1.2 太陽系的形成和恒星的演化（課件）（含視頻）

中物理學(xué)易同步精品課堂第一章演化的自然第2節(jié)

太陽系的形成和恒星的演化浙教版科學(xué)（初中）九年級上1課堂導(dǎo)入觀察思考一、太陽系的形成互動學(xué)習(xí)2仔細(xì)閱讀下圖，并說明太陽系的行星的公轉(zhuǎn)方向和太陽的自轉(zhuǎn)方向有什么關(guān)系？1.太陽系的八大行星繞太陽公轉(zhuǎn)方向和太陽自轉(zhuǎn)方向一致。（同向性）2.九大行星繞太陽公轉(zhuǎn)的平面大多接近同一平面。（共面性）3.行星公轉(zhuǎn)軌跡基本上是圓形或橢圓形。（近圓性）以上這些特點告訴我們什么？根據(jù)行星公轉(zhuǎn)的特點，可以推導(dǎo)如果它與太陽系形成有關(guān)，就可以作為推論太陽系形成的依據(jù)。（1）太陽系的特點（2）“康德—拉普拉斯星云說”學(xué)說認(rèn)為，太陽系是一塊星云收縮形成的。星云是由氣體和塵埃物質(zhì)組成的巨大云霧狀天體，它的直徑大多可達(dá)十幾光年。星云照片理論依據(jù)：八大行星繞日運行的特征太陽系的形成過程推理：一、原始的太陽星云是一個扁平的、自轉(zhuǎn)的氣體塵埃圓盤。50億年前原始太陽星云因萬有引力作用而收縮凝聚。二、凝聚的星云,繞著中軸旋轉(zhuǎn),形成中間增厚的大園盤。三、繼續(xù)旋轉(zhuǎn),盤面形成幾個同心圓的圓環(huán)。四、中心部分質(zhì)量較大形成恒星——太陽圓環(huán)部分形成一顆顆行星及衛(wèi)星。太陽系的形成星云學(xué)說推論的重要依據(jù)①只有太陽和太陽系的行星形成于同一個旋轉(zhuǎn)的星云云盤，太陽的自轉(zhuǎn)方向和太陽系的行星的公轉(zhuǎn)方向才會一致；②形成太陽系的行星的物質(zhì)來源于同一個扁平的星云云盤，才導(dǎo)致太陽系的行星的公轉(zhuǎn)軌道幾乎位于同一平面上。把準(zhǔn)備好的沙子分成三堆，分別制作太陽系形成三個階段的模型：1．圓盤狀星云階段。2．早期太陽形成階段。3．行星形成階段。關(guān)于太陽系的形成還有哪些學(xué)說？2.災(zāi)變說地球等行星的物質(zhì)是因為某種偶然的巨變（如另一顆恒星接近太陽或與太陽相撞）而從太陽中分離出來的。二、恒星的演化互動學(xué)習(xí)2太陽是太陽系的中心，也是由星云形成的一顆恒星，恒星真的能永恒嗎？（1）什么是恒星？恒星是在相對小的體積內(nèi)積聚大量的氣體而構(gòu)成的球狀或類球狀天體。恒星并非不動，只不過離我們太遠(yuǎn)了，肉眼很難發(fā)現(xiàn)它們在天上的位置變化。行星狀星云紅巨星白矮星中子星超新星黑洞常見的恒星恒星的演化就是一顆恒星誕生、成長、成熟到衰老、死亡的過程，是一個十分緩慢的過程。恒星是如何形成的，又是如何演化的？恒星的演化始于星云星云原恒星（幼年期）當(dāng)核心收縮到類似于太陽大小時，核心成為原恒星主序星（成年期）原恒星不斷收縮，引發(fā)氫燃燒，恒星成為一顆主序星（2）恒星的演化歷程讀下圖，請你找出恒星的壽命與質(zhì)量有什么關(guān)系。質(zhì)量越大，壽命越短；質(zhì)量越小,壽命越長。主序星的質(zhì)量大小決定了它們?nèi)蘸蟮难莼瘹v程。恒星的壽命由誰來決定呢？決定恒星壽命的因素只有一個——質(zhì)量！質(zhì)量愈大，壽命愈短！太陽可活100億年，而天狼星的壽命卻只有幾百萬年。按比例來看，如果太陽可活七十歲，天狼星只能活三天！恒星的壽命主要與哪些因素有關(guān)呢？15倍太陽質(zhì)量1千萬年1倍太陽質(zhì)量1百億年0.2倍太陽質(zhì)量1萬億年太陽的一生大致是100億年。大約在50億年以前，一團(tuán)十分巨大又十分稀薄的氣體云，在自己的重力作用下收縮著。它開頭收縮得很快，后來由于內(nèi)部發(fā)熱，收縮慢了下來，直到形成一批高熱、高密的氣體大團(tuán)塊，這些就是“原恒星”，其中一個就是我們的太陽。太陽進(jìn)一步收縮，內(nèi)部溫度更高，引發(fā)了“熱核反應(yīng)”，于是停止收縮，進(jìn)入“成年”時期。就是我們現(xiàn)在看到的太陽了。大約再過50億年，太陽核心部分的“燃料”用光后，就會猛地又收縮一下。這一來，溫度再次猛增，使外層原來沒有燒過的“燃料”也“燒”起來了。此時，太陽會猛烈地膨脹，成為一顆“紅巨星”。太陽會脹得很大，太陽能把水星和金星都“吞掉”。地球軌道恰好在這個脹大了的太陽表面的位置。這時的地球即使不被熾熱的太陽“吞掉”，也會被烤得熔為一團(tuán)熔巖。但與此同時，也會有其他小行星變得適合人類居住，也許那就是人類未來的避難處。質(zhì)量較大的恒星，在核燃料用完、核反應(yīng)停止后，演化為中子星，最后也會變成暗矮星。質(zhì)量更大的恒星，在核燃料用完、核反應(yīng)停止后，將演化為黑洞。黑洞的密度非常大，以致任何物質(zhì)、甚至光線都無法逃脫它的吸引。當(dāng)核燃料用完、熱核反應(yīng)停止后，太陽將演化成白矮星，最后將慢慢變成一顆看不見的暗矮星?！凹t巨星”階段大約有10億年。然后，一切可“燒”的“燃料”都用完了，紅巨星開始再次收縮，越變越小，大約只有現(xiàn)在的體積的十萬分之一，才穩(wěn)定下來。盡管表面溫度可以高達(dá)1萬度，但表面積變小了，發(fā)出的熱量會大大減少，這時，太陽就進(jìn)入了“老年期”，成為“白矮星”一樣的天體，表面溫度高、體積小、密度很大（每1cm3物質(zhì)有10噸重）。由于沒有內(nèi)部能源，所以這個“老年期”并不能永遠(yuǎn)維持下去，而是逐漸冷卻，最后成為一個黑暗無比的“暗矮星”。在恒星演化的不同階段，其形態(tài)也有很大的差異。紅巨星，稱它為“紅”巨星，是因為在這恒星迅速膨脹的同時，它的外表面離中心越來越遠(yuǎn)，所以溫度將隨之而降低，發(fā)出的光也就越來越偏紅。不過，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。紅巨星的體積很大，它的半徑一般比太陽大100倍。行星狀星云質(zhì)量大于太陽質(zhì)量1.4倍，外圍的氣體及冰粒便會以每秒數(shù)十公里的速度向外膨脹，外貌像土星的光環(huán)一樣，天文學(xué)家叫行星狀星云，而剩下的核心的光度會暗淡下去。行星狀星云白矮星是一種很特殊的天體，它的體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。它的密度在1000萬噸/立方米左右。白矮星是一顆已死亡的恒星，中心的熱核反應(yīng)已停止。

白矮星質(zhì)量約是太陽4～10倍的恒星在超新星爆炸的過程，遺留下來的核心變成一顆體積很小，質(zhì)量卻很大的中子星，由中子構(gòu)成，密度為水的1014倍，僅1cm3的質(zhì)量就有全球人類那么重，直徑僅為30km。中子星黑洞質(zhì)量比太陽大10倍以上的恒星，超新星爆炸后會形成“黑洞”。黑洞會把附近所有的物質(zhì)都吸進(jìn)去，就連光線也會被吞沒，所以我們是看不見黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一顆恒星，我們可以從這顆鄰近恒星的物質(zhì)被吸入黑洞時的情形，證明黑洞的存在。這些恒星和太陽有什么不同？紅巨星：表面溫度比太陽低，但體積比太陽大，亮度比太陽高。行星狀星云：質(zhì)量體積比太陽大，但亮度較暗。超新星：亮光相當(dāng)于10億顆太陽白矮星、中子星、黑洞：體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。太陽一生的演化成年太陽紅巨星白矮星黑矮星星云一部分讀圖說一說，圖中從1至6，未來太陽的形狀發(fā)生了什么變化？宇宙中還有許多比太陽質(zhì)量大得多的恒星，它們將會怎樣演化呢？黑洞星云原恒星主序星超紅巨星超新星中子星大質(zhì)量恒星的演化根據(jù)圖1-20，說一說大恒星衰老和消亡的過程和太陽有什么不同。恒星不永恒恒星的一生小質(zhì)量恒星（太陽）紅巨星白矮星黑矮星大質(zhì)量恒星超紅巨星超新星中子星黑洞黑洞在輻射過程中將逐漸縮小,最后在爆炸中結(jié)束“生命”。通過天文觀測和發(fā)現(xiàn)逐步證實和完善了恒星的演化理論。恒星的一生星際氣體收縮形成中子星黑洞主序星原恒星主序星太陽紅巨星白矮星暗矮星大恒星超紅巨星超新星3課堂小結(jié)典例分析考點一：太陽系的形成4【典型例題1】關(guān)于太陽系的起源有多種假說，最主要的有兩種（）A.“星云說”和：“地心說”B.“星云說”和“災(zāi)變說”C.“星云說”和“日心說”D.“星云說”和“大爆炸說”B【遷移訓(xùn)練1】下列描述，正確的是（

）①太陽系的行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面不在同一平面上②太陽系的行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面在同一平面上③太陽系的行星繞日公轉(zhuǎn)的方向各不相同④太陽系的行星繞日公轉(zhuǎn)的方向一致A.①③B.①④C.上②④D.②③C典例分析考點二：恒星的演化4【典型例題2】下列有關(guān)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的C.恒星離我們實在太遙遠(yuǎn)了，以致于恒星在天空中的變動我們很難察覺D.遠(yuǎn)處觀察者能夠看到來自黑洞的光