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1、文科大学生自然科学文科大学生自然科学知识讲座知识讲座主讲人：曾勇主讲人：曾勇2012年年3月月江苏省首届江苏省首届文科大学生自然科学知识竞赛体例文科大学生自然科学知识竞赛体例一、判断题一、判断题1 1、科学假说是科学理论的初始形态。、科学假说是科学理论的初始形态。（A A正确正确 B B错误）错误）二、单项选择题二、单项选择题1 1、科学起源于人类对自然界的、科学起源于人类对自然界的 （A A恐惧感恐惧感 B B好奇心好奇心 C C征服欲征服欲 D D想象力）想象力）三、多项选择题三、多项选择题（A A科技研究科技研究 B B科技开发科技开发 C C科技教育科技教育 D D科技传播科技传播 E
2、 E科技普及科技普及 ）第一章第一章 科学技术篇科学技术篇一、科学技术的性质一、科学技术的性质（一）科学的内涵和特征（一）科学的内涵和特征科学的内涵有三种看法：科学的内涵有三种看法：（1 1）对客观世界知识的反映）对客观世界知识的反映（2 2）反映客观世界的知识体系）反映客观世界的知识体系（3 3）认识客观世界的事业）认识客观世界的事业科学有以下几个特征：科学有以下几个特征：（1 1）解释性和预见性）解释性和预见性（2 2）精确性和可查性）精确性和可查性（3 3）严密性和系统性）严密性和系统性（二）技术的内涵和特征（二）技术的内涵和特征（1 1）自然属性和社会属性的统一）自然属性和社会属性的统
3、一（2 2）主体要素和客观要素的统一）主体要素和客观要素的统一（三）科学与技术的关系（三）科学与技术的关系 科学与技术的关系是辩证统一科学与技术的关系是辩证统一的，既有区别又有联系。的，既有区别又有联系。四）科学技术发展的基本规律是：四）科学技术发展的基本规律是：1 1、理论与观察和实验事实之间的矛盾、理论与观察和实验事实之间的矛盾2 2、理论内部之间的矛盾、理论内部之间的矛盾3 3、不同理论之间的争论、不同理论之间的争论4 4、社会实践需要的推动、社会实践需要的推动5 5、军事战争实践的促进、军事战争实践的促进二、自然科学与人文科学（一）自然科学的特点主要表现在以下方面：（一）自然科学的特点
4、主要表现在以下方面：1 1、自然科学研究对象及特点、自然科学研究对象及特点（1 1）研究对象：自然科学研究的主要对象是自然界。）研究对象：自然科学研究的主要对象是自然界。特点：客观实在性；运动规律性；形式多样性特点：客观实在性；运动规律性；形式多样性（2 2）自然界物质运动的基本形式）自然界物质运动的基本形式 微观物理运动、化学运动、宏观物理运动、宇观系微观物理运动、化学运动、宏观物理运动、宇观系统运动、生命运动统运动、生命运动（3 3）矛盾，是自然界运动变化的根本原因；事物运动变）矛盾，是自然界运动变化的根本原因；事物运动变化的根本动力在于事物内部的矛盾性：化的根本动力在于事物内部的矛盾性：
5、无机界运动变化的动力是吸引与排斥无机界运动变化的动力是吸引与排斥 有机界生物进化的动力：遗传和变异有机界生物进化的动力：遗传和变异 有机界生物生存的动力：同化和异化有机界生物生存的动力：同化和异化 2 2、自然科学的成果及评价、自然科学的成果及评价 根据自然科学研究的目的不同，其成果的表现形式不同，根据自然科学研究的目的不同，其成果的表现形式不同，对其评价也不一样。自然科学研究分为基础研究、应用基础对其评价也不一样。自然科学研究分为基础研究、应用基础研究和应用研究三个主要类别研究和应用研究三个主要类别。3 3、自然科学研究主体、自然科学研究主体自然科学研究主体通常是自然科学家。自然科学研究主体
6、通常是自然科学家。科学共同体的特点：学习性、自主性、专业性、认同性。科学共同体的特点：学习性、自主性、专业性、认同性。4 4、自然科学体现的科学精神、自然科学体现的科学精神其内涵主要表现为理性精神、实证精神、探索精神、怀疑精其内涵主要表现为理性精神、实证精神、探索精神、怀疑精神、创新精神和协作精神等。神、创新精神和协作精神等。（二）人文科学的特点（二）人文科学的特点1 1、人文科学的本质：指人的精神世界、价、人文科学的本质：指人的精神世界、价值体系、心灵情感。值体系、心灵情感。2 2、人文科学的特征、人文科学的特征（1 1）注重科学理性和艺术情感的交融）注重科学理性和艺术情感的交融（2 2）强
7、调对人类终极问题的关怀）强调对人类终极问题的关怀（3 3）用人性化的理念处理人与自然、人与）用人性化的理念处理人与自然、人与社会的关系社会的关系3 3、人文科学的核心学科、人文科学的核心学科 人文科学的核心学科是文学、哲学、人文科学的核心学科是文学、哲学、历史学。历史学。三、科学技术的社会功能三、科学技术的社会功能包括包括6 6个方面个方面（一）科学技术的经济功能（一）科学技术的经济功能1 1、科学技术是第一生产力、科学技术是第一生产力2 2、科学技术促进了经济结构变革、科学技术促进了经济结构变革（二）科学技术的文化功能（二）科学技术的文化功能1 1、科学技术本身是一种文化、科学技术本身是一种
8、文化2 2、科学技术促进了人类精神风貌的改变、科学技术促进了人类精神风貌的改变3 3、科学技术促进了其他文化的全面发展、科学技术促进了其他文化的全面发展（三）科学技术的教育功能（三）科学技术的教育功能1 1、科学技术促进了教育观念的改变、科学技术促进了教育观念的改变2 2、科学技术促进了教育内容的改变、科学技术促进了教育内容的改变3 3、科学技术促进了教育方式的改变、科学技术促进了教育方式的改变（四）科学技术的军事功能（四）科学技术的军事功能1 1、科学技术带来武器装备的变革、科学技术带来武器装备的变革2 2、科学技术带来了战争形态的改变、科学技术带来了战争形态的改变3 3、科学技术带来了军队
9、编制体制的变革、科学技术带来了军队编制体制的变革4 4、科学技术带来了指挥方式的变革、科学技术带来了指挥方式的变革（五）科学技术的政治功能（五）科学技术的政治功能1 1、科学技术对国家政治的影响、科学技术对国家政治的影响（1 1）科学技术为政治斗争提供思想武器）科学技术为政治斗争提供思想武器（2 2）科学技术为政治斗争提供物质力量）科学技术为政治斗争提供物质力量2 2、科学技术对国际政治的影响、科学技术对国际政治的影响（1 1）科学发展战略是国家对外战略的重要内容）科学发展战略是国家对外战略的重要内容（2 2）科技战成为当前国际斗争的重要内容）科技战成为当前国际斗争的重要内容（3 3）科技发展
10、推动了国际政治全球化的发展趋势）科技发展推动了国际政治全球化的发展趋势（4 4）科学技术的发展不仅带来了社会生产力的变）科学技术的发展不仅带来了社会生产力的变化，促进世界经济持续繁荣化，促进世界经济持续繁荣（5 5）拓宽了国家利益范围）拓宽了国家利益范围（六）科学技术的伦理功能（六）科学技术的伦理功能1 1、科学技术构成了人类伦理道德的最可、科学技术构成了人类伦理道德的最可靠的思想基础靠的思想基础2 2、现代科学技术的发展推动了伦理学研、现代科学技术的发展推动了伦理学研究究四、科学技术发展的新趋势四、科学技术发展的新趋势（一）科学发展加速化（一）科学发展加速化（二）科学知识整体化（二）科学知识
11、整体化（三）科学研究纵深化（三）科学研究纵深化（四）科学活动社会化（四）科学活动社会化（五）科学交流国际化（五）科学交流国际化五、科学技术与可持续发展五、科学技术与可持续发展（一）工业文明带来的危机（一）工业文明带来的危机1 1、环境污染：大气污染、土壤污染、水体污、环境污染：大气污染、土壤污染、水体污染染2 2、资源短缺、资源短缺3 3、森林植被破坏、森林植被破坏4 4、水资源危机、水资源危机5 5、生物多样性减少、生物多样性减少（二）可持续发展战略（二）可持续发展战略1 1、19721972年联合国在斯德哥尔摩世界环境大会年联合国在斯德哥尔摩世界环境大会上发表了人类环境宣言，提出了可持续发
12、展观上发表了人类环境宣言，提出了可持续发展观2 2、可持续发展的基本含义、可持续发展的基本含义（1 1）可持续发展包含并要求经济的增长，其）可持续发展包含并要求经济的增长，其最终目标就是要不断满足人类的需要。最终目标就是要不断满足人类的需要。（2 2）可持续发展是发展经济与资源保护相统）可持续发展是发展经济与资源保护相统一的发展观一的发展观（3 3）可持续发展是在满足当代人需要的同时，）可持续发展是在满足当代人需要的同时，不损害后代人满足其需要的条件和能力。不损害后代人满足其需要的条件和能力。4、3 3、可持续发展的基本原则、可持续发展的基本原则（1 1）持续性原则）持续性原则（2 2）公平性
13、原则）公平性原则（3 3）共同性原则）共同性原则4 4、我国可持续发展的困难、我国可持续发展的困难（1 1）人口压力大、资源相对紧缺）人口压力大、资源相对紧缺（2 2）自然灾害严重，造成巨大损失）自然灾害严重，造成巨大损失（3 3）国民经济整体素质不高，自主创新能）国民经济整体素质不高，自主创新能力不够。力不够。（四）科技进步与可持续发展（四）科技进步与可持续发展（1 1）科学技术是粮食问题最终解决的保）科学技术是粮食问题最终解决的保证证（2 2）科学技术有利于缓解资源紧张）科学技术有利于缓解资源紧张（3 3）能源问题最终也必须依靠科技的力）能源问题最终也必须依靠科技的力量解决量解决（4 4）
14、科学技术是解决环境问题的有力保）科学技术是解决环境问题的有力保证证第二章第二章 农学农学一、生物技术与农业一、生物技术与农业生物技术为农业提供了以下高新技术：生物技术为农业提供了以下高新技术：（一）塑造新物种的基因工程：提高对（一）塑造新物种的基因工程：提高对病虫害的抗性、培植新性状、对不良环病虫害的抗性、培植新性状、对不良环境的忍耐性境的忍耐性（二）生物固氮工程（二）生物固氮工程（三）快速育苗和繁殖的细胞工程（三）快速育苗和繁殖的细胞工程（四）人造食品的酶工程（四）人造食品的酶工程（五）降解残毒的微生物工程（五）降解残毒的微生物工程（六）应对食品安全问题（六）应对食品安全问题二、农业资源与植
15、物保护二、农业资源与植物保护（一）农业资源概述（一）农业资源概述 农业资源是农业自然资源和农业社会资农业资源是农业自然资源和农业社会资源的总称，是自然资源和社会经济资源联系源的总称，是自然资源和社会经济资源联系到农业的部分。农业资源按其本质属性可分到农业的部分。农业资源按其本质属性可分为农业自然资源和农业社会资源。为农业自然资源和农业社会资源。（二）农业资源利用（二）农业资源利用1 1、怎样合理利用农业资源、怎样合理利用农业资源按照人口、资源平衡的原则按照人口、资源平衡的原则按照资源整体性原则按照资源整体性原则保持生态平衡的原则保持生态平衡的原则因地制宜、合理布局的原则因地制宜、合理布局的原则
16、保护生态环境的原则保护生态环境的原则2 2、土地资源的基本功能：承载功能、生产功能、净、土地资源的基本功能：承载功能、生产功能、净化功能。化功能。3 3、生物资源及其利用原则：可持续利用原则、最佳、生物资源及其利用原则：可持续利用原则、最佳生境原则、保持物种最丰富性原则、最小生存种群生境原则、保持物种最丰富性原则、最小生存种群理论原则、种群最大持续产量原则、最适持续产量理论原则、种群最大持续产量原则、最适持续产量原则原则4 4、农业水资源的利用与保护、农业水资源的利用与保护5 5、肥料资源及其利用、肥料资源及其利用6 6、废物资源的农业利用技术、废物资源的农业利用技术三、园艺作物知识三、园艺作
17、物知识园林绿地功能：净化空气、调节气园林绿地功能：净化空气、调节气候、减弱噪声、检测环境、美化环候、减弱噪声、检测环境、美化环境。境。四、林业知识四、林业知识（一）林业资源概况（一）林业资源概况1 1、世界林业资源现状：世界森林面积、世界林业资源现状：世界森林面积5925.85925.8亿亩，森林覆盖率亿亩，森林覆盖率30.3%30.3%，人均森林，人均森林面积面积9 9亩。亩。2 2、世界森林资源的特点：、世界森林资源的特点：各国森林面积各国森林面积分布不均衡；多数国家以公有林为主；各分布不均衡；多数国家以公有林为主；各国森林每公顷蓄积差距大；人工林不足国森林每公顷蓄积差距大；人工林不足5%
18、5%；每年；每年4%4%的森林受灾的森林受灾（二）中国林业发展及资源保护（二）中国林业发展及资源保护1 1、中国林业的资源情况：森林面积、中国林业的资源情况：森林面积23.823.8亿亩，亿亩，覆盖率覆盖率16.55%16.55%，2 2、我国森林资源特点：总量不足，质量不高，、我国森林资源特点：总量不足，质量不高，分布不均，覆盖率只有世界平均水平的分布不均，覆盖率只有世界平均水平的56%56%，人均占有面积只有世界水平的人均占有面积只有世界水平的20%20%第三章第三章 医学医学一、生理与疾病一、生理与疾病（一）血液（一）血液1 1、血液的组成：血浆占、血液的组成：血浆占55%55%，血细胞
19、占，血细胞占45%45%2 2、血液的分类：静脉血、动脉血、血液的分类：静脉血、动脉血3 3、血液的生理功能：运输功能、缓冲功、血液的生理功能：运输功能、缓冲功能、调节体温功能、免疫与防护功能能、调节体温功能、免疫与防护功能4 4、输血：健康成年人每次可献血、输血：健康成年人每次可献血200-300200-300毫升毫升（二）生命四大体征（二）生命四大体征1 1、体温、体温2 2、脉搏、脉搏3 3、呼吸、呼吸4 4、血压、血压（三）咳嗽不单纯是呼吸道疾病（三）咳嗽不单纯是呼吸道疾病（四）多种疾病可引起呼吸困难（四）多种疾病可引起呼吸困难（五）神经病（神经系统病变）、神经症（轻性心理（五）神经病
20、（神经系统病变）、神经症（轻性心理障碍）和精神病（大脑功能不正常）三者的区别障碍）和精神病（大脑功能不正常）三者的区别（六）不可忽视的亚健康状态：潜病态、前病态（六）不可忽视的亚健康状态：潜病态、前病态（七）现代文明病：电脑病、空调病、肥胖病等等。（七）现代文明病：电脑病、空调病、肥胖病等等。（八）高血压：收缩压（八）高血压：收缩压140mm汞柱、舒张汞柱、舒张压压90mm汞柱汞柱（九）糖尿病：空腹血糖（九）糖尿病：空腹血糖7.8毫摩尔毫摩尔/升；升；一天中任何时间一天中任何时间血糖血糖11.1毫摩尔毫摩尔/升；升；空腹血糖空腹血糖7.8毫摩尔毫摩尔/升，但口服升，但口服75%葡萄糖耐量实验葡
21、萄糖耐量实验2小时后小时后血糖血糖11.1毫摩尔毫摩尔/升。升。二、心理与健康二、心理与健康1 1、心理健康的标准：能适应环境、能主动应付多变的社、心理健康的标准：能适应环境、能主动应付多变的社会环境会环境2 2、正确的面对心理压力，面对问题不应采取畏惧、回避、正确的面对心理压力，面对问题不应采取畏惧、回避、焦虑、放任的态度。焦虑、放任的态度。3 3、气质与意志的区别：、气质与意志的区别：气质，指一个人全部心理活动的动力特征的总和；气质，指一个人全部心理活动的动力特征的总和；意志，是人为了实现某种目的，在行动中自觉克服困难意志，是人为了实现某种目的，在行动中自觉克服困难所表现出来的心理过程。所
22、表现出来的心理过程。三、生物工程与医学技术三、生物工程与医学技术（一）放射介入治疗，是介于外科和内科之间的一门新学科。（一）放射介入治疗，是介于外科和内科之间的一门新学科。（二）心脏射频消融治疗心房纤颤。是介入治疗快速性心率失（二）心脏射频消融治疗心房纤颤。是介入治疗快速性心率失常。常。（三）（三）X X线摄片、线摄片、CTCT（计算机断层扫描）、磁共振成像（计算机断层扫描）、磁共振成像（MRIMRI）使医学影像学在临床检查上发挥了重要作用。使医学影像学在临床检查上发挥了重要作用。（四）人造心脏起搏器适用严重的心跳过慢、心脏收缩无力、（四）人造心脏起搏器适用严重的心跳过慢、心脏收缩无力、心跳骤
23、停的病人，正常心率为心跳骤停的病人，正常心率为60-9060-90次次/分。分。（五）基因学诊疗（五）基因学诊疗-DNA-DNA诊断或分子诊断。诊断或分子诊断。（六）血液透析（六）血液透析-血液净化。血液净化。第四章第四章 天文学天文学 一、宇宙一、宇宙（一）宇宙观与宇宙学（一）宇宙观与宇宙学1、宇宙、宇宙 是指广袤空间和其中存在的各是指广袤空间和其中存在的各 种天体以及弥漫物质的总称。种天体以及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界，它处于不断的运宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中，动和发展中，在空间上无边无界，在时在空间上无边无界，在时间上无始无终间上无始无终。宇宙是多样而又统一的，。宇宙是
24、多样而又统一的，它的多样性在于物质的表现形态，它的它的多样性在于物质的表现形态，它的统一在于其物质性。统一在于其物质性。人们认识宇宙的过程：人们认识宇宙的过程：太阳太阳 银河系银河系 河外星系河外星系 星系团星系团 总星系总星系2、宇宙观、宇宙观 通常又称为世界观，是关于宇宙的整通常又称为世界观，是关于宇宙的整个图景及其一般性质的观点。宇宙观的主个图景及其一般性质的观点。宇宙观的主要内容包括两个方面：一是宇宙的一般图要内容包括两个方面：一是宇宙的一般图景，即宇宙的本质或物质基础；一是宇宙景，即宇宙的本质或物质基础；一是宇宙的发展及其一般规律，即宇宙的演化过程的发展及其一般规律，即宇宙的演化过程
25、以及贯穿于整个过程中的一般规律。以及贯穿于整个过程中的一般规律。(1)人类的宇宙观有其发展的历史，人类的宇宙观有其发展的历史，概括起来有两条主线：概括起来有两条主线：一是宇宙结构观念的发展，一是宇宙结构观念的发展，一是宇宙演化观念的发展。一是宇宙演化观念的发展。（2）宇宙结构观念的发展）宇宙结构观念的发展 中国古代的宇宙观主要有：中国古代的宇宙观主要有：盖天说、浑天说、宣夜说、盖天说、浑天说、宣夜说、昕天说、穹天说、安天说等。昕天说、穹天说、安天说等。最早认识到大地是球形的是古希腊人。最早认识到大地是球形的是古希腊人。但直到但直到15191522年，葡萄牙的麦哲伦年，葡萄牙的麦哲伦率领探险队完
26、成了第一次环球航行后，地率领探险队完成了第一次环球航行后，地球是球形的观念才最终被证实。球是球形的观念才最终被证实。公元公元2世纪，托勒密提出了一个完整的世纪，托勒密提出了一个完整的地心说。地心说。1543年，哥白尼提出科学的日心说年，哥白尼提出科学的日心说3、宇宙学、宇宙学 是天文学的一个分支学科，它是天文学的一个分支学科，它从整体的角度来研究宇宙的结构和从整体的角度来研究宇宙的结构和演化，即从大尺度的范围来研究时演化，即从大尺度的范围来研究时间、空间的性质，为主及运动的基间、空间的性质，为主及运动的基本规律。本规律。现代宇宙学包括密切联系的两个方现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观测宇宙
27、学和理论宇宙学。面，即观测宇宙学和理论宇宙学。前者侧重于发现大尺度的观测特征，前者侧重于发现大尺度的观测特征，后者侧重于研究宇宙动力学和动力学以后者侧重于研究宇宙动力学和动力学以及建立宇宙模型。及建立宇宙模型。（二）宇宙模型（二）宇宙模型1、宇宙模型的概念、宇宙模型的概念 宇宙模型是指对观测可及的大尺度时宇宙模型是指对观测可及的大尺度时空结构和物质演化的统一的理论描述。现空结构和物质演化的统一的理论描述。现代宇宙模型主要有：牛顿无限静止宇宙模代宇宙模型主要有：牛顿无限静止宇宙模型、爱因斯坦静态模型、弗里德曼宇宙模型、爱因斯坦静态模型、弗里德曼宇宙模型、稳恒态宇宙模型和大爆炸宇宙模型。型、稳恒态
28、宇宙模型和大爆炸宇宙模型。2、有限无边的静态宇宙模型、有限无边的静态宇宙模型 1692年，牛顿根据他的万有引力理论，提出了年，牛顿根据他的万有引力理论，提出了“无限无限均匀的宇宙模型均匀的宇宙模型”：空间平直无限，时间无始无终，天体：空间平直无限，时间无始无终，天体无数且均匀分布。无数且均匀分布。1917年，爱因斯坦在年，爱因斯坦在普鲁士科学院会议报告普鲁士科学院会议报告上，上，发表了发表了根据广义相对论对宇宙学所作的考查根据广义相对论对宇宙学所作的考查一文，提一文，提出了一个出了一个“有限无边静态宇宙模型有限无边静态宇宙模型”。作出了两个假定，。作出了两个假定，一个是各向同性假定，即宇宙从大
29、尺度上来看，在任何假一个是各向同性假定，即宇宙从大尺度上来看，在任何假定时刻，对各个方向所观测的结果都是一样的；另一个是定时刻，对各个方向所观测的结果都是一样的；另一个是均匀性假定，即宇宙从大尺度上来看，天体的分布是均匀均匀性假定，即宇宙从大尺度上来看，天体的分布是均匀的，星系的平均密度、光度和相互间的距离都是一样的。的，星系的平均密度、光度和相互间的距离都是一样的。这两个假定也称为宇宙学原理。这两个假定也称为宇宙学原理。爱因斯坦爱因斯坦根据广义相对论对宇宙学所作的考查根据广义相对论对宇宙学所作的考查一一文的发表，开创了现代宇宙学研究的先河。爱因斯坦坚持文的发表，开创了现代宇宙学研究的先河。爱
30、因斯坦坚持广义相对论，认为物质分布决定空间的几何性质，进而决广义相对论，认为物质分布决定空间的几何性质，进而决定天体的运动，这显然比牛顿的理论前进了一步。定天体的运动，这显然比牛顿的理论前进了一步。3、动态的膨胀宇宙模型、动态的膨胀宇宙模型 1929年，美国天文学家哈勃指出，一年，美国天文学家哈勃指出，一个星系的退行速度同这个星系离我们的距个星系的退行速度同这个星系离我们的距离成正比，呈现有规律的增长。也就是说，离成正比，呈现有规律的增长。也就是说，离我们越远的星系，远离我们的速度越快。离我们越远的星系，远离我们的速度越快。这个规律被称为哈勃定律。这个规律被称为哈勃定律。（三）大爆炸宇宙学说（
31、三）大爆炸宇宙学说 1932年，比利时天文学家勒梅特在爱丁顿工年，比利时天文学家勒梅特在爱丁顿工作的基础上，探讨了宇宙起源问题，提出一个宇宙作的基础上，探讨了宇宙起源问题，提出一个宇宙起源于起源于“原始原子原始原子”的假说，或称的假说，或称“宇宙蛋宇宙蛋”，由，由于剧烈的放射性衰变的原因，这个于剧烈的放射性衰变的原因，这个“宇宙蛋宇宙蛋”发生发生了猛烈的爆炸，于是就诞生了我们现在所看到的这了猛烈的爆炸，于是就诞生了我们现在所看到的这个宇宙。个宇宙。1948年，美籍奥地利物理学家伽莫夫把基本年，美籍奥地利物理学家伽莫夫把基本粒子同宇宙学联系起来，提出热宇宙大爆炸学说。粒子同宇宙学联系起来，提出热
32、宇宙大爆炸学说。他把勒梅特的他把勒梅特的“原始原子原始原子”改为改为“原始火球原始火球”。大爆炸宇宙模型的主要观点是：我们的宇宙曾大爆炸宇宙模型的主要观点是：我们的宇宙曾有一段从热到冷、物质密度从密到稀的演化历史。有一段从热到冷、物质密度从密到稀的演化历史。大爆炸宇宙模型的基本观点认为宇宙大爆炸过程是：大爆炸宇宙模型的基本观点认为宇宙大爆炸过程是：宇宙早期，温度极高，大约在宇宙早期，温度极高，大约在100亿摄氏度以上，物质亿摄氏度以上，物质密度相当大，宇宙间只有光子、中微子、电子、极少量的质密度相当大，宇宙间只有光子、中微子、电子、极少量的质子、中子以及它们的反粒子等物质。子、中子以及它们的反
33、粒子等物质。随着整个体系的不断膨胀，温度很快下降到随着整个体系的不断膨胀，温度很快下降到10亿摄氏度亿摄氏度左右时，中子发生衰变或与质子结合成氢、氦等元素。左右时，中子发生衰变或与质子结合成氢、氦等元素。温度进一步下降到温度进一步下降到100万摄氏度后，早期形成化学元素万摄氏度后，早期形成化学元素的过程结束。宇宙的物质主要是质子、电子、光子和一些比的过程结束。宇宙的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。较轻的原子核。当温度降到几千摄氏度的时候，辐射减退，宇宙间主要当温度降到几千摄氏度的时候，辐射减退，宇宙间主要是气态物质。气体逐渐聚集成气体云，再进一步形成各种各是气态物质。气体逐渐聚
34、集成气体云，再进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙。二、星系二、星系（一）星系的形态结构与（一）星系的形态结构与分布分布 1、星系、河外星系、总星系、星系、河外星系、总星系 （1）星系）星系 在天文学中，把这种由几十亿颗甚在天文学中，把这种由几十亿颗甚至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等构成，占据至几千亿颗恒星以及星际气体和尘埃物质等构成，占据几千光年至几十万光年的空间天体系统称作星系。几千光年至几十万光年的空间天体系统称作星系。（2）河外星系）河外星系 银河系以外的天体系统，称它银河系以外的天体系统，称它们为河外星系，简称星系。们为河外
35、星系，简称星系。（3）总星系）总星系 目前，天文学上把我们观测所目前，天文学上把我们观测所及的宇宙部分称为总星系。及的宇宙部分称为总星系。2、星系的形态、结构、星系的形态、结构 哈勃按星系的形态进行分类，把星系分为椭圆哈勃按星系的形态进行分类，把星系分为椭圆星系、漩涡星系和不规则星系星系、漩涡星系和不规则星系3类，后来又细分为类，后来又细分为椭圆、透镜、漩涡、棒旋和不规则椭圆、透镜、漩涡、棒旋和不规则5个类型。个类型。类星体是类星体是20世纪世纪60年代天文学四大发现（星年代天文学四大发现（星际有机分子、类星体、微波背景辐射和脉冲星）之际有机分子、类星体、微波背景辐射和脉冲星）之一，它不是恒星
36、，不是星云，不是星团，不是星系，一，它不是恒星，不是星云，不是星团，不是星系，因此称它为因此称它为“类星体类星体”3、星系的分布、星系的分布 星系一般很少单独存在，有成群、成团的星系一般很少单独存在，有成群、成团的倾向。超过倾向。超过100个星系的天体系统称作个星系的天体系统称作“星星系团系团”，100个以下的称为个以下的称为“星系群星系群”。银河系便属于一个以它为中心的星系群，银河系便属于一个以它为中心的星系群，称本星系群，它包括仙女星系、麦哲伦星云称本星系群，它包括仙女星系、麦哲伦星云和三角星系等和三角星系等40个星系。个星系。（二）银河系（二）银河系 银河系是指包括太阳在内的大约一两千亿
37、颗银河系是指包括太阳在内的大约一两千亿颗恒星组成的庞大的天体系统恒星组成的庞大的天体系统 秒差距是天文学中使用的距离单位，主要用秒差距是天文学中使用的距离单位，主要用于量度太阳系外天体的距离。于量度太阳系外天体的距离。1秒差距定义为天体的周年视差为秒差距定义为天体的周年视差为1时的距时的距离。离。1秒差距等于秒差距等于3.26164光年。光年。银盘中间厚，外边薄，中间部分的厚度大约银盘中间厚，外边薄，中间部分的厚度大约2千秒差距。太阳附近银盘厚度约千秒差距。太阳附近银盘厚度约1千秒差距。银千秒差距。银盘中有悬臂，这是盘内气体尘埃和年轻的恒星集盘中有悬臂，这是盘内气体尘埃和年轻的恒星集中的地方。
38、中的地方。三、恒星三、恒星1、恒星、恒星 是由炽热气体组成的、能发光的球状或类是由炽热气体组成的、能发光的球状或类球球状天体。状天体。描述恒星物理特性的参数：距离、亮度、光描述恒星物理特性的参数：距离、亮度、光度、大小、质量、压力和化学组成等。度、大小、质量、压力和化学组成等。2、变星、变星 有些恒星的光度、光谱和磁场等物理特性都随时有些恒星的光度、光谱和磁场等物理特性都随时间的推移发生周期的、半规则的或无规则的变化，这间的推移发生周期的、半规则的或无规则的变化，这种恒星叫做种恒星叫做变星变星。变星分为两大类，一类是由几个天。变星分为两大类，一类是由几个天体间的几何位置发生变化或恒星自身的几何
39、形状特殊体间的几何位置发生变化或恒星自身的几何形状特殊等原因造成的几何变星；一类是由于恒星自身内部的等原因造成的几何变星；一类是由于恒星自身内部的物理过程而造成的物理变星。物理过程而造成的物理变星。物理变星，主要分为脉动变星和爆发变星两类。物理变星，主要分为脉动变星和爆发变星两类。爆发变星按爆发规模可分为超新星、新星、矮新星、爆发变星按爆发规模可分为超新星、新星、矮新星、类新星和耀星等几类。超新星的亮度会在很短时间内类新星和耀星等几类。超新星的亮度会在很短时间内增大数亿倍，然后在数月到一两年内变得非常暗弱，增大数亿倍，然后在数月到一两年内变得非常暗弱，这是恒星演化到晚期的现象。这是恒星演化到晚
40、期的现象。新星在可见光波段的光度在几天内会突然增新星在可见光波段的光度在几天内会突然增强强9个星等或更多，然后在若干年内逐渐恢复原个星等或更多，然后在若干年内逐渐恢复原状。状。矮新星和类新星变星的光度变化情况耀新星矮新星和类新星变星的光度变化情况耀新星类似，但变幅仅为类似，但变幅仅为26个星等，发亮周期也短的个星等，发亮周期也短的多。多。耀星是一些光度在数秒或数分钟间突然增量耀星是一些光度在数秒或数分钟间突然增量又很快恢复原状的很不规则的快变星。又很快恢复原状的很不规则的快变星。绝对星等：设想把恒星放在绝对星等：设想把恒星放在32.6光年（光年（10秒秒差距）处的亮度。绝对星等可显示恒星的真实
41、光差距）处的亮度。绝对星等可显示恒星的真实光度。度。3、恒星的末态、恒星的末态 恒星的末态取决于其能量耗尽后所剩物质的恒星的末态取决于其能量耗尽后所剩物质的质量。理论分析表明，在恒星演化末期将出现质量。理论分析表明，在恒星演化末期将出现3类类天体：白矮星、中子星和黑洞。天体：白矮星、中子星和黑洞。（1）白矮星）白矮星 当恒星核能耗尽后，所剩物质当恒星核能耗尽后，所剩物质的质量小于的质量小于1.44个太阳质量，便将成为一颗白矮个太阳质量，便将成为一颗白矮星。等收缩到原来半径的几十分之一到几百分之星。等收缩到原来半径的几十分之一到几百分之一时，中心密度已经很高，电子形成简并态，即一时，中心密度已经
42、很高，电子形成简并态，即原子核和自由电子组合在一起，这种状态称为原子核和自由电子组合在一起，这种状态称为“简并电子气简并电子气”。（2）中子星）中子星 若恒星核能耗尽后，所剩物若恒星核能耗尽后，所剩物质的质量在质的质量在1.442个太阳质量时，经过一次个太阳质量时，经过一次爆发则变为中子星。整个过程叫做新星或超爆发则变为中子星。整个过程叫做新星或超新星爆发。新星爆发。（3）黑洞）黑洞 即由于恒星内部已经没有任何即由于恒星内部已经没有任何力量能阻挡强大的收缩引力，以致一切物质力量能阻挡强大的收缩引力，以致一切物质和辐射都不能外逸，连光都跑不出来，因而和辐射都不能外逸，连光都跑不出来，因而称为称为
43、“黑洞黑洞”。四、太阳系四、太阳系 1、太阳系的结构特征、太阳系的结构特征 其他天体绕太阳公转。除太阳之外，太阳其他天体绕太阳公转。除太阳之外，太阳系的主要成员是九大行星，即水星、金星、地球、系的主要成员是九大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星，火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星，但根据但根据2006年年8月月24日国际天文学联合会大会日国际天文学联合会大会的决议，冥王星被视为是太阳系的的决议，冥王星被视为是太阳系的“矮行星矮行星”，不再被视为是行星，从而确认太阳系只有八大行不再被视为是行星，从而确认太阳系只有八大行星。星。八大行星都在接近同一平面的圆形轨
44、八大行星都在接近同一平面的圆形轨道上，朝着同一方向绕太阳公转，这就是道上，朝着同一方向绕太阳公转，这就是行星轨道运动的共面性、近圆性和同向性。行星轨道运动的共面性、近圆性和同向性。在太阳系中，质量占在太阳系中，质量占99.8以上的太以上的太阳的角动量只占阳的角动量只占1左右，而质量不到左右，而质量不到0.2的其他天体的角动量总和却占的其他天体的角动量总和却占99左右，左右，这就是太阳系角动量的特殊分布问题。这就是太阳系角动量的特殊分布问题。2、太阳系的主要成员、太阳系的主要成员八大行星分为八大行星分为3类：类：（1）类地行星：水星、金星、地球、）类地行星：水星、金星、地球、火星。火星。它们距太
45、阳近，体积和质量小，平均密度大，具固体它们距太阳近，体积和质量小，平均密度大，具固体外壳，有类似地球和月球的各种地貌特征。无大气的水外壳，有类似地球和月球的各种地貌特征。无大气的水星外貌似月球，有浓密大气的金星表面地形更像地球。星外貌似月球，有浓密大气的金星表面地形更像地球。（2）巨行星：木星、土星。大气层浓密，无坚实的）巨行星：木星、土星。大气层浓密，无坚实的表面，而是一片沸腾的由氢气组成的汪洋大海。实质是表面，而是一片沸腾的由氢气组成的汪洋大海。实质是液态行星。液态行星。（3）远日行星：天王星、海王星，它们有由分子氢）远日行星：天王星、海王星，它们有由分子氢组成的大气，常有非常厚的甲烷冰、
46、氨冰覆盖表面，其组成的大气，常有非常厚的甲烷冰、氨冰覆盖表面，其下是坚硬的岩核。下是坚硬的岩核。（4 4）关于冥王星）关于冥王星 冥王星体积小，质量小，离太阳最远，公转冥王星体积小，质量小，离太阳最远，公转周期长，是一颗特殊的天体。周期长，是一颗特殊的天体。2006 2006年年8 8月国际天文联合协会布拉格大会上，月国际天文联合协会布拉格大会上，冥王星被拒之于行星之外，而被称为矮行星。冥王星被拒之于行星之外，而被称为矮行星。3、太阳的圈层构造、太阳的圈层构造 我们直接观测到的是太阳的大气圈，它从里向外分我们直接观测到的是太阳的大气圈，它从里向外分为光球层、色球层和日冕为光球层、色球层和日冕3
47、层。层。（1）光球层：太阳大气圈最里面的一层，厚度约）光球层：太阳大气圈最里面的一层，厚度约500千米，光球层上经常出没的黑暗斑点，叫太阳黑子。千米，光球层上经常出没的黑暗斑点，叫太阳黑子。（2）色球层：太阳大气的中间一层，位于光球层之）色球层：太阳大气的中间一层，位于光球层之上，色球层是一个充满磁场的等离子层，由于磁场的不上，色球层是一个充满磁场的等离子层，由于磁场的不稳定性，常常产生剧烈的耀斑爆发。稳定性，常常产生剧烈的耀斑爆发。（3）日冕：太阳大气的最外层，从色球边缘向外延）日冕：太阳大气的最外层，从色球边缘向外延伸到几个太阳半径处，甚至更远，由很稀薄的完全电离伸到几个太阳半径处，甚至更
48、远，由很稀薄的完全电离的等离子体组成的等离子体组成4、太阳所含的氢足够它燃烧、太阳所含的氢足够它燃烧100亿年。现在太阳的年亿年。现在太阳的年龄已近龄已近50亿亿“岁岁”，正处在，正处在“中年中年”时期。时期。第五章第五章 地地 学学一、地一、地 球球 1、地球的形状、地球的形状 公元前公元前3世纪，古希腊天文学家癌拉托斯特尼根据正世纪，古希腊天文学家癌拉托斯特尼根据正午设想地球的太阳光和两观测地的距离，第一次算出地午设想地球的太阳光和两观测地的距离，第一次算出地球的周长。球的周长。地球是一个不规则的扁球体。地球的南北两半球不地球是一个不规则的扁球体。地球的南北两半球不对称，南极较北极离地心要
49、近一些，在北极突出对称，南极较北极离地心要近一些，在北极突出18.9米，米，在南极凹进在南极凹进25.8米。米。2、地球的质量和密度，地球的总质量约为、地球的质量和密度，地球的总质量约为60万亿亿吨，万亿亿吨，密度为密度为5.52克克/厘米厘米3。地壳中，花岗岩密度为。地壳中，花岗岩密度为2.7克克/厘米厘米3，玄武岩密度为，玄武岩密度为2.8克克/厘米厘米3。可知地球深处密度一定大。可知地球深处密度一定大于于5.52克克/厘米厘米3。3、地球的重力和压力、地球的重力和压力 地球重力作用的空间称为地球的重力场。地球重力作用的空间称为地球的重力场。作用在地球表面上的重力是地球质量产生作用在地球表
50、面上的重力是地球质量产生的引力和地球自转产生的惯性离心力共同的引力和地球自转产生的惯性离心力共同作用的结果。地球自转所引起的离心力的作用的结果。地球自转所引起的离心力的影响在赤道上最强，并随纬度的不同而呈影响在赤道上最强，并随纬度的不同而呈有规律的变化，即地球表面重力随纬度增有规律的变化，即地球表面重力随纬度增加而增加，随高度增加而减少。加而增加，随高度增加而减少。3、地球的磁性、地球的磁性 对磁针或运动电荷有作用力的空间称为对磁针或运动电荷有作用力的空间称为磁场磁场。地球具有一个强有力的、犹如一个位于地心的磁地球具有一个强有力的、犹如一个位于地心的磁棒（磁偶极子）所产生的磁场，这个从地心至磁