小学天文课——黑洞PPT课件
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神秘的黑洞
-
1
课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
-
2
-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
-
5
一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
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6
奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
-
7
恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
8
电脑模拟黑洞吞噬- 地球
9
黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
-
12
黑洞的扭曲作用：
-
13
吸积 蒸发 毁灭
-
演 化 过 程 ：
14
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
-
15
2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
-
19
四、黑洞的特点 1、事件视界
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就 是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反 射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解 黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即“事件视 界（视界）”。
体积很小，密度很大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更 高。（如:小黑洞的体积只有原子核那么大，但质量和一 座山差不多）。
吸引力超大。
“只进不出、贪得无厌” “太空中最自私的怪物”
-
10
认识黑洞：
宇宙黑洞只是一个模糊的概念，它既看不到也摸 不到，只能通过X射线和伽马射线来确定它的存在和 测量它的体积和质量。
-
20
2、超强引力
黑洞是一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末 期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界”的 封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场，因引力场特别 强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。
-
21
3、温度
黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度， 则正比于黑洞引力强度，却反比于黑洞质量。黑洞会 像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反 比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越 变越高，最后以爆炸而告终。
哈勃望远镜下木星红斑不断增大
-
29
“宇宙之王 ”
-
斯蒂芬·威廉·霍金
英国剑桥大学著名物理学家，被 誉为继爱因斯坦之后最杰出的理 论物理学家之一。霍金是当代最 重要的宇宙论家，是当今享有国 际盛誉的伟人之一，被称为在世 的最伟大的科学家之一，还被称 为“宇宙之王”。
30
在浩瀚无际的宇宙中黑洞的魅力吸引 着天文学研究者不断探索。相信依靠科 技的力量黑洞终会揭开神秘的面纱。
-
26
-
27
拓展：
哈勃空间望远镜
是以美国芝加哥大 学著名天文学家博士 爱德温·哈勃为名， 在地球轨道上并且围 绕地球的太空空间望 远镜。
-
28
➢哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏 锐的太空光学影像；
➢哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出现在星 系的中央位置。同时，天文学家还在它的帮助下，观测到宇宙膨胀 的精确数据，从而推算出宇宙年龄为138亿年（误差不超过3%）。
-
16
3、毁灭
黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积 极小。但黑洞也有灭亡的那天。
-
17
三、黑洞的分类
任何东西进入黑洞都会被撕得粉碎
“黑洞无毛”
无论什么样的黑洞，其最终性质仅由质量、角动量、电 荷这三个物理量是惟一确定。
-
18
根据黑洞本身的物理特性质量，角动量，电荷划分， 可以将黑洞分为五类：
-
11
二、黑洞的形成
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经
耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能
量已经不多了。这样，它没有足够的力量来
承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压
之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向
着中心点进军，直到最后形成体积接近无限
小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径
一旦收缩到一定程度，质量导致的空间扭曲
-
24
2、欧洲“人造黑洞”
2008年9月10日，随着第一束质子 束流贯穿整个对撞机，欧洲大型强 子对撞机正式启动。
-
25
3、中国科学家造出第一个“人造电磁 黑洞”
2009年10月15 日，《科学》杂志宣布，世 界上第一个“可吸收电磁波的微波人造黑洞” 在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个 小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人 们更好地吸收太阳能。
-
22
4、时间场异常
黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会发生时间场 异常现象，这包含了周围的参考系拖曳圈及事件视界效 应。此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义失效的 区域，目前物理学还无能力进行探讨。
-
23
五、人造黑洞
1、美国制成“人造黑洞”
2005年3月，美国布朗大学物理教授 ‘霍拉蒂·纳斯塔西’在地球上制造出了第 一个“人造黑洞“。
-
31
小结
1、什么是黑洞 2、黑洞怎么形成 3、黑洞的分类 4、黑洞的特点 5、人造黑洞
-
32
我们学到了什么？
-
33
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课题提出的背景
探索是人类天然的兴趣，飞行是人类天然的爱好。 任何有关宇宙和探索的话题都能引起整个社会的巨大兴 趣。黑洞探索的成绩有助于增强社会的凝聚力，有助于 激励社会的进取精神，有助于吸引小学生对科学的兴趣。
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-3ຫໍສະໝຸດ -4什么是黑洞？
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一、黑洞的概念
黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存 在的一种密度极大体积极小的天体。
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奇妙之旅：
黑：表明它不会向外界发射或反射任何光线
洞：是任何东西只要一进入它的边界，就会被它吸进去，就 别 想“爬”出来，连跑的最快的光也逃脱不掉，它就像一个真 正的“无底洞”
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恒星周围的气体或气体云被黑洞吞噬时被加热到很高
温度，散发出强- 烈的X射线
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电脑模拟黑洞吞噬- 地球
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黑洞不是一个“黑窟窿”，而是一个非常神秘 的天体：
就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就
诞生了。
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黑洞的扭曲作用：
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吸积 蒸发 毁灭
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演 化 过 程 ：
14
1、吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称 为吸积。“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流 动。
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2、蒸发
每个黑洞都有一定的温度，温度的高 低与黑洞的质量成反比例。也就是说， 大黑洞温度低，蒸发也微弱；小黑洞的 温度高蒸发也强烈，类似剧烈的爆发。
1、不旋转不带电荷的黑洞 2、不旋转带电黑洞 3、旋转不带电黑洞 4、一般黑洞 5、双星黑洞
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四、黑洞的特点 1、事件视界
黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就 是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反 射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解 黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即“事件视 界（视界）”。
体积很小，密度很大，每立方厘米就有几百亿吨甚至更 高。（如:小黑洞的体积只有原子核那么大，但质量和一 座山差不多）。
吸引力超大。
“只进不出、贪得无厌” “太空中最自私的怪物”
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认识黑洞：
宇宙黑洞只是一个模糊的概念，它既看不到也摸 不到，只能通过X射线和伽马射线来确定它的存在和 测量它的体积和质量。
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2、超强引力
黑洞是一种特别致密的暗天体。大质量恒星在其演化末 期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界”的 封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场，因引力场特别 强以至于包括光子在内的任何物质只能进去而无法逃脱。
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21
3、温度
黑洞与有温度的物体完全一样，而黑洞所对应的温度， 则正比于黑洞引力强度，却反比于黑洞质量。黑洞会 像天体一样发出辐射，其辐射的温度和黑洞质量成反 比，这样黑洞就会因为辐射而慢慢变小，而温度却越 变越高，最后以爆炸而告终。
哈勃望远镜下木星红斑不断增大
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“宇宙之王 ”
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斯蒂芬·威廉·霍金
英国剑桥大学著名物理学家，被 誉为继爱因斯坦之后最杰出的理 论物理学家之一。霍金是当代最 重要的宇宙论家，是当今享有国 际盛誉的伟人之一，被称为在世 的最伟大的科学家之一，还被称 为“宇宙之王”。
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在浩瀚无际的宇宙中黑洞的魅力吸引 着天文学研究者不断探索。相信依靠科 技的力量黑洞终会揭开神秘的面纱。
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拓展：
哈勃空间望远镜
是以美国芝加哥大 学著名天文学家博士 爱德温·哈勃为名， 在地球轨道上并且围 绕地球的太空空间望 远镜。
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➢哈勃的超深空视场则是天文学家目前能获得的最深入、也是最敏 锐的太空光学影像；
➢哈勃望远镜证明了大质量黑洞在宇宙中普遍存在—大多出现在星 系的中央位置。同时，天文学家还在它的帮助下，观测到宇宙膨胀 的精确数据，从而推算出宇宙年龄为138亿年（误差不超过3%）。
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16
3、毁灭
黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积 极小。但黑洞也有灭亡的那天。
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三、黑洞的分类
任何东西进入黑洞都会被撕得粉碎
“黑洞无毛”
无论什么样的黑洞，其最终性质仅由质量、角动量、电 荷这三个物理量是惟一确定。
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根据黑洞本身的物理特性质量，角动量，电荷划分， 可以将黑洞分为五类：
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11
二、黑洞的形成
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经
耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能
量已经不多了。这样，它没有足够的力量来
承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压
之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向
着中心点进军，直到最后形成体积接近无限
小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径
一旦收缩到一定程度，质量导致的空间扭曲
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2、欧洲“人造黑洞”
2008年9月10日，随着第一束质子 束流贯穿整个对撞机，欧洲大型强 子对撞机正式启动。
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3、中国科学家造出第一个“人造电磁 黑洞”
2009年10月15 日，《科学》杂志宣布，世 界上第一个“可吸收电磁波的微波人造黑洞” 在中国东南大学实验室里诞生。不过，这个 小型“黑洞”不仅不会毁灭世界，还能帮助人 们更好地吸收太阳能。
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22
4、时间场异常
黑洞周围由于引力强大的因素，理论预期会发生时间场 异常现象，这包含了周围的参考系拖曳圈及事件视界效 应。此外，由于时间物理学尚未发展，时间意义失效的 区域，目前物理学还无能力进行探讨。
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23
五、人造黑洞
1、美国制成“人造黑洞”
2005年3月，美国布朗大学物理教授 ‘霍拉蒂·纳斯塔西’在地球上制造出了第 一个“人造黑洞“。
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31
小结
1、什么是黑洞 2、黑洞怎么形成 3、黑洞的分类 4、黑洞的特点 5、人造黑洞
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我们学到了什么？
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