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地球的运动

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第三节 地球的运动
    从容说课
    基于前两节的教学,学生了解了地球的宇宙环境,本节开始让学生立足地球本身,探讨地球的运动。
    鉴于教材把地球的自转和公转内容前后列放,可用列表比较的方式板书,从定义、方向、速度、周期等几个方面分别讲解地球自转和公转的特征。学生在初中曾学过一些地球运动的知识,在此基础上,可让学生把“地球自转的方向”知识进行拓展,想象在两极的上空看地球的自转方向,建立地球顺时针和逆时针自转的概念,为以后学习地球自转的地理意义打下基础。多年的教学经验告诉我们,学生在学习恒星日和太阳日的概念时非常困难。在老师的详细讲解下也很难看懂书中的图1.15“恒星日和太阳日”。有条件的制作课件可以改善图示,拉长地球与恒星之间的相对距离,日地距离可以更靠近一些,把恒星只画成一个,辅以直观的动画效果,最大可能地还原真实,应该能更好地突破教学难点。讲解地球公转的时候,要强调近日点和远日点的含义、地球到达该点时的时间及地球公转速度的快慢。
    地球自转与时差的教学涉及到昼夜、昼夜交替、时差产生和计算等问题,它们相互关联,在历年的高考中占有重要地位,也是教学的重点和难点。教学中应通过演示说明昼夜现象和昼夜交替的本质区别,强调太阳光线与晨昏线垂直关系,晨线与昏线的区别及判断方法。通过演示讲解地方时差的产生及规律,引导学生对书中“读图思考”进行探究,强调时区和区时、区时和地方时的区别,讲解东加西减的计算方法和总结配套的解题方法,多加练习巩固,并需反复订正和讲解,才能完成此教学任务。教材没有对“地转偏向力”作要求,但后面第二章第二节的“气压带和风带”中有所涉及,因此教学中可略讲一二,为后续教学作好铺垫。
    地球公转与季节的教学内容既是教学重点又是教学难点。首先要通过多媒体演示让学生认清地轴、赤道平面、黄道平面之间的关系,知道黄赤交角23°26′的含义,分析黄赤交角的影响、二分二至日地球在公转轨道上的位置、太阳直射点的运动规律,为分析正午太阳高度和昼夜长短变化打下基础,讲解中还要把夏至日、冬至日地球所处的时间和位置与远日点、近日点地球所处的时间和位置进行比较,找出区别,并练习加以巩固。书中的“活动”要让每个学生都动起来,以另一种方式解读太阳直射点的回归运动轨迹,体现学生学习的主体性,培养探究能力。日常生活中,学生有昼夜长短变化和正午太阳高度的高低变化及太阳辐射强弱变化的体会,这些是太阳直射点南北移动带来的结果。引导学生分析书中图1.25,以数据归纳得出结论,具有季节性的昼夜长短变化和正午太阳高度变化,使太阳辐射也呈现有规律的季节变化,从而导出天文四季和统计四季的定义。再联系学校所在地的昼夜长短变化和正午太阳高度变化,辅以学生的生活体会进行举例教学或设计练习,渗透学以致用的思想,可以帮助学生理解知识和提高学习兴趣。
    地球自转和公转是与人类关系最密切的两种运动,是学习和掌握高中地理知识的基础,但是该部分内容空间性强又比较抽象,如何运用多媒体教学,通过电脑动画演示,突出重点,突破难点讲清地球自转与公转的关系、太阳直射点的南北移动,帮助学生建立空间概念,在整个高中地理教材中具有深远影响。
三维目标
知识与技能
1.了解地球自转和公转的方向及一些基本数据:周期、速度、公转的轨道、黄赤交角。
2.理解由于地球自转运动造成的昼夜交替、地方时差,掌握时间的有关换算,能正确判断晨昏线。
3.理解地球自转和公转的关系,理解太阳直射点的南北移动的过程及其原因,并能演示其运动规律。
4.理解昼夜长短和正午太阳高度的季节变化及纬度变化。
过程与方法
1.通过运用地球仪演示地球的自转和公转现象,学生能够准确地画出夏至日到冬至日太阳照射地球的示意图。
2.能根据“二分二至日太阳照射地球示意图”分析全球各地的昼夜长短状况和正午太阳高度的变化,分析同纬度地区不同季节和不同纬度地区相同季节的昼夜长短和正午太阳高度的变化。
情感、态度与价值观
1.树立科学的宇宙观。
2.培养学生树立辩证唯物主义的思想观,理解事物之间是联系的、发展变化的。
教学重点
1.自转和公转的特征,黄赤交角的产生及其引起的太阳直射点的移动。
2.晨昏线的判断、地方时的计算、昼夜长短和正午太阳高度的变化规律。
3.四季的划分方法及划分依据。
教学难点
1.晨昏线的判断、地方时的计算。
2.太阳直射点的移动规律,正午太阳高度和昼夜长短的变化原因分析。
课时安排
3课时
第1课时
    教学过程
    导入新课
    上节课我们一起学习了“第二节 太阳对地球的影响”,下面就来回顾一下。
    (投影表格)
 概念 成因 特点 所处位置
黑子 太阳光球上的暗黑的斑点 它的温度比太阳表面其他地方低,所以才显得暗一些 太阳活动的主要标志;活动周期为11年 光球
耀斑 太阳色球有时出现的突然增大、增亮的斑块 太阳短时间内释放出巨大能量造成的 耀斑爆发是太阳活动的最激烈的显示 色球
太阳风 (简单介绍) 日冕
    师请大家看表格,哪个同学能在空白处填上合适的内容?
    生(三个学生看图分别回答,师根据学生的答题情况进行评讲和补充。)
    师答得很棒。(师逐步投影答案的内容)
    前边两节课我们了解了地球的宇宙环境,现在让我们立足地球本身,探讨地球的运动。
    第三节 地球的运动(板书)
    推进新课
    师在初中时我们曾学过一些地球运动的知识,那么你知道地球的运动有哪两种形式呢?
    生自转和公转。
    师非常正确。
    (投影表格)
地球运动    
围绕中心 运动方向 运动周期 运动速度 
地球自转    
地球公转    
    师我们首先一起来探讨地球自转的规律。
    (板书)一、地球的自转
    (演示地球仪,让其自西向东旋转)
    师地球仪在绕着什么中心转动呢?
    生地轴
    师很好。
    (投影答案填充表格)
    师地轴就是地球的自转轴,它的北端始终指向北极星附近。在地球中真有这么一根轴吗?
    生没有。
    师正确。地轴是人们假想出来的,地球的内部实际上没有这么一根轴。我们把地球绕其自转轴的旋转运动叫做——地球自转。那么,地球的自转方向是怎样的呢?
    生自西向东旋转。
    师(投影答案填充表格)
    所以,我们看到日月星辰都是东升西落。下面从不同的角度看地球自转。
    (从不同的角度演示地球仪的自转)请同学描述地球自西向东转。
    生(学生观察、思考后得出结论)
    从北极上空看,呈逆时针方向转动。
    从南极上空看,呈顺时针方向转动。
    侧面北极在上,自西向东旋转。
    师(投影答案填充表格)
    (投影练习)
 
    甲图中心是北极还是南极?
    乙图中心是北极还是南极?
    生甲图中心是北极,乙图中心是南极。
    师非常好。地球自转一周需要多长时间呢?也就是地球的自转周期是多长呢?
    生一天。
    师由于在计算自转周期时,选定的参考点不同,一日的时间长度和名称略有差别。
    (多媒体动画演示)恒星日与太阳日:拉长投影中地球与恒星之间的相对距离,日地距离可以更靠近一些。某一恒星、地面上某地点、地心第一次“三点共线”到下一次“三点共线”(注:“三点共线”是指地面上某点位于地心与恒星的连线上)的时间间隔为一个恒星日。太阳、地面上某地点、地心第一次“三点共线”到下一次“三点共线”的时间间隔为一个太阳日。
    (利用课件中的动画进行分步显示讲述,学生一目了然)
    师恒星日是以遥远的“恒”星为参照物的,遥远的恒星相对于地球而言是不动的,此时地球的公转过程将会忽略不计。某一恒星、地面上某地点、地心第一次“三点共线”到下一次“三点共线”的时间间隔为一个恒星日。
    (多媒体动画演示)
        
图1                图2
 
图3
    如图1电脑显示动画:假设遥远的恒星(小圆)和太阳(S)同时对着地球上的一点P,设地球只自转而不公转,那么地球在E1处自转一周(电脑显示P点绕圆运动一周)。
    师(多媒体动画演示)
    如图2先以恒星作参照,动画显示恒星日的长度。
    动画的过程是:地球一边自转(即P点绕圆心运动),一边由E1向E2运动(公转),当地球到达E2点停止,此时P点刚好对着恒星。
    师此时地球是否自转了一周,自转的角度是多少,以什么作参照?
    生(学生准确回答)
    师很好!
    (点击鼠标,电脑画出SE2的连线和E2与恒星的连线,标出“恒星日”)从E1到E2,地球自转了360°。而因为以恒星作为参照,地球从E1到E2的时间间隔就是“恒星日”,时长23时56分4秒,是地球自转的真正周期。
    (投影答案填充表格)
    师图3以太阳作参照。
    在图2中可看出,地球在E2处时,P点还未两次对着太阳,即以太阳作参照时,地球自转还不到一周360°。
    (演示动画)地球继续自转(即P点继续绕圆运动),但地球同时绕太阳公转到E3处时,动画暂停,P点两次对着太阳。
    从E1到E3,相对太阳来说,地球是否自转了一周,自转角度是多少?
生自转了一周多。
    师观察得很仔细。(点击鼠标显示连线和“太阳日”)太阳、地面上某地点、地心第一次“三点共线”到下一次“三点共线”(注:“三点共线”是指地面上某点位于地心与太阳的连线上)的时间间隔为一个太阳日。从E1到E3的时间间隔称一个太阳日,长24小时,其自转的角度是360°59′。
    师(过渡)任何一种圆周运动,总离不开角速度和线速度。下面我们就来探讨一下地球自转的角速度和线速度。什么是地球自转的角速度呢?
    生地球在单位时间内自转的角度叫做地球自转的角速度。
    师很好!根据地球自转的周期,可以知道地球自转的角速度大约是多少?
    生15°/小时。
    自转角速度和线速度
    师非常正确。地球表面除南、北两极点外,任何地点的自转角速度都一样。根据360°/24小时推算,地球自转的角速度大约是15°/小时,1°/4分钟,1′/4秒。但南、北极点无角速度,即南、北极点的角速度为零。
 
    (投影答案填充表格)
    我们再看看地球自转的线速度是怎样的。地球自转时,某点在单位时间内转过的距离(弧长),叫做该点的自转线速度。
    (投影)地球自转的线速度和角速度图
    师大家一起探讨地球自转线速度有什么分布规律。
    生地球自转线速度的大小因纬度而异(离地轴的距离即圆周运动的半径不同,半径越大,线速度越大),赤道处最大(1670千米/小时),自赤道向两极渐小,两极的线速度为零。在南北纬60°处,自转线速度为赤道处的一半。
    (投影答案填充表格)
地球运动 围绕中心 运动方向 运动周期 运动速度
地球自转 地轴 由西向东
北极看:逆时针;南极看:顺时针 23时56分4秒地球自转的真正周期 地球自转的角速度南、北两极点为零,其他任何地点的角速度都相等,即15°/小时地球自转的线速度由赤道向南、北极点逐渐减小,至60°N、S处减小为赤道的一半;两极点处为零
地球公转    
    师请大家归纳一下地球自转的角速度和线速度的共同规律。
    生在南北两极点,角速度和线速度均为零。
    师非常好。下面阅读教材P14地球自转的证明。
    生(阅读)
    师(过渡)我们已经探讨了地球自转的规律。而地球在自转的同时,还在绕日公转。那么地球公转又有什么样的规律呢?
    (板书)二、地球的公转
    (演示)地球公转运动
    师什么是地球的公转?
    生地球绕太阳的运动,叫做地球的公转。
    师那么应该从哪几个方面来描述地球公转的规律呢?
    生可从地球公转的轨道、方向、周期和速度等方面来说明地球公转的规律。
    师很好!地球公转的路线叫做公转轨道,又叫黄道。它是近似正圆的椭圆轨道,太阳位于椭圆的一个焦点上。
    (投影公转轨道图)
 
    师仔细观察,地球公转的方向是怎样的?
    (以下内容同时投影答案填充表格)
    生由西向东。
    师在北极上空看地球公转,顺时针转还是逆时针转?
    生逆时针转。
    师在南极上空看地球公转,顺时针转还是逆时针转?
    生顺时针转。
    师我们再来看看地球公转的周期是怎样的?
    生1个回归年:365日5时48分46秒。
    师回归指的是太阳直射点在南北回归线之间的往返运动。大家看书图1.18,地球公转的速度有什么特点?
    生近日点公转速度最快,远日点公转速度最慢。
    师由于太阳略微偏离地球公转轨道的中心,因此,日地距离不断随地球公转而发生细微的变化,地球公转速度也相应有一些变化。根据开普勒第三宇宙定律,行星运行在单位时间内扫过的面积相等,因此,近日点运行速度快,角速度是61′/d,线速度是 30.3 km/s。而远日点慢,角速度是57′/d,线速度是29.3 km/s。平均角速度:约1°/日,平均线速度:30 km/s。
    课堂小结
    本节课内容较多,主要是关于地球的自转和公转两种基本形式的对比。
    (投影下面的表格)分别对地球自转和公转进行总结。
地球运动 围绕中心 运动方向 运动周期 运动速度
地球自转 地轴 由西向东北极看:逆时针;南极看:顺时针 23时56分4秒地球自转的真正周期 地球自转的角速度南、北两极点为零,其他任何地点的角速度都相等,即15°/小时地球自转的线速度由赤道向南、北极点逐渐减小,至60°N、S处减小为赤道的一半;两极点处为零
地球公转 太阳 由西向东在北极上空看地球公转:逆时针转在南极上空看地球公转:顺时针转 1个回归年:365日5时48分46秒 平均角速度:约1°/日,平均线速度:30 km/s。近日点公转速度最快,远日点公转速度最慢
    板书设计
    第三节 地球的运动
一、地球的自转
二、地球的公转
(见“课堂小结”)
    活动与探究
    探究课题:了解地球的自转和公转。
    探究内容:
(1)演示地球的自转和公转。
(2)填表比较分析地球的自转和公转的规律。
(3)利用地球自转和公转的规律来解释两个自然现象。
    探究办法、过程:
    演示、讨论、竞赛的方法。
    (活动)我们一起学习了地球的自转和公转,下面来做一个活动。先找两个同学来演示地球的自转和公转。
    生(用地球仪演示)
    师都很好。说明大家基本掌握了地球自转和公转的规律。请同学们填写教材“活动”中的表格。
    生(填表:比较分析地球的自转和公转的规律)
    师活动3要求我们同学能解释两个现象,分成小组讨论,看哪一个小组能先解释第一个现象?
    生(小组代表抢答)恒星被看做是固定不动的。照片上的恒星会出现圆弧状轨迹,是由于地球自转,照相机也跟随转动,其结果是恒星看起来运动起来了。
    师答案非常准确。哪一个小组能解释第二个现象?
    生(小组代表抢答)地球公转时,我们北半球夏半年即从春分日到秋分日期间,在远日点附近速度慢,因而日数就会比较多,达到186天,冬半年地球经过近日点,公转速度快,因而日数就会比较少,只有179天。
    探究结果:熟练地掌握地球自转和公转的规律。
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