地球运动的基本形式-自转和公转

教学目标 

1．了解地球自转的方向、速度和周期;了解地球公转的轨道、方向、速度和周期。
2．了解地球公转的重要特点，理解黄赤交角的成因及其重要性，掌握太阳直射点的回归运动规律。
3．学会运用地球仪演示地球的自转与公转现象，形成空间想象能力。
4．培养学生热爱科学和勇于探索的精神，树立科学的宇宙观。

教学建议

关于地球的公转的教学建议

关于地球公转的轨道、方向、速度和周期：教师可向学生介绍开普勒三定律，由此引入地球公转内容的讲授。在课堂教学中，除利用课本中《地球公转的轨道示意图》和表1.2《地球在公转轨道不同位置时公转速度的变化》进行讲解外，教师还可以利用本期的图片素材，或者自己制作动画进行演示，将地球公转运动中近、远日点（到达时间和日地距离），公转方向，角速度和线速度的变化特点，公转周期等知识点直观地展示出来。

地球公转的重要特点是一个重点内容。教师可引导学生读《二分二至时地球的位置示意图》（数据库中媒体素材有相应的动画），分析得出地球公转的两个重要特点：①地轴与公转轨道平面（黄道平面）保持66°34ˊ的交角；②地轴的空间指向基本不变。

关于地球自转方向的教学建议
在课堂教学中，教师可利用地球仪演示地球的自转运动（也可以通过动画），让学生从赤道和南、北极投影的角度，观察地球的自转运动。特别是在南、北极投影图上，要训练学生识别地球的自转方向。

关于地球自转与公转的关系的教学建议

地球在自转的同时围绕太阳公转，地球运动是这两种运动的叠加，其结果就是形成黄赤交角。在教学中，教师要使学生搞清地轴、赤道平面、公转轨道平面（黄道平面）三者之间的角度关系，利用《黄赤交角示意图》进行讲解，形成学生的空间概念。这部分知识既是重点也是难点。

关于地球自转周期的教学建议

学生对于恒星日和太阳日的学习，是本节的难点内容。在课堂教学中，教师可利用《恒星日和太阳日示意图》讲解地球自转周期，也可以通过与学生一起扮演不同的角色来向学生演示他们的区别。地球自转周期的不同实际上是因为其转动的参照物不一样。

教学设计示例一

一、知识目标

1．了解地球自转的方向、速度和周期。

2．了解地球公转的方向、轨道、周期和黄赤交角。

3．了解地球自转和公转的相互关系。

二、能力目标

1．通过观察或用地球仪操作演示地球的自转和公转，学会用科学准确的语言等方式表示地理现象、概括地理特点的能力。

2．通过读图、画图、分析问题等活动，学习运用地理图表获取地理知识的能力，并初步树立空间思维能力。

三、德育目标

1．通过了解地球自转和公转运动的特点和规律，使学生进一步树立辩证唯物主义世界观。

2．通过让学生参与多样的学习活动，促使学生养成观察、思考和积极发表个人见解的良好的学习习惯。

教学重点难点分析

本节内容揭示了地球运动的基本特征，是地球科学重要的理论基础，并为理解地球运动的地理意义奠定了基础。地球自转和公转的相互关系是本节的重点，黄赤交角的形成是难点，难在建立较强的空间概念。教学中通过利用教具进行演示或让学生参与演示活动，注重引导学生观察思考，将有利于学生深入、全面地理解地球自转和公转的特点及两者的关系。

本节内容学生在初中地理课已有所了解，教学中可利用学生已有的知识储备运用演示、观察、提问、讨论等方法引导学生深入学习。

教学过程 设计

【导入  】前两节课，我们学习了地球的宇宙环境，以及人类对宇宙的新探索。从这节课开始，我们要把研究的重点转向人类赖以生存的家园——地球。

【提问】运动是物质的本质属性，哪位同学能根据初中所学的知识，说一说地球是怎样运动的？

【演示】发给每位学生（或两人、四人）一个地球仪。若只有一个地球仪，可请l～2位学生到讲台前演示地球的自转，要求学生注意地球自转的方向，留心观察在北极上空或南极上空看地球的自转方向有何不同。

【讲述】确定地球自转方向时要注意：地球在太空中的运动一个显著的特征是它有自己的旋转轴，这个轴和地表的两个交点我们定义其为南极和北极（实际上把哪一个定义为北极点，哪一个为南极点并不重要）。地球南、北方向是由南、北两极的位置来决定的，是绝对的。地球上的东西方位则随地球自转而变化，是相对的。

【演示】要求学生演示地球仪，思考：如何确定地球的自转周期？地球自转周期究竟是多长？请学生联系物理课和初中地理课所学知识回答。

【提问】确定地球自转周期为一天（24小时）的参照物是什么？

对地球而言，太阳是天空中最亮的天体，所以人们选择太阳作参照物，一天是24小时，叫做一个太阳日。但这不是地球自转的真正周期，科学家们选择了遥远的恒星作参照物，由此确定地球自转的周期。这是为什么？

【演示】教师自扮地球，让前排一位学生扮作太阳，再让最后一排的一位学生扮作遥远的一颗恒星。教师面对太阳，也面对与之在同一直线上遥远的恒星，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。因为教师已绕太阳公转了大约一度，所以必须再多转约1°，才能正好面对太阳。

【提问】以两个不同参照物确定的地球自转周期，哪个是真正的周期？周期的时间是多长？确定真正周期的意义是什么？

【讲述】太阳日是人们生活中最常用的周期，如计量一天的长度，日出而做，日落而息等。

【活动】让学生用太阳日计算地球自转的角速度。

【提问】教师用地球仪演示自转运动，问：地球自转时，各地的角速度是否都一样？自转线速度大小是否相同？

【演示】用地球仪向学生演示地球的自转运动。

【讲述并提问】我们很明显看到除了南北两极外，其余各点的角速度都一样，其角速度约为每小时15°，严格地讲，这里应该用360°除以地球的自转真正周期（即一个恒星日）来计算，想想为什么？因为各纬线圈的长度不一样，所以同样是自转一周，不同纬度的地方，其走过的路程是不一样的，显然赤道地区的自转线速度最大，赤道向两极减小为零。

【提问】地球运动的另一种形式是绕日公转，哪位同学能根据初中学习的知识和教材插图1.22所给信息，演示地球的公转？

【演示】让学生以讲桌面作为地球公转轨道平面，演示地球公转运动。提示学生注意掌握住地球公转的方向和公转的状态，让其他学生观察和评价演示是否正确。

【提问】你能总结出地球公转的方向？公转中地轴的姿态吗？

【阅读】学生读书图1.20和表1.2及教材有关内容，分析说明地球公转的轨道和速度特点，说明两者间的关系。

【讲述】因为地球公转轨道是近似正圆的椭圆形，所以太阳位于椭圆的一个焦点上，使地球绕日公转中出现近日和远日现象。开普勒第三定律证明：地球位于近日点及附近时，公转速度快，位于远日点及附近，公转速度慢，表1.2已说明这点。

地球公转速度变化很小，但地球在近日点附近公转运动快，所用时间短；远日点时，公转速度慢，所用时间长，这对地球上冬夏季节的时间长短都有一定影响。

【演示】要求学生用手拨动地球仪自转，同时手持地球仪使其公转，演示自转和公转的叠加运动。

【提问】地球运动是自转和公转两种运动叠加而成的，两种运动同时存在，紧密联系，这种联系在时间上和空间上具体表现是什么？

【活动】让学生分组用地球仪边演示边思考和议论上述问题。

【总结】地球自转和公转运动相互关联，密不可分。表现在时间上：地球公转一周为360°，是一恒星年，相当于地球自转了365日6时9分10秒。在空间上：地轴和公转轨道平面（黄道面）之间有66°34′的倾角，且北极永远指向北极星附近，由此产生黄道平面与赤道平面的夹角—黄赤交角，为23°26′，如书图1.22下图所示。

【活动】要求学生在图上描画出黄道面和赤道面的交线（简称黄赤交线），在图1.22上图中也画出黄赤交线，同时画出四条太阳直射光线（用直线箭头来表示）。观察二分二至时太阳直射光线与黄赤交线的关系及在一年中如何变化。

【提问】太阳直射光线和黄赤交线的关系在一年中是如何变化的？研究两者关系有什么意义？

【总结】太阳直射光线与黄赤交线的关系，在一年中，自春分→夏至→秋分→冬至→转年春分，由0°逐渐扩大到360°，可利用太阳直射光线与黄赤交线所成的夹角，确定二分二至日及其他日期，地球在公转轨道上的空间位置。

【观察】图1.23，太阳直射点在地球表面由S23°26′→0°→N23°26′→0°的回归运动—回归年。

【思考】地球上哪些自然现象与地球自转有关？哪些自然现象与地球公转有关？请同学课下思考。

板书设计 

教学设计方案二

〖导入  新课〗

1．  观察式导入  ：引导学生观察《北京天文馆中的傅科摆》景观图，探究傅科摆是如何证明地球自转运动的。

2．  提问式导入  ：①为什么在地球上看日月星辰是东升西落？

②地球上为什么会有昼夜交替？

③地球上为什么会有春、夏、秋、冬四季变化？

④为什么冬天昼短夜长，夏天昼长夜短？

〖地球自转方向的教学〗

1．  演示：教师转动地球仪，说明地球自转的概念。

2．  提问：学生表述地球自转方向。

3．  演示：转换地球仪的观察角度，分别从北极和南极上方观察地球仪的转动情况。

4．  提问：从北极和南极上空看地球自转分别是什么方向？

〖地球自转周期的教学〗

1．  提问：生活在地球上的人怎样知道地球自转了一周？

2．  演示：任意转动地球仪。

3．  提问：地球自转了几周？（学生回答不出来）

4．  讲解：确定地球自转周期必须选取参照物，参照物就是恒星和太阳，分别为恒星日和太阳日。

5．  板图：《恒星日和太阳日示意图》

6．  启发：恒星并不是恒定不动的，而是在高速运动的。为什么地球上的人们看不出恒星在运动？（学生回答距离遥远）那么试想一下，如果人们处在恒星的位置回首望地球，能否看到地球在运动？（学生回答不能）。

7．  讲解：恒星日是某一恒星连续两次经过上中天的时间间隔，所需的时间是23时56分4秒，这是地球自转的真正周期（自转360°）。太阳日是太阳连续两次经过上中天的时间间隔，所需时间是24小时。由于日地距离较地球和恒星的距离近的多，又由于地球在自转的同时还在绕日公转，所以一个太阳日，地球要自转360°59ˊ，时间上比恒星日多3分56秒。

〖地球自转速度的教学〗

1．  读图：《自转角速度和线速度》。

2．  计算：地球自转的平均角速度（360°÷24小时 =15°/小时）。

3．  观察：不同纬度的线速度变化规律。

4．  讲解：地球表面除南北极点外，任何地点的角速度都相等，而线速度则由于各纬线圈周长不同出现差异，由赤道向两极递减，南北两极线速度为零。

〖地球公转的方向、轨道、速度、周期的教学〗

1．  讲述：开普勒三定律。

2．  读图：《地球公转的轨道》

3．  讲解：地球的绕日运动，称为地球的公转。其方向同地球自转方向一致，也为自西向东，从北极上空向下看，地球沿逆时针方向绕太阳运转。地球公转的轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。因此，日地距离不断随地球公转发生变化，出现了近日点和远日点，公转速度也相应发生了变化。

4．  读表：《地球在公转轨道不同位置时公转速度的变化》

5．  讲解：地球公转在每年一月初到达近日点，此时，地球公转角速度和线速度都达到最大；每年七月初到达远日点，此时，地球公转角速度和线速度都达到最小。

6．  讲解：由于地球绕日公转的同时，太阳也在运动，因此，以太阳作为参照物时地球公转的周期（回归年），要比以恒星作为参照物时地球公转的周期（恒星年）要短，前者为365日5时48分46秒，后者为365日6时9分10秒。

7．  板书：

方向：自西向东

轨道: 椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上

〖地球自转和公转的关系——黄赤交角的教学〗

1．  演示：地球公转和二分二至时地球与太阳的相对位置。

2．  读图：《二分二至时地球的位置与黄赤交角》

3．  讲解：地球公转有两个重要特点：一是地轴与公转轨道面（黄道面）保持66°34ˊ的交角；二是地轴的空间指向基本不变，北极延长线指向北极星。因此，地球自转形成的赤道平面和公转形成的黄道平面构成23°26ˊ的交角，称为黄赤交角。它是地球自转和公转运动相互叠加的结果。

4．  板书：黄赤交角：23°26ˊ

〖太阳直射点的回归运动规律的教学〗

1．  读图：《太阳直射点的回归运动》

2．  讲解：由于黄赤交角的存在，导致地球在公转轨道的不同位置，太阳直射点位置发生有规律的变化。夏至日时，太阳直射北纬23°26ˊ（北回归线）；冬至日时，太阳直射南纬23°26ˊ（南回归线）。夏至日和冬至日之间的时段，太阳直射点作往返运动。太阳直射点的这种周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。

3．板书：                       

探究活动

拍摄北极星空照片：
⑴准备器材：带有B门的照相机，三脚架，快门线，普通黑白胶卷。
⑵活动步骤：支好相机（将镜头光心对准北极星），装上快门线，将快门速度设定为B门，开启快门曝光，按0.5小时、1小时、1.5小时、2小时曝光时间分别拍摄，经冲洗放大获得四张北极星空照片，分析照片结果可以证明地球的自转运动。