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地球的自转和公转
——以问天实验舱的发射为例
第一章 第一节
地理选必一精品课系列
新课导入
筑梦苍穹，问天实验舱在文昌航天发射场成功发射
中国文昌航天发射场位于中国海南省文昌市，隶属于西昌卫星发射中心。2022年7月24日14时22分，起飞重量约23吨的问天实验舱由“胖五”长征五号系列运载火箭搭载，在中国文昌航天发射场点火升空。来自广东的天文爱好者陈老师一家到现场观看了发射过程。
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20°N
说出文昌航天发射场的地理位置特征：
低纬度；滨海
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学习目标
01
02
03
结合示意图，明确地球自转中心和轨道，掌握地球自转的方向、周期和速度等规律及判断方法。(区域认知、地理实践力)
结合示意图，明确地球公转的中心和轨道，掌握地球公转的方向、周期和速度等规律及判断方法。(地理实践力)
结合图文材料，说明黄赤交角的产生，分析黄赤交角的存在对太阳直射点在南北回归线之间移动的影响。(地理实践力、综合思维)
课程标准
1.1结合实例，说明地球运动的地理意义。
一、地球的自转
一、地球自转的概念
探究问题1：为什么恒星看起来都在围绕北极星附近做圆周运动？
材料一：在到现场观看火箭发射前，陈老师提前到海南岛进行游玩。并在一个晴朗的晚上在文昌市北部（约20°N）的海边朝北极星方向拍摄星轨照片（左图）。右图为陈老师以前在河北省坝上草原（约41°N）所拍的星轨照。
一、地球自转的概念
探究问题1：为什么恒星看起来都在围绕北极星附近做圆周运动？
恒星：各星体在天空中相对于北极星的位置可以视为固定不动的
北极星附近：该点位于地球自转轴（地轴）的延伸方向上，即旋转中心
地球自转
材料一：在到现场观看火箭发射前，陈老师提前到海南岛进行游玩。并在一个晴朗的晚上在文昌市北部（约20°N）的海边朝北极星方向拍摄星轨照片（左图）。右图为陈老师以前在河北省坝上草原（约41°N）所拍的星轨照。
一、地球自转的概念
地球自转
地球绕其自转轴的旋转运动，叫做地球的自转。是地球的一种重要运动形式。
地轴
地球的自转轴叫地轴。
1、地轴是假想轴，它的北端始终指向北极星附近；
2、地轴的特点：
过地心、垂直于赤道平面。
一、地球自转的概念
探究问题2：对比两张星轨图，说明北极星的地平高度与拍摄地点的纬度有什么关系？
材料一：在到现场观看火箭发射前，陈老师提前到海南岛进行游玩。并在一个晴朗的晚上在文昌市北部（约20°N）的海边朝北极星方向拍摄星轨照片（左图）。右图为陈老师以前在河北省坝上草原（约41°N）所拍的星轨照。
一、地球自转的概念
北极星的地平高度（角）
北极星
地平面
北极星地平高度角
（北极点，H=90°）
（70°N，H=70°）
（50°N，H=50°）
（H）
=当地纬度
北极星（视作无穷远：在各地看呈平行光线）
北半球北极星高度角
材料一：在到现场观看火箭发射前，陈老师提前到海南岛进行游玩。并在一个晴朗的晚上在文昌市北部（约20°N）的海边朝北极星方向拍摄星轨照片（左图）。右图为陈老师以前在河北省坝上草原（约41°N）所拍的星轨照。
一、地球自转的概念
探究问题2：对比两张星轨图，说明北极星的地平高度与拍摄地点的纬度有什么关系？
地点 纬度 北极星地平高度 结论 文昌 较低 较小 1、北半球纬度越高，北极星相对地平线的高度（地平高度）越高 2、北极星地平高度等于当地纬度，南半球看不到北极星
坝上草原 较高 较大
二、地球自转的方向
北极星
南极上空看：
顺时针
北极上空看：逆时针
俯视：“北逆南顺”
S
N
侧视：“自西向东”
地球怎样自转？
三、地球自转的周期
探究问题3：恒星在天空中转一圈需要多长时间？
名称 参照物 旋转角度 时间
恒星日 遥远的 恒星 360° 23小时
56分4秒
太阳日 太阳 360°59′ 24小时
★恒星在天空中转一圈的时长为一恒星日：
材料一：在到现场观看火箭发射前，陈老师提前到海南岛进行游玩。并在一个晴朗的晚上在文昌市北部（约20°N）的海边朝北极星方向拍摄星轨照片（左图）。右图为陈老师以前在河北省坝上草原（约41°N）所拍的星轨照。
三、地球自转的周期
（同一颗）恒星
道
地
球
公
转
轨
恒星日
太阳日
太阳
β
α
N
A
周期 参照物 旋转 角度 时间 应用价值
恒星日 遥远的 恒星 360° 23小时 56分4秒 地球自转真周期；
（科学研究）；
太阳日 太阳 360°59′ 24小时 昼夜交替的周期
（日常生活）；
原因 选取参照物不同和地球绕日公转 恒星日与太阳日
因为古代人们日出而作、日入而息，太阳影响着昼夜更替，更适合人们在生活中计算时间。
四、地球自转的速度
材料二：24日中午，在等待问天实验舱发射时，陈老师趁着空闲通过手机查阅我国航天发射基地的相关资料。下图为我国五大航天发射基地的位置图。
探究问题4：文昌和酒泉两地的地球自转速度相同吗？
相同：
两地自转角速度相等
不同：
两地自转线速度不相等
文昌
酒泉
为什么？
四、地球自转的速度
角速度
单位时间自转的角度。除南北极点外都是15 /h。（南北极点的角速度为0）
360°
24时
15 °
1小时
=
=
=
1°
4分钟
地球自转角速度
角速度处处相等（极点为0）
四、地球自转的速度
线速度
地球自转时，某点在单位时间内转过的距离（弧长）。
=
旋转一周的纬线长
自转的周期（24h）
线速度
赤道线速度：
40000km
24h
1670km/h
≈
如. 计算赤道的自转线速度：
60°纬线圈线速度：
为赤道线速度的一半，约为837km/h
线速度由赤道向两极递减（极点为0）
五、文昌航天发射场的优势
材料三：14时22分，问天实验舱由长征五号B遥二运载火箭搭载发射。长征五号B遥二运载火箭，起飞重量约849吨，近地轨道运载能力大于22吨，是中国现役近地轨道运载能力最大的运载火箭。
探究问题5：从地球自转的角度来看，文昌与其他几个航天发射场相比有什么突出优势？
纬度更低
自转的线速度比较大，火箭的初速度更大。
发射所需能耗较低，可以增加火箭的载荷。
五、文昌航天发射场的优势
探究问题6：除此之外，文昌航天发射场还有哪些优势？
滨海
1、海运优势，方便运输大型设备；
2、周边都是大海，人口少，对人们的生产生活影响小，安全性好。
材料三：14时22分，问天实验舱由长征五号B遥二运载火箭搭载发射。长征五号B遥二运载火箭，起飞重量约849吨，近地轨道运载能力大于22吨，是中国现役近地轨道运载能力最大的运载火箭。
五、文昌航天发射场的优势
下图所示照片是摄影师在夜晚采用连续曝光技术拍摄的。照片中的弧线为恒星视运动轨迹。读图，完成1～2题。
1.恒星的视运动方向，在图中应示为(　　)
A.自上而下 B.自下而上
C.顺时针 D.逆时针
2.图中a恒星视运动转过的角度约为50°，
据此判断摄影师连续拍摄的时间为(　　)
A.1个多小时 B.3个多小时
C.5个多小时 D.7个多小时
课后练习
北
东
西
地球自转方向
恒星作反方向的视运动
逆时针旋转
D
50 °
15°
≈
3.3小时
B
二、地球的公转
一、地球公转的概念
地球公转
地球绕太阳的运动，叫做地球的公转。是地球的一种重要运动形式。
轨道形状：近似于正圆的椭圆，
太阳位于其中一个焦点上
注意地轴的指向：
不变（北极星）
地球自转的同时也在绕太阳公转。
二、地球公转的方向
公转方向
侧视：“自西向东”
俯视：“北逆南顺”
北极上空看
与地球自转方向一致
南极上空看
三、地球公转的周期
名称 参照物 时间 应用价值
恒星年 遥远的 恒星 365日6时9分10秒 地球公转真周期；
（科学研究）；
回归年 太阳 365日5时48分46秒 太阳中心两次通过春分点所经历的时间
（农业生产/日常生活）；
恒星年动画演示
回归年动画演示
恒星年与回归年
四、地球公转的速度
材料四：在看完火箭发射当晚，陈老师和儿子在酒店里看着日历规划接下来的假期作业和活动安排，儿子忽然问道：“为什么7月和8月两个月连着有31日，而2月份只有28天”？
探究问题7：北半球夏半年天数为186天，而冬半年为179天，相差7天。为什么？
S2
S1
1月初-近日点
7月初-远日点
最慢
最快
夏半年：
公转速度较慢，公转时间较长；
冬半年：
公转速度较快，公转时间较短。
开普勒行星运动第二定律，也称等面积定律，指的是太阳系中太阳和运动中的行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
四、地球公转的速度
春分 3月21日
秋分 9月23日
夏半年
冬半年
冬至
12月22日
夏至
6月22日
远日点
（7月初）
近日点（1月初）
冬至到春分：
先加速后减速
春分到夏至：
一直减速
夏至到秋分：
先减速后加速
秋分到冬至：
一直加速
轨道位置 近日点到远点之间 远日点到近日点之间 跨过近日点 跨过远日点
速度变化
一直减速
一直加速
先加速
再减速
先减速
再加速
运动 特征 自转 公转 绕转中心 方向 北极上空： 北极上空：
南极上空： 南极上空：
周期 速 度 角速度 线速度 知识小结：地球自转和公转的一般规律
太阳
自
西
向
东
逆时针
顺时针
恒星年、回归年
地轴
自
西
向
东
逆时针
顺时针
恒星日（23h56′4″）、太阳日（24h）
极点为0，其余各地为15°/h
由赤道向两极递减，极点为0
近日点（1月初）：最快
远日点（7月初）：最慢
三、黄赤交角及其影响
一、黄赤交角的概念
黄赤交角
黄赤交角就是地球黄道平面（公转平面）与地球赤道平面（自转平面）之间的夹角。
赤道平面：过地心并与地轴垂直的平面黄道平面：地球公转轨道平面
黄道平面
赤道平面
黄赤交角：目前是23°26′
23°26′
二、黄赤交角的特点
“一轴、两面、三角度”
一轴：地轴
两面: 指赤道平面与黄道平面
三角度：
黄道平面与赤道平面的交角为23°26′
地轴与黄道平面的夹角为66°34′
地轴与赤道平面的夹角为90°
黄赤交角＝回归线的度数；
黄赤交角与极圈度数互余。
三、黄赤交角的影响
材料五：在问天实验舱处于总装和测试工作阶段的6月份和7月份，文昌出现了两次中午时分“立杆不见影”的现象。
探究问题8：说明文昌为什么出现“立杆不见影”的现象。
20°N
太阳直射文昌地区时
文昌地区中午时分太阳位于头顶正上方垂直向地面照射
日影从正上方垂直向下投影，出现“立杆不见影”的现象
三、黄赤交角的影响
太阳直射点
是地球表面太阳光射入角度(即太阳高度角 )为90度的地点
是地心与日心连线和地球球面的交点
地球
太阳光
地心
太阳直射点
太阳光是平行光，但地球是曲面 ，一个瞬间，太阳直射点只有一个。
三、黄赤交角的影响
不同轨道位置的太阳直射点：
冬至
12月22日
春分
3月21日
夏至
6月22日
9月23日
秋分
直射赤道
直射北回归线
直射南回归线
直射赤道
二分二至点
三、黄赤交角的影响
按如下步骤画示意图，表示太阳直射点的移动轨迹。
1.在图上绘制三条平行且等距的直线，分别表示赤道、北回归线和南回归线。
2.在三条直线的适当位置标注四个点，分别代表北半球二分二至日太阳的直射点。
3.结合课文关于太阳直射点回归运动的描述，画一条曲线表示太阳直射点的移动轨迹。
P6 活动：绘制太阳直射点回归运动示意图
23°26 N
0°
23°26 S
春分
3月21日前后
夏至
6月22日前后
秋分
9月23日前后
冬至
12月22日前后
次年春分
三、黄赤交角的影响
三、黄赤交角的影响
春分日 3月21日
夏至日 6月22日
冬至日 12月22日
秋分日 9月23日
春分日
次年3月21日
一年直射2次
一年直射1次
没有太阳直射
日 期 直射的半球 直射点移动的方向
3月21日—6月22日
6月22日—9月23日
9月23日—12月22日
12月22日—3月21日
北半球
向北
北半球
向南
南半球
向南
南半球
向北
太阳直射点在南、北纬23° 26'之间的往返运动，称为太阳直射点的回归运动。
南、北回归线之间：
南、北回归线：
南、北回归线之外：
情境总结：筑梦苍穹,探索无限
仰望星空
联系生活
情景线索
知识线索
自转的概念、方向、周期、速度
自转的应用：文昌航天发射场的优势
公转的概念、方向、周期、速度
黄赤交角、太阳直射点的回归运动
国之重器，民族自豪
筑梦苍穹
知识总结
地球的自转和公转
地球的自转
地球的公转
自转速度
赤道平面
自转方向
自转概念
黄道平面
公转周期
公转概念
公转方向
自转的特征
公转的特征
黄赤交角
黄赤交角
的特点
公转运动
太阳直射点的回归运动
自转周期
公转速度
课后练习
（2022广东卷）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日，航天员安全返回地球。据此完成：
3.符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
10月——1月——4月
10月——1月——4月
A
最快
较慢
较慢
留尼汪岛是印度洋西部马斯克林群岛中的火山岛,除沿岸有狭窄平原外,均属山地和高原。每年的5—11月为其旅游旺季。下图示意留尼汪岛部分地理要素分布。读图,完成4～5题。
4.与圣但尼相比,圣约瑟夫(　　)
A.自转线速度大,角速度相同
B.自转线速度相同,角速度大
C.自转线速度小,角速度相同
D.自转线速度相同,角速度小
5.留尼汪岛旅游旺季,太阳直射点位置或移动方向(　　)
A.在北半球 B.在南半球
C.先向北，再向南移动 D.先向北，再向南移动
课后练习
低纬度方向
高纬度方向
C
（角速度处处相等）
5月-秋分在北半球
秋分-11月在南半球
5月-夏至向北移，夏至-11月向南移
D
课后练习
2022年12月4日,神舟十四号完成空间站舱内外设备及空间应用任务相关设施设备的安装和调试,返回舱成功降落东风着陆场。中国空间站的公转周期是1.5小时,每天日出日落16次。下图为地球绕日公转轨道示意图,据此完成6～7题。
6.神舟十四号载人飞船返回舱成功降落时,地球位于公转轨道的(　　)
A.①④之间,在向②方向运动
B.①②之间,在向①方向运动
C.②③之间,在向③方向运动
D.③④之间,在向④方向运动
7.中国空间站昼夜交替频繁的原因是(　　)
A.空间站自转 B.绕地球公转
C.绕地球自转 D.绕太阳公转
12月22日
3月21日
6月22日
9月23日
B
90分钟绕地球一圈,24小时大约可以看到16次日出日落
B

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