高校物理系天体物理导论的教学第一期
高考物理一轮复习第五章万有引力与航天第1讲万有引力定律与天体运动课件
R2g0
( g0
g)T 4 2
2
,则ρ=
4
M R3
=
4
G R3=Leabharlann 3g04 RG= 3
GT
2
g0 ,B正确。
g0 g
3
3
栏目索引
2-2 假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度
为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和
地面处的重力加速度大小之比为 ( A )
二、万有引力定律在天体运动中的应用
1.基本思路
(1)万有引力提供向心力:即F万=F向
G Mr2m =m vr2 =mrω2=mr4 T22 =ma
(2)星球表面附近的物体所受重力近似等于万有引力
即mg=G MRm2 ,
由此可得:GM=① gR2 。
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2.求中心天体的质量和密度
(1)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T、轨道半径r,由万有
期与轨道半径时,可求得中心天体的质量,故要求得木星的质量,还需测 量卫星绕木星做匀速圆周运动的轨道半径,D正确。
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3.原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另
外两名美国科学家共同分享了2009年度的诺贝尔物理学奖。早在1996
年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编
R2
二、计算重力加速度
1.任意星球表面的重力加速度:在星球表面处,G Mm =mg,g= GM (R为星
R2
R2
球半径,M为星球质量)。
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2.星球上空某一高度h处的重力加速度:
G (RMmh)2 =mg',g'= (RGMh)2
《高一物理天体运动》课件
天体运动的角动量变化
天体运动过程中，由于受到其他天体的引力 扰动和其他因素的影响，其角动量可能会发 生变化。例如，行星在形成过程中，由于受 到其他天体的引力作用，其角动量可能会发
生变化。
PART 05
天体运动的观测与实验验 证
天体观测的历史与发展
古代天文学的起源
早在公元前，人类就开始观察天空，记录天体的运动和位置。
等信息。
摄影技术
利用照相技术拍摄天体照片， 可以更精确地记录天体的位置
和运动轨迹。
射电望远镜观测
利用射电望远镜观测天体的射 电辐射，可以揭示天体的射电 性质和宇宙射电背景辐射。
空间探测器
通过发射空间探测器近距离探 测行星、卫星、彗星等天体， 可以获取更详细的天体数据。
天体运动的实验验证与发现
开普勒行星运动定律的验证
总结词
描述物体加速度与作用力之间的关系的定律，即物体加速度 的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
详细描述
牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一，它指出物体加速 度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。这个定律 是牛顿在万有引力定律基础上进一步推导出来的。
圆周运动与向心力
总结词
描述做圆周运动的物体受到指向圆心 的力，这个力称为向心力。
详细描述
圆周运动是常见的运动形式之一，当 物体做圆周运动时，它会受到一个指 向圆心的力，这个力称为向心力。向 心力的大小与物体运动速度的平方和 圆周半径成正比。
天体运动的向心力来源
总结词
天体运动的向心力主要来源于万有引力 。
VS
详细描述
天体运动是一种特殊的圆周运动，在天体 运动中，天体受到的向心力主要来源于万 有引力。万有引力使得天体能够保持稳定 的轨道运动，例如地球围绕太阳转动的向 心力就来源于太阳对地球的万有引力。
天体物理校本课程设计
天体物理校本课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握天体物理学基本概念，如星系、恒星、行星的形成与演化。
2. 了解宇宙的起源、大爆炸理论以及宇宙的组成。
3. 理解并掌握天文观测的基本原理和常用工具。
技能目标：1. 培养学生运用天文学知识分析问题、解决问题的能力。
2. 提高学生运用数学和物理知识进行天体物理计算的能力。
3. 培养学生独立进行天文观测和数据分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对天文学的兴趣和热爱，培养探索宇宙奥秘的精神。
2. 增强学生的科学素养，培养严谨、客观、求实的科学态度。
3. 引导学生关注我国在天体物理领域的发展，增强国家认同感。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论联系实际，旨在提高学生的科学素养和综合能力。
通过本课程的学习，使学生能够在掌握天体物理知识的基础上，形成独立思考、解决问题的能力，并培养对天文学的兴趣和热爱。
同时，注重培养学生的情感态度价值观，使之成为具有创新精神和实践能力的社会主义事业的建设者和接班人。
二、教学内容1. 天体物理学基本概念：星系、恒星、行星的形成与演化，宇宙的起源及大爆炸理论，宇宙的组成与结构。
教材章节：第一章 天体物理学导论2. 天文观测原理及工具：光学望远镜、射电望远镜、空间望远镜等；观测方法和技术。
教材章节：第二章 天文观测与仪器3. 恒星与行星物理：恒星的生命周期，恒星演化模型，行星的形成与特性。
教材章节：第三章 恒星与行星物理4. 宇宙中的极端现象：黑洞、中子星、超新星爆炸等。
教材章节：第四章 宇宙极端现象5. 我国天体物理研究进展：嫦娥月球探测、天眼射电望远镜等。
教材章节：第五章 我国天体物理研究教学内容按照教学大纲的安排和进度，科学系统地组织，确保学生能够循序渐进地掌握天体物理学知识。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力。
同时，结合我国在天体物理领域的最新研究成果，激发学生的民族自豪感和科研兴趣。
高中物理第三章万有引力定律第1节天体运动课件教科教科高一物理课件
12/10/2021
第十页，共二十八页。
(1)行星绕太阳的运动不是匀速圆周运动，所以 行星的速度方向并不总是垂直于行星和太阳的连线，但行星 绕太阳运动一周的时间仍为一个周期，此周期不能用匀速圆 周运动求解，而应根据开普勒定律对不同运动应用其相应的 运动规律去判断和求解．例如做椭圆运动的卫星可用此规律 求解． (2)在同一天体系统中，如果已知某一“行星”的公转周期而 求其轨道半径时，可通过另一已知轨道半径和周期的“行星” 利用开普勒第三定律解答．
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第十五页，共二十八页。
表达式Tr32＝k 中的常数 k 只与中心天体的质量有 关．如研究行星绕太阳运动时，常数 k 只与太阳的质量有关， 研究卫星绕地球运动时，常数 k 只与地球的质量有关．对绕 不同天体的圆周运动，常数 k 不同．
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第十六页，共二十八页。
飞船沿半径为 R 的圆周轨道绕地球运 动，其周期为 T．如果飞船要返回地面，可在 轨道上的某一点 A 处，将速率降低到适当数 值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道 运动，椭圆和地球表面在 B 点相切，如图所示． 如果地球半 径为 R0，求飞船由 A 点到 B 点所需要的时间．
律
行星轨道__半__长__轴__的三次方 与__公__转__周__期__的二次方的比
值是一个常量
r3 公式：___T__2 ___＝k，
k 是一个与行星
_无__关___的常量
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第五页，共二十八页。
行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近处与距太阳 较远处相比较，运动速率何处较大？ 提示：由开普勒第二定律可知，由于在相等的时间内，行星 与太阳的连线扫过相等的面积，显然相距较近时相等时间内 经过的弧长必须较长，因此运动速率较大．
大学天体物理知识点总结
大学天体物理知识点总结1. 宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化是天体物理中一个非常重要的研究领域。
大爆炸理论是目前广泛接受的宇宙起源理论，它认为宇宙起源于一个极端高温高密度的初始状态，之后经历了膨胀、冷却和演化过程。
学生需要了解大爆炸理论的内容及其在宇宙演化中的作用，以及宇宙膨胀的过程和原因等知识点。
2. 星系和星系结构星系是宇宙中最广泛的天体结构之一，它由许多恒星、行星、星际物质和黑洞等组成。
在大学天体物理课程中，学生将学习关于星系的形成、结构、分类、性质等方面的知识。
例如，学生需要了解银河系和其他类型星系的结构、运动规律、星团、恒星形成区等内容。
3. 恒星和恒星演化恒星是宇宙中最常见的天体之一，它们通过核聚变反应产生能量，并且具有较长的寿命。
在课程中，学生将学习有关恒星形成的过程，恒星的结构、演化以及不同类型的恒星之间的区别。
学生需要了解恒星的光谱、色指数、绝对星等等恒星性质的测量方法与应用。
4. 行星和行星系统除了恒星外，行星也是宇宙中非常重要的天体之一。
在天体物理课程中，学生需要学习关于行星的形成、运动规律、结构、表面特征以及地外行星的发现等知识。
此外，学生还需要了解关于行星系统的形成、多行星系统、行星轨道特征等相关内容。
5. 星际物质和星际介质星际物质和星际介质是宇宙空间中的一种物质形式，它们由气体、尘埃、离子等组成，并且对天体的形成、演化以及宇宙结构的形成都起着重要作用。
在大学天体物理课程中，学生需要学习关于星际物质的成分、分布、动力学特性等内容，以及星际介质的密度、温度、辐射特性等方面的知识。
6. 黑洞和宇宙奇点黑洞是宇宙中极为神秘的天体结构之一，它的引力场非常强大，甚至连光都无法逃脱。
在天体物理课程中，学生需要学习关于黑洞形成的原因、特征、分类以及它们在宇宙中的作用等内容。
此外，学生还需要了解有关宇宙奇点、时空奇点和宇宙学原理等内容。
上述内容只是大学天体物理课程中涉及的一部分知识点，学生需要通过深入学习和掌握相关内容，才能更好地理解和应用天体物理知识。
2020_2021学年高中物理第三章万有引力定律1天体运动教案1教科版必修2
天体运动教学目标1.能简要地说出日心说、地心说的两种不同观点。
2.知道开普勒对行星运动描述的三定律。
3.体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚定信念和献身精神。
重点难点重点：开普勒三定律难点：对开普勒三定律的理解和应用设计思想万有引力定律揭示了天体运动的规律与地上物体运动的规律具有内在的一致性，正是在该理论指导之下，人类成功登上了月球，实现了千百年来的飞天之梦。
本节介绍了人类早期对天体运动的认识，重点是开普勒对行星运动描述的三定律。
本节教学既是前面《匀速圆周运动》内容的进一步的延伸和拓展，又是为了学习万有引力定律和后续原子结构模型做铺垫。
本节课在充分利用大量物理史实的基础上，以解决如何描述行星运动的系列问题为线索，围绕太阳-行星模型性展开教学，采取以启发式讲授为主的教学方式，指导阅读、比较历史上关于宇宙中心、行星运动轨迹的观点和思想，引导学生把物理事实作为证据的观念，根据证据、逻辑和已有知识做出科学解释，注重对学生进行科学精神与人文精神教育及科学方法教育。
教学资源《天体运动》多媒体课件教学设计【课堂引入】展示视频：“天宫一号”发射场景；“神舟九号”与“天宫一号”首次手控对接（过渡：天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，于2011年9月29日21时16分3秒在某某卫星发射中心发射，飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。
它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。
2011年11月3日凌晨实现与神舟八号飞船的对接任务。
2012年6月18日14时14分与神舟九号对接成功。
按照计划神舟十号飞船也将在接下来的时间里与天宫一号完成交会对接任务。
“天宫一号”为什么能够上天？这就是本章要研究的主要内容，我们首先一起沿着前人的脚步来探究天体运动的规律。
）【课堂学习】学习活动一：日心说（组织学生阅读课文，自主学习）问题1：古代人们对天体运动有哪些观点?（在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。
天体物理概论_向守平_第一章绪论探索宇宙12天体物理学简史资料
§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。
由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。
天体物理学发展史上的一些主要事件是：（注：科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖）1859年德国物理学家克希霍夫发现，太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致，这可以说是天体物理学的开创性工作；1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线，哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度；1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线，之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦；1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法，对恒星光谱的分类作大规模的研究，此后到1924年，共完成225，000多颗星的光谱分类，这是近代天文史上的巨作，为以后的研究提供了丰富的资料；1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。
1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示，横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论，并求出水星近日点进动的精确值；同年，美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法，使得恒星距离测量的范围由几百光年（三角视差法的上限）达到几千光年；1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，为现代宇宙学的奠基之作；1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象，成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一；1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论，同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论，爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系；1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系，为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础；1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星；1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出，中子星是超新星爆发的产物；1937～1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应，创立了恒星核能源理论；1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型，预言中子星的直径只有几千米，密度可达每立方厘米几亿吨；1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言，宇宙创生于一次热大爆炸，并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹；1951～1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法，继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构；1959年美国用高空气球进行γ辐射观测，发现宇宙γ射线源，之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子；1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体；1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射；1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星；1968年以上称为六十年代四大天文发现。
《天体物理》校本课程教材
天体物理校本课程新编教材目录第0部分绪言 (4)一、天体物理概况 (4)二、课程纲要 (6)第一部分辐射基本知识 (7)第一讲电磁辐射 (7)第二讲黑体辐射 (9)第二部分谱线图 (12)第一讲电磁波谱 (12)第二讲谱线位移............................................... 错误!未定义书签。
第三部分恒星 . (16)第一讲恒星的距离和大小 (16)第二讲恒星的自行 (18)第三讲恒星大小的测定 (19)第四讲恒星的星等 (20)第五讲恒星的光谱 (23)第四部分赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。
第一讲赫罗图 .................................................. 错误!未定义书签。
第五部分 Yerkes光谱分类.. (28)第一讲 Yerkes光谱分类 (28)第六部分双星和恒星 (29)第一讲双星和恒星的质量 (29)第七部分望远镜 (33)第一讲天文望远镜 (33)第二讲哈勃望远镜 (37)第三讲望远镜接收设备 (38)第四讲射电干涉仪 (40)第五讲红外望远镜 (41)第六讲紫外望远镜 (42)第0部分绪言一、天体物理概况天体物理学是物理学和天文学的一个分支。
它研究天空物体的性质及它们的相互作用。
天空物体包括星，星系，行星，外部行星，宇宙的整体。
物理用全部电磁谱作为手段研究发光性质。
并研究天体的密度和温度及化学成分等。
天体物理研究的范围很广，要应用许多物理原理，包括:力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学，相对论，核和核子物理，原子和分子物理。
天体物理分为二大部分:观察天体物理和理论天体物理。
观察天体物理使用电磁谱作为天体物理的观察手段。
无线电天文学:用波长大过几毫米的电磁波研究辐射。
例如:无线电波一般由星际间的气体和尘云发出;宇宙微波辐射由大爆炸产生;脉冲星的光发生红移，这些观察都要求十分大的无线电望远镜。
2物理类导论讲稿-天文物理-2015-3-5
宇宙背景辐射的发现
1965年彭齐亚斯和威尔逊十分意外地发现了这种宇宙 背景辐射。当时他们正在跟踪一颗Echo号星，来校准 一具很灵敏的无线电天线，但他们发现始终存在着一种 无法解释的噪声。普林斯顿大学的迪克（Robert Dicke）了解到此情况后，立即认为这正源自于大爆炸 的残余辐射，它相当于在电磁波谱中的微波部分，波长 为7.35厘米的某种无线电波信号，它对应于2.7K 的热 辐射
这个被称为哈勃常数的速率就是星系的速度同距离的比 值。后来经过其他天文学家的理论研究之后，宇宙已按 常数率膨胀了100～200亿年。
大爆炸模型（Big Bang） 波的多普勒效应
宇宙爆胀过程
从10-35秒宇宙经历了一次暴胀过程。随后宇宙继 续膨胀，温度下降，不同的温度下会发生不同的粒 子反应过程。首先是夸克阶段
宇宙的演化过程
轻子自湮灭的轻子阶段，延续到0.1秒。 1秒种时已有等量的质子和中子， 100秒时，温度降到了10亿开，中子与质子合成为氘核。 然后氘核合成为氦核。 1万年后，温度降到了1万开，开始了物质阶段。 10万年时温度到了3000K，电子可以和质子复合成为中 性的氢原子。继续冷却，成恒星和星系
20 - 50
中性氫原子
溫中性物質(WNM) 10-20% 6000 - 10000 0.2 - 0.5
中性氫原子
溫離子物質(WIM) 20-50%
8000
0.2 - 0.5
游離的氫
H II 區
< 1%
8000
102 - 104
游離的氫
氣體暈 熱離子物質（HIM） 30-70%
106 - 107
10-4 - 10-2
天文物理学简介
第四部分
天文物理学简介
新教材高中物理第三章万有引力定律第1节认识天体运动课件粤教版必修第二册ppt
1．从空间分布上认识：行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道的 半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个共 同的焦点，太阳在此焦点上。因此开普勒第一定律又叫焦点定律。
2．对速度大小的认识： (1)行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小，近日点速度 最大，远日点速度最小。 (2)描述了行星在其轨道上运行时，线速度的大小不断变化并阐明 了速度大小变化的数量关系。 3．对周期长短的认识：行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖 关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转 周期越短。
可认为地球和水星绕太阳做匀速圆周运动，故有
T1＝2πvR1 1
②
T2＝2πvR2 2
③
由①②③式联立求解得
vv12＝ RR12＝
[答案]
65 13
21.6＝
1＝ 2.6
5＝ 13
1635。
开普勒定律应用的两点说明 (1)行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，而相等时间 内扫过的面积与连线的长度(行星到太阳的距离)及行星的速度大小有 关，行星到太阳的距离越大，行星的速度越小，反之越大。 (2)如果将椭圆轨道近似按圆轨道处理，那么开普勒第三定律中椭 圆的半长轴即近似为圆的半径。
1．下列说法正确的是( ) A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．日心说比地心说完美，因此哥白尼的日心说完全正确
1234
C [日心说主要是以太阳为参考系来研究其他行星的运动，这样 其他行星的运动形式变得简单，便于描述和研究，但太阳并不是静止 不动的。地心说是以地球为参考系来研究太阳及其他星体的运动，这 样其他行星的运动形式非常复杂，不便于描述和研究，地球和太阳都 不是宇宙的中心，故 C 正确。]
高中物理天体运动教案
高中物理天体运动教案
教学目标：
1. 了解天体运动的基本概念和规律。
2. 掌握天体运动的相关计算方法。
3. 能够运用天体运动知识分析解释天文现象。
教学重点：
1. 天体运动的基本概念和规律。
2. 天体运动的计算方法。
教学难点：
1. 天体运动中的一些复杂现象的解释和分析。
教学过程：
一、导入（5分钟）
通过展示一些天体运动的图片或视频，引起学生对天体运动的兴趣，然后提出问题：为什么天体会运动？为什么有时候我们可以看到月亮，有时候看不到？
二、讲授（10分钟）
1. 天体运动的基本概念：地球自转、公转等。
2. 天体运动的基本规律：开普勒三定律。
3. 天体运动的计算方法：包括行星轨道、恒星位置等的计算方法。
三、示范与练习（15分钟）
1. 示范如何计算地球自转与公转的速度和轨道。
2. 让学生通过练习题来巩固所学知识，同时引导学生思考如何应用所学知识解释一些天文现象。
四、探究与讨论（15分钟）
展示一些与天体运动相关的实验或观测数据，引导学生探讨其中的规律并进行讨论，如为什么恒星在夜间看上去移动的速度不同。
五、总结与拓展（5分钟）
让学生总结天体运动的基本规律和计算方法，同时拓展讨论天体运动对我们生活的影响和意义。
六、作业布置（5分钟）
布置相关的练习题目和阅读材料，要求学生对天体运动的更深层次知识进行思考和探讨。
七、课堂小结（5分钟）
总结本节课的重点内容，鼓励学生课后深入学习和探索。
物理类导论讲稿-天文物理-2012-6-18
宇宙背景辐射的发现
1965年彭齐亚斯和威尔逊十分意外地发现了这种宇宙 背景辐射。当时他们正在跟踪一颗Echo号星，来校准 一具很灵敏的无线电天线，但他们发现始终存在着一种 无法解释的噪声。普林斯顿大学的迪克（Robert Dicke）了解到此情况后，立即认为这正源自于大爆炸 的残余辐射，它相当于在电磁波谱中的微波部分，波长 为7.35厘米的某种无线电波信号，它对应于2.7K 的热 辐射
宇宙哥白尼原理
银河系只不过是均匀宇宙中的普通一员， 不具有任何特殊地位。
大爆炸模型的观察证明
伽莫夫的预言 1948年一位移居美国的俄国人乔治·伽莫夫与他的两位年轻研 究生拉尔夫·阿尔弗和罗伯特·赫尔曼，首先预言如果宇宙起始 于遥远过去的某种既热且密的状态，在宇宙年龄仅为几分钟时， 它热得足以使每一个地方都发生核反应（大爆炸），其散落的 残余辐射由于宇宙的膨胀而冷却，如今它所具有的温度约为绝 对温度5K左右， 即存在各向同性、均匀的宇宙背景辐射。
v = H0×d
v为退行速度，d为星系距离，H0为比例常数，称为哈勃 常数。这个关系称为哈勃定律，又称哈勃 效应。哈勃定律中， v以千米／秒为单位，d以百万秒差距为单位，H的单位是千米 ／（秒·百万秒差距）。
哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全 空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全 一样的膨胀，从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心 向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。
哈勃定律
哈勃又得出重要的结论： 星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远离的速 度越高。
这一结论意义深远，以为一直以来，天文学家都认为宇 宙是静止的，而现在发现宇宙是在膨胀的，并且更重要 的是，哈勃于1929年还发现宇宙膨胀的速率是一常数。
天体物理概论_向守平_第一章绪论探索宇宙1.2天体物理学简史
§1.2 天体物理学简史真正意义上的天体物理学开始于十九世纪。
由于分光学、光度学和照相术广泛应用于天体的观测研究，对天体的结构、化学成分、物理状态的研究形成了完整的科学体系。
天体物理学发展史上的一些主要事件是：（注：科学家在天体物理学领域的重大进展已经获得了十几次诺贝尔物理奖）1859年德国物理学家克希霍夫发现，太阳光谱的吸收线是由于太阳光球发出的连续光谱被太阳大气吸收所致，这可以说是天体物理学的开创性工作；1864年英国天文爱好者哈根斯和意大利教士塞西分别用摄谱仪证认出一些恒星的元素谱线，哈根斯并根据多普勒效应测定了一些恒星的视向速度；1869年英国天文学家洛基尔在太阳光谱中首次发现氦线，之后到1895年才由英国化学家雷姆塞在地球上发现了氦；1885年哈佛大学天文台开始用物端棱镜方法，对恒星光谱的分类作大规模的研究，此后到1924年，共完成225，000多颗星的光谱分类，这是近代天文史上的巨作，为以后的研究提供了丰富的资料；1914年由依巴谷卫星测定了三角视差的4万多颗近距离恒星的赫罗图。
1915年纵坐标分别用绝对星等及光度表示，横坐标分别用色指数和温度表示1915年爱因斯坦发表广义相对论，并求出水星近日点进动的精确值；同年，美国天文学家亚当斯发现测定恒星距离的分光视差法，使得恒星距离测量的范围由几百光年（三角视差法的上限）达到几千光年；1917年爱因斯坦发表《根据广义相对论对宇宙学所作的考查》一文，为现代宇宙学的奠基之作；1919年英国天文学家爱丁顿领导的日食观测队发现太阳引力使光线偏转的现象，成为爱因斯坦广义相对论的天文学验证之一；1920年代印度天文学家萨哈发表恒星大气电离理论，同时德国天文学家埃姆登和史瓦西、英国天文学家爱丁顿等建立了系统的恒星内部结构理论，爱丁顿并从理论上导出了恒星的质光关系；1929年美国天文学家哈勃发现星系的红移-距离关系，为现代大爆炸宇宙学奠定了观测基础；1930年1932年前苏联物理学家朗道预言存在完全由中子构成的恒星——中子星；1934年德国天文学家巴德与瑞士天文学家兹威基提出，中子星是超新星爆发的产物；1937～1939年德国物理学家魏茨泽克和美国物理学家贝特提出质子-质子反应和碳氮循环两种核反应，创立了恒星核能源理论；1939年美国物理学家奥本海默和沃尔科夫建立了中子星的理论模型，预言中子星的直径只有几千米，密度可达每立方厘米几亿吨；1944年荷兰天文学家范德胡斯特从理论上提出存在星际中性氢21厘1948年美国物理学家伽莫夫预言，宇宙创生于一次热大爆炸，并预言可以观测到温度大约为10K的大爆炸背景辐射遗迹；1951～1954年美国、荷兰和澳大利亚的天文学家先用光学的方法，继而用射电方法发现并描绘出银河系的旋涡结构；1959年美国用高空气球进行γ辐射观测，发现宇宙γ射线源，之后又发现太1963年美国用射电方法发现星际有机分子；1964年同年旅美荷兰天文学家施密特发现类星体；1965年美国工程师彭齐亚斯和威尔逊发现3K宇宙微波背景辐射；1967年英国天文学家休伊士和贝尔发现脉冲星；1968年以上称为六十年代四大天文发现。
天体物理概论教学设计 (2)
天体物理概论教学设计一、引言天体物理学是研究天体及其物理现象的学科。
天文学与物理学紧密相连，是现代科学的重要组成部分。
天体物理学涉及的内容非常广泛，包括广义相对论、线性代数、波动论、热力学等多个学科。
天体物理学在现代科学领域中具有重要地位。
由于天体物理学的广泛应用，因此这门课程对我们理解天体现象，深刻领会物理学原理，提高科学素养，提高综合素质等具有重要作用。
为了更好地进行天体物理学的教学，本文提出了一些教学设计的建议。
二、教学目标本课程的教学目标主要包括：1.通过对天体物理学的学习，了解天体的形成和发展过程，认识宇宙大爆炸理论的重要性；2.掌握天体物理学的基本知识，如引力、行星、恒星、黑洞、星云等；3.理解天体物理学的基本原理，如牛顿定律、万有引力定律、相对论等；4.掌握天体物理学的基本研究方法，如星系观测、射电天文观测等；5.发展科学素质，培养综合素质，增强对天体物理学的兴趣。
三、教学内容本课程的主要教学内容包括：1.宇宙的发现与研究：Hubble定律、宇宙微波背景辐射等；2.星系的形成和演化：银河系、活动星系核、恒星形成等；3.星体的性质和演化：行星的形成、人类探险、恒星的形成、主序星演化等；4.行星系外研究：系外行星探测、系外液态水等；5.引力波探测。
四、教学方法为了达到教学目标，需要采用多种教学方法，包括：1.讲授：老师通过讲解上述内容，帮助学生掌握天体物理学的基本知识和原理；2.实验：利用实验课进行实验，帮助学生进一步了解天体物理学的基本研究方法；3.课堂互动：鼓励学生在课堂中发表自己的看法和思考，促进课堂互动；4.讨论：鼓励学生参加小组讨论、辩论等活动，增强学生学习天体物理学的兴趣和合作能力；5.看海报：学生可以自行制作海报，让大家了解科学原理，并大声解释。
五、考核方式本课程的考核方式主要包括：1.平时学习情况：包括课堂表现、报告、大作业等；2.小测验：在学期内进行两次小测验，测试学生对天体物理学知识的熟练掌握程度；3.期末考试：考察学生的综合素质和对天体物理学的掌握程度；4.大型项目：学生在小组内自主开展具有一定挑战性的天体物理学实践项目，展示项目成果。
高校物理系天体物理导论的教学
高校物理系天体物理导论的教学
卞维豪;张红英
【期刊名称】《北京师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2005(41)3
【摘要】针对目前国内高校物理系本科段天体物理导论教学开展不充分的现状,从物理系通常的课程设置,天体物理导论教学目的、教材的选择、教学方法与考核等方面,简要介绍了在高校物理系如何开展本科段天体物理教学.
【总页数】2页(P236-237)
【关键词】物理系;天体物理教学;本科生课程
【作者】卞维豪;张红英
【作者单位】南京师范大学物理科学与技术学院;江南大学师范学院
【正文语种】中文
【中图分类】P141;G642.0
【相关文献】
1.小班教学在高校天体物理概论课程中教学实践 [J], 张立云
2.高校物理系《高等数学》课程的教学改革 [J], 张滨
3.小班教学在高校天体物理概论课程中教学实践 [J], 张立云;;
4.地方高校物理学专业导论“5+1”模式教学改革初探 [J], 朱平;杨贵荣;席永钊;李兵;叶根;陆玉发
5.应用技术型高校物理系列课程教学改革与实践 [J], 许雪芬;王旭;王志萍
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观测 数据． 此外 ， 在天 体物 理 教学 中， 应 当注 意 以计算
机与 网络 为核心 的信 息技 术 的整 合 ， 通 过天 体 物理课 程 的开设 ， 完善学生 自身天体物 理知识 的建 构［ ７ ］ ． 在考核 方面 ， 既要重视传统 的笔试 ， 也要鼓励学 生 就某 一专题撰 写进展 报告 或科 技 论文 ． 笔试 主要 是 考
摘要
针 对 目前 国 内高校 物理 系 本科 段 天体 物理 导 论教 学 开展 不充 分 的现 状 ， 从 物 理 系通 常 的课 程设 置 ， 天体 物 理
导 论教 学 目的 、 教 材 的选 择 、 教 学方 法 与 考核 等方 面 ， 简 要介 绍 了 在高校 物 理 系如 何 开展 本科 段 天体 物 理教 学 ． 关键词 物理 系 ； 天 体 物理教 学 ； 本科 生课 程
ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｇ ａ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ 》 、 尤峻 汉关 机制 》 等． 在高 校物 理 系开设 天体物理 学课 程时 ， 教 材可 以选 择 李宗 伟和 肖兴 华 的
的衔接． 如在辐射 机制 中所 涉及 的运 动带 电粒 子 的李
纳一 维谢 尔势 ， 在 电动 力学 中有详 细 的推 导． 在 学 习各
种辐射机 制时 ， 可 以让学生 自己去复 习它的推导 ， 唤醒 学生们对所 学知识 的记忆 ． 通过 这 方 面天 体物 理辐 射 机制 的教学 ， 具体 应用到带 电粒 子低速 、 高速运 动等天
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ５ － ０ ２ — ２ ２
在讲 解天体 物理理论 的 同时 ， 必 须 结合 光学 等规 律来
＊ 国家 自然科 学基 金 资助项 目（ １ ０ ２ ７ ３ ０ ０ ７ ） ； 江苏省 高校 自然 科学 基金 资助项 目（ ０ ３ Ｋ Ｊ Ｂ １ ６ ０ ０ ６ ０ ）
维普资讯
第３ 期
卞 维豪 等 ： 高 校物 理 系 天体物 理 导论 的 教 学
２ ３ ７
介绍各种天体 观测方 法及 其 观测 结论 ． 教学 的主要 内
容分 ４ 个方 面 ： 天文 研究 方法 、 恒 星结 构 与演 化 、 星 系 形成与演化 、 宇宙学 ， 教学大 纲及课 时 安排见表 １ ．
们在 中学普及 天体 物理 知 识． 作 为专 业必 修课 来 开设
天体 物理学导论是 不 大现 实 的． 可 以考 虑首 先 以专 业
选修课 的方式来 开设． 在 我们学 校 ， 只要选修 这 门课 的 人超 过 ３ ０人 ， 就 可 以立 即 开设 ． 在课时安排方 面 ， 可 以
１ 周 ２ 学时， １ 个 学期总共 约 ３ ４学时（ 以１ ７ 周 计） ．
电动力学 、 光学 、 相对论 等． 因此 ， 在 教学 中要 注意知识
口 ］
参 考 文 献
李 宗伟 ， 肖兴华 ．天 体 物 理 学 Ｅ Ｍ］ ．北 京 ： 高 等 教 育 出版
社 ，２ ０ ０ ０ ： １
］ ］ ］ ］ ］ ］ ］ ］
南 京 师 范 大 学 物 理 与 科 学 技 术 学 院．本 科 生 教 学 计 划
［ Ｅ Ｂ ／ ＯＬ ３ ．Ｅ ２ ０ ０ ４ — ０ ３ — ０ ９ ３ ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ． ｎ ｊ ｎ Ｌ Ｌ ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ／ Ｆ ｒ ａ ｎ ｋ Ｊ ． Ａ ｃ ｃ ｒ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｉ ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ［ Ｍ］ ．
文环境 中 ， 也能够 巩 固这些 内容 的学 习成果 ．
ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ［ Ｍ１ ．［ Ｓ ．１ ． ］ ： Ａｄ ｄ ｉ ｓ ｏ ｎ － Ｗｅ ｓ ｌ ｅ ｙ Ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ
Ｃｏ ｍｐ ａ ｎｙ ， １ ９ ９ ６： １
Ｐ ａ ｄ ｍ ａ ｎ ａ ｂ ｈ ａ ｎ Ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ［Ｍ ］ ．
１ 物 理 系课 程 设 置
与很多物理专业 一样 ， 我们 系 物理 学本 科专 业 开 设 的课程 主要有Ｌ ２ ］ ： 大学普通物理 （ 包括力 学 、 光学 、 电 磁学、 热学 、 原子物理 ） 、 理论力学 、 电动力学 、 热力 学与 统 计物理 、 量子 力学 、 固体物理 、 数学物理方 法 ， 以及 相
核授课 的基本 内容 ， 而进 展 报告 或论 文 主要 是考 核 学
恒 星 的本 质 物理参 数 、 恒星 大气 与 内部结 构方 程 、 形 成 与演 化 、
（ １ ０ 学 时） 致 密 星双 星与 吸积
星系的本 质 银 河 系结构 与动 力学 （ 恒 星记 数及 恒 星运 动 ） 、 星 系
宇宙 （ ８ 学时） 哈 勃膨 胀 、 微 波背 景 、 元素 合成 及其 理论
４ 天 体 物 理导 论 教 学 方 法 与 考 核
为了在有 限时间内尽可能讲 清楚天体 物理学 的以 ５
上 内容 ， 在讲授 中要注意教学 方法． 由于该课 是在大 四 开设 ， 学生们 已经有 了必 备 的数 理基 础 ， 如 原 子物 理 、
Ｃａ ｍｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ：Ｃａ ｍｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ，２ ０ ０ ２： １ Ｃａ ｒ ｒ ｏ ｌ ｌ Ｂ Ｗ 。 Ｏ ｓ ｔ ｌ ｉ ｅ Ｄ 八 Ａ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ
Ｃａ ｍｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ：Ｃａ ｍｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ， ２ ０ ０ ０： １
由于天体物理学 的基 础学 科 地位 ， 它 一直 是最 公
表 １ 天体 物 理 导论 教 学大 纲
天 文研究 方法 天球 、 牛顿 力学与 相对 论 、 望远 镜 、 测 光分 光 与 辐射
（ ６ 学 时） 机制 、 数据 分析 方法
时世界上各 重大观测 设备 一 般都 有 自己的专 门网站 ，
可以指导学生 去访问 ， 直接 了解 观测的最新进 展 ， 获得
３ 关 于天体 物 理导 论 的教材 及教 学大 纲
国 内外 天体 物理学 的教 材＿ ３ ］ 有很 多 ， 有些是 入 门 的， 有些是 研究生水 平的． 有些几乎 涉及天体物理所有 领域 ， 如 Ｃ ａ ｒ ｒ ｏ ｌ ｌ等 ［ ４ ］ 的《 Ａ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ
２ 天体 物理 学 导 论 及 其教 学 目的
我们 系 开 设 天 体 物 理 导 论 （ Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ
ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ） ， 而不 是 天文 学 导 论． 主要 的 区别 在 于 ，
前 者注重 物理规律在 天 文学 中的应 用 ， 而 后者 注重 讲 解 传统天文学 的观测方法 及 观测 分析 结 果． 在 物理 系 开 设这门课 ， 我们 认为 应 当着重 于 如何 利用 物 理规 律 来 解释观测到 的各 种天 文现 象 ， 介 绍 天体 物理 研究 所
《 天体 物理 学 》 ． 与此 同时 ， 非常有必要 参考 国外物理 系 天体 物理教学 的教材 、 教法 以及课 程设置 ． 由于天体物理 的内容非常广泛 、 更新也 非常迅速 ， 并且 可用学 时有限 ， 因此 ， 只能有选择 地介绍天体物理 学的成熟理论 ， 当然也要 尽 可 能地 提 出 目前 天体 物理 各 方面 尚未 解决的 问题 ． 在教学 时 ， 要 尽可能地补充 与 教学 相关 的最新 研究 成 果 ， 让学 生 课外 学 习． 同时， 由 于观测是 天体物理学 的基 础 ， 它等 效 于物理 学 中做 实 验， 对 天体物理学来 说 至关 重要 ， 是其 核 心 内容 ， 因此
的学科 之一ｌ １ ］ ． 天 体物 理学 不仅 仅是 利 用 已有 物理 规
律来解 释各 种天文 现象 ， 同时 ， 其 研究 对 象 、 各类 天 体 以及 整个 宇宙 ， 也 是物理实验室 无法 比拟 的 ， 它 曾经也
将继续促 进物理学新 理论 的发展 ． 目前 在 国 内拥 有 天 文 系的院校很少 ， 绝大 多数 高校 物理 系 并无 本科 段 的 天体物理 教学 ， 这种状 况 既不利 于更 多 学 习物理 的人 来研 究天体物理 ， 又不利 于我 国天体物理事业 的发展． 笔 者来 自于师范 院校 物 理 系 ， 在 这 里简要 谈谈 关 于高 校 物理系天体物理导论 教学 的一些想 法．
（ ８ 学时
）
的形态 分类 、 活 动 星 系及 其 统 一 模 型 、 黑 洞与 星 系 的形成 演化
生信 息处理 、 知识运 用 的能 力． 总之 ， 在 高校 物理 系 开 设 天体物理导 论的教 学是 很 有意 义 的 ， 同时 也要 注 意 教材 与教学 内容 的选择 ， 使其教学 能够切实可 行．
ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ？ ？ 、 李宗伟等ｌ １ 的《 天 体物 理学 》 等． 也有一
些仅 涉及各个 专 门领 域 的 ， 如 Ｋｒ ｏ ｌ ｉ ｃ Ｅ ］ 关 于活 动 星 系
核 的《 Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｇａ ｌ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ｉ ：Ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｂ ｌ ａ ｃ ｋ
分类 号 Ｐ１ ４ １ ； Ｇ ６ ４ ２ ． ０
观测 与理论 的发 展 ， 使得 天 文学 研 究与 物理 学 的
理论 、 方法 和技术 的联系越来越 密切 ， 天体物理学正 在
成 为 天文 学 的 主 要 内 容 ， 是 当今 自然 科 学 领 域 最 活 跃