1.2 太陽(yáng)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(yáng)系的形成和恒星的演化浙教版科學(xué)（初中）九年級(jí)上1課堂導(dǎo)入觀察思考一、太陽(yáng)系的形成互動(dòng)學(xué)習(xí)2仔細(xì)閱讀下圖，并說(shuō)明太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)方向和太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)方向有什么關(guān)系？1.太陽(yáng)系的八大行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)方向和太陽(yáng)自轉(zhuǎn)方向一致。（同向性）2.九大行星繞太陽(yáng)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(diǎn)告訴我們什么？根據(jù)行星公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，可以推導(dǎo)如果它與太陽(yáng)系形成有關(guān)，就可以作為推論太陽(yáng)系形成的依據(jù)。（1）太陽(yáng)系的特點(diǎn)（2）“康德—拉普拉斯星云說(shuō)”學(xué)說(shuō)認(rèn)為，太陽(yáng)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(yùn)行的特征太陽(yáng)系的形成過(guò)程推理：一、原始的太陽(yáng)星云是一個(gè)扁平的、自轉(zhuǎn)的氣體塵埃圓盤(pán)。50億年前原始太陽(yáng)星云因萬(wàn)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(pán)。三、繼續(xù)旋轉(zhuǎn),盤(pán)面形成幾個(gè)同心圓的圓環(huán)。四、中心部分質(zhì)量較大形成恒星——太陽(yáng)圓環(huán)部分形成一顆顆行星及衛(wèi)星。太陽(yáng)系的形成星云學(xué)說(shuō)推論的重要依據(jù)①只有太陽(yáng)和太陽(yáng)系的行星形成于同一個(gè)旋轉(zhuǎn)的星云云盤(pán)，太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)方向和太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)方向才會(huì)一致；②形成太陽(yáng)系的行星的物質(zhì)來(lái)源于同一個(gè)扁平的星云云盤(pán)，才導(dǎo)致太陽(yáng)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(yáng)系形成三個(gè)階段的模型：1．圓盤(pán)狀星云階段。2．早期太陽(yáng)形成階段。3．行星形成階段。關(guān)于太陽(yáng)系的形成還有哪些學(xué)說(shuō)？2.災(zāi)變說(shuō)地球等行星的物質(zhì)是因?yàn)槟撤N偶然的巨變（如另一顆恒星接近太陽(yáng)或與太陽(yáng)相撞）而從太陽(yáng)中分離出來(lái)的。二、恒星的演化互動(dòng)學(xué)習(xí)2太陽(yáng)是太陽(yáng)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(duì)小的體積內(nèi)積聚大量的氣體而構(gòu)成的球狀或類(lèi)球狀天體。恒星并非不動(dòng)，只不過(guò)離我們太遠(yuǎn)了，肉眼很難發(fā)現(xiàn)它們?cè)谔焐系奈恢米兓?。行星狀星云紅巨星白矮星中子星超新星黑洞常見(jiàn)的恒星恒星的演化就是一顆恒星誕生、成長(zhǎng)、成熟到衰老、死亡的過(guò)程，是一個(gè)十分緩慢的過(guò)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(lèi)似于太陽(yáng)大小時(shí)，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(qǐng)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(zhǎng)。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(shuí)來(lái)決定呢？決定恒星壽命的因素只有一個(gè)——質(zhì)量！質(zhì)量愈大，壽命愈短！太陽(yáng)可活100億年，而天狼星的壽命卻只有幾百萬(wàn)年。按比例來(lái)看，如果太陽(yáng)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(yáng)質(zhì)量1千萬(wàn)年1倍太陽(yáng)質(zhì)量1百億年0.2倍太陽(yáng)質(zhì)量1萬(wàn)億年太陽(yáng)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(kāi)頭收縮得很快，后來(lái)由于內(nèi)部發(fā)熱，收縮慢了下來(lái)，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(gè)就是我們的太陽(yáng)。太陽(yáng)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(shí)期。就是我們現(xiàn)在看到的太陽(yáng)了。大約再過(guò)50億年，太陽(yáng)核心部分的“燃料”用光后，就會(huì)猛地又收縮一下。這一來(lái)，溫度再次猛增，使外層原來(lái)沒(méi)有燒過(guò)的“燃料”也“燒”起來(lái)了。此時(shí)，太陽(yáng)會(huì)猛烈地膨脹，成為一顆“紅巨星”。太陽(yáng)會(huì)脹得很大，太陽(yáng)能把水星和金星都“吞掉”。地球軌道恰好在這個(gè)脹大了的太陽(yáng)表面的位置。這時(shí)的地球即使不被熾熱的太陽(yáng)“吞掉”，也會(huì)被烤得熔為一團(tuán)熔巖。但與此同時(shí)，也會(huì)有其他小行星變得適合人類(lèi)居住，也許那就是人類(lèi)未來(lái)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(huì)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(wú)法逃脫它的吸引。當(dāng)核燃料用完、熱核反應(yīng)停止后，太陽(yáng)將演化成白矮星，最后將慢慢變成一顆看不見(jiàn)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(kāi)始再次收縮，越變?cè)叫?，大約只有現(xiàn)在的體積的十萬(wàn)分之一，才穩(wěn)定下來(lái)。盡管表面溫度可以高達(dá)1萬(wàn)度，但表面積變小了，發(fā)出的熱量會(huì)大大減少，這時(shí)，太陽(yáng)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(méi)有內(nèi)部能源，所以這個(gè)“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(gè)黑暗無(wú)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(chēng)它為“紅”巨星，是因?yàn)樵谶@恒星迅速膨脹的同時(shí)，它的外表面離中心越來(lái)越遠(yuǎn)，所以溫度將隨之而降低，發(fā)出的光也就越來(lái)越偏紅。不過(guò)，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(yáng)大100倍。行星狀星云質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量1.4倍，外圍的氣體及冰粒便會(huì)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(huì)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(wàn)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(yáng)4～10倍的恒星在超新星爆炸的過(guò)程，遺留下來(lái)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(lèi)那么重，直徑僅為30km。中子星黑洞質(zhì)量比太陽(yáng)大10倍以上的恒星，超新星爆炸后會(huì)形成“黑洞”。黑洞會(huì)把附近所有的物質(zhì)都吸進(jìn)去，就連光線也會(huì)被吞沒(méi)，所以我們是看不見(jiàn)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(shí)的情形，證明黑洞的存在。這些恒星和太陽(yáng)有什么不同？紅巨星：表面溫度比太陽(yáng)低，但體積比太陽(yáng)大，亮度比太陽(yáng)高。行星狀星云：質(zhì)量體積比太陽(yáng)大，但亮度較暗。超新星：亮光相當(dāng)于10億顆太陽(yáng)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(yáng)一生的演化成年太陽(yáng)紅巨星白矮星黑矮星星云一部分讀圖說(shuō)一說(shuō)，圖中從1至6，未來(lái)太陽(yáng)的形狀發(fā)生了什么變化？宇宙中還有許多比太陽(yáng)質(zhì)量大得多的恒星，它們將會(huì)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(shuō)一說(shuō)大恒星衰老和消亡的過(guò)程和太陽(yáng)有什么不同。恒星不永恒恒星的一生小質(zhì)量恒星（太陽(yáng)）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(guò)程中將逐漸縮小,最后在爆炸中結(jié)束“生命”。通過(guò)天文觀測(cè)和發(fā)現(xiàn)逐步證實(shí)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(yáng)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(diǎn)一：太陽(yáng)系的形成4【典型例題1】關(guān)于太陽(yáng)系的起源有多種假說(shuō)，最主要的有兩種（）A.“星云說(shuō)”和：“地心說(shuō)”B.“星云說(shuō)”和“災(zāi)變說(shuō)”C.“星云說(shuō)”和“日心說(shuō)”D.“星云說(shuō)”和“大爆炸說(shuō)”B【遷移訓(xùn)練1】下列描述，正確的是（

）①太陽(yáng)系的行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面不在同一平面上②太陽(yáng)系的行星繞日公轉(zhuǎn)的軌道面在同一平面上③太陽(yáng)系的行星繞日公轉(zhuǎn)的方向各不相同④太陽(yáng)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(diǎn)二：恒星的演化4【典型例題2】下列有關(guān)恒星的說(shuō)法正確的是（）A.“白矮星”相當(dāng)于太陽(yáng)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(shí)在太遙遠(yuǎn)了，以致于恒星在天空中的變動(dòng)我們很難察覺(jué)D.遠(yuǎn)處觀察者能夠看到來(lái)自黑洞的光