地球運動的基本形式-自轉和公轉

教學目標 

1.了解地球自轉的方向、速度和周期;了解地球公轉的軌道、方向、速度和周期。
2.了解地球公轉的重要特點，理解黃赤交角的成因及其重要性，掌握太陽直射點的回歸運動規律。
3.學會運用地球儀演示地球的自轉與公轉現象，形成空間想象能力。
4.培養學生熱愛科學和勇于探索的精神，樹立科學的宇宙觀。

教學建議

關于地球的公轉的教學建議

關于地球公轉的軌道、方向、速度和周期：教師可向學生介紹開普勒三定律，由此引入地球公轉內容的講授。在課堂教學中，除利用課本中《地球公轉的軌道示意圖》和表1.2《地球在公轉軌道不同位置時公轉速度的變化》進行講解外，教師還可以利用本期的圖片素材，或者自己制作動畫進行演示，將地球公轉運動中近、遠日點（到達時間和日地距離），公轉方向，角速度和線速度的變化特點，公轉周期等知識點直觀地展示出來。

地球公轉的重要特點是一個重點內容。教師可引導學生讀《二分二至時地球的位置示意圖》（數據庫中媒體素材有相應的動畫），分析得出地球公轉的兩個重要特點：①地軸與公轉軌道平面（黃道平面）保持66°34ˊ的交角；②地軸的空間指向基本不變。

關于地球自轉方向的教學建議
在課堂教學中，教師可利用地球儀演示地球的自轉運動（也可以通過動畫），讓學生從赤道和南、北極投影的角度，觀察地球的自轉運動。特別是在南、北極投影圖上，要訓練學生識別地球的自轉方向。

關于地球自轉與公轉的關系的教學建議

地球在自轉的同時圍繞太陽公轉，地球運動是這兩種運動的疊加，其結果就是形成黃赤交角。在教學中，教師要使學生搞清地軸、赤道平面、公轉軌道平面（黃道平面）三者之間的角度關系，利用《黃赤交角示意圖》進行講解，形成學生的空間概念。這部分知識既是重點也是難點。

關于地球自轉周期的教學建議

學生對于恒星日和太陽日的學習，是本節的難點內容。在課堂教學中，教師可利用《恒星日和太陽日示意圖》講解地球自轉周期，也可以通過與學生一起扮演不同的角色來向學生演示他們的區別。地球自轉周期的不同實際上是因為其轉動的參照物不一樣。

教學設計示例一

一、知識目標

1.了解地球自轉的方向、速度和周期。

2.了解地球公轉的方向、軌道、周期和黃赤交角。

3.了解地球自轉和公轉的相互關系。

二、能力目標

1.通過觀察或用地球儀操作演示地球的自轉和公轉，學會用科學準確的語言等方式表示地理現象、概括地理特點的能力。

2.通過讀圖、畫圖、分析問題等活動，學習運用地理圖表獲取地理知識的能力，并初步樹立空間思維能力。

三、德育目標

1.通過了解地球自轉和公轉運動的特點和規律，使學生進一步樹立辯證唯物主義世界觀。

2.通過讓學生參與多樣的學習活動，促使學生養成觀察、思考和積極發表個人見解的良好的學習習慣。

教學重點難點分析

本節內容揭示了地球運動的基本特征，是地球科學重要的理論基礎，并為理解地球運動的地理意義奠定了基礎。地球自轉和公轉的相互關系是本節的重點，黃赤交角的形成是難點，難在建立較強的空間概念。教學中通過利用教具進行演示或讓學生參與演示活動，注重引導學生觀察思考，將有利于學生深入、全面地理解地球自轉和公轉的特點及兩者的關系。

本節內容學生在初中地理課已有所了解，教學中可利用學生已有的知識儲備運用演示、觀察、提問、討論等方法引導學生深入學習。

教學過程 設計

【導入  】前兩節課，我們學習了地球的宇宙環境，以及人類對宇宙的新探索。從這節課開始，我們要把研究的重點轉向人類賴以生存的家園——地球。

【提問】運動是物質的本質屬性，哪位同學能根據初中所學的知識，說一說地球是怎樣運動的？

【演示】發給每位學生（或兩人、四人）一個地球儀。若只有一個地球儀，可請l～2位學生到講臺前演示地球的自轉，要求學生注意地球自轉的方向，留心觀察在北極上空或南極上空看地球的自轉方向有何不同。

【講述】確定地球自轉方向時要注意：地球在太空中的運動一個顯著的特征是它有自己的旋轉軸，這個軸和地表的兩個交點我們定義其為南極和北極（實際上把哪一個定義為北極點，哪一個為南極點并不重要）。地球南、北方向是由南、北兩極的位置來決定的，是絕對的。地球上的東西方位則隨地球自轉而變化，是相對的。

【演示】要求學生演示地球儀，思考：如何確定地球的自轉周期？地球自轉周期究竟是多長？請學生聯系物理課和初中地理課所學知識回答。

【提問】確定地球自轉周期為一天（24小時）的參照物是什么？

對地球而言，太陽是天空中最亮的天體，所以人們選擇太陽作參照物，一天是24小時，叫做一個太陽日。但這不是地球自轉的真正周期，科學家們選擇了遙遠的恒星作參照物，由此確定地球自轉的周期。這是為什么？

【演示】教師自扮地球，讓前排一位學生扮作太陽，再讓最后一排的一位學生扮作遙遠的一顆恒星。教師面對太陽，也面對與之在同一直線上遙遠的恒星，邊轉動身體演示自轉，邊移動腳步演示繞太陽的公轉。教師自轉360°后，正好面對遙遠的恒星，卻不是正好面對太陽。因為教師已繞太陽公轉了大約一度，所以必須再多轉約1°，才能正好面對太陽。

【提問】以兩個不同參照物確定的地球自轉周期，哪個是真正的周期？周期的時間是多長？確定真正周期的意義是什么？

【講述】太陽日是人們生活中最常用的周期，如計量一天的長度，日出而做，日落而息等。

【活動】讓學生用太陽日計算地球自轉的角速度。

【提問】教師用地球儀演示自轉運動，問：地球自轉時，各地的角速度是否都一樣？自轉線速度大小是否相同？

【演示】用地球儀向學生演示地球的自轉運動。

【講述并提問】我們很明顯看到除了南北兩極外，其余各點的角速度都一樣，其角速度約為每小時15°，嚴格地講，這里應該用360°除以地球的自轉真正周期（即一個恒星日）來計算，想想為什么？因為各緯線圈的長度不一樣，所以同樣是自轉一周，不同緯度的地方，其走過的路程是不一樣的，顯然赤道地區的自轉線速度最大，赤道向兩極減小為零。

【提問】地球運動的另一種形式是繞日公轉，哪位同學能根據初中學習的知識和教材插圖1.22所給信息，演示地球的公轉？

【演示】讓學生以講桌面作為地球公轉軌道平面，演示地球公轉運動。提示學生注意掌握住地球公轉的方向和公轉的狀態，讓其他學生觀察和評價演示是否正確。

【提問】你能總結出地球公轉的方向？公轉中地軸的姿態嗎？

【閱讀】學生讀書圖1.20和表1.2及教材有關內容，分析說明地球公轉的軌道和速度特點，說明兩者間的關系。

【講述】因為地球公轉軌道是近似正圓的橢圓形，所以太陽位于橢圓的一個焦點上，使地球繞日公轉中出現近日和遠日現象。開普勒第三定律證明：地球位于近日點及附近時，公轉速度快，位于遠日點及附近，公轉速度慢，表1.2已說明這點。

地球公轉速度變化很小，但地球在近日點附近公轉運動快，所用時間短；遠日點時，公轉速度慢，所用時間長，這對地球上冬夏季節的時間長短都有一定影響。

【演示】要求學生用手撥動地球儀自轉，同時手持地球儀使其公轉，演示自轉和公轉的疊加運動。

【提問】地球運動是自轉和公轉兩種運動疊加而成的，兩種運動同時存在，緊密聯系，這種聯系在時間上和空間上具體表現是什么？

【活動】讓學生分組用地球儀邊演示邊思考和議論上述問題。

【總結】地球自轉和公轉運動相互關聯，密不可分。表現在時間上：地球公轉一周為360°，是一恒星年，相當于地球自轉了365日6時9分10秒。在空間上：地軸和公轉軌道平面（黃道面）之間有66°34′的傾角，且北極永遠指向北極星附近，由此產生黃道平面與赤道平面的夾角—黃赤交角，為23°26′，如書圖1.22下圖所示。

【活動】要求學生在圖上描畫出黃道面和赤道面的交線（簡稱黃赤交線），在圖1.22上圖中也畫出黃赤交線，同時畫出四條太陽直射光線（用直線箭頭來表示）。觀察二分二至時太陽直射光線與黃赤交線的關系及在一年中如何變化。

【提問】太陽直射光線和黃赤交線的關系在一年中是如何變化的？研究兩者關系有什么意義？

【總結】太陽直射光線與黃赤交線的關系，在一年中，自春分→夏至→秋分→冬至→轉年春分，由0°逐漸擴大到360°，可利用太陽直射光線與黃赤交線所成的夾角，確定二分二至日及其他日期，地球在公轉軌道上的空間位置。

【觀察】圖1.23，太陽直射點在地球表面由S23°26′→0°→N23°26′→0°的回歸運動—回歸年。

【思考】地球上哪些自然現象與地球自轉有關？哪些自然現象與地球公轉有關？請同學課下思考。

板書設計 

教學設計方案二

〖導入  新課〗

1.  觀察式導入  ：引導學生觀察《北京天文館中的傅科擺》景觀圖，探究傅科擺是如何證明地球自轉運動的。

2.  提問式導入  ：①為什么在地球上看日月星辰是東升西落？

②地球上為什么會有晝夜交替？

③地球上為什么會有春、夏、秋、冬四季變化？

④為什么冬天晝短夜長，夏天晝長夜短？

〖地球自轉方向的教學〗

1.  演示：教師轉動地球儀，說明地球自轉的概念。

2.  提問：學生表述地球自轉方向。

3.  演示：轉換地球儀的觀察角度，分別從北極和南極上方觀察地球儀的轉動情況。

4.  提問：從北極和南極上空看地球自轉分別是什么方向？

〖地球自轉周期的教學〗

1.  提問：生活在地球上的人怎樣知道地球自轉了一周？

2.  演示：任意轉動地球儀。

3.  提問：地球自轉了幾周？（學生回答不出來）

4.  講解：確定地球自轉周期必須選取參照物，參照物就是恒星和太陽，分別為恒星日和太陽日。

5.  板圖：《恒星日和太陽日示意圖》

6.  啟發：恒星并不是恒定不動的，而是在高速運動的。為什么地球上的人們看不出恒星在運動？（學生回答距離遙遠）那么試想一下，如果人們處在恒星的位置回首望地球，能否看到地球在運動？（學生回答不能）。

7.  講解：恒星日是某一恒星連續兩次經過上中天的時間間隔，所需的時間是23時56分4秒，這是地球自轉的真正周期（自轉360°）。太陽日是太陽連續兩次經過上中天的時間間隔，所需時間是24小時。由于日地距離較地球和恒星的距離近的多，又由于地球在自轉的同時還在繞日公轉，所以一個太陽日，地球要自轉360°59ˊ，時間上比恒星日多3分56秒。

〖地球自轉速度的教學〗

1.  讀圖：《自轉角速度和線速度》。

2.  計算：地球自轉的平均角速度（360°÷24小時 =15°/小時）。

3.  觀察：不同緯度的線速度變化規律。

4.  講解：地球表面除南北極點外，任何地點的角速度都相等，而線速度則由于各緯線圈周長不同出現差異，由赤道向兩極遞減，南北兩極線速度為零。

〖地球公轉的方向、軌道、速度、周期的教學〗

1.  講述：開普勒三定律。

2.  讀圖：《地球公轉的軌道》

3.  講解：地球的繞日運動，稱為地球的公轉。其方向同地球自轉方向一致，也為自西向東，從北極上空向下看，地球沿逆時針方向繞太陽運轉。地球公轉的軌道是一個橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。因此，日地距離不斷隨地球公轉發生變化，出現了近日點和遠日點，公轉速度也相應發生了變化。

4.  讀表：《地球在公轉軌道不同位置時公轉速度的變化》

5.  講解：地球公轉在每年一月初到達近日點，此時，地球公轉角速度和線速度都達到最大；每年七月初到達遠日點，此時，地球公轉角速度和線速度都達到最小。

6.  講解：由于地球繞日公轉的同時，太陽也在運動，因此，以太陽作為參照物時地球公轉的周期（回歸年），要比以恒星作為參照物時地球公轉的周期（恒星年）要短，前者為365日5時48分46秒，后者為365日6時9分10秒。

7.  板書：

方向：自西向東

軌道: 橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上

〖地球自轉和公轉的關系——黃赤交角的教學〗

1.  演示：地球公轉和二分二至時地球與太陽的相對位置。

2.  讀圖：《二分二至時地球的位置與黃赤交角》

3.  講解：地球公轉有兩個重要特點：一是地軸與公轉軌道面（黃道面）保持66°34ˊ的交角；二是地軸的空間指向基本不變，北極延長線指向北極星。因此，地球自轉形成的赤道平面和公轉形成的黃道平面構成23°26ˊ的交角，稱為黃赤交角。它是地球自轉和公轉運動相互疊加的結果。

4.  板書：黃赤交角：23°26ˊ

〖太陽直射點的回歸運動規律的教學〗

1.  讀圖：《太陽直射點的回歸運動》

2.  講解：由于黃赤交角的存在，導致地球在公轉軌道的不同位置，太陽直射點位置發生有規律的變化。夏至日時，太陽直射北緯23°26ˊ（北回歸線）；冬至日時，太陽直射南緯23°26ˊ（南回歸線）。夏至日和冬至日之間的時段，太陽直射點作往返運動。太陽直射點的這種周期性往返運動，稱為太陽直射點的回歸運動。

3.板書：                       

探究活動

拍攝北極星空照片：
⑴準備器材：帶有B門的照相機，三腳架，快門線，普通黑白膠卷。
⑵活動步驟：支好相機（將鏡頭光心對準北極星），裝上快門線，將快門速度設定為B門，開啟快門曝光，按0.5小時、1小時、1.5小時、2小時曝光時間分別拍攝，經沖洗放大獲得四張北極星空照片，分析照片結果可以證明地球的自轉運動。