

地發(fā)展變化之中。恒星在生命的最后時(shí)刻，都會(huì)不斷地向四周拋出物質(zhì)。這些物質(zhì)自由地在太

空中擴(kuò)散，最后將漸漸孕育出新一輪的恒星星云。

【名師講解】正如動(dòng)植物死亡會(huì)成為下一代生命的原料一樣，恒星的死亡也都有一個(gè)共同

的特征，即將其本體中的大量物質(zhì)拋射到星際空間中，這些物質(zhì)逐漸彌漫在宇宙空間，以氣體

或塵埃的形式成為新一代恒星的原料。

【例10】下列關(guān)于大恒星演化過程的敘述，正確的有（）

①大恒星的演化過程依次是大恒星→紅超巨星→超新星→中子星(或黑洞)

②大恒星在演化的過程中體積越來越大

③大恒星在演化的過程中體積先變大，后變小

④大恒星最后以成為黑洞而告終

A.①②④B.①③④C.①③D.③④

答案：C

解析：大恒星在演化過程中，先變成體積巨大的紅超巨星；隨后爆發(fā)成體積較小的超新星；

超新星爆炸后，可形成體積極小的中子星或黑洞。所以說，其在演化過程中體積先變大，后變

小。大恒星演化的最后有兩種可能：中子星或黑洞。

◆知識(shí)點(diǎn)1從地心說到日心說

1.下列關(guān)于“日心說”和“地心說”比較的說法，正確的是（）

A.“地心說”不是科學(xué)假說，“日心說”是科學(xué)假說

B.“地心說”和“日心說”都促進(jìn)了天文學(xué)的發(fā)展

C.“日心說”的形成符合當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平

第14頁共19頁

D.太陽中心論的宇宙觀，從現(xiàn)在看還是正確的

【答案】C【解析】“地心說”和“日心說”都是科學(xué)假說?！暗匦恼f”阻礙了天文學(xué)的發(fā)

展，“日心說”促進(jìn)了天文學(xué)的發(fā)展?！叭招恼f”的形成符合當(dāng)時(shí)的科學(xué)水平。宇宙是沒有中心

的，因此，太陽中心論的宇宙觀，從現(xiàn)在看是不正確的。

2.[2023浙江金華調(diào)研]請(qǐng)回答關(guān)于“地心說”和日心說”的問題。

(1)兩個(gè)學(xué)說的共同觀點(diǎn)是___________。

A.地球是靜止不動(dòng)的B.地球是宇宙的中心C.地球是球體

(2)“地心說”的理論相當(dāng)于我們晝夜交替現(xiàn)象假說中的___________，而“日心說”的理論相當(dāng)

于假說中的___________。

A.地球不動(dòng)，太陽圍著地球轉(zhuǎn)

B.太陽不動(dòng)，地球圍著太陽轉(zhuǎn)

C.地球圍著太陽轉(zhuǎn)，同時(shí)地球自轉(zhuǎn)

(3)自古以來，人們就試圖對(duì)地球晝夜交替的現(xiàn)象進(jìn)行解釋，其中，最著名的學(xué)說有希臘

天文學(xué)家___________提出的“地心說”理論和波蘭天文學(xué)家___________提出的“日心說”理論。

(4)下面是兩個(gè)學(xué)說示意圖，其中甲表示“___________”，乙表示“___________”。

【答案】(1)C(2)AC(3)托勒密哥白尼(4)地心說日心說

【解析】(1)“地心說”提出地球是宇宙的中心，日心說提出地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)學(xué)

說的共同觀點(diǎn)是地球是球體。(2)“地心說”的理論相當(dāng)于我們晝夜交替現(xiàn)象假說中的地球不

動(dòng)，太陽圍著地球轉(zhuǎn)，而“日心說”的理論相當(dāng)于假說中的地球圍著太陽轉(zhuǎn)，同時(shí)地球自轉(zhuǎn)。

(3)自古以來，人們就試圖對(duì)地球晝夜交替的現(xiàn)象進(jìn)行解釋，其中，最著名的學(xué)說有希臘天文

學(xué)家托勒密提出的“地心說”理論和波蘭天文學(xué)家哥白尼提出的“日心說”理論。(4)兩個(gè)學(xué)

說示意圖中，甲表示“地心說”，認(rèn)為地球位于宇宙的中心靜止不動(dòng)；乙表示“心說”，認(rèn)為太

陽是宇宙的中心，地球和行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。

◆知識(shí)點(diǎn)2現(xiàn)代宇宙學(xué)說

3.[麗水中考]下列說法中，正確的是（）

A.宇宙是有起源的、膨脹的、演化的B.太陽是宇宙的中心

C.宇宙中星系間的距離是恒定不變的D.地球是宇宙的中心

【答案】A【解析】宇宙是有起源的、不斷膨脹和演化的。宇宙是沒有中心的。宇宙中星

系間的距離是在不斷擴(kuò)大的。

第15頁共19頁

◆知識(shí)點(diǎn)3銀河系和河外星系

4.[2023浙江杭州期末]2021年3月31日起，“中國天眼”(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)向全

世界科學(xué)家進(jìn)一步探索宇宙的奧秘提供了方便。下列說法正確的是（）

A.太陽系是銀河系的中心

B.銀河系是宇宙的中心

C.國際上把天空分為88個(gè)星座，每個(gè)星座只有一顆恒星

D.銀河系和所有河外星系共同構(gòu)成廣闊無垠的宇宙

【答案】D【解析】就像太陽系中所有的行星都繞著太陽旋轉(zhuǎn)一樣，銀河系所有的恒星都

繞著銀河系的中心旋轉(zhuǎn)，宇宙中并不存在一個(gè)中心，AB錯(cuò)誤；國際上把天空分為88個(gè)星座，

絕大多數(shù)星座都不止一顆恒星，C錯(cuò)誤；銀河系和所有河外星系共同構(gòu)成廣闊無垠的宇宙，D

正確。故選D。

5.關(guān)于銀河系的敘述，正確的是（）

A.銀河系是我們目前已觀察到的宇宙的全部

B.太陽系是銀河系內(nèi)唯一的天體系統(tǒng)

C.組成銀河系的各天體均勻地分布在銀河系中

D.銀河系視像一個(gè)中間厚、四周薄的鐵餅，俯視像一個(gè)大漩渦

【答案】D【解析】總星系是人類目前所認(rèn)識(shí)的最高級(jí)別的天體系統(tǒng)，也是人類已知的宇

宙范圍。銀河系只是宇宙的一部分，太陽系是銀河系的一個(gè)天體系統(tǒng)，但并不是唯一一個(gè)。組

成銀河系的各天體不是均勻分布的，銀河系俯視像一個(gè)大漩渦，側(cè)視像一個(gè)中間厚、四周薄的

鐵餅，故Ｄ正確。

6.下列有關(guān)說法正確的是（）

A.月相變化依次為新月、上弦月、下弦月、滿月

B.太陽大氣層由外到內(nèi)依次為日冕層、色球?qū)?、光球?qū)?/p>

C.北半球二分二至出現(xiàn)先后順序?yàn)榇悍?、秋分、夏至、冬?/p>

D.不同層次的星系由小到大依次為地月系、銀河系、太陽系、總星系

【答案】B【解析】月相變化依次是新月、上弦月、滿月、下弦月，故A錯(cuò)誤；太陽大氣

層由外到內(nèi)依次為日冕層、色球?qū)?、光球?qū)?，故B正確；北半球二分二至出現(xiàn)先后順序?yàn)榇悍帧?/p>

夏至、秋分、冬至，故C錯(cuò)誤；不同層次的星系由小到大依次為地月系、太陽系、銀河系、總

星系，故D錯(cuò)誤。故選B。

7.下列關(guān)于宇宙星空的描述正確的是（）

A.日月星辰的東升西落主要是地球公轉(zhuǎn)引起的

B.宇宙中的恒星都繞著銀河系中心運(yùn)轉(zhuǎn)

C.同一地點(diǎn)的不同時(shí)刻觀察到宇宙星空是不一樣的

D.晴朗的夜晚用眼睛觀察星星的明暗程度可以確定這些星星離我們的遠(yuǎn)近

【答案】C【解析】日月星辰的東升西落主要是地球自轉(zhuǎn)引起的；宇宙中的恒星不是都繞

第16頁共19頁

著銀河系中心運(yùn)轉(zhuǎn)；星空是不斷變化的，所以同一地點(diǎn)的不同時(shí)刻觀察到宇宙星空是不一樣的；

晴朗的夜晚用眼睛可以觀察到一些星星的明暗程度，但不能確定這些星星離我們的遠(yuǎn)近。故選

C。

◆知識(shí)點(diǎn)4恒星

8.下列關(guān)于恒星的說法，正確的是

A.“白矮星”相當(dāng)于太陽的中年階段（）

B.“恒星”即“永恒不變的星”，它在宇宙中的位置和形狀都是固定不變的

C.恒星離我們實(shí)在太遙遠(yuǎn)了，以至于恒星在天空中的變動(dòng)我們很難察覺

D.遠(yuǎn)處觀測(cè)者能夠看到來自黑洞的光，因此天文學(xué)家能夠測(cè)出黑洞的存在?

【答案】C【解析】白矮星相當(dāng)于太陽的晚年階段；恒星并不是永恒不變的，只是由于距

離太遠(yuǎn)，我們很難察覺其運(yùn)動(dòng)變化；黑洞的密度非常巨大，強(qiáng)大的引力使任何物質(zhì)，甚至光都

無法逃脫它的吸引，因此遠(yuǎn)處的觀測(cè)者無法看到來自黑洞的光。

9.圖示為恒星的壽命與其質(zhì)量的關(guān)系圖。由圖可知，恒星的質(zhì)量越大，其壽命越___________

(填“長”或“短”)；若一恒星的質(zhì)量為太陽質(zhì)量的1.8倍，則它的壽命約為___________×109年。

【答案】短3【解析】由圖可以看出，恒星的壽命與恒星的質(zhì)量(與太陽相比的倍數(shù))

呈負(fù)相關(guān)，則恒星的質(zhì)量越大，壽命越短；若恒星的質(zhì)量為太陽質(zhì)量的1.8倍，則它的壽命約

為3×109年。

◆易錯(cuò)點(diǎn)1對(duì)星系運(yùn)動(dòng)模型認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤

10.[2023浙江嘉興期中]我們利用氣球做了星系運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的模擬實(shí)驗(yàn)(如圖)，下列對(duì)該實(shí)驗(yàn)

的描述中，錯(cuò)誤的是（）

A.在氣球表面畫上的這些小圓，是模擬宇宙中的星系

B.給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，是模擬宇宙的膨脹

C.氣球脹大過程中各圓點(diǎn)間的距離變化模擬星系運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

D.氣球脹大時(shí)，對(duì)甲圓點(diǎn)而言，乙圓點(diǎn)的遠(yuǎn)離速度比丙更快

【答案】D【解析】用氣球做關(guān)于星系運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的模擬實(shí)驗(yàn)，用畫的小圓模擬宇宙中的星

第17頁共19頁

系，A正確，不符合題意。給氣球充氣，使氣球不斷地脹大，用來模擬宇宙膨脹，B正確，不

符合題意。在氣球脹大的過程中，各個(gè)小圓點(diǎn)之間的距離變化模擬了星系運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，C正確，

不符合題意。充氣時(shí)氣球以球狀脹大，對(duì)甲圓點(diǎn)而言，乙圓點(diǎn)的遠(yuǎn)離速度小于丙，D錯(cuò)誤，符

合題意。

易錯(cuò)點(diǎn)2對(duì)恒星演化的圖示認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤

11.在認(rèn)識(shí)世界時(shí)，我們經(jīng)常用各種方法來形象、直觀地表示事物或者規(guī)律。下列關(guān)于太

陽一生的體積變化規(guī)律最為合理的圖像是（）

【答案】B【解析】太陽結(jié)束約100億年的成年期后，將演變?yōu)橐粋€(gè)體積很大的紅巨星，

持續(xù)時(shí)間約10億年，再演化為一個(gè)體積極小的白矮星，因此B項(xiàng)最合理。

1.[2023浙江溫州期中]下列關(guān)于“地心說”和“日心說”敘述中正確的是（）

A.太陽東升西落的現(xiàn)實(shí)，說明“地心說”是有科學(xué)道理的

B.“日心說”否定了“地心說”是科學(xué)的否定，