资源简介

《地球的自转和公转》教案
一、教学目标
（一）核心素养目标
区域认知：通过分析地球自转线速度的纬度差异（如赤道 1670km/h、南北纬 60° 约 837km/h）、公转轨道近日点与远日点的区域特征（1 月初近日点、7 月初远日点），认识地球运动在不同空间尺度的差异，建立 “纬度 / 位置→运动特征→地理现象” 的关联认知，理解地球运动对全球区域差异的影响。
综合思维：结合图文资料（如恒星日与太阳日示意图、黄赤交角与太阳直射点移动图），从 “运动特征→空间关系→地理影响” 的逻辑链，综合分析地球自转（角速度、线速度）与公转（轨道、速度）的相互关系，以及黄赤交角对太阳直射点移动、五带划分的影响，培养多要素、系统性分析地理问题的能力。
地理实践力：通过 “模拟地球自转与公转实验”（用地球仪演示自转方向、用椭圆轨道模型演示公转近日点 / 远日点）、“绘制太阳直射点回归运动示意图”，提升地理实践操作能力；学会运用北极星仰角判断纬度（北半球某地北极星仰角 = 当地纬度），掌握地球运动相关图表的绘制方法。
人地协调观：通过了解郭守敬编制《授时历》对地球公转周期的精确测量、现代航天发射（如嫦娥五号）对地球自转线速度的利用（低纬度发射节省燃料），认识人类活动与地球运动规律的适配性，理解 “遵循自然规律、利用自然条件” 的重要性，树立 “人与自然和谐共生” 的观念。
二、教学重难点
（一）教学重点
地球自转与公转的核心特征：
自转：方向（自西向东）、周期（恒星日与太阳日的差异）、速度（角速度 15°/h、线速度纬度分布规律）。
公转：轨道（椭圆，近日点 / 远日点）、周期（恒星年与回归年）、速度（近日点快、远日点慢）。
黄赤交角及其影响：
概念：黄道平面与赤道平面的夹角（23°26′），明确 “地轴倾斜→黄赤交角→直射点移动” 的逻辑。
影响：太阳直射点在南北回归线间往返运动，决定二分二至日的时间与直射位置，为五带划分提供依据。
地球运动规律的实际应用：北极星仰角与纬度的关系、自转线速度对航天发射的影响、公转速度与季节的关联。
（二）教学难点
恒星日与太阳日的差异成因：学生易混淆两者的时间与角度差异，需通过动画演示 “地球自转同时公转” 的过程，明确太阳日因公转额外转动 59′，导致时间更长（24h），突破 “同一自转为何有两个周期” 的困惑。
黄赤交角与太阳直射点移动的关联：理解 “地轴倾斜不变→黄赤交角稳定→直射点在回归线间移动” 的空间关系，学生易忽略 “地轴指向不变” 的前提，需通过模型演示（固定地轴倾斜角度绕太阳公转）具象化这一过程。
地球自转线速度的计算与影响因素：掌握线速度公式V α=1670cosαkm/h，理解纬度（负相关）与海拔（正相关）的双重影响，学生易漏算海拔因素，需通过案例（如青藏高原与长江中下游平原同纬度线速度差异）强化认知。
三、教学方法
讲授法：系统讲解地球自转与公转的定义、特征、黄赤交角等核心知识，梳理 “运动特征→空间关系→地理影响” 的逻辑框架（如自转线速度→航天发射选址→低纬度优势），构建清晰的知识体系。
直观演示法：展示课件中的星轨照片、恒星日与太阳日动画、黄赤交角模型图，结合地球仪、椭圆轨道教具演示自转方向、公转近日点 / 远日点，将抽象的空间关系具象化，帮助学生理解复杂概念（如地轴倾斜与黄赤交角的关系）。
小组讨论法：围绕 “黄赤交角消失对地球的影响”“为何远日点北半球反而夏季” 等问题组织小组讨论，鼓励学生结合图表数据发表观点，深化对知识的理解与应用。
案例分析法：以郭守敬《授时历》（精确测量回归年）、嫦娥五号发射（文昌低纬度优势）、南极科考站自转线速度对比为案例，分析地球运动规律的实际应用，将理论知识与现实问题结合。
实践操作法：指导学生开展 “模拟地球自转实验”（用地球仪演示北极上空逆时针旋转）、“绘制太阳直射点回归运动图”，通过动手实践强化对知识的记忆与理解，提升地理实践能力。
四、教学过程
（一）新课导入（5 分钟）
展示课件中北极星附近星轨照片，提问学生：“这些恒星为何围绕北极星做圆周运动？北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系？”
引导学生结合生活经验猜想（地球自转、北极星与地轴相关），激发探索兴趣，进而引出本节课主题 —— 地球的自转和公转。
（二）新课讲授（35 分钟）
1. 地球的自转（12 分钟）
定义与地轴：
定义：地球围绕地轴的旋转运动，地轴为假想轴，北端始终指向北极星附近。
星轨现象解释：结合课件星轨照片，讲解 “北半球观测时，恒星看似围绕北极星运动，实则是地球自转导致的视觉效果”，强化 “地轴指向稳定” 的认知。
自转方向与周期：
方向：自西向东，演示地球仪：北极上空俯视呈逆时针，南极上空俯视呈顺时针（“北逆南顺”）。
周期：
恒星日：以遥远恒星为参照物，自转 360°，用时 23h56m4s，是地球自转的真正周期（用于科学研究，如天文观测）。
太阳日：以太阳为参照物，自转 360°59′，用时 24h，是昼夜交替的周期（日常生活中使用的 “一天”）。
对比分析：展示 “恒星日与太阳日示意图”，讲解差异成因 —— 地球在自转的同时绕太阳公转，导致太阳日比恒星日多转动 59′，时间多 3m56s。
自转速度（角速度与线速度）：
角速度：
定义：单位时间内转过的角度，除南北极点外，全球各地均为 15°/h（360°÷23h56m4s≈15°/h），南北极点角速度为 0。
应用：解释 “全球时区划分以 15° 为一个时区” 的依据。
线速度：
定义：单位时间内转过的弧长，赤道最大（约 1670km/h），由赤道向两极递减，南北极点为 0，公式为
V α=1670cosαkm/h（α为纬度）。
案例计算：计算 30°N 线速度（1670×cos30°≈1447km/h）、60°N 线速度（1670×cos60°=835km/h，约为赤道一半）。
影响因素：纬度（负相关）、海拔（正相关，如青藏高原线速度大于同纬度平原）。
知识拓展：北极星仰角与纬度的关系：
推导过程：展示课件几何图，讲解 “北半球某地北极星仰角 = 当地纬度”（如 30°N 观测北极星，仰角为 30°），南极地区因地轴指向，无法观测北极星。
实践应用：如何通过观测北极星仰角判断所在地纬度，培养地理实践能力。
2. 地球的公转（10 分钟）
定义与方向：
定义：地球绕太阳的运动，公转轨道为近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点。
方向：与自转一致，自西向东，北极上空俯视呈逆时针。
公转周期：
恒星年：以遥远恒星为参照物，公转 360°，用时 365d6h9m10s，是地球公转的真正周期（用于天文研究）。
回归年：以太阳直射点回归运动为参照物，用时 365d5h48m46s，是四季更替的周期（《授时历》测量的回归年精度与此接近）。
公转轨道与速度：
轨道特征：展示 “地球公转轨道示意图”，标注近日点（1 月初，日地距离约 1.47 亿 km）与远日点（7 月初，日地距离约 1.52 亿 km），强调 “椭圆轨道而非正圆”。
速度变化：根据开普勒第二定律，近日点公转速度快（角速度约 1°1′/d），远日点速度慢（角速度约 57′/d），解释 “北半球冬季（近日点）公转快，夏季（远日点）公转慢” 的现象。
案例：郭守敬与《授时历》：
简要介绍：1280 年郭守敬编制《授时历》，通过全国 27 个观测台站测量，计算回归年为 365.2425 日，与现代测量的 365.2422 日误差极小，比公历早 300 年，体现我国古代天文成就，增强文化自信。
3. 黄赤交角及其影响（13 分钟）
黄赤交角的概念：
定义：黄道平面（地球公转轨道平面）与赤道平面（过地心且垂直于地轴的平面）的夹角，当前为 23°26′。
空间关系：展示课件 “一轴两面三角度” 示意图，明确：
一轴：地轴（倾斜 66°34′与黄道平面相交）。
两面：赤道平面、黄道平面。
三角度：黄赤交角 23°26′、地轴与黄道平面夹角 66°34′、地轴与赤道平面夹角 90°，强调 “黄赤交角 = 回归线度数，与极圈度数互余”（23°26′+66°34′=90°）。
太阳直射点的移动：
直射点定义：地表接受太阳垂直照射的点（太阳高度角 = 90°），地心与太阳光连线的地表交点。
移动原因：黄赤交角的存在，地球公转时地轴指向不变，导致太阳直射点在南北回归线间往返。
移动规律：
春分（3 月 21 日前后）：直射赤道，之后北移。
夏至（6 月 22 日前后）：直射北回归线（23°26′N），之后南移。
秋分（9 月 23 日前后）：直射赤道，之后南移。
冬至（12 月 22 日前后）：直射南回归线（23°26′S），之后北返。
回归运动：太阳直射点在 23°26′S-23°26′N 间的往返运动，周期为回归年，23°26′N 为北回归线，23°26′S 为南回归线。
活动：绘制太阳直射点回归运动示意图（5 分钟）：
布置任务：
绘制三条平行直线，标注赤道（0°）、北回归线（23°26′N）、南回归线（23°26′S）。
在直线上标注二分二至日直射点（春分 / 秋分赤道，夏至北回归线，冬至南回归线）。
用曲线连接直射点，标注移动方向与日期。
学生绘制后展示点评，强化对直射点移动规律的理解。
五带的划分：
划分依据：太阳直射范围、极昼极夜范围。
五带范围：
热带：0°-23°26′，有太阳直射现象。
北温带：23°26′N-66°34′N，南温带：23°26′S-66°34′S，既无直射也无极昼极夜。
北寒带：66°34′N-90°N，南寒带：66°34′S-90°S，有极昼极夜现象。
意义：体现地球表面热量分布的纬度差异，为气候类型划分提供基础。
（三）课堂小结（5 分钟）
结合课件 “课堂小结” 框架，以 “运动类型→核心特征→地理影响” 为线索，带领学生回顾：
自转：绕地轴，自西向东，恒星日 23h56m4s，角速度 15°/h，线速度赤道最大→影响昼夜交替、时区划分、航天发射选址。
公转：绕太阳，椭圆轨道，近日点 1 月快、远日点 7 月慢，周期恒星年 365d6h9m10s→影响季节变化、五带划分。
黄赤交角：23°26′→太阳直射点回归运动→四季更替、五带形成。
强调：地球自转与公转是同时进行的，两者的空间关系（黄赤交角）是产生诸多地理现象的根本原因，人类活动需遵循其规律（如农业、航天）。
（四）课堂小练（10 分钟）
展示课件中的 9 道课堂小练题目，涵盖自转速度、公转周期、黄赤交角影响等核心知识点。
学生独立完成（7 分钟），教师巡视，标记学生普遍困惑的题目（如恒星日与太阳日差异、黄赤交角变化对五带的影响）。
逐题解析答案：
第 1-2 题（南极科考站自转线速度）：长城站纬度最低→线速度最大，南极点为 0（D 正确）；南半球水平运动物体左偏→轨迹向东南偏转（B 正确）。
第 3-4 题（嫦娥五号发射）：11 月 24 日太阳直射南半球→我国昼短夜长（C 正确）；发射至着陆期间（11 月 - 12 月），太阳直射南移→北京正午太阳高度减小（D 正确）。
第 5-6 题（黄赤交角）：①为黄道平面与赤道平面夹角→黄赤交角（A 正确）；黄赤交角变小→回归线纬度变小（C 正确）。
第 7-9 题（公转速度与节气）：小寒到大寒（1 月）接近近日点→公转最快（D 正确）；雨水（2 月）太阳直射南半球且北移（B 正确）；冬至到春分（12 月 - 3 月）→春节守岁（C 正确）。
（五）布置作业（5 分钟）
制作 “地球公转轨道模型”，标注近日点、远日点的日期、日地距离及公转速度，并用文字说明 “为何远日点北半球是夏季”（提示：夏季取决于太阳高度与昼长，而非日地距离）。
结合家乡纬度（如北京 40°N），计算当地的自转线速度（用公式V α =1670cosα），并分析若在当地建设航天发射场，与文昌（19°N）相比的优劣势。
预习 “地球自转的地理意义（昼夜交替、地方时）”，思考 “为何不同经度的地方时间不同”。
五、板书设计
地球的自转和公转
一、地球的自转
定义：绕地轴旋转，地轴指向北极星
方向：自西向东（北逆南顺）
周期：
恒星日：23h56m4s，自转 360°（真正周期）
太阳日：24h，自转 360°59′（昼夜交替周期）
速度：
角速度：15°/h（除极点外）
线速度：赤道 1670km/h，向两极递减（V α=1670cosα）
应用：北极星仰角 = 纬度、航天发射低纬度优势
二、地球的公转
定义：绕太阳运动，轨道为椭圆
方向：自西向东（北极上空逆时针）
周期：
恒星年：365d6h9m10s（真正周期）
回归年：365d5h48m46s（直射点回归周期）
轨道与速度：
近日点：1 月初，速度快
远日点：7 月初，速度慢
案例：郭守敬《授时历》（回归年测量）
三、黄赤交角及其影响
概念：黄道平面与赤道平面夹角，23°26′
空间关系：一轴（地轴）、两面（赤道 / 黄道）、三角度
影响：
太阳直射点移动：23°26′S-N 间往返（二分二至）
五带划分：热带（0°-23°26′）、温带（23°26′-66°34′）、寒带（66°34′-90°）
活动：绘制太阳直射点回归运动图
四、作业：公转模型 + 线速度计算 + 预习自转意义

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