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第十章 从粒子到宇宙
课时10.4 日心说与太阳系
2025年课程标准 物理素养
物理观念：认识太阳系的基本结构，包括太阳、八大行星、小行星带、彗
1、理解日心说的基本观
星等天体的分布与运动规律 。
点。
科学思维：知道哥白尼、伽利略等科学家在宇宙模型发展中的贡献 。
2、认识太阳系的基本结
科学探究：通过实验模拟（如天体轨道模型演示）探究行星运动规律，掌
构。
握科学推理与模型建构的方法 。
3、认识宇宙探索对现代科
科学态度与责任：结合科学史案例（如伽利略受审事件）分析科学探索的
技的推动作用。
社会影响，体现科学态度与价值观 。
知识点一、从“地心说”到“日心说”
从“地心说”到“日心说”：公元2世纪，古希腊天文学家托勒玫提出了以地球为宇宙中
心的“地心说”他认为天上的日月星辰都绕着人类所居住的地球旋转。16世纪初期，波兰
天文学家哥白尼为代表的许多科学家对托勒玫的“地心说”提出质疑，并创立了“日心
说”——太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕着太阳按一定的周期运动。牛顿创立了
万有引力理论，使人们第一次用统一的理论来认识神秘的天体运动。20世纪以来随着天文
观测技术的发展包括哈勃空间望远镜在内的一批天文探测设备投入工作，在众多天文学家
物理学家的协同努力下，获得了许多重要发现，现在人类对宇宙的认识已经远远超越了哥
白尼时代。
特别提醒
地心说首次用数学工具构建可验证的宇宙模型，开创定量研究的先河；日心说简化模型结
构，推动科学理论向简洁性与解释力发展 。
物理科学的探究其乐无穷，在探究时，我们首先要提出问题，明确方向，接着
进行合理的 ，再根据实际情况设计实验与制订计划，并进行实验与收集证据。实
验物理学的先驱伽利略率先用望远镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地
支持了哥白尼的“ ”，有力地推动了人类文明的进程。
【答案】 猜想与假设 日心说
【详解】
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学科网（北京）股份有限公司[1][2]物理科学探究方法的一般步骤为：提出问题 猜想与假设 设计实验方案 进
行实验与收集证据 分析与论证 反思与评估；实验物理学的先驱伽利略率先用望远
镜观察天空，由此得到的关于天体运行的结果有力地支持了哥白尼的“日心说”，有力
地推动了人类文明的进程。
知识点二、太阳系概貌
太阳系概貌：研究表明，太阳系主要是由太阳、八大行星及其卫星、彗星和小行星等组成
的。根据离太阳由近及远的顺序排列，八大行星分别是水星、金星、地球、火星、木星、
土星、天王星、海王星。其中质量最大的是木星，其质量约为地球的318倍；离地球最近
的是金星，其次是火星。火星离地球的最近距离约5.6×107km。在太阳系中，行星绕太阳
旋转，卫星绕行星旋转，月球是地球唯一的卫星。
特别提醒
太阳是太阳系的中心，而不是宇宙的中心。
试根据表中太阳系中八大行星的有关数据回答下列问题．
天王 海王
水星 金星 地球 火星 木星 土星
星 星
直径约/km 5000 12000 12735 7000 140000 120000 52000 50000
离日距离 60 108 150 230 780 1400 2900 4500
/(×106 km)
绕日周期 0.25 0.6 1 1.9 12 29 84 165
约/年
59天 243 23小 24.5 10 10.25 11 16
天 时 小时 小时 小时 小时 小时
自转周期约
(逆 56分
向)
350(正 480 22 －23 －150 －180 －210 －220
平均温度约/
面)、－ (表
℃
170(背面) 面)
(1)在太阳系八大行星中，体积最小的是 星；自转速度最快的是 星．
(2)分析表中数据可知：行星离日越远，绕日周期越 ，它们的表面平均温度越
．
(3)金星的年和日的特别之处是 ．
(4)若将地球想象成一个直径为30 cm左右的篮球，按同样比例缩小，则火星相当于一
个直径为 cm的球．(保留一位小数)
【答案】 水 木 长 低 年短日长 16.5
【分析】直径最小的星体是体积最小的，从表中数据得到直径最小的行星就是体积最
小的行星；自转周期是自转一周所用的时间，时间越短说明自转越快，从表中数据找
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学科网（北京）股份有限公司到自转时间最短的行星就是自转速度最快的行星；
表格中星体是按离太阳距离由近到远排列的，分析绕太阳周期和平均温度可发现规律；
金星的年、日和地球的年日相比发现规律；地球直径为12750km，假设成30cm，火
星直径为7000km，列比例式计算即可．
【详解】（1）由表格可以看出，水星直径最小，故其体积最小；木星自转周期最短，
故自转速度最快；
（2）水、金、地、火、木、土、天、海，这是离太阳越来越远的顺序，发现绕太阳周
期越来越长，表面平均温度越来越低；
（3）金星的一年相当于地球的0.6年，一天相当于地球的243天，故年短日长；
（4）地球真实直径和假设直径的比等于火星真实直径和假设直径的比，列出比例式为：
，得d=16.5cm．
答案：水；木；长 ；低；年短日长；16.5．
问题一：从“地心说”到“日心说”
【角度1】从地心说到日心说
【典例1】古人通过观察和猜想，建立了不同的宇宙模型，近代波兰科学家哥白尼提出以
为中心的宇宙模型，简称“日心说”，这个观点在今天看来是 （正确/错误）的。
在银河系、宇宙、太阳系中尺度最大的是 。
【答案】 太阳 错误 宇宙
【详解】[1]日心说，也称为地动说，是关于天体运动的和地心说相对立的学说，它认
为太阳是宇宙的中心，而不是地球。
[2]太阳是太阳系的中心，而并非宇宙的中心，所以这个观点在今天看来是错误的。
[3]尺度从大到小排序依次是宇宙、银河系和太阳系，所以最大的是宇宙。
哥白尼提出的“日心说”，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心说”，实现
了天文学的根本变革，有力地推动了人类文明的进程。
【变式1-1】有一位著名的科学家，他用“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心
说”，有力地推动了人类文明的进程。这位科学家是（ ）
A．爱因斯坦 B．哥白尼
C．牛顿 D．伽利略
【答案】B
【详解】哥白尼提出的“日心说”，有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心
说”，实现了天文学的根本变革，有力地推动了人类文明的进程。
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学科网（北京）股份有限公司故选B。
【变式1-2】1897年人们首先发现了电子，进而认识到原子是由 和电子组成，在
如图所示的两种模型中， （甲/乙）是卢瑟福提出的原子模型；对于宇宙的认识，
哥白尼提出了“ ”（地心说/日心说），20世纪20年代科学家发现星系正在
（靠近/远离）我们，这为宇宙诞生于约150亿年前的一次大爆炸提供了证据。
【答案】 原子核 乙 日心说 远离
【详解】[1][2]电子的发现使人们认识到原子是可以再分的，原子由原子核和核外电子
组成，卢瑟福提出了原子的核式模型，即原子中心有一个极小的原子核，它集中了全部
的正电荷和几乎所有的质量，所有电子都分布在它的周围，所以图乙是卢瑟福提出的原
子模型。
[3]波兰科学家哥白尼提出了以太阳为中心的宇宙模型，简称“日心说”。
[4]20世纪20年代科学家发现星系的光谱向长波方向偏移，称为谱线“红移”，这一现
象说明星系正在远离我们而去，这为宇宙诞生于约150亿年前的一次大爆炸提供了证据。
问题二：太阳系概貌
【角度1】飞出地球
【典例1】2013年12月，嫦娥三号成功登陆月球，月球是太阳系中的 星。如图所
示为玉兔号月球车离开着陆器后独自在月面上展开科研工作，玉兔号的设计中运用了许
多科学知识，如：太阳能帆板是将太阳能转化为 能的装置；它的相机可以将拍
摄到的画面通过 （选填“可见光”或“无线电波”）传送回着陆器，当它在月
面上匀速行驶时，它的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 卫 电 无线电波 不变
【详解】[1]太阳系中月球是属于地球的天然卫星，因为月球在围绕地球运转，所以是
一颗卫星。
[2]太阳能帆板是太阳电池板，它的作用是把太阳能转化为电能，供卫星使用。
[3]声波的传播需要介质，而无线电波能在真空中传播；它的相机可以将拍摄到的画面
通过无线电波传送回着陆器。
[4]嫦娥三号着陆器在月面上匀速行驶时，其质量不变，速度不变，所以动能不变。
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学科网（北京）股份有限公司宇宙最大，银河系较大，太阳系较小，地月系最小，且地月系是太阳系中的一小部分，而
太阳系又是银河系中的一部分，则若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去探索宇宙，应
该从最小的地月系开始，然后是太阳系、银河系。
【变式1-1】面对浩瀚的宇宙，人类从未停止过探索的脚步。若我们有一天乘坐宇宙飞船
从地球出发去探索宇宙，将先后飞离（ ）
A．太阳系、银河系、地月系
B．地月系、太阳系、银河系
C．银河系、太阳系、地月系
D．银河系、地月系、太阳系
【答案】B
【详解】宇宙最大，银河系较大，太阳系较小，地月系最小，且地月系是太阳系中的一
小部分，而太阳系又是银河系中的一部分，则若我们有一天乘坐宇宙飞船从地球出发去
探索宇宙，应该从最小的地月系开始，然后是太阳系、银河系，故B符合题意，ACD
不符合题意。
故选B。
【变式1-2】宇宙是一个有层次的天体结构系统，我们看到的太阳只是银河系中一颗普通
的 （选填“行星”或“恒星”），科学家通过对星系光谱的研究发现，所有的
星系都在远离我们而去，宇宙中星系间的距离在不断扩大，这说明宇宙在 ．
（填“膨胀”或“减小”）
【答案】 恒星 膨胀
【详解】银河系中有大约2000亿颗恒星，太阳只是银河系中一颗普通的恒星；科学家
通过对星系光谱的研究知道，所有的星系都在远离我们而去，即宇宙中星系间的距离在
不断扩大，说明宇宙在膨胀．
【基础强化】
1．在太阳系中，地球是（ ）
A．恒星 B．行星 C．矮行星 D．卫星
【答案】B
【详解】恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体；行星通常指自
身不发光，环绕着恒星的天体；卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运
行的天然天体，人造卫星一般亦可称为卫星；矮行星介乎于行星与太阳系小天体这两类
之间。地球是围绕太阳运行的一个天体，它自身不发光，而是反射太阳的光。同
时，地球有足够的大气层，并且在其轨道上没有其他与之相似大小的天体。因
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学科网（北京）股份有限公司此，根据这些特征，我们可以判断地球是一个行星。故ACD不符合题意，B符
合题意。
故选B。
2．太阳系中有
A．九大行星 B．八大行星 C．七大行星 D．六大行星
【答案】B
【详解】太阳系只有8大行星，即：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和
海王星，故选B．
3．提出“日心说”，有力地推动了人类文明进程的科学家是（ ）
A．托勒密 B．哥白尼 C．伽利略 D．普朗克
【答案】B
【详解】哥白尼提出的“日心说”有力地打破了长期以来居于宗教统治地位的“地心
说”，实现了天文学的根本变革，有力地推动了人类文明进程。故B符合题意，ACD
不符合题意。
故选B。
4．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索，下列说法错误的是（ ）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．卢瑟福建立了类似行星绕日的核式结构模型
C．哥白尼的“日心说”否定了影响人类达千年之久的“地心说”，有力推动人类文明
进步
D．宇宙是一个有层次的天体结构系统，它是有起源的、膨胀的和演化的
【答案】A
【详解】A．在天文学中，“光年”是长度单位，它表示光在真空中传播一年的距离，
而不是时间单位。故A错误，符合题意；
B．卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构模型，即原子是由位于
中心的原子核和绕核运动的电子组成的，原子核带正电且集中了原子的大部分质量，电
子带负电在核外绕核高速旋转。这个模型与行星绕日的运动模式相似，故B正确，不
符合题意；
C．哥白尼提出的“日心说”是对当时广泛接受的“地心说”的重大挑战。他认为太阳
是宇宙的中心，而不是地球。这一观点虽然与当时的宗教和哲学观念相冲突，但却为后
来的天文学和宇宙观的发展奠定了重要基础，有力推动了人类文明的进步。故C正确，
不符合题意；
D．现代天文学的研究表明，宇宙是一个有层次的天体结构系统，从行星、恒星、星系
到星系团、超星系团等，构成了宇宙的庞大体系。同时，宇宙也是有起源的、膨胀的和
演化的。这一观点已经得到了广泛的观测和实验证据的支持。故D正确，不符合题意。
故选A。
5．在太阳系的八大行星中，与地球相邻的是（ ）
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学科网（北京）股份有限公司A．水星、金星 B．金星、火星
C．火星、天王星 D．金星、海王星
【答案】B
【详解】太阳系八大行星距太阳由近到远为：水星、金星、地球、火星、木星、土星、
天王星、海王星。因此与地球相邻的是金星和火星。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．卢瑟福提出了 ；波兰天文学家 创立了“日心说”；首先测量出
大气压值的是物理学家是 。
【答案】 原子核式结构模型 哥白尼 托里拆利
【详解】[1]英国物理学家汤姆生在19世纪末，发现了比原子小得多的带负电荷的粒子，
即电子。卢瑟福在1911年，提出了原子核式结构模型。
[2]创立了“日心说”的是波兰天文学家哥白尼。
[3]意大利物理学家托里拆利首先测量出大气压值。
7．当两滴水银接触时，能自动结合成一滴较大的水银，这一事实说明分子间存在着
。宇宙探索中常用的光年是 （选填 “长度”或“时间”）的单位。
【答案】 引力 长度
【详解】[1]当两滴水银接触时，由于分子之间存在引力，能自动结合成一滴较大的水
银。
[2]光年是光一年走的路程，故是长度单位。
8．宇宙是一个有 的天体结构系统。宇宙大千世界，从宏观到微观，从天体到原子，
似乎都有那么多惊人的相同规律。如图所示，是太阳系模拟图，行星们在各自的固定
轨道上围绕恒星太阳运转这与 （填科学家）的原子核式结构模型十分相似，其
中原子核相当于太阳，绕核运动的 就相当于行星，原子核内部有带正电的
。
【答案】 层次 卢瑟福 电子 质子
【详解】[1]宇宙也是物质构成的，宇宙是一个有层次的天体系统，大多数科学家认为
宇宙起源于距今约137亿年前的一次大爆炸。
[2][3][4]核式原子结构是1911年由卢瑟福提出的一种原子结构模型；原子的结构与太
阳系十分相似，位于原子中心的原子核相当于太阳，原子核带正电，电子相当于绕太
阳运行的行星，电子是带负电的；原子核内部由质子和中子组成，质子是带正电的，
中子不带电。
9．阿伏伽德罗认为一切物质都是由大量 组成的。太阳系中的八大行星围绕恒星
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学科网（北京）股份有限公司太阳运转，这与原子的 （选填“枣糕”或“核式”）模型相似，原子核相当
于太阳，绕核运动的 就相当于行星。
【答案】 分子 核式 电子
【详解】[1]根据物理学史可知，阿伏伽德罗认为一切物质都是由大量分子组成。
[2][3]原子核式结构模型理论认为，原子的结构与太阳系十分相似，位于原子中心的原
子核相当于太阳，电子相当于绕太阳运行的行星。
【能力培优】
10．为了揭示大自然的奥秘，无数科学家进行了不懈的探索。从科学的角度分析，下列说
法中错误的是（ ）
A．汤姆生发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的
B．卢瑟福建立了原子结构的核式模型
C．哥白尼提出了地球是宇宙真正的中心的学说
D．哈勃发现的哈勃定律推断星系在远离我们而去
【答案】C
【详解】A．汤姆生发现了原子内部包含电子，从而揭示了原子是可以再分的，故A正
确，不符合题意；
B．卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子结构的核式模型，故B正确，不符合题意；
C．哥白尼提出了太阳是宇宙真正的中心的学说，故C错误，符合题意；
D．根据哈勃提出的哈勃定律推断，星系在远离我们而去，故D正确，不符合题意。
故选B。
11．在探索之路上，有众多的科学家披荆斩棘，铺路架桥，为后人留下了果实丰硕的知识
园地。下列关于物理学家及其贡献对应正确的是（ ）
A．哥白尼——地心说 B．伽利略——观察天体运动
C．爱因斯坦——量子力学 D．牛顿——相对论
【答案】B
【详解】A．哥白尼经过多年的观察和研究，提出了著名的日心说，否定了几干年根深
蒂固的“地心说”，故A错误；
B．伽利略用自制的望远镜观察天体，以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”，故B
正确；
C．爱因斯坦提出相对论，相对论包括广义相对论和狭义相对论，故C错误；
D．牛顿是经典力学的奠基人，量子力学是在20世纪初由一大批物理学家共同创立的，
故D错误。
故选B。
12．关于宇宙，下列说法中正确的是（ ）
A．在天文学中，用“光年”作为时间单位
B．“谱线红移”现象说明星系在远离我们而去
C．太阳是宇宙的中心，地球是太阳系的一颗行星
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学科网（北京）股份有限公司D．哥白尼提出了“地心说”
【答案】B
【详解】A．光年是光在一年内所走的路程，所以光年是长度单位，而不是时间单位，
故A错误；
B．科学家用仪器观察星系发出的光，发现星系的光谱向长波方向偏移，称之为谱线红
移，这一现象说明星系在远离我们而去，故B正确；
C．地球绕太阳转动，太阳是太阳系的中心，不是宇宙的中心，故C错误；
D．根据物理学史可知，欧多克斯提出了“地心说”，哥白尼提出了“日心说”，故D
错误。
故选B。
13．阅读下面的短文，回答后面的问题．
行星和恒星早期人们认为恒星是静止不动的星体，所以称其为“恒星”，绕恒星转动
的星体叫行星，而绕行星转动的星体则叫卫星．在太阳系中，太阳是由炽热的气体组
成的，不停地发热、发光，在太阳的周围有八大行星绕其公转，它们分别是水星、金
星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，太阳连同它的八大行星和许许多多
的小行星、彗星组成了太阳系，其中太阳为恒星．人们生活的地球就是太阳的行星，
而绕地球转动的月球就是地球的卫星．其实太阳也是在运动着的，太阳以2.46×108年
的周期绕银河系的中心转动．只是由于太阳距地球太远（1.5×1011m），不借助特殊的
天文仪器很难发现它的运动，其实，所有的恒星都在宇宙空间高速地运动着．在太阳
系中只有太阳一颗恒星，但在太阳系外却有着无数的恒星，夜晚仰望天空时，肉眼所
能见到的点点繁星，除了五颗大行星之外，都是像太阳一样的恒星．
（1）请在横线上说明以下几个名词之间的包含关系：宇宙、天王星、太阳系、银河系：
．
（2）太阳是由气体组成的吗？ ． 太阳绕银河系中心转动一周所用的时间
是 年．
【答案】 宇宙最大，包含了银河系，而银河系又包含了太阳系，太阳系中地球和
天王星一起绕太阳转动 是 2.46×108
【详解】（1）在宇宙、天王星、太阳系和银河系中，宇宙最大，包含了银河系，而银
河系又包含了太阳系，太阳系中地球和天王星一起绕太阳转动．（2）太阳是由炽热的
气体组成的．（3）太阳以2.46×108年的周期绕银河系的中心转动,因此太阳绕银河系
中心转动一周所用的时间是2.46×108年．
【点睛】（1）我们生存的这个地球和天王星都是太阳系中绕太阳转动的行星，而太阳
只是银河系中的一颗恒星；银河系只是宇宙中很小的一部分．（2）在太阳系中，太阳
是由炽热的气体组成的，不停地发热、发光．（3）太阳也是在运动着的，太阳以
2.46×108年的周期绕银河系的中心转动．
14．如图所示，波兰天文学家哥白尼认为， 是宇宙的中心；牛顿创立的万有引力理
论，引领人们逐渐认识到，宇宙是一个 的天体结构系统。
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学科网（北京）股份有限公司【答案】 太阳 有层次
【详解】[1]近代波兰科学家哥白尼提出了以太阳为中心的宇宙模型，简称“日心说”。
[2]物理学家牛顿创立的万有引力理论，则使人们能用统一的理论来认识天体运动，使
人们逐渐认识到宇宙是一个有层次的天体系统。
15．人类的进步依靠一代一代杰出的科学家贡献，后人应该感谢他们．请把所提供的人物，
填写在对应事件的后面：阿基米德、爱因斯坦、牛顿、墨子、爱迪生、汤姆生、沈括、
卢瑟福、王充、布鲁诺、哥白尼、盖尔曼、查德威克、杨振宁
（1）摩擦过的玳瑁壳能吸引草屑 ，
（2）创立“日心学说”
（3）提出万有引力理论 ，
（4）发现电子 ，
（5）提出原子核式结构模型
【答案】 王充 哥白尼 牛顿 汤姆生 卢瑟福
【详解】我国的哲学家王充发现摩擦过的玳瑁壳能吸引草屑；波兰天文学家哥白尼创
立“日心学说”；英国物理学家牛顿提出万有引力理论；汤姆生发现电子；卢瑟福提
出原子核式结构模型．
16．每天清晨，太阳从东方升起，傍晚，太阳从西方落下，日复一日，年复一年，从古至
今，直至永远，太阳是何等辛苦．何止是太阳，我们看到的月亮和星星，不也是围绕
我们地球团团转吗？据此，公元2世纪，托勒密认为地球是宇宙的中心，其他星星围
绕地球转动，教会还认为这是上帝为了地球上的人类而特意创造的。请问：
（1）日出日落现象是否因太阳绕地球运转而产生？ ，如果不是，又是什么原因
引起的？
（2）1543年，哥白尼提出一个与上述不同的学说，叫什么？
【答案】 日出日落现象不是因太阳绕地球运转而产生的 是由地球自转造成
的 日心说
【详解】（1）[1][2]日出日落现象不是因太阳绕地球运转而产生的，是由地球自转造
成的。地球绕着地轴不停的自西向东的旋转，让我们每天看到太阳从东方升起，由西
方落下，从而产生了昼夜更替。
（2）[3]哥白尼的贡献是提出了日心说，用“日心说”否定了托罗密的“地心说”。
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