高中地理教学辅导
地球在宇宙中
蔡 明
教材内容分析
本章知识是按照由远及近、由大到小、由浅入深的规律来编排的。主要内容有两部分：
教材前三节阐述了地球的宇宙环境。其中第一节是知识基础，它重点介绍了恒星的特征及天体系统的层次，使学生初步了解地球所处的宇宙环境。第二节，阐述了太阳和太阳系以及它们与地球的关系，着重明确地球是太阳系中一颗普通的行星，同时又是太阳系中唯一存在生命物质的特殊行星，使学生更深入具体地了解地球的宇宙环境。第三节，讲述了月球的概貌和月球对地球的意义，使学生进一步明确地球的发展变化、各种运动、产生的各种现象，都同周围的天体有着千丝万缕的联系。第四节，主要从地球自转和公转运动的角度，阐明地球作为一个天体，按一定系统有规律运动的事实，以及这些运动所产生的地理意义。
两部分知识属于逐层递进关系。
教学重、难点理解
本章重点是地球所处的宇宙环境及地球的两种基本运动。本章难点集中在第四节。许多知识因涉及物理知识和若干天文问题，学生不易理解，而成为难点。（下面难点用#表示）
| 天体的概念 |
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宇宙中存在着各种各样运动着的物质，这些物质形成的不同种类的是星体，统称为天体。地球也是一个天体。用人工的方法发射到宇宙中的天体，叫人造天体。 |
| 恒星的概念 |
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恒星是由炽热气体组成的，能自己发光的、有巨大质量的球状天体。构成恒星的气体主要是氢和氦。它距离我们十分遥远，要用光年来计算距离。恒星都在不停地运动和变化中，太阳是距离地球最近的一颗恒星。 |
| 天体系统的层次 |
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宇宙间的各种天体不是孤立存在的，它们都在不停地运动着。运动着的天体因互相吸引和互相绕转，而形成各种天体系统。即： |
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| 太阳活动对地球的物理影响 |
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太阳活动是指发生在太阳大气中的各种变化。它具体表现为：光球层的黑子，色球层的耀斑和日珥，日冕层吹出的“太阳风”。由于太阳活动时所产生的短波辐射、高能带电粒子会到达地球，从而引起一系列地球物理现象，主要有：①电离层干扰。太阳大气中发出的强烈射电会引起地球高空电离层的扰动，使地面的无线电短波通讯受到影响，甚至出现暂时的中断。②磁暴。太阳大气抛出的带电粒子流，能使地球磁场强烈扰动，磁针不能正确指示方向。③极光。带电粒子流高速冲进两极地区的高空大气层，被地球磁场捕获，同稀薄大气相碰撞产生的一种彩色光像。 |
| 地球上具有存在生命物质的条件 |
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地球之所以存在生命物质，与地球适中的位置、体积和质量，具有水、空气和适宜的温度以及充足的光热等条件有关。首先，是地球处在适中的位置，这样的位置既能从太阳获得较充足的光和热，又能保证具有介于0℃~100℃之间的温度，使水能在液体状态下存在，液态水就成为生命之摇篮。其次，是地球本身的特点，即具有适当的体积和质量。在其引力作用下，形成了为生命提供呼吸的大气层。 |
 恒星日和太阳日
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我们每天看到太阳的东升西落，实际是地球自转的反映。因此，地球自转的周期，就是太阳周日运动的周期。太阳和其它恒星周日运动的周期并不相同，因为太阳是地球所绕转的恒星，所以地球自转周期也就有了太阳日和恒星日的区别，这一问题的关键在于选定的参照目标不同。（见课本《恒星日和太阳日图》） |
如果以遥远的恒星为目标，必须把恒星看作对于地球自转来讲是不动的。当地球位于E1时，地表面的P点和A与E1在一条直线上。当地球自转一周（360°）后，由E1转到E2，A的位置相对移到B（实际未动），这时BPE2仍在一条直线上，这段时间间隔为23时56分4秒，叫一个恒星日。此时，恒星连续两次经过同一子午线平面，地球真正自转了360°，因此，恒星日是地球自转的真正周期。
如果以太阳为选定目标，必须把公转的因素，也就是公转所用的时间考虑在内。这样，一个太阳日就是地球自转和公转的结果，即包括自转一周所用的时间，也包括公转所用去的时间，总共为24小时。自转一周360°，同时还绕日公转了59′，即太阳日比恒星日多转了59′，图上表示为E2E3，59′大约需用3分56秒的时间，所以一个太阳日要比一个恒星日长3分56秒。因此，太阳日并不是地球自转的真正周期，而是太阳连续两次经过同一子午线平面的时间间隔。昼夜交替的周期是太阳日。
| 水平运动的偏向
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地球上水平运动的物体，无论朝哪个方向运动，都会发生偏向，在北半球偏右，在南北半球偏左。赤道上经线是互相平行的，无偏向。 |
| 自转对地球形状的影响
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地球在自转过程中，球上各质点都在绕着地轴作圆周运动。因此，就会产生惯性离心力。这种离心力随着物体距离地轴半径的增大而增大，也就是说，从赤道向两极，惯性离心力逐渐减小。使得地球由两极向赤道逐渐膨胀，长期作用使地球变成两极稍扁、赤道略鼓的椭球体形状。 |
| 1月初过近日点，7月初过远日点
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地球的公转轨道，是个近似正圆的椭圆轨道，它有两个焦点，太阳就位于其中的一个焦点上。因此，地球在轨道上的位置有近日点、远日点之分。大约每年1月初过近日点，7月初过远日点。学生会产生疑问：北半球1月初正是隆冬季节，应该距离太阳最远才对，怎么会过近日点呢？原因是：日地距离的远近对地球四季的变化并不重要，因为一年中日地距离最远是1.52亿千米，最近是1.47亿千米，这个变化引起一年中全球得到太阳热能的极小值与极大值之间仅相差7%。而由于太阳直射点的变化，南北半球各自所得太阳的热能，最大可相差到57%。可见，太阳直射点的位置是决定地球四季变化的重要原因。当地球过近日点时，太阳直射南半球，南半球所获得的太阳热能超过北半球，因此，南半球正值夏季，北半球自然是处于冬季了。同样道理，地球过远日点时，太阳直射北半球，北半球所获得的太阳热量超过南半球，所以北半球为夏季，南半球处于冬季。此外，地球公转速度也有影响作用，地球过近日点时公转速度很快，过远日点时公转速度慢。 |
| 黄赤交角及其影响 |
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地球在公转过程中，有两个重要的特点：①地球是斜着身子绕日公转的。因此，地球公转轨道平面（即黄道平面）同赤道平面不重合，它们之间的交角就是黄赤交角。目前，黄赤交角是23°26ˊ。②地轴在宇宙空间的方向不因季节而变化。而太阳与地球的相对位置随时在变，这就引起了太阳直射点纬度位置的周年变化。 |
黄赤交角还是影响天文四季的直接原因（参见下表）。这是因为：
正午太阳高度随纬度和季节的变化规律??
正午太阳高度是一日内最大的太阳高度。就全球范围来讲，在太阳的直射点上，太阳高度是90°。在晨昏线上，太阳高度是0°。正午太阳高度随纬度分布是：低纬大而高纬小，春秋二分，从赤道向两极递减；夏至日，从北回归线向南北两侧递减；冬至日，从南回归线向南北两侧递减。随季节变化是：北回归线以北，夏至日前后正午太阳高度达最大值，冬至日前后达最小值。南回归线以南则相反。南北回归线之间地带，太阳每年直射两次。
| 昼夜长短随纬度和季节变化的规律 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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地球昼半球和夜半球的分界线叫晨昏线（圈）。晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除二分日时晨昏线通过两极并平分所有纬线圈外，其它时间，每一纬线圈都被分割成不等长的昼弧和夜弧两部分（赤道除外）。地球自转一周，如果所经历的昼弧长，则白天长；夜弧长，则白昼短。昼夜长短随纬度和季节变化的规律见下表： |
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教学方法辅导
本章教材内容抽象，空间性强，如用多媒体技术把主要重难点制作成软件，进行辅助教学，可以收到良好的效果。但目前多媒体辅助教学还未普及，所以本文仍以传统的电教媒体、模型、图片为主要教学手段。
一、
天体和天体系统：
1.
天体概念：采用层层设疑，逐步展开的方法
①
请解释宇宙的“宇”和“宙”分别是什么含义？（“宇”是无边无际的空间，“宙”是无始无终的时间）
②
在这无限的时间和空间里，你看到过哪些“挂在天上的物体”呢？
③
请总结天体的概念，并想一想地球是不是天体？
④
除自然天体外，你还知道哪些人造天体？
2.
天球概念：采用直观辅助法
①
启发：我们观察天体时，总有一种直觉印象，日月星辰似乎都分布在一个深蓝色的半球体的内壁，距离我们一样遥远。为什么？这是因为，我们的视觉受距离的限制，分不清天体与我们之间的真正距离，所以，把远近不同的天体都投影到这一半球内壁上了。通过这种观察，使学生初步形成天球的概念。
②
仔细阅读课本中的两幅插图，通过读图，使学生对天球有一个从平面到立体的，更加科学的直观认识，从面形成天球的概念。
③
有条件到天象馆去参观一下，掌握实例图像，以巩固对天球概念的理解。
3.
天体系统的层次：采用直观图表法
①
设疑：宇宙间的天体都在运动，那么它们是不是“独来独往”的呢？天体间相互联系的条件是什么？（互相吸引和互相绕转）
②
展示各类天体系统的图像或示意图，说明天体间的层层绕转关系。
③
用简表形式总结天体系统的层次。
二、
太阳和太阳系
1.
太阳的外部结构：采用空间模式法和归纳法。
①
画示意图，依次建立太阳外部结构的空间模式，在模式图上说明光球、色球和日冕厚度、亮度、温度以及太阳活动的情况。并配以精致的图片或照片，让学生加深印象。
②
用表格归纳三层太阳大气物理性质的变化规律，即由里向外，三层的厚度越来越大，温度越来越高，亮度越来越暗。
③
让学生隔着重叠的照相底片观察太阳表面，说出观察到的是太阳大气的哪一层？
2.
太阳活动对地球的影响：采用直观例举法
①
观察太阳外部结构空间模式图，寻找地球的位置在哪里？
②
教师可用作图法举例说明太阳活动对地球电离层、磁场的干扰影响，以及高纬地区极光的成因。
③
归纳太阳活动对地球的三大影响，并放映有关黑子、极光的录相片，以弥补学生感性认识上的不足。
3.
太阳系的成员：采用对比剖析法和图像空间比较法
①
放映有关太阳系成员的录像片，或利用多媒体辅助教学。（光盘有买，名称《宇宙漫游》）
②
用对比法，先比较行星和恒星的表面区别，然后指出质量差异是两者的本质区别。并熟悉九大行星在太阳系的确切位置。
③
关于流星有一组概念出现。如流星体、流星群、流星现象、陨星等，它们内容相近，不易区分，因此可通过空间图像比较法，来理解、记忆。
④
彗星是一种独特的天体。近年来百武彗星、海尔棗波普彗星的回归，更使学生对揭开彗星的神秘面纱充满了兴趣。因此，可以多向学生展示一些优秀的彗星摄影作品，并通过直观图示法，把彗星的轨道、结构等特征描述出来，使学生能进行形象记忆。
4.
九大行星的运动特征和结构特征：采用尝试归纳法
①
教师展示九大行星运动模式图，启发学生观察并归纳：九大行星运动时有哪些共性？
②
补充九大行星的比较数据（公转轨道的偏心率、轨道倾角）。总结说明九大行星具有共面性、同向性、近圆性的运动特征，并指出金星、水星和冥王星的特殊性。
③
启发学生，根据课本附录中九大行星的比较数据，归纳类地行星、巨行星、远日行星各自的结构特点。并特别强调：地球属于类地行星，距离太阳远近适中，体积和质量也适当，具有存在生命物质的条件。
④
补充介绍人类探索地外文明的种种努力，以开拓学生的视野，激起学生探索宇宙的志趣。
三、
地球的运动
1.
地球自转与公转的运动规律：采用模型演示法、对比法及数理证明法
①
教师运用地球仪演示地球的自转运动，让学生观察思考：地球自转围绕的中心是 ，自转方向是 ，从北极看，呈 时针自西向东，从南极看，呈时针自西向东。
②
用板图画出地球自转方向的侧视、俯视、仰视图。使学生对自转方向有深刻的印象。
③
在黑板上画出某恒星、太阳、地球轨道，用标上红色子午线的圆盘代表地球，在黑板上分别演示以太阳、某恒星为参照系的自转周期，并列表比较两种时间单位。
④
用物理上的公式（V线速度 = 2p R地轴半径 /T）来证明地球的线速度和角速度的变化特点。
⑤
教师展示地球公转轨道示意图，让学生观察：地球公转围绕的中心是 ，方向是 ，轨道呈 形，两个特殊的日地距离是 点和 点。
⑥
教师介绍1月初过日点，7点初过远日点的原因。并启发学生用数学知识来论证“地球过近日点时公转速度快，过远日点时公转速度慢”。教师补充已知条件：A. 开氏第三定律：行星和恒星的连线在相同时间内扫过相同面积。B. S=1/2RL（S—扇形面积 R—日地距离 L—弧长）
⑦
列表总结对比地球自转和公转的运动规律。
2.
地球自转的地理意义：注意增加感性认识，进行直观教学。
①
启发学生的感性认识：说出自然界哪些现象能证明地球是自转的？
②
用地球仪和手电筒演示太阳照射地球的情况，说明晨昏线（圈）、昼半球、夜半球及昼夜更替现象。并画出太阳直射赤道时的地球侧视、俯视、仰视图，观察晨线和昏线的位置。
③
首先质疑：许多涉外宾馆接待处，往往挂着许多钟，表示出世界名城的时间，这是为什么？然后，教师介绍计算地方时的方法：每隔经度15o，时间相差1小时；东边的时间比西边的时间早。让学生计算几个地方时。并回忆初中地理知识，进一步掌握时区、日界线的意义。
④
分析地球自转时产生的惯性离心力，并画出其力的分解图，说明其水平分力对地球形状的影响。
3.
地球公转的地理意义：采用实际操作法、图表归纳法。
（摘自《中学地理教学参考》1998第7～8期）