2020浙教版科学七年级下册期末“查漏补缺”讲义：第十一讲 地球和宇宙

第十一讲地球与宇宙
衔接导入
暗物质的神秘面纱
暗物质是什么？
首先要说的一点、也最令人为难的一点是，研究人员仍不清楚暗物质究竟为何物。

一开始有科学家猜测，宇宙中失踪的质量也许由黯淡的小型恒星及黑洞构成。

但美国能源部费米实验室科学家唐·林肯（Don Lincoln）指出，详细观测结果显示，这些天体的数量根本不足以解释暗物质的重大影响。

目前最可能解释暗物质之谜的“候选人”为“弱相互作用大质量粒子”，简称WIMP。

该粒子的行为方式类似于中子，但质量可能比质子重10至100倍。

不过，这种猜想又带来了更多问题，由于数量太多，在此就不一一列举了。

我们能否探测到暗物质？
如果暗物质由WIMP粒子构成，就应该无处不在，但无法被我们看见、也很难被探测到。

那么，我们为何连一丁点WIMP粒子都没找到呢？虽然这类粒子几乎不与普通物质发生互动，但它们在宇宙中穿梭时，偶尔也会撞上一个质子或电子这样的普通粒子。

因此，科学家在地下开展了一次又一次用到大量普通粒子的实验，避开外界的辐射干扰，模拟暗物质粒子的撞击过程。

但问题是，在数十年的研究之后，这些探测器仍未做出任何具有可信度的发现。

今年年初，中国PandaX实验报告了最新一次WIMP粒子的探测情况，结果又是一无所获。

加州大学河滨分校物理学家Hai-Bo Yu指出，照这样看来，真正的暗物质粒子可能比WIMP 粒子小得多，或者其特性会大大增加研究难度。

暗物质仅由一种粒子构成吗？
普通物质既可以由质子、电子这样的普通粒子构成，也可以由中微子、渺子、介子这样奇奇怪怪的粒子构成。

因此有些研究人员提出，占了宇宙全部物质85%的暗物质是否也会如此复杂呢？“我们没有理由认为，宇宙中的所有暗物质都仅由一种粒子构成。

”哈佛大学物理学家安德烈·卡兹（Andrey Katz）指出。

例如，暗质子可以与暗电子结合，构成暗原子，暗物质的世界也可以与我们见到的世界同样丰富、有趣。

虽然越来越多的物理实验室开始提出类似的设想，但无论是证实还是证伪，都令科学家们一筹莫展。

暗力量存在吗？
除了暗物质粒子之外，暗物质还可能会受到“暗力量”的影响，就像普通力对普通物质的影响一样。

一些研究人员一直在寻找“暗光子”。

这种粒子类似于在普通粒子之间来回互换、从而产生电磁力的普通光子，只不过唯有暗物质粒子才能感觉到它的存在。

意大利物理学家正准备用一束电子和正电子轰击钻石。

假如暗光子真的存在，电子-正电子对就会湮灭，生成一个携带特殊力的“暗光子”。

如果成功，或许会打开一个全新的宇宙领域。

暗物质会不会由轴子构成？
随着物理学家逐渐对WIMP粒子失去兴趣，其它暗物质粒子“候选人”开始越来越获青睐。

其中为首的是一种叫做“轴子”（axion）的粒子。

轴子质量极轻，可能只有质子的1031分之一。

有几项实验正在对轴子展开研究。

近期计算机模拟显示，轴子也许会形成类似恒星的天体，而这些天体可能会产生可被探测
到的、类似快速射电暴的辐射。

暗物质有哪些特性？
天文学家通过暗物质与普通物质间的引力作用发现了暗物质的存在，说明这是暗物质在宇宙中露面的主要途径。

但要弄清暗物质的本质，科学家却步履维艰。

一些理论认为，暗物质粒子应当是它们自身的反粒子，意味着两个暗物质粒子一旦相遇、就会瞬间湮灭。

自2011年起，国际空间站上的α磁谱仪实验便一直在寻找这种湮灭信号，迄今已探测到了数十万次。

科学家尚不确定这些湮灭信号是否来自于暗物质，也尚且无法通过这些信号进一步了解暗物质的本质。

每个星系中都存在暗物质吗？
由于暗物质的质量远超普通物质质量，暗物质常被说成维系星系和星团的“控制力量”。

但今年年初，天文学家发现了一个名叫NGC 1052-DF2的星系，其中似乎不含任何暗物质。

耶鲁大学的皮埃特·冯·多库姆（Pieter van Dokkum）当时表示：“暗物质显然不是形成星系的必需项。

”然而在今年夏天，另一支研究团队发布了自己的分析结果，认为多库姆的团队对该星系的距离测量有误，这意味着该星系中的可见物质其实比多库姆声称的少得多，暗物质的质量则比其提出的多得多。

如何解释DAMA/LIBRA实验结果？
长时间以来，欧洲DAMA/LIBRA实验的结果一直令粒子物理界的科学家们困惑不已。

该探测器位于意大利格兰萨索山的一处地下矿井中，一直在寻找暗物质粒子的周期性振荡现象。

按理说，地球在公转过程中，如果刚好从围绕太阳系的暗物质星系流中穿过，就会发生这种振荡现象。

自1997年来，DAMA/LIBRA实验多次宣称观察到了这类振荡信号，但其它实验均未观察到过。

暗物质是否带电荷？
一个从宇宙之初发出的信号让一些物理学家认为，暗物质也许带有电荷。

宇宙初期、即大爆炸后1.8亿年形成的恒星会发射波长21厘米的辐射。

而这些辐射随后又会被低温氢吸收。

今年二月探测到这一辐射信号时，其谱线显示，吸收辐射的氢的温度比之前预想的还要低得多。

哈佛大学天体物理学家朱利安·穆诺兹（Julian Muñoz）猜想，带电荷的暗物质也许从氢中带走了一部分热量，就像饮料中的冰块一样。

但这一猜想尚未得到证实。

普通粒子会衰变成暗物质吗？
中子是一种寿命有限的普通粒子。

过了14.5分钟左右，一个单独存在的中子就会衰变成一个质子、一个电子和一个中微子。

但在两次不同的实验中，得出的中子衰变时间略有区别，约相差9秒。

今年年初有物理学家提出，如果中子衰变过程中，有1%的时间里，部分中子会衰变成暗物质，就可以解释这种异常差异了。

美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的克里斯托弗·莫里斯（Christopher Morris）及其团队对中子进行了密切监测，希望找到可能为暗物质的信号，但一无所获。

该研究认为，中子衰变也许还有其它解释。

暗物质真的存在吗？
由于科学家对暗物质的探测和解释如此困难，自然有人猜测，这一切可能从一开始就是错的。

多年来，一直有少数物理学家认为我们的引力理论并不正确，基本力在大尺度上的运作机制与我们的猜想并不一致。

有一种名叫“修正牛顿力学”的理论认为，根本不存在暗物质这种东西，恒星和星系的旋转速度之所以比我们预先的要快，是因为引力的作用方式超出了我们的想象。

用物理学家唐·林肯的话来说：“暗物质模型尚未得到证实。

”但暗物质的反对者同样无法证实他们的观点。

并且最新证据显示，暗物质是确实存在
的。

知识梳理
1.太阳
1)太阳概况：离地球最近的恒星，发光发热的气体星球
①太阳的直径约为140万千米；
②质量为地球的33万倍；
③体积为地球的130万倍；
④表面温度约6000℃；中心温度达1500万℃；
⑤它与地球的平均距离约为1.5亿千米
2)太阳大气层从里到外可分为 3 层，依次为光球层、色球层和日冕层。

平时我们看到的只是光球层。

人们把太阳光球层上的许多黑斑点称为太阳黑子，其实它是太阳表面由于温度较低而显得较暗的气体斑块。

太阳色球层上有时会出现一些突然增亮的斑块，叫做耀斑。

耀斑爆发时会释放出巨大的能量。

3)太阳活动：指太阳表面的变化。

活动周期是 11 年。

常见的太阳活动有：太阳黑子（在光球层）、耀斑、日珥（在色球层）、太阳风（日冕层）等。

4)太阳活动对地球的影响
①太阳黑子增多时，会导致紫外线增强或气候反常，伤害人类身体健康。

②耀斑增强时，可以影响地球上的短波通讯，甚至使各类无线电通讯发生短时间的中断现象，产生磁暴现象。

可使磁针剧烈颤动，不能正确指方向。

③太阳风导致南北极极光的产生。

④影响地球上的气候、水文、地质及人类活动，甚至危及星际航行。

在太阳活动增强时，人们要注意采取防晒措施来避免太阳光中过强紫外线对皮肤的损伤。

5)观察太阳黑子常使用加滤镜的天文望远镜或涂黑的玻璃等。

天文望远镜的使用：选择视野比较开阔的地方安放好天文望远镜，用寻星镜对准目标星体，用主镜观测目标星体。

2.地球的自转
1)地球的自转：地球绕地轴不停地旋转的运动。

2)地球自转的方向：自西向东。

从北极上空俯视，地球作逆时针方向旋转；从南极上空俯视，地球
作顺时针方向旋转。

（南顺北逆）
3)地球自转的周期：约 24 小时
5)晨昏线(圈)：昼夜半球的分界线（一个圆圈），它由晨线（半圆）和昏线（半圆）构成。

①晨线：太阳升起的地方（由黑夜进入白天）；②昏线：太阳落下的地方（由白天进入黑夜）
6)地球自转产生的现象：
①日月星辰东升西落；
②昼夜交替；
③星星的视运动照片
④一天中太阳高度（角）的变化，一天中杆影长度的变化、地方时的不同
3.地球的公转
1)地球的公转：地球自西向东绕太阳不停地旋转，地轴呈倾斜状态
（地轴与公转轨道面呈66.5°夹角）地轴的北端始终指向北极星附近。

周期为365.2422 天，即一年
2)太阳高度：太阳光与地面的交角，叫做太阳高度角，简称太阳高度。

①一天中太阳高度早中晚：先变大再变小，杆影先变短再变长，正午太阳高度最大，杆影最短，（由
于地球自转）
②一年中，正午太阳高度夏季大，杆影短（夏至日太阳高度最大，杆影最短）,冬季正午太阳高
度小, 杆影长（冬至日太阳高度最小，杆影最长）。

（由于地球公转）
③同一时间，中高纬度地区，纬度越大，太阳高度越小，杆影越长
④以太阳直射点为中心向两边递减，即：离太阳直射点越近，太阳高度越大，杆影越短；离太
阳直射点越远，太阳高度越小，杆影越长
3)太阳直射点：太阳垂直照射的地方，太阳高度为90°
a.①赤道：是地球上距南北两极相等的大圆，是所有纬线中最大的一条纬线。

②回归线：太阳直射点在南北纬23.5°之间来回移动，这两条特殊的纬线称为回归线；
南回归线——南纬23.5°的纬线；北回归线——北纬23.5°的纬线。

③昼夜长短达到极端，即24小时昼长和24小时夜长的南北界线，即南北纬66.5°的纬线。

南极圈——南纬66.5°的纬线；
北极圈——北纬66.5°的纬线。

b.①春分日(3 月 21 日前后)直射赤道
②夏至日(6 月 22 日前后)直射北回归线
③秋分日(9 月 23 日前后)直射赤道
④冬至日(12月22日前后)直射南回归线
4)昼夜长短的变化
①赤道全年昼夜等长
②北半球其他地区：从春分日到秋分日（太阳直射点在北半球），昼长夜短（夏至日昼最长夜最短），北极圈以内发生极昼现象（夏至日时北极圈及其以北地区都发生极昼）；
从秋分日到来年春分日（太阳直射点在南半球），昼短夜长（冬至日昼最短夜最长），北极圈以内发生极夜现象（冬至日北极圈及其以北地区都发生极夜）；南半球正好相反
③春分日，秋分日，太阳直射赤道，全球昼夜等长，南北极圈内无极昼极夜现象
④太阳直射点北上：北半球昼变长夜变短；太阳直射点南下：北半球昼变短夜变长
⑤纬度越高，昼夜变化越大
三、月相的成因及变化规律
1)成因：
2)月相的变化规律
由于日、地、月三者的相对位置，随着月球绕地球向东运行而变化，就形成了新月——上弦月——满月——下弦月——新月的周期性更迭。

变化规律如下表所示：
月相新月上弦月满月下弦月
日期初一初七、初八十五、十六二十二、二十
三
日、地、月三
者位置
关系日、地、月在同一直
线上，月球在日、地
之间
日、地、月呈直角，
月球在太阳
以东
日、地、月在同一直
线上，地球在日、月
之间
日、地、月呈直角
月球在太阳以西
同太阳出没
比较
同升同落迟升后落此起彼落早升先落月出清晨正午黄昏半夜
月落黄昏半夜清晨正午
夜晚见月情
形
彻夜不见上半夜西天通宵可见下半夜东天月面朝向/朝西/朝东
四、日月食
1.日食
2.月食
3.日食和月食比较
4.太阳系
日地
月三者位置关系地球上的可
见范围
发生的时间地球上可以
看见持续的
时间
先亏的
方向
类型看到的样子
日食
日月地
地月日部分地区初一
新月
几分钟先亏西三种旁边有日冕
月食
日地月
月地日半个地球以
上
十五
满月
一个多小时先亏东二种暗弱的古铜
色
基础巩固
1．下列哪些现象是自转造成的（）
①昼夜现象②日月星辰东升西落③昼夜交替④台州夏至的正午太阳高度角最大⑤台州夏季白昼长，冬季白昼短⑥正午的太阳高度是一天中最大的
A．①②③B．④⑤⑥ C.②③⑥D．①③⑤
2．下列地理事物中，与地球自转运动有关的是（）
A．候鸟的南移北迁
B．中国标准时间（北京时间）的确定
C.树木的年轮宽度间隔不等
D．我国的河流白西向东流
3．全球昼夜平分的日期是（）
A.春分日和秋分日
B.冬至日和夏至日
C.春分日和冬至日
D.夏至日和春分日
4．下列图形中地球自转方向标得正确的一项是（）
5．从10月1日至第二年元旦，太阳直射点在地球表面的方向变化是（）A．向南移B．先向北后向南移
C．向北移D．先向南后向北移
6．按地球公转的规律，下列节日在一年中按先后顺序排列正确的是（）①国庆节②妇女节③儿童节④劳动节⑤春节
A．⑤②④③①B．①②③④⑤
C.①③④②⑤
D.⑤④③②①
7．地球上新的一天的起点和终点确切地讲应是（）
A．180度 B..0度经线 C.日界线 D.晨昏线
8．关于地球公转特点的叙述，正确的是（）
A.自转轨道面与公转轨道面重合
B.公转方向与自转方向相反
C.地轴与公转轨道面成66.5度夹角
D．公转周期为一年，即366天
9．在赤道上，下面四种现象可信的是（）
A.太阳总是在6时升起
B．夏季昼长夜短
C．冬至日的夜是一年中最长的夜
D．6月22日正午时旗杆没有影子
10．地球自转时围绕的旋转中心是（）
A.经线B．太阳 C.地轴 D.北极星
11．地球上获得太阳光热最多的地方是（）
A.南、北回归线与南、北极圈之间的地区
B．北极圈以北和南极圈以南的地区
C.南、北回归线之间的地区
D.以上说法都不正确
12．从12月22日至第二年6月22日，太阳直射点在地球表面的方向变化是（）
A.向北移动
B.向西移动
C．先向南后向北移动 D.不变
材料：下表中所列的是12月22日甲、乙、丙、丁四地的白昼时间，根据表中数据回答第13至15题。

13.四地中属于南半球的是（）
A．甲地B．乙地C．丙地 D.丁地
14．四地所处纬度从高到低顺序排列的是（）
A.甲乙丙丁B．甲乙丁丙C.丙丁乙甲D.丁丙乙甲
15.造成四地白昼时间差异的主要因素是（）
①地球的公转②地球的自转③黄赤交角的存在④地方时的不同
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
16．浙江省在规划城市住宅楼群时，为了使底层住户全年的正午都能见到阳光，楼群间距应依据哪一天的楼影来计算（）
A.冬至日
B.春分日C．夏至日D．秋分日
17．晨昏线上各地的太阳高度
A．总是等于90°B．总是等于0°
C.只是春分、秋分时等于0°
D.只有夏至日或冬至日等于90°
18．在地球上看，北极星的位置几乎是不变的，这主要是因为（）
A.北极星距离地球很远
B.北极星与地球的相对位置保持不变
C.北极星的运动速度太慢
D．地轴的北端指向北极星
19．地球自转产生的地理现象是
A．昼夜长短的变化 B.昼夜更替
C.太阳高度的变化D．四季的变化
20．划分五带的主要依据是（）
A.有无极昼夜现象
B.有无阳光直射现象
C.有无明显的四季变化D．获得太阳光热的多少
21．一年中太阳直射一次的是（）
A.赤道B．南、北回归线C.南、北纬30°D.南、北极圈
22.假如在夏至日正午12：00，小莉在北京天安门广场，小欣在我们学校的操场上同时测量一根一米长竹杆的影子，结果最有可能的是（）
A.两地杆影一样长
B.学校的长，北京的短
C.北京的长，学校的短
D.不一定
23．该图的日期是
A．夏至日
B．冬至日
C．春分日
D。

.分日
24．正午太阳高度随季节变化的原因是（）
A.地球的自转
B.地球的公转C．地轴 D.纬度
25．下面关于各城市的旗杆的影子的说法中不正确的是（）
A．北京的旗杆的影子一年中都是朝北的
B．海口的旗杆的影子一年中都是朝北的
C．香港的旗杆的影子一年中可能朝北的
D.天津的度杆的影子一年中都是朝北的
1-5 CBAAD 6-10 ACCAC 11-15 CADBD 16-20 ABDBD 21-25 BCBBB
经典例题
例1．太阳黑子、耀斑、太阳风等太阳活动依次发生在( )。

A. 色球层、光球层、日冕层
B. 光球层、色球层、日冕层
C. 日冕层、光球层、色球层
D．光球层、日冕层、色球层
例2．下列现象可能是由太阳活动强烈而引起的有( )。

①地球上的短波通讯受到干扰②发生日食现象③到达地面的紫外线增多④地球的某些地方洪涝灾害增多
A. ①②③
B. ②③④
C. ①③④D．①②④
例3．在月球上，下列活动中宇航员不可能做到的是( )。

A. 在月球上插上国旗
B. 背起250公斤重的物体
C．跳高、跳远D．两宇航员面对面直接对话
例4．下列属于月球质量的原因而造成的现象是( )。

A. 月球上找不到一草一木
B. 月球上环形山众多
C．月球上一蹦5米多高
D．月球上静寂无声
例5．下列说法正确的是( )。

A. 月球距离太阳较近时，温度可高达127℃，较远时温度则降到83℃
B. 太阳中心的温度约6000℃
C．月球质量比地球小，故宇航员在月球上行走是轻飘飘的
D．月球上看到的天空比地球上更蓝一些
例6．天空中的点点繁星，多数是( )。

A. 星云
B. 恒星
C．卫星D．行星
例7．下列四幅图中，属于形成上弦月的三球位置关系的是( )。

例8．太阳系表面温度最高的行星是( )。

A. 水星
B. 金星
C．地球D．火星
例9．下列关于土星的说法，错误的是( )。

A. 土星密度是水的0.7倍
B. 土星与地球之间隔着两颗大行星
C．火星的光环的折射现象，不合有任何物质
D. 与火星相邻的行星是木星与天王星
例10.下列天体系统的关系正确的是( )。

A. 银河系-太阳系一总星系
B. 太阳系一地月系一宇宙
C．地月系一太阳系一银河系
D．总星系一银河系一宇宙
例11．下列有关天体的叙述，正确的是( )。

A. 银河系是以太阳系为中心的
B. 星系是指类似于太阳系的天体系统
C．宇宙中有2 000多亿颗像太阳那样的恒星
D．光年是指光在一年中所走过的路程
例12.“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。

假如有一天，你乘上我国的飞船登上月球，当日、月、地三者位置如下所示时，在A点你能看到地球的地相是( )。

A. 上弦地
B. 满地
C．下弦地D．新地
例13.下列地理现象中由地球自转产生的是( )。

A. 昼夜现象
B. 昼夜交替
C．昼夜长短变更D．四季更替
例14．随着航天事业的发展，人类有可能移居月球，对月球上的居民而言，更容易看到的是( )。

A. 月食现象
B. 日食现象
C．日食和月食现象
D. 根本看不到月食和日食
例15.每年从劳动节到国庆节，太阳直射点的移动规律是( )。

A. 先向南再向北
B. 一直向北
C．一直向南D．先向北再向南
1.B
2.C
3.D
4.C
5.C
6.B
7.C
8.B
9.C 10.C 11.D 12.D 13.B 14.B 15.D。