1.3地球的运动（丁丁公开课教案）

13 地球的运动学情分析：这一节的内容涉及了天文、地理、数学（代数、三角、几何）、物理等学科的知识，综合性很强，对学生的空间思维要求较高。尽管学生在初中就已经学过了地球的运动，但是在初一时学习的，相隔时间较长，且在初一、初二年级，大部分学生也只是把地理看成是一个 “ 副科 ” 而没有足够的重视，因此对很多地理基础知识已经遗忘。怎样在学生现有水平和知识储备的基础上，引导他们学习，唤起他们的记忆和兴趣，使他们能较好地理解问题，为今后的学习打下良好基础，是高一地理教学中迫待解决的问题，也是本节教学中要解决的问题。 教学目标知识与技能1、了解地球自转方向、速度和周期。2、了解地球公转的方向、速度、周期和轨道。过程与方法1、学会运用地球仪演示地球的自转与公转现象，形成空间形象能力。情感、态度与价值观1、培养学生热爱科学和勇于探索的精神，树立正确的科学的宇宙观。重点难点重点1、自转和公转的运动规律。难点1.了解恒星日和太阳日的区别。2.地球公转过程中近日点、远日点的相关知识。教学方法自主学习比较讨论法、实验演示法、读图绘图分析法、问题探究法【导入】有个笑话：局长到某校视察，看见教室里有个地球仪，便问甲同学：你说说看，这地球仪为何是斜的？甲非常惊恐，答道：不是我弄的。此时，教室走进另一名学生乙。局长再问，乙答道：你知道的，我也是刚进来，什么也不知道。局长疑惑地问教师这是怎么一回事。教师满怀歉意地说：这不能怪他们，地球仪买来时，就已经是这样子了。校长见局长脸色越来越难看，连忙趋前解释：说来惭愧，校长陪笑道：因为学校经费有限，我们买的是地摊货。地球仪为什么是歪的呢？与地球的运动特征有关。今天我们就来学习地球的运动。（展示地球运动的动画）地球处于太阳系中， 它与其他的行星一样，在时刻不停地运动着。地球的运动是很复杂的，其中最基本的运动方式就是 自转和公转。那我们从哪些方面来研究地球的自转和公转运动呢？【板书】运动形式旋转中心方向周期速度角速度线速度我们先来探索地球自转运动的特征。【学生活动】初中我们对地球的自转和公转两种运动，已经有了一个简单的了解。我们先请一个同学用地球仪为大家演示地球的自转运动。【纠正】纠正学生在演示地球公转时容易犯的错误：（先让学生纠错，再由老师引导）地球自转时围绕着什么转动？（自转轴，简称地轴. 地轴是地球自转的假想轴。）地轴的北端应始终指向什么方向？（北极星）北极星也是地球上指北的方向。教室里北方在哪里？面朝北左西右东。（学生演示时地轴的倾斜方向常发生变化，即地轴不能始终指向北极星附近。【学生活动】每桌一个同学用地球仪演示地球的自转。同桌观察演示过程中有无错误。（老师注意观察学生有无错误）【演示】 同桌站起来从北极上方观察地球自转的方向按什么时针方向在运动？拿地球仪的学生站起来，同桌从南极看地球按什么方向运动？【结论】北极逆时针；南极顺时针说明观察位置不同，旋转方向就不同。记忆：我们可以用右手定则来记忆地球自转的方向：右手四指半握，大拇指代表地轴，指向北极星，四指为自转方向。右手判定法则：伸出右手，拇指向上（表示在北极上空观察），其余四指弯曲方向即为地球自转方向（逆时针）；拇指向下（表示南极上空观察），其余四指弯曲方向即为地球自转方向（顺时针）如右图所示：【动手画一画】在黑板上（侧视图和俯视图上）画出地球自转的方向。思考：自然界什么现象可以证明地球的自转方向？（每天太阳的东升西落现象）【观察思考】观察图1.14，这是在晴朗的夜晚，将照相机固定好，对准北极星附近的星空，长时间曝光而得到的照片。为什么照片上的恒星会呈现这样的运动轨迹？（主要是因为地球在自转。）这是物理里面的相对运动的问题。就像坐在行驶的汽车上的人看到窗外的树感觉是树在动，其实是汽车在动，同样的道理，这张恒星运动轨迹的照片其实是因为照相机随着地球在运动。【设问】你知道地球自转一周所须的时间吗？【讲述】我们怎样确定地球自转了一周呢？就像你在操场跑步怎样确定自己跑了一整圈？【动画】地球自转计时一般要选择一个参照物，以遥远的恒星为参照物，在地球上选择一点P，让P对准恒星，当P随着地球自转一周（360度）后再次对准这颗恒星时所需要的时间为23小时56分4秒，这个周期，称为1个恒星日。【承转】那么，我们在初中讲的地球自转一周需要1天即24小时，是以什么为参照物的呢？以太阳为参照物，称为1个太阳日，周期为24小时。【设问】所以在计算地球自转的周期时，选定的参考点不同，一日的时间长度就会有差别。太阳日比恒星日长？（356）那么恒星日和太阳日到底有什么区别呢？为什么太阳日比恒星日长356？【思考】要解决这个问题我们首先要思考：地球自转一周以后是否还在原地？【讲述】地球自转一周后，因公转离开原地。【表演】为了让同学们理解恒星日和太阳日的差别，下面我们来做个演示：教行师自扮地球，以前排一学生为太阳，以后排的一学生为遥远的恒星，教师面对太阳，也面对与之在同一直线上的遥远的恒星，边转动身体演示自转，边移动脚步演示绕太阳的公转，教师自转360后正好面对遥远的恒星，却不是正好面对太阳，因为地球自转一天的同时也大约绕日公转了59，所以必须再多转59，才能正好面对太阳而多转59大约需要耗时356。【总结】参照物时间恒星日太阳日【提问】你们觉得恒星日和太阳日哪个能更准确地反映地球自转的周期？（恒星日）恒星日有没有误差？【小结】所以恒星日是地球自转的真正周期，用于天文计算，太阳日影响着人类的起居作息，是人们生活最常用的周期，实质上是昼夜交替的周期，为24小时，用来计量1天的长度，古人云：日出而作，日落而息。【承转】地球的自转和公转运动是一种比较特殊的圆周运动，圆周运动的速度描述要从角速度和线速度两个方面进行。【讲述】角速度是作圆周运动的物体单位时间内转过的角度。线速度是单位时间内转过的弧长。【活动】根据地球自转的周期计算地球自转的角速度：36023时56分4秒15/h【演示】地球自转【提问】地球自转时各地的角速度是否都一样？为什么？【归纳】除南北两极点自转的角速度为0外，其他任何地点自转角速度都一样。【设问】为什么极点的角速度为零呢？【观察图1.16】各地自转的线速度是否一样呢？赤道的线速度为多少？怎么算出来的？地球自转的线速度随着纬度的升高有什么变化规律？举例类比：在圆形跑道上要内圈和外圈的人用同样的时间跑一周，哪个用的速度必须快？外圈，因为外圈的圆周长，同样道理，地球在不同纬度的纬线圈的长度不同，赤道最长，向两极越来越短，因此赤道地区的线速度最快，向两极线速度渐慢，两极为0，（记住北纬60度附近的线速度大约为赤道地区线速度的1/2。）【总结】角速度：全球（除南北极点）都相同线速度：随纬度的增高而递减；【比一比】我国广州、南京、北京三地的地球自转的速度。【讲述】地球自转的线速度是从赤道向两极递减，因此航天发射基地发射同样重量的航天器所需的推力为赤道地区最小。【学以致用】讨论回答：1、牛郎星19时位于天空中某一位置，次日再位于同一位置时是什么时间?（18时56分4秒）太阳于北京时间11：52位于南京的正南方天空，次日再位于同一位置时是什么时间? （11：52）【过渡】以上我们分析了地球的自转，实际上，地球在自转的同时还围绕太阳公转，下面我们就来分析地球的公转。【板书】二、地球的公转地球公转是围绕什么运动的？（太阳）【演示】下面我们请两位同学来演示地球的公转：请一位同学做太阳不动，另一位手拿地球仪绕其进行“公转”。【讨论】刚才两位同学的演示是否正确？如不正确，存在什么问题？【教师讲解】地球绕日公转的姿势很独特，地球在公转时，地轴始终是倾斜的，而且倾斜角度是不变的，永远指向北极星附近。动画播放：地球的公转。(投影观察要求：从北极上空看，地球公转方向是否是逆时针；公转轨道是否是正圆；公转速度是否均匀，何时快；公转轨道面与赤道平面是否为同一平面)【画图】在图中画出地球公转的方向。【引导看书】阅读教材14页第二段和第三段文字，地球的公转方向？周期？轨道？速度？【教师讲解】1、 地球公转的方向：自西向东 北极上空看逆时针 南极上空看顺时针2、地球公转的周期：恒星年（365天6时9分10秒）B太阳 远日点（7月初） 近日点（1月初） 方向3、轨道：近似正圆的椭圆形4、速度：近日点较快，远日点较慢讨论并完成下列问题：图中的近日点是 ，远日点是 。地球公转到近日点附近的时间是 ， 地球公转到远日点的时间是 ，【讲述】由于地球绕太阳公转的轨道是一个近似正圆的椭圆轨道，太阳略微偏离轨道的中心，处于椭圆的一个焦点上，所以一年中日地距离不断随地球公转而发生细微变化，图中E1是近日点；时间是？（地球什么时间离太阳最近啊？）1月初,E2是远日点，时间是？（7月初）【思考】1 月份地球离太阳最近，而为什么我们这里是冬季？ 7 月份地球离太阳最远，我们这里为什么是夏季？【讲述】1月份对于北半球的我们而言是冬季，而对于南半球来说是夏季。可见，太阳离地球的远近不是造成地球冷热的主要原因，而主要原因与太阳照射到地球的角度有关，后面将会学习到。【讲述】随着地球的公转，由于日地距离不断发生细微的变化，地球公转的速度也随之发生变化。【观察】图1.17“地球公转轨道”中的数据：近日点时地球公转速度较 _ 。（快，慢）远日点时地球公转速度较 _ 。（快，慢）根据开普勒行星运动的三定律：【资料】开普勒行星运动三定律第一定律(椭圆定律)：行星绕日公转的轨道皆为近似正圆的椭圆。第二定律(面积定律)：行星运行不是匀速的，但是行星与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等。第三定律(和谐定律)：行星公转周期的平方与其轨道平均半径的立方成正比，即：T12T22=R13R23。【讲述】其中第二定律面积定律：行星运行不是匀速的，但是行星与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等。即途中E3E4S构成的面积和E1E2S构成的面积相等。观察图中发现单位时间内远日点和进日点公转的角速度和线速度哪个大？（近日点），【观察】观察图1.17中的数据，平均下来角速度大约为多少？（59分）线速度（30公里/秒）【算一算】地球公转了一周，地球自转了大约多少圈？（365）1小时地球在公转轨道上跑了多远？（108000公里）（十万八千公里）【学以致用】讨论回答：为什么北半球夏半年(186日)比冬半年(179日)长?夏半年：3月21日9月23日；冬半年：9月23日次年3月21日（在黑板近远日点图上比划）【总结】这节课我们学习了地球的自转和公转运动，下面请同学们比较自转和公转的特征。（一学生上黑板填空）运动特征自转公转绕转的中心地轴的空间位置轨道方向周期速度角速度线速度 运动项目自转公转旋转中心地轴太阳地轴的空间