物理沪科版（2024）追寻人类探索宇宙的进展教学ppt课件

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跨学科实践追寻人类探索宇宙的进展物理观念1.了解人类对宇宙起源的研究模型与证据 ; 2.了解人类对宇宙黑洞的探索历程与结果 ;3.了解人类对宇宙暗物质与暗能量的探测进展 ; 4.了解人类对物质与反物质的探索进展 。重点难点科学思维由人类对宇宙起源的研究模型与证据 、黑洞的探索历程与结果 、暗物质与暗能量的探测进展 、 物质与反物质的探索进展 , 了解人类所认识的宇宙 , 从物理学视角体验探索宇宙的艰辛 , 体验 探索成果获得的成功感 , 对宇宙的探索无止境 , 将不断向前推进。科学态度与责任逐步形成探索自然的内在动力 , 感受科技的魅力以及物理学的贡献 , 培养科技创新 、造福人类 的责任感和使命感。任务一、查阅资料,了解人类对宇宙起源的研究模型与证据一、利用互联网手段查阅资料 :(1)了解人类对宇宙起源的研究模型有哪些？(2)了解人类对宇宙起源的证据有哪些？二、根据自己所在小组收集到的材料进行整理和交流展示任务一、查阅资料,了解人类对宇宙起源的研究模型与证据古代人们对于宇宙的认识主要来源于观测天象，比如太阳、月亮、星辰等。在中国西周时期，提出了早期盖天说认为，天穹像一口锅，倒扣在平坦的大地上；后来又发展为后期盖天说，认为大地的形状也是拱形的。古埃及人把宇宙想象成以天为盒盖、大地为盒底的大盒子，大地的中央则是尼罗河。古印度人想象圆盘形的大地负在几只大象上，而象则站在巨大的龟背上。公元前7世纪末，古希腊的泰勒斯认为，大地是浮在水面上的巨大圆盘，上面笼罩着拱形的天穹。最早认识到大地是球形的是古希腊人。公元前6世纪，毕达哥拉斯从美学观念出发，认为一切立体图形中最美的是球形，主张天体和我们所居住的大地都是球形的。 到了中世纪时期，天文学家们使用了更加精确的仪器，比如六分仪、水平仪等，对天体的位置、轨道、大小等参数进行了更为准确的测量。任务一、查阅资料,了解人类对宇宙起源的研究模型与证据16世纪波兰天文学家哥白尼历经近20年的观测，提出宇宙日心体系，即地球是运动着的行星，并且24小时自转一周；太阳是不动的，而且在宇宙中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动，只有月亮环绕地球运行。 任务一、查阅资料,了解人类对宇宙起源的研究模型与证据 19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉冲星、类星体和星际有机分子。与此同时，人类也突破了地球束缚，可到天空中观测天体。 现代太空探索开始于20世纪50年代和60年代。1957年，苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星，标志着太空时代的开始。1961年，苏联宇航员尤里·加加林成为了第一个进入太空的人类。1969年，美国阿波罗11号成功将人类首次送上了月球。此后，人类陆续发射了各种探测器，对太阳系内的行星和其他天体进行了详细的探测和研究。任务二、查阅资料,了解人类对宇宙黑洞的探索历程与结果一、利用互联网手段查阅资料 :（1）了解人类对宇宙黑洞的探索历程是怎样的？（2）了解人类对宇宙黑洞探索的结果有哪些？二、根据自己所在小组收集到的材料进行整理和交流展示任务二、查阅资料,了解人类对宇宙黑洞的探索历程与结果近年来，人类对黑洞的研究取得了显著进展。以下是一些重要的研究成果：首张黑洞照片公布：2019年4月10日，事件视界望远镜项目团队首次公布了人类历史上第一张黑洞的照片——位于室女座a中心的M87超大质量黑洞。这一成果堪称人类天文学史上最重大的发现之一。中等质量黑洞的研究：虽然对中等质量黑洞的探测仍具有挑战性，但随着引力波探测技术的不断发展，科学家对中等质量黑洞的研究迎来了新的曙光。例如，通过探测引力波信号，科学家已经间接探测到了中等质量黑洞的存在。纳赫兹引力波的探测：中国脉冲星测时阵列研究团队利用“中国天眼”FAST对毫秒脉冲星进行持续监测，成功找寻到了纳赫兹引力波存在的关键证据。这一成果标志着中国在纳赫兹引力波探测领域的研究取得世界领先的成就。任务二、查阅资料,了解人类对宇宙黑洞的探索历程与结果4.早期宇宙黑洞的探测：利用詹姆斯·韦布空间望远镜等先进观测设备，科学家在早期宇宙中探测到了巨型黑洞的存在。这些黑洞的形成和生长机制对现有的黑洞生长模型提出了挑战，推动了黑洞研究领域的深入发展。5.黑洞吞噬物质速度的研究：科学家发现了如LID-568黑洞这样的异常天体，其吞噬物质的速度远超人类所认为的爱丁顿极限值。这些发现颠覆了人类对黑洞的认知，并可能揭示出宇宙更深层次的秘密。任务三、查阅资料,了解人类对宇宙暗物质与暗能量的探测进展一、利用互联网手段查阅资料 :(1)了解人类对宇宙暗物质和暗能量探测历程是怎样的。(2)了解人类对宇宙暗物质和暗能量的进展如何。二、根据自己所在小组收集到的材料进行整理和交流展示任务三、查阅资料,了解人类对宇宙暗物质与暗能量的探测进展暗物质和暗能量的总质量是普通物质的6.3倍，因此在宇宙能量的密度当中占了1/4，同时更为重要的是，暗物质从中主导了宇宙结构的形成。暗物质的本质直到现在还是一个谜，但是如果假设它是一种弱相互作用亚原子粒子的话，那么由此而形成的宇宙大尺度结构与所观测到的相一致。不过，最近对这个星系以及亚星系结构的主要分析加以显示，这一假设和观测结果之间所存在着一定的差异，这同时也为多种可能的暗物质理论提供了一个用武之地。并通过对小尺度结构密度、分布、演化及其环境的研究可以区分这些潜在的暗物质模型，同时为暗物质本性的研究带来一个新的曙光。大约在65年前，第一次发现了暗物质所存在的一个主要证据。任务三、查阅资料,了解人类对宇宙暗物质与暗能量的探测进展暗物质和暗能量。主要是因为它是一种不可见的、并能推动宇宙运动的能量，宇宙当中所有的恒星和行星的运动皆是由暗能量来进行推动的。之所以暗能量具有如此大的力量，就是因为它在宇宙的结构当中约占73%，而且占绝对统治的主要地位。暗能量是近年宇宙学研究的一个里程碑性的一个重大成果。支持暗能量的主要证据就有两个。一是对遥远的超新星所进行的大量观测所表明，同时宇宙还在加速的膨胀。按照爱因斯坦引力场的方程，加速膨胀的现象推论出宇宙中所存在着压强为负的"暗能量"。另一个证据则来自于近年来对微波背景辐射的相关研究并精确地测量出宇宙当中物质的总密度。任务三、查阅资料,了解人类对宇宙暗物质与暗能量的探测进展任务四、查阅资料,了解人类对物质与反物质的探索进展一、利用互联网手段查阅资料 :(1)了解人类对宇宙物质和反物质探索历程是怎样的。(2)了解人类对宇宙物质和反物质探索进展如何。二、根据自己所在小组收集到的材料进行整理和交流展示任务四、查阅资料,了解人类对物质与反物质的探索进展物质和反物质之间的根本区别是所带的电荷。正物质的原子由带正电荷的原子核与绕其周围的带负电荷的电子组成，而反物质正好相反，它由带负电荷的原子核与绕其周围的带正电荷的正电子（反电子）组成。在我们周围一切的事物都是由正物质组成，所以我们可以设想我们在宇宙中看到的绝大多数东西也是由正物质构成的。还有一种可能是我们可见的宇宙恰好是由正物质主宰，而在可见宇宙之外，可能由反物质主宰，但只是距离太远，我们看不到。任务四、查阅资料,了解人类对物质与反物质的探索进展实践性作业：课余时间了解量子纠缠的研究现状。