新课程标准地理(选修)1-宇宙与地球第一章《宇宙》

新课程标准地理（选修）1-宇宙与地球第一章《宇宙》新课程标准对学习本章内容的要求1．简述“宇宙大爆炸”假说的主要观点。

2．根据图表，概括恒星演化的主要阶段及其特点。

3．举例说出人类探索宇宙的历程、意义。

4．运用天球坐标系简图，确定主要恒星的位置。

5．运用星图进行星空观察，说出星空季节变化的基本规律。

本章学习的重点和难点重点：1．星空随季节变化的基本规律和不同日期观测的星空特点。

2．“宇宙大爆炸”假说的主要观点。

难点：天球坐标系的建立及利用星图观测星空。

知识清单本章的知识梳理网络要点精析重难点解析理解本章的新课程标准要求以及它们之间的联系1．简述“宇宙大爆炸”假说的主要观点A.“宇宙大爆炸”假说是现代宇宙学中最有影响的一种学说。

宇宙学研究的对象是整个可观测时空范围的宇宙。

目前，已探测到的最大距离为150亿光年，最长的时间尺度是100亿年，其间约包含有1亿个星系。

因此，在“宇宙大爆炸”学说中所说的，相当于总星系，而并不是整个宇宙（因为截至目前，总星系外的“宇宙”，由于受目前的科技水平的限制，还不能观测到）。

也就是说，“宇宙大爆炸”假说的与通常所说的“宇宙”是两个不同的概念。

通常所说的“宇宙”，《中国大百科全书》中是这样定义的：“广漠空间和其存在的各种天体即弥漫物质的总称。

宇宙是物质世界。

它处于不断的运动和发展中，在空间上无边无界，在时间上无始无终。

宇宙是多样而统一的。

它的多样性在于物质的表现形态，它的统一性在于其物质性。

”《剑桥百科全书》则是这样解释宇宙的：“宇宙”是指“所有存在于世界并能通过物理力作用力作用于人类事物的总和”；但不包括“原则是不能用物理方法探测到的事物”。

很显然，“宇宙大爆炸”假说的“宇宙”只是通常所说的“宇宙”中的一部分，即目前人类所能观察到的宇宙部分。

B．“宇宙大爆炸”假说的主要观点是：我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。

在这个时期里，宇宙体系在不断的膨胀，物质密度从密到稀的演化，有如一次大爆炸。

为使同学们能较好的理解“宇宙大爆炸”假说的主要观点，有必要对大爆炸的过程作较为详细的描述。

由于“宇宙大爆炸”假说关于大爆炸过程的阐述相当复杂，涉及到物理学的许多概念、理论，根据高中学生的认知水平，本《课程标准》仅要求学生对“宇宙大爆炸”有一概要的了解，因此，我们可将大爆炸过程简化为如下几个时期：宇宙创生时期：宇宙整体由一个不存在时间和空间的量子状态（“无”状态），自发跃迁（即所谓“大爆炸”）到具有空间、时间的量子状态。

在这个时期，物质场的量子涨落导致时空本身发生量子涨落并不断的膨胀，空间和时间以混沌的方式交织在一起，时空没有连续性和序列性（此时的时空为虚时空），可谓是早晚不分、上下莫辨、因果难明、不可测量。

时空形成和化学元素形成时期：时空形成，同时产生离子，那时的宇宙的温度为1032K。

及至宇宙产生的最早的1秒（宇宙时间），温度降至1010K，进入了辐射时期，宇宙间只有光子、中子、电子、质子等一些基本粒子。

由于整个体系在不断膨胀，温度继续迅速下降。

到3分钟（宇宙时间）时，温度降至108K，氦等轻核开始形成；约又经近30分钟（宇宙时间），氦核的质量约占整个宇宙质量的1/4（氦丰度）。

到宇宙形成20000年时，温度降至4000K，出现了稳定的氢、氦等轻原子，物质密度与辐射密度基本相等。

星系时代：这个阶段，宇宙内的等离子气体逐渐演化为气态物质。

随着宇宙进一步膨胀和温度下降，气体逐渐凝聚成气云，形成原始星系，并进而形成星系团，然后再从中分化出星系。

恒星时代：这一时期，星系内的星云进一步凝聚成亿万颗恒星。

C．为什幺说“宇宙大爆炸”假说是现代宇宙学中最有影响的一种学说，是因为，“宇宙大爆炸”假说能较好的解释下列一些观测事实：①大爆炸理论认为所有恒星度是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天的200亿年时间短，而各种天体年龄的测量证明了这一点。

②河外天体的红移现象。

所谓“红移”，是指天体光谱相对于实验室光源的光谱中同一谱线项红端位移。

1929年，哈勃（著名的美国天文学家、星系天文学奠基人、观测宇宙学的开创者）发现了星系的红移量与距离成正比的规律（即哈勃定律）。

如果用多普勒效应来解释，那幺红移正是宇宙膨胀的反映。

③在各种不同的天体上，氦丰度都相当大，而且大都是30%。

用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。

而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可证实这点。

④根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言，今天的宇宙已经很冷，只有绝对温度几度。

1965年，果然在微波波段上测到具有热辐射谱的微波背景辐射，温度约为3K。

这一结果无论在定性上或者定量上都同大爆炸理论的预言相符。

D．目前，大爆炸宇宙学还未能解释诸如星系的起源等一些问题；宇宙大爆炸只是众多宇宙模型中的一种。

目前能较好地解释一系列观测事实的宇宙模型，大多是建立在爱因斯坦广义相对论基础之上的；享有国际盛誉的史蒂芬·霍金对宇宙的解释,也是建立在爱因斯坦广义相对论基础之上的（后来，他又转向研究量子引力论，并以量子物理来描述宇宙）。

2．根据图表，概括恒星演化的主要阶段及其特点A．行星和行星系统是在恒星演化过程中形成的。

例如地球，远在46亿年前，起源于原始太阳星云（而太阳系的年龄，约为46～50亿年）。

了解恒星演化的主要阶段，有助于学生更好的认识地球演化过程。

B．恒星的演化包括恒星的形成一直到恒星的末态，一般经历引力收缩阶段、主序星阶段、红巨星阶段、脉冲星阶段（爆发阶段）和高密度阶段（白矮星、中子星、黑洞等）。

C．根据《课程标准》的要求，同学们需学会阅读图表，并结合有关资料说出恒星演化的主要阶段及其特点，至于恒星演化所涉及的恒星的光度、光谱型、温度、化学成分及恒星核内的热核反应等，不是本课标所要求同学们了解或掌握的内容，只要提及这些概念的名称，不必作深入的解释。

4) 本模块的内容，《课程标准》附有一个“说明”。

强调应注意贯穿这样一个思想，即任何事物的演变是有规律的，是可认识的，随着科学的发展，人类对宇宙的认识将不断深化，而将越来越接近事物的本质。

3．举例说出人类探索宇宙的历程、意义人类探索宇宙奥秘的历程一直可追溯到远古时期，课标要求举例说出人类探索宇宙的历程，其中隐含有科学史的教育。

我国古代，自西周至汉代，先后出现了盖天说、浑天说、宣夜说等关于宇宙结构的三种学说。

在古代希腊和罗马，从公元前六世纪到公元一世纪，关于宇宙结构和本原出现过毕达哥拉斯的中心火焰说、赫拉克利德的日心说、柏拉图的正多面体宇宙结构模型。

16世纪，哥白尼建立了日心体系这一新的宇宙体系，17世纪初伽利略制成了第一架天文望远镜，17世纪中叶牛顿开创了以力学方法研究宇宙问题，这就从理论体系、工具、方法论方面为探索宇宙提供了新的途径。

尽管在古代人类也曾幻想飞出地球，进入太空；但受技术的限制，只能在地球上通过观察等方法来探索宇宙的奥秘。

一直到1957年，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上天后，人类开始进入了从太空探究宇宙的时代。

在这里，自远古至近现代人类探索宇宙的历程，只需简单讲述，重点因放在20世纪50年代以来人类探索宇宙的历程；同时，从加强对学生进行爱国主义教育出发，应较为详尽地介绍我国自20世纪50年代以来探索宇宙的历程。

4．运用天球坐标系简图，确定主要恒星的位置A．地球上任何一个地点的位置都对应一定的经纬度，对于星空中任何一个天体的位置则可借助于天球坐标系来确定。

天球坐标系有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系、银道坐标系等。

对于一般的星空观察者来说，只要借助赤道坐标系便能确定所要观察天体的位置了。

由于观察者总是处于一个特定的地点，不同观察者所在的观察地可能相差甚远，那幺，在观察时，如果同时借助地平坐标系，就可更方便地找到所要观察的天体。

一般的天球仪，其基本结构是以赤道坐标系为基准，再加上一个地平圈和子午圈构成的，同时，在天球上还加了一条黄道。

B．建立天球坐标系，需有一定的空间想象力。

在引用地球经纬网引入天球坐标系的同时利用天球仪，则将有助于学生能较好的理解和建立空间的球面坐标系。

C．在天球坐标系简图上确定主要恒星的位置，不是课标的最终目标，而是要在学会应用天球坐标系简图确定主要恒星位置的基础上，能运用星图观察星空。

因此，可以这样说，这一条课标是为同学们学习下一条课标打基础的。

5．运用星图进行星空观察，说出星空季节变化的基本规律A. 运用星图进行星空观察中所说的“星图”，主要是指以天北极为中心的星空图。

所要观察的主要内容，即活动建议中所说的：“辨认银河以及大熊座、小熊座、仙后座、天鹰座、天琴座、金牛座、猎户座、狮子座等星座和北极星、织女星、牛郎星、天狼星等恒星”。

在同学们进行星空观察前，先熟悉星图，特别是要熟悉各星座主要恒星所构成的图形，如大熊星座、小熊星座的主要恒星都构成了勺子形。

B．星空季节变化的基本规律主要是指银河的走向、大熊星座勺把的指向，以及各星座出没（或升至天顶）的时间差异。

在能说出星空季节变化的基本规律后，有可能的（根据自己的认知水平），可以根据地球绕日公转运动规律，解释星空季节变化的基本规律。

宇宙不同层次的天体系统的大小或密度典型例题解析（2010 上海）下图是一张天文爱好者经长时间曝光拍摄的“星星的轨迹”照片。

这些有规律的弧线的形成，说明了 ( )。

A．太阳在运动 B．月球在公转C．地球在公转 D．地球在自转答案：D解析：考查地球运动的地理意义。

“星星的轨迹”应是地球自转，导致日月星辰东升西落现象的结果。