2026秋暑假自学课小升初科学讲义（浙教版）第14讲 人类对宇宙的探索（原卷版）

第14讲人类对宇宙的探索

内容导航

01预习航标→析目标·明方向：预习导航精准定向

02教材全解→析教材·学新知：情境概念深度构

情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣

概念建构：梳理核心概念，形成知识框架

考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑

例题精析：典型题目带路，学会解题思路

即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容

03过关检测→练考点·强落实：过关检测分层提

关键词学习目标导航

1、了解人类宇宙观的演变：地心说日心说现代宇宙观。

宇宙观→→

2、掌握宇宙大爆炸理论的核心观点与证据。

银河系3、知道银河系结构、太阳位置及恒星演化概况。

4、了解人类太空探索的关键里程碑与中国航天成就。

学习重点：宇宙观点发展顺序：盖天说→地心说(托勒密)→日心说(哥白尼)→现代宇宙大爆炸学说；

伽利略用望远镜佐证日心说。宇宙大爆炸理论：起源奇点、距今约138亿年，两大证据：星系红移、

宇宙微波背景辐射。

恒星演化：星云→主序星(现阶段太阳)→红巨星→白矮星；大质量恒星晚年成中子星、黑洞。

学习难点：日心说只是太阳为太阳系中心，不是宇宙中心；现代宇宙无中心、整体不断膨胀。理解红

移原理：星体远离地球，光谱向红光偏移，用来证明宇宙膨胀。

情｜境｜启｜思

2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，航天员为少年带来一堂精

.

彩的太空科普课，并通过视频与地面课堂师生进行实时互动交流。“天宫课堂”对于培养青少年科学精神、

激发探索浩瀚宇宙的兴趣其有独特优势。人类为什么孜孜不倦地探索宇宙？探索宇宙有哪些发现？

概｜念｜构｜建

1.希腊科学家托勒密创立了“地心说”，波兰天文学家哥白尼建立了“日心说”。

2.宇宙学是研究宇宙的性质、结构和演化（起源、演化和死亡）的科学。现代宇宙学以爱因斯坦的广义相对论为

理论依据，以天文观测为事实依据。

3.星系的退行速度与它们到地球的距离成正比，这反映了我们所处的宇宙在膨胀。

4.多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸。

5.星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下形成的大型天体系统，天体系统的层次由

低到高分别为地月系、太阳系、银河系、宇宙。

6.星系的类型：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。

7.银河系是一个旋涡星系，从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系的旋涡结构，所

有的恒星都围绕银河系的中心旋转。我们不能在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系的一

条旋臂上。

8.河外星系是银河系之外星系的总称。

9.恒星的诞生过程：中性原子构成的宇宙尘埃→气态星云团→恒星。

10.恒星寿命的长短取决于它的质量大小。质量越大，寿命越短。

11.恒星的演化过程：太阳→红巨星→白矮星→黑矮星；大质量恒星→红超巨星→超新星→中子星或黑洞。

深｜研｜精｜炼

知识点01从地心说到日心说

地球曾被人们认为是宇宙中独一无二的天体，是宇宙的中心。科学研究表明，地球位于太阳系内，太阳系

位于银河系比较边缘的一个普通的位置，并没有明显的独特地位。关于宇宙和我们赖以生存的地球，从古

到今，人们的认识经历了根本性的变革。那么,我们对宇宙的认识是如何改变的?

1.我国古代对于宇宙的认识

(1)“盖天说”

①出现时间：中国战国时期。

②主要内容：天圆如张盖，地方如棋盘。

③影响：它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段，在描述天体的视运动方面也有一定的历史意义。

虽然已经摆脱神话的影响，但远没有揭示宇宙的本质。

(2)到秦汉时期，人们初步认识了太阳、月球和5颗（金木水火土）行星的基本运动规律，并能推算天象的

发生。

2.“地心说”

(1)时间和创立人：早期的希腊人相信，宇宙是完美的，地球是宇宙的中心。公元2世纪，希腊天文学家托

勒密在亚里士多德等前人对宇宙的认识的基础上，进一步完善了地球中心学说，创立了“地心说”模

型。

(2)主要内容

托勒密的“地心说”示意图

(3)影响：“地心说”可以解释5颗行星的观测路径，以及太阳、月球的运动路径。尽管托勒密的“地心说”

模型并不正确，但它能解释很多人们观察到的天文现象，在随后的1000多年里，普遍为人们所接受，

并给发现“地心说”不足的人们造成了难题。

3.“日心说”

(1)提出背景：科学家们经过仔细观测，发现行星运行规律与托勒密的宇宙体系并不吻合。

(2)提出过程：16世纪，哥白尼用自制的简陋仪器，经过20年的天文观测与研究发现，与其他5颗行星一

样，地球也是一颗行星。天空中观察到的行星运动可通过旋转的地球来简单地解释。在得出地球是一

颗行星后，哥白尼为太阳系建立了一个“日心说”模型。哥白尼在临终前，出版了著作《天球运行论》,

阐述了“日心说”的理论基础。

(3)主要内容：认为太阳是宇宙的中心，地球和行星都围绕太阳做圆周运动。

哥白尼的“日心说”示意图

(4)影响：与地球是宇宙的中心的观点相比，“日心说”的提出是一个重大突破。但哥白尼保留了希腊人的

行星做圆周运动的观点，也未能正确解释行星的运动方式与成因。“日心说”吸引人的地方是它简单，

人们可以更好地理解它。“日心说”挑战了当时占主导地位的“地心说”。

(5)伽利略对“日心说”学说的推广

①在绝大多数人仍相信“地心说”的时代，人们需要更多的证据才能接受“日心说”。科学家伽利略所

收集的证据，逐渐让人们相信“日心说”是正确的。伽利略对哥白尼学说的发展与传播起到了很大作

用，留下了不可磨灭的印记。

②学说的证据

1609年，伽利略用自制的望远镜观测天空，为“日心说”提供了新的观测证据：a.太阳上有黑子，说

明太阳并不完美；b.围绕着木星的有4颗卫星，说明并非所有天体都在绕地球运行。c.木星有卫星运

转的事实为哥白尼学说提供了强有力的证据。d.金星的位相变化也说明金星并不是围绕地球公转的。

③伽利略的观测发现与当时人们对宇宙的普遍认识并不一致，挑战了居于统治地位的“地心说”。1633

年，罗马宗教裁判所判处伽俐略终身监禁，随后改为软禁，直到他在1642年病逝。

(6)学说的重要意义

哥白尼“日心说”的建立，使我们的认识从“地球中心”走向“太阳中心”。今天，我们知道，太阳

系包括太阳、行星及其卫星，以及各种更小的天体，这些大大小小的天体都围绕太阳公转。

【例1】人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。托勒密提出了“地心说”模型，

哥白尼提出了“日心说”模型。在认识的发展过程中，旧模型也有可取之处，新模型也有不足之处。请你

结合所学知识，回答以下两个问题：

（1）“地心说”模型虽然不正确，但也可以解释一些人们观察到的天文现象，请举出一个例

子。

（2）根据现在人类对宇宙的认识，以下“日心说”的观点中错误的是。

①地球不是宇宙中心，是一颗行星

②太阳是宇宙的中心

③地球绕太阳做匀速圆周运动

【即练1】人类认识地球和宇宙的过程是一个不断用新模型取代旧模型的过程。在此过程中，旧模型也有可

取之处，新模型也有不足之处。下图是托勒密的“地心说”模型和哥白尼的“日心说”模型，根据现在人

类对宇宙的认识，下列“日心说”的观点中错误的是（）

①太阳是宇宙的中心

②太阳是固定不动的

③地球是球形的

④地球自转的同时绕太阳公转

A．①②③④B．①②C．②③D．①②④

知识点02现代宇宙学说

1.宇宙的组成：浩瀚的宇宙中有各种不同的天体，这些天体又组成了大小不同的天体系统。我们看到的宇

宙就是由各种不同的天体系统组成的。科学家借助现代望远镜，揭开了宇宙中的许多奥秘。

2.星系的观测

二十世纪一二十年代，天文学家用大型望远镜观测了银河系以外的星系，测出不同星系间的距离，判断它

们的运动速度以及运动方向。

3.星系的运动

(1)时间和发现者：1929年，天文学家哈勃根据自己对银河系以外星系距离的测定，结合其他天文学家的

工作，分析了20多个星系的退行速度和距离。

(2)运动特点：银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远，离开我们的速度越大。这表明，

我们所处的宇宙正在膨胀。

(3)哈勃定律

①内容：星系的退行速度与它们到地球的距离成正比。即星系到观察者的距离越远，星系退行速度

越快。哈勃定律可以用公式表示为：v=Hd，其中v为星系退行速度，d为星系到观察者的距离，

H为哈勃常数。

②意义：哈勃定律被随后的进一步观测所证实。哈勃定律反映了整个宇宙的整体性，展示了一幅宇

宙整体退行图景，即宇宙正在不断地膨胀。

4.星系运动模型的建立：为了帮助我们更好地理解星系是如何运动的，我们可以建立星系运动模型、了解

星系运动的特点。

实验步骤

1.准备一只气球，在其表面贴上一些圆形小纸片。小纸片代表星系。

2.在圆形小纸片上用笔做记号，表示星系上的“居民”,记录相邻“星系”的位置和距离。

3.用打气筒持续地向气球充气，使气球不断地胀大(即宇宙膨胀)

4.观察气球在胀大过程中，各个圆形小纸片间距离的变化。这些原先靠得很近的“星系”之间的距离增

大了吗?

实验结果：在气球胀大过程中，对气球表面上任何一个圆形小纸片而言，其他的圆形小纸片都在不断地

离它而去，离得越远，远离速度越快。各个圆形小纸片(星系)彼此后退，膨胀没有中心。

实验结论：星系在膨胀的宇宙中就好比气球表面的圆形小纸片，在宇宙膨胀的过程中，星系之间都在不断

地远离，而且相距越远的星系，远离速度越快。

5.爱因斯坦的相对论对宇宙研究的贡献

(1)1915年，著名科学家爱因斯坦建立了广义相对论，他将广义相对论用于宇宙的研究，建构了一个静态的

宇宙模型。

(2)1922年，苏联科学家弗里德曼从广义相对论出发，得到了一个均匀地膨胀或收缩的宇宙模型，遗憾的是

这个动态模型并不为当时的人们所重视。当哈勃定律公布后，人们惊喜地发现，天文观测发现的现象正是

理论模型所预言的现象。理论预言被天文观测证实了!

6.宇宙大爆炸理论

(1)提出者：1948年，伽莫夫等人提出了宇宙大爆炸理论。

(2)主要内容：宇宙起源于极高温、极高密度的“奇点”的大爆炸，之后宇宙不断膨胀、温度不断下降，生

成各种物质，形成各种星系，演化成今天的宇宙，今天的宇宙仍将继续膨胀下去。

(3)宇宙大爆炸理论的证实

①理论预言：大爆炸使宇宙中充满了辐射，随着宇宙膨胀、降温，当今宇宙中仍充满着大爆炸残余的辐

射，对应的温度约为5K(K为热力学温度单位)。

②实际观测的结果：测到来自空间各个方向辐射，对应温度约为2.73K,与理论预测温度非常接近。

(4)宇宙大爆炸理论预测的结果与实际观测的结果相一致，宇宙膨胀得到了观测事实的有力支持，宇宙大爆

炸理论成功地解释了很多观测事实。因此，宇宙大爆炸理论已成为被人们广为接受的一种字宙起源学说。

(5)宇宙的起源与演化

①多方面观测研究表明，我们的宇宙始于约138亿年前的一次大爆炸，大爆炸为后来的星系、恒星和行

星的形成与演化提供了所有的能量。

②下图为宇宙演化年表，该图突出了重要的物质与能量演化事件。宇宙大爆炸理论是目前最准确的描述

宇宙从诞生到当前状态的模型。

【例2】近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，

为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（）

A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径

B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降

C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙

D．太阳系是银河系的中心，银河系是宇宙的中心

【即练2】大爆炸理论认为，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外，在演化至今的大部分时

间内，宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示，图中AB为直线，

BC为向上弯曲的曲线，则（）

A．AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀

B．AB和BC均说明宇宙在加速膨胀

C．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在加速膨胀

D．AB说明宇宙在匀速膨胀，BC说明宇宙在减速膨胀

知识点03银河系和河外星系

宇宙有多大?最初人们认为地球是宇宙的中心，太阳、月球、5颗行星和6000多颗静止不动的恒星构成了宇

宙。后来，人们认识到宇宙由银河系等星系组成，银河系由几千亿颗像太阳一样的恒星组成。那么,银河系

有多大?它的中心在哪里?地球位于银河系的何处?

1.星系

(1)含义：星系是由单颗恒星、恒星系统、星团、尘埃和气体在引力作用下聚集在一起形成的大型天体系统。

(2)分类：天文学家把大多数星系分为三类：旋涡星系、椭圆星系和不规则星系。

2.银河系

我们的太阳系处在银河系之中。当我们仰望夏季的夜空，看到横跨夜空的那条银河时，其实我们正在银河

系内部观察我们生存的这个星系的中心。

(1)银河系的组成：银河系是由众多恒星及星际物质组成的一个巨大星系，所有的恒星都围绕银河系的中心

旋转。

(2)银河系的大小

①银河系的直径约为1.0×10⁵光年，中心厚度约为1.2×10⁴光年，自中心向边缘逐渐变薄。

②太阳只是银河系内几千亿颗恒星中的一颗普通恒星。太阳远离银河系的中心，它与银河系中心的距离

约2.6×10⁴光年，约2.4亿年绕银河系中心转一圈。

③恒星彼此相距很远，离太阳最近的恒星是比邻星，与太阳相距4.22光年。

(3)银河系的形状：银河系是一个旋涡星系。从侧面看，银河系呈扁圆盘状；从上往下看，能够看到银河系

的旋涡结构，如图所示。需要注意的是我们无法在地球上看到银河系的旋涡结构，因为太阳系位于银河系

的一条旋臂上。

3.不同尺度的天体范围

银河系虽然很大，但在整个宇宙中显得微不足道。银河系只是广阔深空中上千亿个星系中的一个普通星系。

银河系和银河系外的河外星系构成了广阔无垠的宇宙。下图显示了不同尺度的天体所横跨范围。

地球太阳系星系宇宙

4.河外星系

(1)天文学家很早就意识到银河系外有其他星系。1919年，哈勃用当时最大且最先进的天文望远镜，测定了

仙女座大星云(星系)的距离，发现这个距离远大于银河系的直径。因此，哈勃推断仙女星系一定位于银河

系之外。其实，仙女星系是一个比银河系更巨大的星系。我们肉眼观察到的仙女星系是由许多星星集中在

一起的模糊小点。

(2)宇宙中有上千亿个星系，每个星系中同样含有数量巨大的恒星。例如，天文学家估计，北斗七星范围内

存在100多万个星系。

5.观测北极星

(1)面向北天星空，先找到大熊星座。北斗七星在天空中呈斗状，很容易认出。其斗柄在不同季节指向不同：

在晚上八九点钟观测，春天斗柄朝东，夏天斗柄朝南，秋天斗柄朝西，冬天斗柄朝北。

简单口诀：东南西北，春夏秋冬。

(2)把北斗七星中斗前的两星连线，并朝斗口方向延伸约5倍距离，就可以找到北极星。

认星歌：“认星先从北斗来，由北往西再展开”。

北斗七星

【例3】如今，人类依靠日渐发展的科学技术，正持续在探索宇宙的征程上不断迈进。下列正确的是（）

A．我们在夜晚仰望星空时，看到的星星大多数都是恒星

B．宇宙的结构层次是：宇宙→银河系→河外星系→太阳系

C．光年作为时间单位，可以测量宇宙演化历程

D．从上往下看银河系呈球状

【即练3】科学家利用墨子巡天望远镜观测到仙女星系，并测得仙女星系距地球超200万光年。如图为不同

层次天体系统的示意图，则仙女星系所属的天体系统为（）

A．河外星系B．银河系C．太阳系D．地月系

知识点04恒星

1.研究恒星演化的意义

太阳是银河系内一颗相当普通的恒星。每一颗恒星都有其诞生、演化和死亡的过程，这是一个十分缓慢的

过程。太阳是地球的能量之源，没有太阳，人类就不能生存。研究恒星的诞生、演化和死亡，对人类的生

存具有重要意义。

2.恒星的诞生

天文学家根据对各种恒星的观测和理论研究，认识到所有恒星的诞生过程与太阳诞生过程基本相似。

随着宇宙的膨胀，温度不断降低，出现了由中性原子构成的宇宙尘埃。宇宙尘埃在引力作用下，会变得更

加密集，并越聚越大，形成气体状态的星云团。随着星云团的收缩，温度不断升高，当温度变得非常炽热，

星云团就开始发光。于是，恒星就诞生了。

3.恒星的演化过程

当这颗恒星继续收缩升温，温度超过1×107℃时，将引发恒星内部的氢核发生聚变反应，生成氦并向外释

放出能量，恒星就开始稳定下来，进入主序星阶段。恒星的稳定主序星阶段能够持续多长时间呢?像太阳这

样的恒星的主序星阶段可持续约100亿年。太阳已存在约50亿年，它的主序星阶段还有约50亿年。今天

的太阳正处在它的鼎盛时期。恒星约90%的生命周期都处于主序星阶段。

4.恒星寿命与质量的关系

恒星是不会永久存在的。一颗恒星寿命的长短取决于它的质量大小：质量越大，寿命越短；质量越小，寿

命越长。

5.太阳未来的演变过程

(1)太阳目前的状态(成年阶段)

太阳靠内部的氢核发生核聚变而产生光和热。太阳的内部在不断地消耗氢。进入成年阶段的太阳大约可以

维持100亿年的稳定状态。大约50亿年后，太阳将进入晚年期。

(2)太阳的未来(晚年阶段)

6.恒星的演化

与太阳一样，当恒星内核的氢燃烧殆尽，就会快速演化并消亡。这是恒星最后的归宿。恒星的寿命取决于

恒星的质量。

(1)如果恒星的质量介于1～8倍太阳质量，它会演变成红巨星，最终演变成白矮星，即体积很小、质量不

太小的恒星。

(2)如果恒星的质量是太阳质量的10～20倍，它的体积会急剧变大，形成红超巨星，随后爆发成超新星，

最终演变成体积极小、密度极大的中子星。

(3)当恒星的质量更大时，其内部将产生巨大压力，物质被“压”成了更为神奇的天体——黑洞。黑洞的密

度非常巨大，强大的引力使任何物质，甚至光都无法逃脱它的吸引。因此，远处的观测者无法看到来自黑

洞的光。虽然人们看不见黑洞，但科学家能确定它的存在。

7.黑洞的发现

几十年来，科学家一直在寻找黑洞。2016年，科学家宣布探测到黑洞的存在。2019年，我国天文学家依托

自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜，发现了一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞。2022年5

月，天文学家向人们展示了位于银河系中心的超大质量黑洞的首张照片。银河系中心黑洞距离地球约2.7

×10⁴光年之遥。

8.恒星的一生

每一颗恒星都有其诞生、发展和最终死亡的过程，恒星是不会永久存在的，宇宙处于不断地发展变化之中。

恒星在生命的最后时刻，都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在太空中扩散，最后将渐渐孕育出

新一轮的恒星星云。

【例4】研究发现，恒星寿命的长短取决于它的质量大小。结合图表信息，推测四种恒星中寿命最长的是

（）

恒星质量（与太阳相比的倍数）

天狼A星2.14

天狼B星1.05

织女星2.13

牛郎星1.79

A．天狼A星B．天狼B星C．织女星D．牛郎星

【即练4】下列关于恒星演化的叙述，不正确的是（）

A．星云团中的气体和尘埃不断紧缩至开始发光时，一颗新的恒星就诞生了

B．当太阳中心的燃料消耗殆尽时，它就会膨胀变成红巨星

C．几颗红超巨星紧缩在一起时，形成了黑洞

D．红超巨星可能爆发成为超新星

1.2025年4月24日，神舟二十号载人飞船发射成功，为2030年前载人登月目标奠定基础，彰显了国人

对宇宙不断探索的求知精神，下列关于宇宙说法正确的是（）

A．河外星系的谱线红移说明了宇宙起源于热大爆炸

B．所有恒星终将演化为黑洞

C．月球是距离地球最近的的行星

D．宇宙是不断膨胀的，星系之间在不断退行远离

2.基于大爆炸宇宙论，若箭头方向和长短分别表示运动方向和快慢，在星系1观测，下列能类比宇宙膨

胀的是（）

A．B．

C．D．

3.人类对宇宙的探索和认识在不断发展中，下列有关说法正确的是（）

A．从地心说到日心说的发展过程中，金星的位相变化是一个很好的证据

B．课本气球充气实验很好证明了宇宙在不断膨胀，膨胀没有中心

C．宇宙大爆炸理论完美解释了宇宙的起源，是一个被证实的理论

D．恒星寿命长短取决于它质量大小，质量越小，寿命越短

4.近期我国科学家利用“中国天眼”（FAST）在致密星系群，发现了一个比银河系大20倍天体系统，

为研究宇宙打开了一个崭新的窗口。关于宇宙，下列说法正确的是（）

A．光年作为时间单位，可以衡量银河系的直径

B．宇宙大爆炸理论认为大爆炸后宇宙不断膨胀，且温度下降

C．宇宙的结构层次：太阳系→地月系→银河系→宇宙

D．现在有很多证据证明宇宙是无边、膨胀的，所有星系都在离我们远去，且距离越远退行速度越慢

5.我们利用如图的气球开展了关于星系运动特点的探索活动，下列说法正确的是（）

A．气球表面上贴的圆形小纸片，是模拟宇宙中的行星

B．给气球充气，使气球不断胀大，可证实宇宙的膨胀

C．气球胀大时，各小纸片间距离变化，可帮助理解星系运动

D．气球胀大时，小纸片丙远离甲的速度比乙远离甲的速度小

6.2025年9月7日至8日凌晨，我国迎来了罕见的月全食天象，伴随“超级红月亮”现象，出现“血月”

奇观。完成下面小题。

形成此次天文现