1.3 地球公转的地理意义.doc

第三节 地球公转的地理意义 教学目标 1通过观察或用地球仪演示地球的公转运动，分析说明地球公转运动的特点及太阳直射点回归运动的成因和运动规律。 2通过绘图分析，说明正午太阳高度的大小和昼夜长短随纬度和季节的变化规律，进而总结说出四季更替的成因。 3通过读图、绘图、分析、比较等，锻炼运用地理图表获取地理知识的能力，提高空间思维能力。 教材分析 本节在讲述地球公转的轨道、方向、速度、周期的基础上，重点分析地球在公转过程中，太阳直射点回归运动的规律和成因、正午太阳高度和昼夜长短的变化规律，以及四季的更替。 课程标准要求分析地球公转的地理意义，并解释四季形成的原因。考虑到这部分内容概念较多，问题也比较抽象，因此教材较多地运用图解的方式将问题形象化、直观化，以便于学生建立空间概念，初步形成空间思维能力。 教材首先通过与现实生活密切相关的太阳光线年变化的实例，启发学生思考太阳光线年变化的原因，激发学生学习兴趣，并由此引出地球公转运动。 第一目“地球的公转”，重点讲述了太阳直射点回归运动的成因及移动规律。首先以示意图的形式展示地球公转的轨道、方向、近日点和远日点等，并作简要分析。然后通过重点分析“黄赤交角”图和“二分二至时地球的位置”图，总结太阳直射点回归运动的成因及运动规律，并通过活动加深对该问题的理解。 第二目“正午太阳高度的变化”，首先讲述了正午太阳高度的概念，然后在前面太阳直射点回归运动规律的基础上结合图示，着重分析了因太阳直射点回归运动而引起的正午太阳高度随纬度和季节的变化规律。这是本节课的重点和难点。 第三目“昼夜长短的变化”，先通过“昼弧和夜弧”图，阐述晨昏线、昼弧和夜弧的含义及其与昼夜长短的关系，然后重点分析太阳直射点随时间作有规律的移动，全球各地昼夜长短产生有规律的变化。这是本节的又一重点和难点。 第四目“四季的更替”，可理解为对前面几个问题的总结。地球上各地昼夜长短和正午太阳高度随时间的变化，导致到达地面的太阳辐射能的多少不同，从而形成地球表面四季的更替。 本节教学内容知识连贯性强，可引导学生步步深入，培养学生逻辑思维能力和空间想象能力。 教学建议 建议安排2课时。 以“阳光花园”住房冬季阳光被挡问题导人新课，既联系了生活实际，又紧扣太阳公转问题。但“正午太阳高度”学生尚未学习，讨论时许多答案可能会不切实际，教师在这里不用细致讲解。一旦学习了“正午太阳高度的变化”后，学生通过计算1月正午太阳高度，此问题便迎刃而解。 地球公转的方向、周期可通过演示地球仪得出结论。 地球的远、近日点及公转速度的变化是教学重难点之一，可结合图132“地球的公转”进行分析说明。由于地球公转轨道为接近正圆的椭圆，因此地球在公转轨道上的位置便有了近、远日点之分。受引力大小不同，公转速度不同，近日点公转速度较快。教学时应特别强调，近日点为1月初，即为北半球的冬季；远日点为7月初，即为北半球的夏季。 启发思考问题：地球上不同纬度获得太阳辐射能量的多少是否取决于近日点或远日点距离的变化。既加深了对问题的理解，又为后面讲述地球公转的地理意义埋下伏笔。 黄赤交角的影响、二分二至日地球在公转轨道上的位置以及太阳直射点的运动规律，是教学中的重难点，也是分析正午太阳高度和昼夜长短变化的关键所在。教学时可先借助地球仪演示黄赤交角，然后借助自制的简易教具(如三条平行光线支架)演示二分二至日太阳光照情况，以此总结太阳直射点的回归运动。演示后，指导学生读图133“黄赤交角”和图134“二分二至时地球的位置”，帮助学生建立空间概念，把握基本规律。 教学时可对太阳直射点的含义加以解释，即日地中心的连线与地球表面的交点为太阳直射点，还可借助地球仪演示加以说明。在图133“黄赤交角”上，指导学生分析说出太阳直射点回归运动的南北界限所在的纬度是由黄赤交角的度数决定的，并读图134“二分二至时地球的位置”，引导学生分析说明地球在公转轨道上不同位置太阳直射点的情况，总结太阳直射点回归运动的规律，并指出回归运动的周期为一个回归年。如果条件允许，可将有关图示制成课件，教学效果会更好。 活动建议：该活动旨在加深学生对太阳直射点回归运动规律的理解。可让学生在黑板上完成，并加以总结。春秋二分太阳直射点位于赤道上，夏至日位于北回归线上，冬至日位于南回归线上。元旦位于冬至日过后北移不远的位置。这也是对上一知识点的总结。 在教学“正午太阳高度的变化”时，首先讲清楚正午太阳高度的含义，然后在掌握太阳直射点回归运动规律的基础上，结合绘图讲解正午太阳高度的大小随纬度和季节的变化规律，并回归到教材设置的“阳光花园”太阳光线年变化的问题情境上，用该原理解释实际问题。即同一地点不同季节太阳直射点的位置不同，正午太阳高度的大小也不断发生变化。 在此可补充以下两点内容：1地平面的画法。过地球表面某点做与地球相切的平面，即为地平面，不同地区地平面方向各不相同。2太阳高度多指太阳在地平圈以上的高度。若某地为直射点的位置，正午太阳高度为90，此刻太阳光线与该地地平面相垂直；某地离直射点越远，太阳光线与该地地平面的夹角越小，正午太阳高度越小。 最后还可以联系学校所在地，归纳正午太阳高度的季节变化。 可指导学生用投影仪的平行光线和地球仪演示昼夜半球，明确晨昏线、昼弧、夜弧的含义，弄清昼弧、夜弧长短与昼夜长短的关系，然后进一步演示地球在公转过程中晨昏线所在平面与经线圈所在平面夹角的变化情况，从而总结出随太阳直射点的移动，全球各地昼夜长短的变化规律，并分析极昼极夜现象的出现及其范围变化的过程。 演示观察后，指导学生读图138“昼弧和夜弧”和图139“二分二至日不同纬度昼夜长短”图进行分析，使问题形象化。可指导学生动手绘出夏至日(或春、秋分日)太阳光照图，说出图中晨昏线的特点，并说出不同节气不同纬度昼夜长短状况。 补充说明晨昏线的特点：晨昏圈所在的平面总是过地心并垂直于太阳光线。晨昏线的判断方法：随着地球的自转，如果由夜半球进入昼半球，则此分界线为晨线，反之为昏线(详见教学资料)。 联系当地，按照归纳正午太阳高度的季节变化的思路，总结昼夜长短的纬度变化和季节变化。 活动建议：可引导学生分析根据不同季节昼夜长短的变化规律来判断该地所在的半球和纬度。赤道上全年昼夜平分。夏至日北半球各地昼长达一年中的最大值，且越向北昼越长，极昼现象从北极点附近扩展到北极圈，范围达到最大。南半球情况相反。由此判断出：C位于南半球，因为夏至日C地昼短夜长。四地从南向北顺序排列为CBDA。 四季更替是由于地球的公转，使得太阳辐射能在地球表面随时间的变化。教学中可在简要回顾前几个问题的基础上引导学生归纳总结：地球自转平面(赤道面)与地球公转轨道面(黄道面)之间存在2326的夹角即黄赤交角，并且地球在公转过程中地轴指向不变，从而产生太阳直射点在南北回归线之间的回归运动，进而产生昼夜长短和正午太阳高度随时间和纬度有规律的变化，形成四季的更替。通过总结，帮助学生把握知识间的内在联系，培养学生的逻辑思维能力。 阅读知识窗“四季的划分”，了解天文四季的含义，以及我国与欧美国家四季划分方法的异同。我国的四季划分以太阳高度和昼长数值大小为标准，而欧美四季划分更接近实际气候的变化，比我国四季要分别迟一个半月左右。从总体上看，不论是我国还是欧美国家的四季划分，都不能同实际气候很好地对应。 活动建议 活动1：该活动的创设有利于提高学生自主学习、分析和解决问题的能力。让学生通过演示，总结地球公转的特点和意义，说出四季更替的成因。 活动2：设计的目的是通过读图分析，培养学生读图获取信息，解决实际问题的能力。可指导学生从以下两个方面分析总结：一是五带的界线和名称；二是各热量带阳光直射和极昼极夜的情况，并以此说明太阳辐射从低纬向高纬变化的原因。 问题探究 P14第三节引题参考提示。 赵亮父母去看房时，正值6月，此时为北半球一年中太阳高度最高的时段，太阳光没有被前排楼房遮挡，因此小院内阳光充足；而人住时为1月，此时太阳高度为一年中最低的时段，由于两栋楼房的楼间距较小，因此赵亮家所购房子的小院就处于前排楼房的影子区域，阳光被前排房子挡住了。 P16活动参考提示。 1略。 2元旦，阳历1月1日，此时太阳直射点位于南半球，并向赤道方向(北)移动。一年中太阳直射点往返移动于赤道一北回归线一赤道一南回归线一赤道。 P18活动参考提示。 1春分日和秋分日四地昼夜等长。 2据图，四地中C地位于南半球。因为此时正值北半球夏至日，C地夜长昼短。 3C、B、D、A P19活动参考提示。 1略。 2五带的划分，主要依据有无太阳直射现象和有无极昼、极夜现象。有太阳直射的区域，所获得太阳辐射多，为热带；有极昼、极夜现象的区域，所获得太阳辐射少，为寒带；既无太阳直射，又无极昼、极夜的区域，所获得太阳辐射介于热带与寒带之间，为温带。 教学资料 黄赤交角 地球的自转轴与其公转的轨道面呈6634的倾斜。这个角度同人们拿铅笔书写时笔杆与桌面的倾斜相仿，有时形象地比喻为地球“斜着身体”绕太阳公转。地球的自转同它公转之间的这种关系，天文学和地理学上通常用它的余角(2326)，即赤道面(通过赤道与地轴垂直的平面)与轨道面的交角来表示；而在地心天球上，则表现为黄道(地球绕太阳公转的轨道)与天赤道的交角，称为黄赤交角。黄道与天赤道的两个交点，在北半球分别称为春分点与秋分点，合称二分点。黄道上距天赤道最远的两点，在北半球上分别称为夏至点和冬至点，合称二至点。 黄赤交角的存在，具有重要的地理意义。黄赤交角是地球上四季变化和五带形成的根本原因。 开普勒三定律 德国天文学家开普勒在哥白尼日心说体系的基础上研究了大量行星运动资料，总结发现了行星运动三条定律，定量地阐明了行星运动的真实轨道的几何形状和运动规律。实际中，太阳系中的小行星、周期彗星以及规则卫星也都是遵照开普勒三大定律运行。因此，开普勒被誉为“天空的立法者”。 第一定律：行星绕日公转轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 第二定律：行星向径(太阳与行星中心的连线)在单位时间内，扫过相等的面积。行星的轨道速度是随其距日远近而变化的。行星离日近时，公转速度大，在近日点公转速度最大；行星离日远时，公转速度小，在远日点附近运行速度最小。其原因是由面积定律所决定。右上图所示，行星在近日点附近时，单位时间所运行的弧段长，故速度快；而在远日点附近时，单位时间所运行的弧段短，故速度慢。 第三定律：行星绕日公转周期的平方与它们与日平均距离的立方成正比。 开普勒第二定律实质上是动量矩守恒定律。即行星在近日点运行地快些，才不被太阳拉过去；行星在远日点运行地慢些，才不脱离太阳引力而跑掉。 地球公转的速度 地球公转的角速度和线速度，都因季节而变化。由于日地距离的变化，造成太阳对于地球的引力的变化：地球离太阳近时，它受太阳的引力就大，公转的角速度和线速度都变大；地球远离太阳时，速度就变小。 地球于每年1月初经过公转轨道的近日点，7月初经过远日点。因此，自1月初到7月初，地球离太阳越来越远，公转速度逐渐减慢；自7月初到次年1月初，地球距太阳越来越近，公转速度渐次变快。当地球位于近日点时，公转速度最快(线速度303kms，角速度6110日)；当地球位于远日点时，公转速度最慢(线速度293kms，角速度5710日)。地球公转的平均线速度为2978kms，平均角速度为每日约59，只有地球向径单位扫过的面积速度始终不变。 话说闰年 在公历(格里历)纪年中，有闰日的年份叫闰年，一般年份365天，闰年为366天。由于地球绕太阳运行周期为365天5小时48分46秒(合36524219天)即一回归年，公历把一年定为365天。所余下的时间约为四年累计一天，加在二月里，所以平常年份每年365天，二月为28天，闰年为366天，二月为29天。因此，每400年中有97个闰年，闰年在2月末增加一天，闰年366天。闰年的计算方法：公元纪年的年数可以被4整除，即为闰年；能被100整除而不能被400整除为平年；能被100整除也可被400整除的为闰年。如2000年是闰年，而1900年不是。 中国旧历农历纪年中，有闰月的一年称为闰年。一般年份为12个月，354或355天，闰年则为13个月，383或384天。农历作为阴阳历的一种，每月的天数依照月亏而定，一年的时间以12个月为基准；为了合上地球围绕太阳运行周期即回归年，每隔2到4年，增加一个月，增加的这个月为闰月，因此农历的闰年为13个月。 农历没有第十三月的称谓，闰月按照历法规则，排放在从二月到十月的过后重复同一个月，重复的这个月为闰月，如四月过后的闰月称为闰四月。 农历闰年闰月的推算，3年一闰，5年二闰，19年七闰；农历基本上19年为一周期对应于公历同一时间。如公历的2001年5月27日、1982年5月27日和1963年5月27日这个日子，都是闰四月初五。 昼夜长短概说 在太阳照射下，地球被分为昼夜两个半球：向太阳的半球是昼半球，背太阳的半球是夜半球。昼夜两半球之间的分界线叫做晨昏线，是地球的一个大圆。晨昏线经过的各地，正经历着一天中的清晨和黄昏。那里见到的太阳，正好位于东方或西方的地平线上。 地球不仅在空间有昼夜半球之分，而且由于地球的自转和公转，昼夜两半球在时间上不断地相互交替，使得各个地点时而位于昼半球，因而经历着白昼；时而位于夜半球，因而经历着黑夜，形成昼夜交替。昼夜交替的周期约为24小时，即通常所说的一日，叫做一个太阳日。 昼夜的长短，视晨昏线分割纬线的情况而定。一般情况下，纬线被晨昏圈分割成两部分：位于昼半球的部分叫昼弧；位于夜半球的叫夜弧。昼弧和夜弧的弧长，决定该地的昼长和夜长：弧长15，折合时间1小时。各地的昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化。 当太阳直射点落在赤道时，晨昏圈通过两极，等分所有纬线，各地昼夜等长。 北半球夏至日时，太阳直射北回归线，晨昏圈与南北极圈相切。此时，北半球各地昼最长而夜最短；南半球则相反。北半球的昼长和南半球的夜长，都随纬度增高而增大。北极圈内纬线全线是昼弧，昼长达24小时，形成极昼。南极圈内则出现极夜现象。当北半球冬至日时，太阳直射南回归线，这时，南北半球的昼夜长短分布情况与夏至日相反。 赤道是唯一保持昼夜等长的地方。由于赤道和晨昏圈都是地球的大圆，两者相交时互相平分，昼弧夜弧始终等长，因此昼夜长短保持不变。 昼夜长短的季节变化 昼夜长短因季节变化而变化，因纬度而不同。但全球各纬度存在一些共同情况：二分日时，全球昼夜平分，均为12小时；二至日时，昼夜长短极端，或昼最长、夜最短，或昼最短而夜最长。 全球各纬度昼夜长短的季节变化，都以二分二至日为界。二分日发生昼长夜短与昼短夜长的交替、极昼和极夜地带、昼长夜短和昼短夜长地区发生南北倒转，并由昼夜平分开始趋向极端。二至日发生昼减夜增和昼增夜减的交替。 昼夜长短极值出现的时间，南北两半球相反。北半球昼最长(夜最短)的时候，南半球昼最短(夜最长)。北极地区发生极昼时，南极地区则是极夜。 在南北极圈内，都有极昼和极夜。它们的范围大小，随太阳赤纬而变化。自春分到夏至，北极地区的极昼和南极地区的极夜，都从极点扩大到极圈；自夏至到秋分，则从极圈缩小到极点。冬半年的情形则相反。 晨昏线(圈)的特征、利用和画法 1晨昏线(圈)是昼夜半球的分界线，它的平均位置通过南北两极。太阳直射点作回归运动的同时，晨昏线也摆动于南北两极的两侧各2326。其特征可以从以下两个方面进行把握：晨昏圈所在平面永远与太阳光线垂直；必须通过地心。 2利用晨昏线判断太阳直射点的位置、某地昼夜长短和日出日落状况。晨昏线经过极点，即晨昏线与经线圈重合时，太阳直射点在赤道上(春分或秋分)；晨昏线与极圈相切，则太阳的直射点在回归线上(夏至或冬至)。晨昏线将其所经过的纬线圈分为两部分，位于昼半球的是昼弧，位于夜半球的是夜弧；昼弧长则白天长，夜弧长则黑夜长。晨昏圈分为晨线和昏线，根据地球自转方向，由夜半球进入昼半球的为晨线，晨线上的各点为日出状态；反之则为昏线，处于日落状态。 3晨昏线的画法。依据晨昏线的特征，在太阳光照侧视图上，过地心作太阳光线的垂线即为该日晨昏线(注意二至日晨昏圈与极圈相切，反映出极圈内的极昼或极夜状况)。然后用斜线表示夜半球(注意斜线不与经线或纬线平行)。 正午太阳高度 太阳高度是指太阳对于地平面的高度角，它在很大程度上决定着地面获得太阳热能的多少。太阳高度大的时候，同样的太阳光束照射在较小的地面上，并且这时太阳光透过大气的路程较短，被大气吸收和散射程度较小，所以地面上单位面积获得的热量就较多。 对于一个地点来说，太阳位于天顶(并非所有的纬度都能达到)的时候，它的高度最大；太阳出没的时候，其高度为0。从全球范围来讲，在太阳直射点上，太阳高度为90；从这里开始，太阳高度向四周降低，作同心圆分布；到晨昏线上，太阳高度为0。 在一日内，太阳以不同的高度照射地面。从早晨日出到傍晚日落，太阳高度先是由小变大，然后由大变小；正午时刻，太阳中天，这时它升得最高，称为正午太阳高度。正午太阳高度因纬度而不同。概括地说，太阳直射的纬度，正午太阳高度最大，H=90，由此向南北纬度递减。两地的纬度差，就是它们的正午太阳高度差。一地正午太阳高度的大小，可以用下面的公式来计算： H=90一一 式中