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4.3 日地月的相对运动（第2课时）
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本节导航·目标清单
目标导航
1. 认识月球不发光、反射太阳光的特点；理解月球自转与公转周期均为日，始终以同一面朝向地球。
2. 掌握日食的成因（月球挡住太阳光，农历初一）及类型（日全食、日环食、日偏食）。
3. 掌握月食的成因（地球挡住太阳光，农历十五或十六）及类型（月全食、月偏食）。
4. 能用光的直线传播解释日食和月食的形成过程，对比分析日食与月食的差异。
5. 理解月食不是每个月都发生的原因（月球轨道平面与地球轨道平面之间存在约的夹角）。
6. 通过模拟实验探究日食、月食的形成过程及现象特点，培养科学探究能力。
方法指导
月球运动特点（自转=公转周期）→ 日食成因（月球在日地之间）→ 日食类型（全食、环食、偏食）→ 月食成因（地球在日月之间）→ 月食类型（全食、偏食）→ 日食与月食比较（位置关系、时间、类型差异）。
教材精研·内容全解
考点01 月球的运动
1. 月球的特点
月球和地球一样不会发光，太阳总是把半个月球照亮。但是我们看到的月球却有圆缺的变化，这是为什么呢？
月球自身并不发光，它能反射太阳光。月球的一面被太阳光照亮，另一面是黑暗的。在地球上我们看到的月球的不同形状与它的公转有关。
月球有圆缺的变化——月相
2. 月球的自转和公转
正如地球绕着地轴自转的同时绕太阳公转，月球也绕着自身的轴自转并绕着地球公转。在地球上我们看到的月球的不同形状与它的公转有关。
如果月球绕着它的轴自转，为什么我们又观察不到它的自转呢？这是因为月球的自转和公转周期相同，因此月球总是以同一面朝向地球。
月球的自转和公转示意图——月球始终以同一面朝向地球
3. 月球自转和公转周期相同
月球的自转和公转周期相同，都是日，这就是月球尽管绕着它的轴自转而我们又观察不到它的自转的原因。
由于自转周期与公转周期完全一致，月球总是以同一面（正面）朝向地球。如果月球不发生自转，我们就可以在同一个月内看到月球的正面和背面。
4. 月球的正面和背面
月球总是以同一面朝向地球，这一面称为月球正面，背向地球的一面称为月球背面。在地球上，人始终只能看到月球正面。
现在人们通过月球探测器，可以拍到月球表面清晰的照片，包括月球背面的影像。2024年6月，中国嫦娥六号实现了世界首次月球背面着陆与取土返回，为人类深入了解月球做出了重要贡献。
月球正面——地球上始终能看到的一面 月球背面——通过探测器拍摄的面
考点02 日食
1. 日食的定义
地球上某些地区有时会看到太阳表面全部或部分被遮掩的现象，这种现象称为日食。
日食是一种天文现象，当月球运行到地球和太阳之间时，月球遮住了太阳的一部分或全部，地球上处于月影区域的人就能观察到日食。
日食的类型——日全食、日环食、日偏食
2. 日食的类型
日食有日偏食、日环食和日全食三种类型：
（1）日偏食：当月球运行到地球和太阳之间，月球遮住了太阳的一部分时，出现日偏食。
（2）日环食：月球只遮住了太阳的中心部分，太阳周围露出一圈日面时，出现日环食。
（3）日全食：太阳完全被月球遮住时，出现日全食。
日全食照片——太阳完全被遮住 日环食照片——太阳周围露出一圈日面 日偏食照片——太阳部分被遮掩
3. 日食的成因
地球带着月球绕太阳运动，当月球运行到地球和太阳之间，并且三者接近排成一条直线时，由于光是沿直线传播的，月球就挡住了太阳光形成月影，从地球上月影所在区域看太阳，太阳全部或部分被月球遮挡，就产生了日食现象。
日食发生的关键条件：
（1）月球必须运行到地球和太阳之间。
（2）日、月、地三者接近排成一条直线。
（3）光是沿直线传播的，月球挡住太阳光形成月影。
日食成因示意图——月球运行到地球和太阳之间 日食的形成——月球挡住太阳光形成月影
4. 日食发生的时间
日食发生的时间为农历初一（俗称：朔）。
农历初一时，月球运行到地球和太阳之间，日、月、地三者接近排成一条直线，因此日食只能发生在农历初一。但并非每个农历初一都会发生日食，因为月球轨道平面与地球轨道平面之间存在夹角，只有当三者正好或接近排成一条直线时才会发生日食。
5. 模拟日食实验（探究实践）
实验器材：准备一大一小两个球（或圆盘），大球直径约是小球直径的倍。
实验步骤：
（1）当观察者位于图中三个不同位置时，分别用单眼观察小球遮掩大球的现象。
（2）将观察到的大球形状分别画在空白的圆内（用斜线表示被遮住的部分）。
（3）将大、小两个球按图所示放置在同一水平面的视线上，并将小球由A向B移动，观察大球被小球遮掩的过程。
实验结论：通过模拟实验可以观察到，小球（月球）遮挡大球（太阳）的不同位置对应不同的日食类型。当观察者位于不同位置时，看到的大球被遮掩的形状不同，分别对应日全食、日环食和日偏食。
模拟日食实验——观察小球遮掩大球的不同位置
6. 日食的过程
日食过程中，太阳被遮部分从西边开始，东边结束。
由于月球自西向东绕地球公转，所以月球阴影从太阳的西侧（右边）开始遮掩太阳，逐渐向东侧（左边）移动，最后从太阳的东侧结束遮掩。整个日全食过程与模拟实验中大球被遮掩的过程相像。
日全食过程图——太阳被遮部分从西边开始，东边结束
考点03 月食
1. 月食的定义
有时候我们会看到月面部分或全部变暗的现象，时间可长达一个多小时，这就是月食。
由于地球大气对太阳光的折射，发生月食部分的月球并非全黑，而是呈暗弱的古铜色。这与日食时太阳被完全遮住的情况不同。
月食现象——月面部分或全部变暗，呈暗弱古铜色
2. 模拟月食实验（探究实践）
实验器材：取不同大小的两个球（小球最好涂黑），灯。
实验步骤：
（1）把两个球和灯置于同一水平面的视线上。
（2）使小球按箭头所示方向部分或全部穿过大球的阴影区。
（3）观察小球穿过阴影区时发生的现象。
（4）在圆圈内记录小球光亮部分形状的变化（用斜线表示小球被阴影遮掩的部分）。
实验结论：当小球（月球）穿过大球（地球）的阴影区时，小球的光亮部分会逐渐被遮挡，然后再逐渐恢复，这个过程模拟了月食的形成。
模拟月食实验——小球穿过大球阴影区
3. 月食的过程
月食过程中，月面先亏损于东面，后复原于西面。
由于月球自西向东绕地球公转，月球东缘先进入地球阴影，因此月食从月面的东侧开始变暗，逐渐向西侧扩展；复原时则从月面西侧开始变亮，逐渐向东侧恢复。
月食过程图——月面先亏损于东面，后复原于西面
4. 月食的成因
地球绕着太阳运动，由于光是沿直线传播的，在背对着太阳的方向会产生地球的影子。地球的影子分为本影和半影：
（1）本影：太阳光完全被地球遮挡的区域，最黑暗。
（2）半影：太阳光部分被地球遮挡的区域，较暗。
当月球进入地球影子的不同位置时，地球上的观测者将看到月全食或月偏食现象。
月全食成因——月球全部进入地球本影中 月偏食成因——月球一部分进入地球本影中
5. 月食的类型
月食有月全食和月偏食两种类型：
（1）月全食：月球全部进入地球本影中而变暗的现象。此时月球完全被地球遮挡，但由于地球大气对太阳光的折射，月球并非全黑，而是呈暗弱的古铜色。
（2）月偏食：月球有一部分进入地球本影区而变暗的现象。此时月球只有部分被地球遮挡，月面出现部分变暗。
注意：月食没有环食类型。因为地球比月球大得多，地球的本影区远大于月球，月球不可能只穿过半影区而不进入本影区。
6. 月食发生的时间
当地球位于太阳和月球之间，并且三者正好或接近位于一条直线上时，就会发生月食。由于这个原因，月食通常发生在农历的十五或十六，这时的月相是满月。
月食轮廓是弯曲的圆弧，这也可以证明地球是圆的。
7. 月食不是每个月都发生的原因
月球绕地球运动的轨道平面与地球绕太阳运动的轨道平面之间存在大约的夹角。
这意味着，大多数农历十五或十六时，虽然月球在地球的另一侧（满月），但由于轨道夹角的存在，月球并不在地球的影子中，三者没有正好排成一条直线。只有当日、地、月三者正好或接近排成一条直线时，才会出现月食。因此，月食并不是每个月都会发生。
考点04 日食与月食的比较
1. 日食和月食的比较
日食和月食虽然都是天文现象，但它们在形成原因、日地月位置关系、出现时间和类型等方面存在显著差异：
（1）形成原因：日食是月球遮住太阳光，我们看不到太阳或不能看到完整的太阳；月食是地球遮住太阳光，我们看不到月球或不能看到完整的月球。
（2）日地月位置关系：日食时，日—月—地或地—月—日（月球在中间）；月食时，月—地—日或日—地—月（地球在中间）。
（3）出现时间：日食发生在农历初一（朔），白天；月食发生在农历十五或十六（望），晚上。
（4）类型：日食有日全食、日偏食、日环食三种类型；月食有月全食、月偏食两种类型，没有月环食。
日食与月食知识结构总结
避坑指南·易错辨析
【温馨提示】 1. 易错点1：日食和月食的位置关系——日食时月球在太阳和地球之间（日—月—地），月食时地球在太阳和月球之间（日—地—月）。不要混淆两者的位置关系。 2. 易错点2：日食和月食的发生时间——日食发生在农历初一（朔），月食发生在农历十五或十六（望）。日食出现在白天，月食出现在晚上。 3. 易错点3：日食和月食的类型差异——日食有日全食、日偏食、日环食三种类型；月食只有月全食、月偏食两种类型，没有月环食。因为地球本影远大于月球。 4. 易错点4：月食时月球并非全黑——由于地球大气对太阳光的折射，发生月食部分的月球呈暗弱的古铜色，不是完全黑暗的。 5. 易错点5：月食不是每个月都发生——虽然每个月都有满月，但由于月球轨道平面与地球轨道平面之间存在约5度的夹角，只有三者正好或接近排成一条直线时才会发生月食。 6. 易错点6：日食过程方向——日食时太阳被遮部分从西边开始，东边结束；月食时月面先亏损于东面，后复原于西面。两者方向相反，不要混淆。
实战演练·随堂检测
【实战演练】
1. 月球是地球的卫星，就像是被地球拿绳子拴起来甩着转一样。月球的自转周期和围绕地球公转的周期相同，所以它总是同一个面朝向地球。2024年6月，中国嫦娥六号实现了世界首次月球背面着陆与取土返回。关于月球背面的昼夜现象，你认为是（ ）
A. 月背总是黑夜
B. 月背24小时昼夜交替
C. 月背总是白昼
D. 月背有时是白昼，有时是黑夜
2. 2024年5月3号嫦娥六号向月球进发——开启了人类航天器首次月背采样返回的征程。此次主要任务是智能采样、月背起降，预计在公认的最大盆地着陆和采样。以下相关的描述不合理的是（ ）
A. 月球自转和公转的方向都是自西向东
B. 月球表面的暗区是平原或盆地
C. 在地球上只能看到月球正面
D. 探测器在月背着陆时能使用减速伞
3. 为探究日食产生的原因，小科进行了如下模拟实验：把A、B两球放置在同一水平面的视线上，并控制眼睛（代表地球上的观察者）、球A和球B的位置如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A. 球A模拟的是月球
B. 日食发生当天的月相是新月
C. 要模拟日环食，小球A须向箭头③方向移动一段距离
D. 要模拟日偏食，小球A须向箭头①或②方向移动一段距离
4. 2019年1月3日（农历十一月二十八），我国「嫦娥四号」探测器在月球背面软着陆，这是人类探测器首次成功登陆月球背面。下列关于「嫦娥四号」探测器在月球背面着陆前后的分析，符合实际的是（ ）
A. 着陆时，探测器和月球位于图中的c点附近
B. 探测器要有防水设计，因为环形山上有水
C. 探测器着陆前要减速，因为与大气摩擦会生热
D. 探测器在月球的着陆点能拍到地球的照片
5. 月食是一种特殊的天文现象。月食发生时，下列日、地、月相对位置正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
6. 月球、地球和太阳的相对运动，深刻影响了人类的生活。比如常见的月相变化、昼夜交替、四季轮回等，还有一些不常见的天文现象，请回答下列问题。
（1）「金星凌日」是在地球上观察到金星从太阳表面移过的现象，其原理和发生日食相似。如图所示发生「金星凌日」现象时，金星应该位于图中的______处。
（2）由于地球的公转，当定点在赤道上空的通讯卫星与太阳及地面卫星接收站大致位于一条直线上时，太阳发出的电磁波会干扰卫星发射的电磁波，这种现象叫「卫星日凌」。地球上每年会出现两次「卫星日凌」现象，时间分别在______和______前后（填节气）。
答：________________________________
答：________________________________
答：________________________________
巩固拓展·课后提升
【巩固拓展】
1. 下列关于日食和月食的说法中，正确的是（ ）
A. 日食和月食都可能每个月发生
B. 日食发生在农历初一，月食发生在农历十五或十六
C. 日食时地球在太阳和月球之间，月食时月球在太阳和地球之间
D. 日食和月食都有全食、偏食和环食三种类型
2. 发生日全食和月全食时，日、地、月三者的位置关系有什么不同？下列说法正确的是（ ）
A. 日全食时：日—地—月；月全食时：日—月—地
B. 日全食时：日—月—地；月全食时：日—地—月
C. 日全食和月全食时三者位置关系相同
D. 日全食时月球在本影区，月全食时月球在半影区
3. 阅读以下材料，回答问题。
月食轮廓是弯曲的圆弧，这也可以证明地球是圆的。早在古希腊时期，亚里士多德就通过观察月食时地球投在月球上的影子形状，推断出地球是球形的。
（1）月食时，地球投射在月球上的影子形状是怎样的？这说明了什么？
（2）为什么月食只能发生在满月（农历十五或十六）时？
答：________________________________
答：________________________________
答：________________________________
答：________________________________
参考答案
【实战演练】
第1题： D
解析：月球背面存在着昼夜之分，月球的自转周期和围绕地球公转的周期相同（均为27.3日），所以月球背面有时被太阳照亮（白昼），有时不被太阳照亮（黑夜），并非总是黑夜或总是白昼。
第2题： D
解析：月球上没有空气，探测器在月背着陆时不能使用减速伞，因为减速伞需要空气阻力才能起作用。A、B、C均描述正确。
第3题： C
解析：模拟日环食时，球A（月球）应距离球B（太阳）更远，使球A不能完全遮住球B，露出周围一圈。因此球A应向远离球B的方向移动，而不是向箭头③方向移动。故C错误。
第4题： A
解析：由于探测器需要登陆月球背面，适合的着陆时机是在探测器和月球位于图中的c点附近（月球背面有太阳光照射时）。月球上没有水和空气，所以B、C错误；探测器在月球背面看不到地球，所以D错误。
第5题： A
解析：月食发生时，地球位于太阳和月球之间，三者大致成一条直线，地球挡住了太阳射向月球的光。A图符合此位置关系。
第6题： （1）甲 （2）春分 秋分
解析：（1）根据光沿直线传播的特点，在金星位于图中的甲位置时，从太阳发出的射向地球的光有部分被金星阻挡，从而观察到「金星凌日」现象。（2）春分和秋分时，太阳几乎直射在赤道上，符合「卫星日凌」的条件。
【巩固拓展】
第1题： B
解析：日食发生在农历初一（朔），月食发生在农历十五或十六（望），B正确。A错误，由于轨道夹角，日食和月食不是每月都发生；C错误，日食时月球在太阳和地球之间，月食时地球在太阳和月球之间；D错误，月食没有环食类型。
第2题： B
解析：日全食时，日—月—地（月球在中间），月球挡住太阳光；月全食时，日—地—月（地球在中间），地球挡住太阳光。故B正确。
第3题： （1）弯曲的圆弧 说明地球是圆的 （2）只有满月时地球才在月球和太阳之间
解析：（1）月食时，地球投射在月球上的影子边缘是弯曲的圆弧，这说明地球是球形的。因为只有球体在任何方向上的投影才是圆形的。（2）月食需要地球位于太阳和月球之间，只有在满月（农历十五或十六）时，地球才位于月球和太阳之间，三者才可能排成一条直线。

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