九年級生物宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù)、大爆炸宇宙論的主要觀點浙江版知識精講

1、九年級生物宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù)、大爆炸宇宙論的主要觀點九年級生物宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù)、大爆炸宇宙論的主要觀點浙江浙江 版版 【本講教育信息本講教育信息】 一. 教學內(nèi)容： 1. 知道宇宙膨脹的現(xiàn)象和證據(jù) 2. 了解大爆炸宇宙論的主要觀點 3. 了解太陽系形成的主要學說 4. 了解太陽一生的演化過程 5. 了解大質(zhì)量恒星的演化過程 6. 了解 25 億年前至今地殼的演變和生物的進化現(xiàn)象 7. 了解生命起源的化學進化假說和其他假說 二. 重點、難點： 宇宙大爆炸學說根據(jù)星系運動的特點建立星系運動模型 太陽系形成的主要學說星云說 恒星的不同發(fā)展階段與大質(zhì)量恒星的演化過程 地球及地球上生命演化的歷程

2、生命起源的化學進化假說 三. 教學過程： 星云說 （一）宇宙的起源 1. 古代人們的宇宙理論 中國古代的宇宙理論：盤古開天 藏族的宇宙理論： 宇宙萬物源于“空” 。剛開始時，宇宙是無限的一片“空” ，后來發(fā)生變化，產(chǎn)生了輕 而震蕩的“氣” 。由震蕩的“氣（風）力”產(chǎn)生了“火” ，火為熱性。風與火觸動逐漸產(chǎn)生 “風”的塵土，此塵土慢慢增大，并在火的作用下，冷熱不均，變冷的出現(xiàn)濕潤，由濕潤 漸生“水” 。風、火、水種元素互相接觸，塵土逐漸下降而凝結(jié)為“土” 。 古蘭經(jīng)的宇宙理論 “不信者難道不知道嗎？天和地原本是連在一起的，而我開天辟地，我用水創(chuàng)造一切生命， 難道他們不信嗎？” 圣經(jīng)舊約創(chuàng)世記 上

3、帝(God)在創(chuàng)造了宇宙、世界、光明與黑暗 道家的宇宙理論 道生一，一生二（陰陽兩相） ，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。 2. 星系的運動 哈勃：所有的星系都在離我們遠去；星系離我們越遠，運動的速度越快；星系間的距 離也不斷地在擴大。 思考：根據(jù)哈勃的發(fā)現(xiàn)，難道我們地球處于宇宙的中心嗎？不是，因為對其他星系來 說，也是星系間的間距不斷變大。 例如：在一個氣球的表面涂上幾個黑點，然后將它吹大，注意觀察黑點之間的距離。 3. 大爆炸理論 宇宙是 150 億年前從一個極小的點誕生的，從那里誕生了時間和空間、質(zhì)量和能量， 從而由物質(zhì)小微粒聚集成大團的物質(zhì)，最終形成星系、恒星和行星等。在

4、大爆炸發(fā)生前， 宇宙中沒有物質(zhì)，沒有能量，甚至沒有生命。所以，宇宙中的星系間的距離在不斷擴大， 宇宙處在不停地膨脹之中。 缺點：大爆炸理論無法回答現(xiàn)在的宇宙在大爆炸發(fā)生之前到底是什么樣，或者說發(fā)生 這次大爆炸的原因是什么？ （二）太陽系的形成與地球的誕生 1. 與太陽的距離由近到遠的九大行星的名稱；水、金、地球、火、木、土、天王、海王、 冥王星。 其中最大的兩顆行星是：木、土 木、土星有著最顯著的特點:都是固體的核心和幾千萬米厚的由氫氣和氦氣組成的大氣 層，并且有光環(huán)。 地球是太陽系中一個小行星，它和其他八大行星及小行星和彗星等天體一樣，按一定 的軌道繞著太陽公轉(zhuǎn)。銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)

5、組成的龐大的天體，像太陽這樣的 恒星有 2000 多億顆。在整個宇宙中，目前人們能觀察到的類似銀河系的天體系統(tǒng)有 10 多 億個。 2. 地心說：地球為中心希臘托勒密 “地心說”的核心是：地球是宇宙的中心，太陽和其他天體都是繞著地球轉(zhuǎn)動的。 3. 哥白尼的日心說 日心說：太陽為中心波蘭哥白尼 “日心說”宇宙體系學說的核心是：太陽是宇宙的中心，地球和行星是繞太陽轉(zhuǎn)動的。 日心說的意義：科學地闡明了天體運行現(xiàn)象，為后人認識太陽系進而認識地球的起源 奠定了基礎；“日心說”推翻了長期居于統(tǒng)治地位的“地心說” ，并從根本上否定了基督教 關于上帝創(chuàng)造一切的謬論，給了神權(quán)統(tǒng)治者沉重一擊。 4. 太陽系中行星

6、運動的共同特點是： 九大行星繞日公轉(zhuǎn)的方向和自轉(zhuǎn)的方向一致：自西向東。 九大行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道平面大多接近同一平面。 5. 太陽系的形成 星云說：康德拉普拉斯 星云說認為：太陽系是由一片星云收縮形成的，先形成的是太陽，然后剩余的星云物 質(zhì)進一步收縮演化形成地球等行星。 （1）星云學說能描述太陽系的形成過程，但還有很多現(xiàn)象無法解釋，有待科學家們進 一步研究。 （2）除了“星云說”外，還有“災變說”等許多學說描述太陽系的形成。 （3） “災變說”認為地球等行星是因為某種偶然的巨變而從太陽中分離出來的 （三）恒星的一生 1. 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

7、來 越遠，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，天文學家叫行星狀星云，而剩下的核心的光度會暗 淡下去。 超新星：是恒星在死亡前的一次大爆發(fā)，所釋放的能量，發(fā)出的亮光相當于十億顆太 陽。爆炸將星球物質(zhì)以接近光速的速度，向四面八方發(fā)射。每一顆恒星一生之中最多只可 能發(fā)生一次。 白矮星：是一種很特殊的天

8、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，中心的熱核反應已停止。 中子星：質(zhì)量約是太陽 410 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。 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

9、恒星與太陽有何不同點： 紅巨星：表面溫度比太陽低，但體積比太陽大，亮度比太陽高。 行星狀物質(zhì)：質(zhì)量體積比太陽大，但亮度較暗。 超新星：亮光相當于十億顆太陽 白矮星、中子星、黑洞：體積小、亮度低，但質(zhì)量大、密度極高。 恒星的一生：恒星的不同的發(fā)展階段 恒星壽命的因素只有一個質(zhì)量！ 質(zhì)量愈大，壽命愈短！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 太陽可活一百億年，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！ 太陽的一生大致是 100 億年。 大約在 50 億年以前，一團十分巨大又十分稀薄的氣體云，在自己的重力作用下

10、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、超密的氣體 大團塊，這些就是“原恒星” ，其中一個就是我們的太陽。太陽進一步收縮，內(nèi)部溫度更高， 引發(fā)了“熱核反應” ，于是停止收縮，進入“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 熔為一團熔

11、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。 “紅巨星”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 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”并不能永遠維持下去，而是逐漸冷卻，最后 成為一個黑暗無比的“暗矮星” 。 宇宙也像恒星一樣，也有誕生，成長，死亡的時候。 （四）地球的

12、演化 1. 想象地球形成初期的景象。 由巖漿構(gòu)成的熾熱的球隨著地球溫度不斷下降，固態(tài)的地殼逐漸形成(原始地殼的形成) 由高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放出水蒸氣、二氧化碳等構(gòu)成了非常稀薄的原始大氣(原始大 氣的形成)38 億年前，隨著濕度的下降，水蒸氣變成水滴，降到地表，匯流成海洋(原始海 洋的形成) 2. 看書上的圖和化石記錄想象地球 25 億年的發(fā)展歷程。 （五）原始生命是如何誕生的？ 1. 米勒實驗：1953 年美國生物學家米勒在實驗室用充有甲烷、氨氣、氫氣和水的密閉裝 置，以加熱、放電來模擬原始地球的環(huán)境條件，合成了一些氨基酸、有機酸、和尿素等。 2. 證明什么？無機小分子物質(zhì)到有機小分子物質(zhì)有

13、機小分子物質(zhì)到有機高分子物質(zhì)。 3. 生命起源的化學進化假說。 一些有機化合物匯集到原始海洋中，經(jīng)過長期而又復雜的化學變化，逐漸形成更大、 更復雜的分子，直到形成組成生物體的基本物質(zhì)蛋白質(zhì)，以及作為遺傳物質(zhì)的核酸等 大分子物質(zhì)。在一定的條件下，蛋白質(zhì)和核酸等物質(zhì)經(jīng)過濃縮、凝聚等作用，形成了一個 由多種分子組成的多分子體系，外面有一層膜，與海水隔開，在原始海洋中又經(jīng)歷了漫長、 復雜的變化，最終形成了原始生命。 4. 生命誕生的認識： 無機小分子物質(zhì)到有機小分子物質(zhì)有機小分子物質(zhì)到有機高分子物質(zhì)有機高分子物質(zhì) 到多分子體系多分子體系到原始生命原始生命的特征：能進行簡單的物質(zhì)交換；具有原始 的繁殖現(xiàn)

14、象。 5. 生命誕生的其它假說。 宇宙胚胎說：原始生命物質(zhì)有可能來自外星球，證據(jù)是隕石中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸和有 機物。 【典型例題典型例題】 例 1. 下圖是記錄地球歷史的“金釘子”。你知道下列現(xiàn)象或生物分別出現(xiàn)在“金釘子” 的哪段時間區(qū)域？ 原始海洋形成于 蕨類植物的繁盛和裸子植物的出現(xiàn) 哺乳動物的出現(xiàn) 恐龍生活的時期 大氣中氧氣的出現(xiàn)和增多 魚類的出現(xiàn)和繁盛 解析：解析：F B A B D C 例 2. 19 世紀 70 年代末以來，海洋學者乘坐潛水器考察了大洋中脊和裂谷，他們在太平 洋的海底山脈附近和加拉帕戈斯海嶺發(fā)現(xiàn)了一片廣闊的區(qū)域，從那里的洋底涌出的沸水， 溫度高達 380。海洋的冷水

15、由地殼裂隙滲入洋脊內(nèi)部，變成熱海水，它與玄武巖發(fā)生強 烈的化學反應，將巖中的金屬離子如錳、鋅、銅和鐵等溶解。這種海下溫泉還散逸出大量 的氣體，其中包括甲烷、硫化氫、氫氣。溫泉日周圍細菌大量繁殖，它們通過使硫化氫氧 化來獲取生命所必需的能量，進行化學合成，形成初級生命物。細菌同其他比如管狀蠕蟲、 帶貝殼的軟體動物、螃蟹和蝦這樣一些更為復雜的生物在此共生著。 科學家們在實驗室里進行了模擬同樣環(huán)境的實驗。他們把含有氨基酸（甘氨酸、丙氨 酸、天冬酰胺）水溶液的試管在 134 個大氣壓、250條件下加熱 6 小時后，人們發(fā)現(xiàn)，它 們形成了一些具有膜質(zhì)結(jié)構(gòu)的微小球體，直徑在 1.52.5毫米。 根據(jù)以上材

16、料，請你對原始生命的誕生提出一個假說。并用波浪線劃出支持你的證據(jù)。 解析：解析：原始生命可能誕生于深海劃線略。 【模擬試題模擬試題】 （答題時間：25 分鐘） 一. 選擇題 1. 以下天體系統(tǒng)中，不包括地球的是（ ） A. 太陽系 B. 河外星系 C. 銀河系 D. 總星系 2. 目前人類對宇宙環(huán)境正處于（ ） A. 幻想階段 B. 適應階段 C. 利用改造階段 D. 探索階段 3. 太陽在生命的最后階段將變成（ ） A. 紅巨星 B. 超新星 C. 中子星 D. 白矮星 4. 地球具備什么條件，能孕育無數(shù)生命（ ） A. 高低起伏的地形 B. 閃電和輻射線 C. 日光、水、空氣 D. 是太陽

17、的行星 5. 有關地球現(xiàn)在是否還發(fā)生生命起源的化學進化過程的敘述中，正確的是（ ） A. 現(xiàn)在地球上化學進化過程仍時刻進行 B. 現(xiàn)在地球上條件優(yōu)越，化學進化過程加快 C. 現(xiàn)在地球上條件惡劣，化學進化過程減慢 D. 現(xiàn)在地球上缺乏原始地球的條件，生命起源不再發(fā)生 6. 大多數(shù)人認為原始生命的搖籃是（ ） A. 原始陸地 B. 原始海洋 C. 原始大氣 D. 原始土壤 7. 在生命起源的化學進化過程中，最復雜和最有決定意義的階段是（ ） A. 從無機小分子物質(zhì)形成有機小分子物質(zhì) B. 從有機小分子物質(zhì)形成有機高分子物質(zhì) C. 從有機高分子物質(zhì)組成多分子體系 D. 從多分子體系演變?yōu)樵忌?8

18、. 地球上最早出現(xiàn)的脊椎動物是（ ） A. 古代魚類 B. 古代兩棲類 C. 始祖鳥 D. 古代爬行類 9. 當我們從銀河系觀察遙遠的星系時，會發(fā)現(xiàn)所有的星系都遠離我們而去，而且星系奔 離的速度與其距我們的距離成正比，此稱為哈勃定律，可以用數(shù)學式表示為 vH0d，其中 v 與 d 分別為星系的奔離速度與距離，H0為一比例常數(shù)，稱為哈勃常數(shù)。另外，依據(jù)愛因 斯坦的相對論，沒有任何物質(zhì)的速度會比光速更快，所以星系奔離的速度不可能大于光速。 甲、乙、丙三個人聚在一起討論遙遠星系的運動，他們的論點分別如下：甲：依據(jù)哈勃定 律，當一個星系極其遙遠時，這個星系的奔離速度會比光速快，因此哈勃定律違反愛因斯 坦的相對論。乙：哈勃