学案-地球的自转和公转

14/14地球的自转和公转【学习目标】知识与技能：1．通过地球仪演示，说出地球自转的方向、周期及速度的变化。（地理实践力）2．通过观察或运用地球仪演示地球的公转特征，分析说明地球公转的特点。（地理实践力）过程与方法：3．分析说明太阳直射点回归运动的成因和运动规律。（综合思维）情感态度价值观：4．尝试从自然现象和日常生活中发现地理问题，养成探究地理问题的兴趣和解决地理问题的能力。（综合思维）【学习重难点】1．通过地球仪演示，说出地球自转的方向、周期及速度的变化，并分析说明地球公转的特点。2．分析说明太阳直射点回归运动的成因和运动规律。（综合思维）【学习过程】知识梳理一、地球的自转1．概念：地球始终围绕其自转轴旋转的运动。2．地轴：地球的自转轴叫地轴，是一根假想的轴线。地轴的北端始终指向北极星附近。3．方向自西向东eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(北极俯视：逆时针方向,南极俯视：顺时针方向))4．速度（1）角速度：除南北极点为0外，其余各地为每小时15°。（2）线速度：赤道上为最大，由赤道向两极递减，两极点为0。5．周期（1）恒星日：23时56分4秒，地球自转的真正周期。（2）太阳日：24时，昼夜更替周期。[图表点拨]教材P5图1－1－3，该图展示出：（1）图示为地球自转1小时，不同纬度自转的角度和弧长。（2）地球自转的角速度除南北极点外都相等，为每小时15°。（3）地球自转的线速度赤道处最大，自赤道向两极递减。[特别提醒]（1）北极星周围的恒星呈逆时针方向绕北极星转动，角速度为每小时15°。（2）北极星的仰极高度等于当地的地理纬度。二、地球的公转1．定义：地球围绕太阳的运动。2．方向：自西向东，如图中箭头所示。3．轨道：近似正圆的椭圆形轨道，椭圆有两个焦点，太阳位于其中的一个焦点上。4．速度图中位置时间速度公转位置A点1月初较快近日点B点7月初较慢远日点5．周期（1）恒星年：365天6时9分10秒，地球公转的真正周期。（2）回归年：365天5时48分46秒，太阳直射点回归运动周期。6．黄赤交角（1）概念：黄道面与赤道面之间的夹角，即上图中B。（2）大小：目前黄赤交角为23°26′。[图表点拨]教材P7图1－1－6，该图展示出：（1）地轴与赤道面垂直，与黄道面夹角为66°34′。（2）黄道面与赤道面不重合，二者夹角为23°26′，即黄赤交角。7．太阳直射点的回归运动（1）轨迹（以北半球为例）（2）周期：1回归年。[图表点拨]教材P8图1－1－7，该图展示出：（1）地球围绕太阳的公转轨道为近似圆形的椭圆形轨道，公转方向是自西向东（图中呈逆时针方向）。（2）地球公转过程中地轴的倾斜方向不变，其北端始终指向北极星附近。（3）从时间上看，冬至日时地球位于公转轨道的近日点（1月初）附近，公转速度较快；夏至日时地球位于公转轨道的远日点（7月初）附近，公转速度较慢。（4）地球围绕太阳公转一周，相应地太阳直射点在南北回归线之间往返移动一次。[易误点拨]冬至日（12月22日），地球不位于近日点（1月初）；夏至日（6月22日），地球也不自主诊断（1）我们日常生活中的一天是指一个太阳日。 （）（2）我国大部分地区天气炎热的时候是地球公转距离太阳最近的时候。 （）（3）我国国庆假期期间，地球公转的速度在变慢。 （）（4）黄赤交角是固定不变的。 （）（5）有关地球自转速度的叙述，正确的是 （）A．南极洲的长城考察站、开普敦、北京三地点地球自转的角速度相同B．广州、上海、北京、哈尔滨四地的地球自转线速度依次增大C．南、北纬30°处，地球自转线速度为赤道上的一半D．南、北极点自转线速度为0，角速度为15°/h[提示]（1）√我们根据太阳日安排日常的生活、生产活动，因而日常生活中的一天就是指一个太阳日。（2）×我国大部分地区天气炎热的时候是盛夏时节，此时地球公转到远日点附近，距离太阳的距离较远。（3）×我国国庆假期期间，处于已过远日点但未到近日点的时期，故地球公转的速度在逐渐变快。（4）×黄赤交角并不是固定不变的，目前度数为23°26′。（5）A[地球自转线速度由赤道向两极递减，南北极点线速度和角速度为0，其他纬度角速度均为15°/h。]合作探究探究点1地球自转和公转的特征绿水青山枉自多，华佗无奈小虫何！千村薜荔人遗矢，万户萧疏鬼唱歌。坐地日行八万里，巡天遥看一千河。牛郎欲问瘟神事，一样悲欢逐逝波。——毛泽东《送瘟神》思考交流问题1（区域认知）诗中“坐地日行八万里”指的何处？[提示]赤道。问题2（综合思维）结合所学知识探讨为什么世界各国建设航天发射基地时多建在本国的纬度较低地区？[提示]纬度低，地球自转线速度大，在发射时可借助地球自转的线速度，节约发射时所需的燃料，降低发射成本。问题3（综合思维）人造地球卫星向东还是向西发射？为什么？[提示]向东发射；与地球自转方向保持相同，可获得一定的初速度。[归纳提升]地球自转和公转特征的异同1．相同点（1）方向：自西向东（从北极上空俯视——逆时针方向；从南极上空俯视——顺时针方向）。（2）地轴空间指向：空间指向不变，北端始终指向北极星附近。2．不同点运动形式自转公转运动周期以遥远处某一恒星为参照点1恒星日＝23时56分4秒（地球自转的真正周期）1恒星年＝365日6时9分10秒（地球公转的真正周期）以太阳为参照点1太阳日＝24小时（昼夜更替的周期）1回归年＝365日5时48分46秒（太阳直射点回归运动周期）速度角速度除南北极点外，各地均约为15°/时（或1°/4分）平均约1°/天近日点快（1月初），远日点慢（7月初）线速度因纬度而异，自赤道（1670千米/时）向两极点（0千米/时平均约30千米/秒3．关系：地球自转的轨道平面（赤道平面）与公转轨道平面（黄道平面）目前存在23°26′的交角（黄赤交角）。方法技巧1．地球自转方向的判断方法（1）根据南北极来判断从北极俯视地球为逆时针方向，从南极俯视地球为顺时针方向。（如下图）（2）根据经纬度判断地球自西向东自转，东经度增大的方向与自转方向一致，而西经度增大的方向则与自转方向相反。（如下图）2．地球表面自转线速度的判断地球表面的线速度与该地的地理纬度和海拔高低有关。（1）纬度eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(纬度越低，线速度越大,纬度越高，线速度越小))（2）海拔eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(海拔越高，线速度越大,海拔越低，线速度越小))3．近日点、远日点的判定方法（1）从日期判断每年1月初，地球位于近日点附近，每年7月初，地球位于远日点附近。（2）从公转速度判断地球在近日点附近时，公转速度（线速度、角速度）较快，反之则较慢。（3）从地球公转轨道的长轴和短轴判断近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳最近的点为近日点，反之为远日点。（4）从直射位置判断连接太阳和地球的中心，观察太阳直射的位置，若直射南回归线附近则位于近日点附近，若直射北回归线附近则位于远日点附近。（5）从节日角度判断：元旦时接近近日点。题组对练1．下图分别为地球自转线速度随纬度变化图（甲）和地球公转速度变化图（乙），据此完成（1）～（2）题。甲乙（1）关于地球运动速度的描述，正确的是（）①地球自转的线速度自赤道向两极递减②地球自转的角速度各处都相等③地球公转的线速度是均匀分布的④地球公转的线速度和角速度都是7月初最慢，1月初最快A．①②B．③④C．①④D．②③（2）甲图M点的纬度，乙图N点的月份分别是（）A．30°1月 B．60°7月C．60°1月 D．30°7月答案：（1）C（2）B解析：地球自转线速度由赤道向两极递减，赤道上最大，大约为1670km/h；60°纬线上大约是赤道上的一半，M点为60°（纬度）。地球自转的角速度除极点外各处都相等，极点上为0。地球公转的角速度和线速度都是7月初最慢，1月初最快，由此可知N点处在7月初。探究点2黄赤交角及其影响英国古文明研究学家葛瑞姆·汉卡克在《上帝的指纹》中写道：“黄赤交角会发生周期性的变化，这个周期是41000年，交角改变在22.1°到24.5°之间，准确性和可预测性不亚于瑞士钟表。”思考交流问题1（区域认知）为什么会有黄赤交角？[提示]地球在自转的同时，还在绕日公转。问题2（综合思维）若黄赤交角变为24.5°，太阳直射的范围将会如何变化？[提示]太阳直射点在24.5°N～24.5°S之间移动，太阳直射范围变大。[归纳提升]1．黄赤交角的特点黄赤交角的特点可以概括为“一轴、两面、三角度”和“三个基本不变”。其含义如下：含义一轴、两面、三角度一轴地轴（自转轴，与赤道面垂直）黄道平面地球公转的轨道平面赤道平面地球自转的平面，与地轴垂直黄赤交角黄道平面与赤道平面的夹角，目前为23°26′地轴与黄道平面夹角与黄赤交角互余，目前为66°34′地轴与赤道平面夹角90°三个基本不变地轴指向地球在公转过程中，地轴的空间指向基本不变，地轴的北端始终指向北极星附近黄赤交角大小黄赤交角的大小基本不变，目前保持为23°26′运动方向地球运动的方向不变，总是自西向东运动2．太阳直射点的回归运动规律由于黄赤交角的存在，引起了太阳直射点在南北回归线之间的周期性往返运动，其运动周期为365日5时48分46秒，叫作1个回归年。太阳直射点的位置和季节移动可用以下图表来表示：太阳直射点的移动示意图太阳直射点的移动过程太阳直射点的南北移动总结如下：日期太阳直射点位置及移动方向春分日3月直射赤道，直射点向北移动夏至日6月直射北回归线，开始向南移动秋分日9月直射赤道，直射点向南移动冬至日12月直射南回归线，开始向北移动3．太阳直射点回归运动的速度我们通常将太阳直射点的回归运动认为是匀速运动，在一个回归运动周期里，太阳直射点南北往返移动的纬度距离为23°26′×4＝93°44′，据此可估算出其平均速度约为每月8个纬度，或者约每4天1个纬度。方法技巧1．在公转轨道图上判断二分二至日的方法第一步：先确定出地球公转方向，如图1．（可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向。）第二步：在图中过球心作地轴的垂线，即赤道，如图2。第三步：作条直线连接左右两个球心，如图3。第四步：如果直线指向北半球（北回归线），为北半球夏至日，即图3中的A；如果直线指向南半球（南回归线），为北半球冬至日，即图3中的C。第五步：根据二至日的位置和公转方向，确定D为春分日，B为秋分日。图1图2图32．在太阳直射点回归运动图上判断二分日的方法太阳直射点在赤道上，若由南半球进入北半球，此时为春分日；若由北半球进入南半球，此时为秋分日。题组对练2．读地球运动图，回答（1）～（3）题。（1）关于图示信息说法正确的是（）A．此图为公转轨道图，公转轨道是正圆B．地球过A点时的运动线速度略大于B点C．地球运动至A点时大致是1月初D．地球从A点出发再返回到A点所需的时间恰好为1恒星年（2）当地球公转至图中A地时，太阳直射点的位置最接近（）A．北回归线 B．南回归线C．赤道 D．极圈（3）当地球公转至B位置时，与右图所示直射点位置基本相同的是（）A．a B．bC．c D．d答案：（1）D（2）A（3）D解析：第（1）题，地球公转的轨道不是一个正圆，而是一个近似正圆的椭圆形轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上；1月初，地球位于近日点附近（B），公转速度较快；7月初，地球公转至远日点附近（A），速度较慢，从A点出发再返回到A点的时间是1恒星年。第（2）题，地球公转至A点时，位于远日点附近，因此太阳直射点最接近北回归线。第（3）题，地球公转至B位置时太阳直射点最接近南回归线，因此与d位置基本相同。核心素养深探究素养材料：人地协调观——航天发射场选址条件（1）纬度条件：纬度低，线速度大，航天器的初始速度大，节省燃料，降低发射成本。（2）气象条件：晴天多、阴雨天少，风速小，湿度低，有利于发射和跟踪。（3）地形、地势条件：地形平坦开阔，有利于跟踪观测；地势越高，地球自转线速度越大。（4）交通条件：内外交通便利，有利于大型航天装备的运输。（5）海陆位置：大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性强；海上人类活动少，安全性强。（6）安全因素：出于国防安全考虑，有的建在山区、沙漠地区，有的建在地广人稀处。素养培养：发射地球同步卫星与地球自转密切相关。根据所学知识回答1～3题。1．下列发射场中最有利于卫星发射的是（）A．拜科努尔（46°N） B．肯尼迪（28°N）C．酒泉（40°N） D．库鲁（5°N）2．地球同步卫星发射时方向是向（）A．东方 B．西方C．南方 D．北方3．地球同步卫星绕地球公转的速度与地面对应点的地球自转速度比较，它们（）A．角速度和线速度都相同B．角速度和线速度都不同C．角速度相同，线速度不同D．角速度不同，线速度相同答案：1．D2．A3．C解析：第1题，地球同步卫星需借助地球自转线速度，发射地点地球自转线速度越大，越有利于地球同步卫星的发射。库鲁纬度最低，其自转线速度最大，最有利于卫星发射。第2题，地球的自转方向为自西向东，为借助地球自转线速度，卫星发射一般向东发射。第3题，地球同步卫星在地球某点上空飞行，在飞行过程中相对于地球表面某点静止，角速度相同；圆周运动物体运行线速度与转动半径呈正比，地球同步卫星绕地球公转的半径大于地球半径，线速度较地面对应点大。[素养立意]本题组通过发射地球同步卫星的案例，主要考查了卫星发射与地球速度、方向等特征在航天发射场选址上的应用，体现了地理学科的地理实践力。为了充分利用地球自转的线速度，卫星发射场应尽量选择低纬度，且向东发射。课堂小结当堂达标提素养题组1地球的自转读图，回答1～3题。ABCD1．上面的四幅图中能正确表示地球自转方向的是（）A．A图 B．B图C．C图 D．D图2．①、②、③、④点中，线速度最大的是（）A．①点 B．②点C．③点 D．④点3．（生活中的地理）在②地某天文台观察一恒星，于2019年3月21日21时将天文望远镜对准该恒星，若望远镜不做任何变动，则A．21时 B．21时3分56秒C．20时3分56秒 D．20时56分4秒题组2地球的公转读地球公转的二分二至日图，回答4～5题。4．图中字母C所代表的节气名称是（）A．春分 B．秋分C．冬至 D．夏至5．有关我国国庆节前后太阳直射点和地球公转速度的叙述，正确的是（）A．地球公转到AB之间，且速度减慢B．地球公转到BC之间，太阳直射点在北半球C．地球公转到CD之间，且速度逐渐加快D．地球公转到DA之间，太阳直射点在南半球6．假设黄赤交角变为20°，下列说法正确的是（）A．太阳直射的范围缩小 B．回归线度数变大C．极圈度数变小 D．太阳终年直射赤道教材活动点拨教材P4探索地球自转：天空中日月星辰东升西落是地球自西向东自转产生的。太阳东升带来了白昼，西落带来黑夜，白天太阳先是持续上升，然后持续下降，则黑夜太阳先是持续下降，然后持续上升，太阳的周日运动产生的昼夜更替现象也说明了地球的自转。地球公转：温带一年春夏秋冬四季更替，说明地球围绕太阳以一年为周期进行公转运动。一年中正午太阳高度的变化，也说明地球围绕太阳以一年为周期进行公转运动。教材P5阅读太阳同人类生活关系最密切，古代人“日出而作，日落而息”，昼夜交替的周期是太阳日，因此人们最关心的时间是太阳日。恒星日同人们日常生活、自然昼夜变化的规律关联不大。教材P6思考地球自转和公转的方向及地轴指向相同；地球自转和公转的周期、速度等不同。教材P6思考（略）教材P7活动（略）教材P8读图日期太阳直射点的位置太阳直射点移动方向春分日3月赤道自南向北夏至日6月北回归线开始向南秋分日9月赤道自北向南冬至日12月南回归线开始向北教材P9思考石英钟的发明，使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动，发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化：春季自转变慢，秋季加快。科学家经过长期观测认为，引起这种周期性变化的原因是与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外，地球内部物质的运动，如重元素下沉，向