1、宇宙中的地球 一、教学目标 （一）知识与技能 1了解宇宙的概念、物质形态和特点。 2 了 解 天 体 的 概 念 及 类 型 ， 以 及 天 体 系 统 的 级 别 和 地 球 在 天 体 系 统 中 的 位 置 。 3 了 解 地 球 是 宇 宙 中 既 普 通 又 特 殊 的 天 体 ， 正 确 理 解 地 球 上 生 命 存 在 的 条 件 。 4通过对九大行星数据的对比、分析、归纳，培养学生观察思维的能力。 （二）过程与方法 1通过应用多媒体演示有关人类探索宇宙的内容（如阿波罗登月计划等） ，结合教师 的讲解，了解人类对宇宙的认识过程，提高学生的思维、想像能力。 2通过读太阳系结构示意
2、图（图 1.4） ，了解地球在太阳系中的位置及与其他行星的相 互关系，提高学生观察和从图中获取信息的能力。 3通过示意图、数据表、多媒体保件演示等方式，了解宇宙的物质性（天体） ，宇宙 的运动性（天体系统） ，从而认识地球的宇宙环境，建立正确的宇宙观、地球观。 （三）情感态度与价值观 1激发学生探究地球宇宙环境的兴趣，培养热爱科学和勇于探索的精神，提高地理审 美情趣。 2培养学生树立正确的宇宙观和世界观，从而树立破除迷信、崇尚科学、求真务实的 科学态度 3使学生树立物质是运动的、运动是有规律的辩证唯物主义观点。 4通过观赏集科学性与观赏性于一体的天文图片或影像，培养学生欣赏美。 感受美的能力和
3、高尚情操。 二、教材分析 本节教材由三大部分组成 ，其一是地球在宇宙中的位置，其二太阳系的一颗普通行星 地球，其三存在生命的行星。 关于地球在宇宙中的位置，首先介绍了天体概念与各种天体的基本特 点。然后 通过天 体系统的形成与构成来描述地球在宇宙中的位置。从而使学生掌握地球的宇宙环境。 地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。 宏观层面上是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系太阳系银河系（河外星 系）总星系；微观层面上是指地球在太阳系所处的位置。了解地球所处的宇宙环境， 目的不是要系统地学习天文知识，而是要为认识地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星 打下基
4、础。 地球上发生的许多地理现象与宇宙环境有关。宇宙是什么？宇宙又是怎么样的？地球 在宇宙中处于什么样的地位？自古以来，人类就为此而困惑，因此而探索。 教材中讲的宇宙只是“可见宇宙” 或“已知宇宙” ，是目前人类观测到的宇宙，远不 是宇宙的全部。人 类对宇宙的认识经过了不断地修正、不断地接近真理的过程。人们对宇 宙的认识有几个代表性的阶段，要使学生了解到人类对宇宙的认识的确经历了漫长的过程。 当然，本段内容的重点还是要放在人类目前观测到的宇宙上。 宇宙是怎样的？宇宙是物质的，宇宙处于不断的运动和发展之中。宇宙是多样而又统 一的、分层次的。万有引力和天体的永恒运动维系着它们之间的关系，组成了多层次
5、的天 体系统。宇宙中的物质不仅种类多，就是同一种天体，它们的物理性状也是千差万别的。 教材受篇幅限制，没有举例说明，教师在讲课时，可以根据有关资料作些补充。例如，就 拿恒星来说，恒星的直径有的小到几千米，有的大到 10 亿千米以上；恒星的质量大约介于 太阳质量的零点零几倍到 120 倍之间；恒星的发光程度不同，据此可以分成 7 个不同的级 别（超巨星、亮巨星、巨星、亚巨星、主序星、亚矮星、白矮星） ；恒星的温度有几千摄氏 度到几万摄氏度的差别。 宇宙处于不断地运动和发展中，对此，要从两个方面加以理解： 第一，物质的运动是宇宙中的普遍规律。介绍时首先要引入天体系统的概念，然后分 别从组成和尺度两
6、个方面简单说明了地月系、太阳系、银河系和河外星系。总星系等不同 的天体系统。天体系统自身和不同天体系统之间有规律地运动，又说明宇宙处于有序的状 态之中，是有层次和结构的物质世界。教材把多层次的天体系统分成银河系和河外星系与 太阳系和地月系两部分加以阐述。银河系和河外星系主要由恒星等较大的天体组成，通常 以星系为基本单位。恒星之间的距离以光年为最小单位。对于太阳系和地月系，教材主要 阐述了太阳系及其组成、地月系及其运动等基本内容。 第二，作为整体的宇宙也在不断地演化。关于这一点，教材没有叙及。但教师要收集 有关资料对其加以补充。对于宇宙的演化，天文学界建立了不同的宇宙模型，其中得到公 认的是“大
7、爆炸宇宙学说” 。根据实际情况，教师可以对其加以介绍。 太阳和月球是距离地球最近的两个天体。地球与宇宙环境之间物质和能量的关系，更 突出地体现在与这两个天体之间的关系上。太阳对地球的重要性是显而易见的，可以说没 有太阳就没有地球的一切。在本节，太阳系主要侧重于介绍其八大行星及其组成物质，太 阳对地球的影响（比如太阳辐射）则放到第二节讲授。 地月系中，最能直观地反映日、地、月三者关系的自然现象就是月相，除月相外，还 有月食、日食、潮汐等。教材受课时的限制，没有介绍这些知识。因此，可以引导学生通 对本章最后设计的“问题研究月球基地应该是什么样子”进行探索活动加以了解。 关于太阳系中的一颗普通行星，
8、此为本节的重点。在太阳系八大行星中，从质量、体 积、运动等方面看，地球只是 其中的普通一员。 地球的普通性，是讲地球作为宇宙中的一颗行星，具有行星的一般特征。教材以图的 形式展了太阳系八大行星的质量、体积数据和外表特征。是想让学生从行星的质量、体积、 运动等方面看，地球只是其中的普通一员。但是，存在生命尤其是高级智慧生命又使地球 成为太阳系中特殊的一员。很显然，地球上为什么适宜于生命生存和繁衍是需要重点讲述 的内容。 地球的特殊性，是对地球上存在生命物质，尤其是高级智慧生物来说的。地球上之所 以存在生命，教材主要从地球在太阳系中的位置、体积、质量、内部物质运动等方面进行 了分析，尤其是充足的水
9、分、足够厚度和成分恰到好处的大气层、适宜的温度范围等，说 明地球的这些条件可以满足生命出现所需要的温度、液态水、大气等。然而，生命的起源 是一个相当复杂的问题，涉及许多学科领域，地理课不可能完全解释清楚。我们只能从地 理环境的角度予以简单说明。教材将地球特殊性限定在太阳系范围之内，隐含着在太阳系 之外可能有存在生命的星球。实际上，人类也一直在为寻找“外星人”而努力，目前已在 太阳系之外发现了几十颗可能会有生命的行星。 本节教材的重点主要有：天体及天体系统；地球的普通性和特殊性。难点主要有： 地球上生命存在的原因；有无地外生命。 要突出重点，突破难点，可采用下述方法：利用多媒体辅助教学，动态演示
10、宇宙中 有关天体的知识；提供直观教具，如八大行星位置及运动模型、月相变化模型等；通 过示意图、数据表，读图分析、讨论。 三、教学设计 本节教材是高中地理的开篇，有很多内容是学生以前未接触过的，有的内容还很抽象。 因此，在教学方法上，一要分清主次，抓住重点。本节的标题是宇宙中的地球，讲述了是 以地球为中心的宇宙环境，地球的宇宙环境是极其辽阔的，但其中与地球最为密切的是地 球所在的太阳系和地月系。了解这些之后，便可知道本节的重点是日、地、月三者关系及 其地球本身的运动，其他如天球、恒星。星云、行星等知识，则可大大精简。二是注重空 间概念的建立。本节不少内容涉及几何空间，教学时要充分引导学生发挥空间
11、想像能力， 注重运用数学等相关学科的知识，来解释有关地理问题。同时，还可以自制模型，或编导 多媒体课件进行演示，帮助学生理解相关教学内容。 对于四个层次的天体系统的教学，可采用多媒体手段演示各种天体的主要特点及各种 天体的视形状，引导学生认识到宇宙是由物质组成的，宇宙中物质的存在形式是多种多样 的。在此基础上，讲述天体的概念及天体的主要类型。天体是宇宙中物质的存在形式，它 的主要类型包括恒星、星云、行星及其卫星、流星体、彗星、气体和尘埃等。要通过模拟 演示各种天体系统的运动及相互关系，引导学生得出宇宙是有层次的，并处在有序运动状 态之中的结论。所谓天体系统是运动着的天体因相互吸引和相互绕转而形
12、成的。由恒星等 较大的天体所组成的天体系统，例如银河系和河外星系，通常以星系为基本单位；太阳系 和地月系是银河系内比较小的天体系统。 天体系统的级别和层次，可用如下框架图表示： 地球在宇宙天体系统中是一颗极普通的行星，在太阳系中与其他行星，特别是与水星、 金星、火星也没有大的区别，这可为讲授下一段内容作一些铺垫。太阳系和地月系的讲授， 要重点讲清楚太阳系的组成及其相互运动，地月系中月球旋转的基本特点以及月、地、日 三者的关系。 关于普通而特殊的行星地球的教学，要通过演示及对教材所提供的图、表的阅读， 从行星的角度说明地球在质量、体积、平均密度、自转和公转运动方面虽有自己的特点， 但与其他行星相
13、比，并无特 殊，只是一颗普通的天体，从而说明地球的普通性。为什么地 球又是一颗特殊的行星呢？要 通过介绍并演示人类不断进行宇宙探测的资料和所取得的成 果，尤其是生命探测方面的成就，说明目前人类知道在太阳系中只有地球上存在生命，特 别是高智慧的生命，所以地球又是一颗特殊的天体，具有特殊性。在此基础上，要进一步 引导学生认识并理解，地球上生命的存在是有条件的，比如地球上存在适宜生命繁衍的温 度、大气、水分等，进而还可深化到地球生命出现的宇宙环境。 关于地球是太阳系中唯一适宜生命繁衍的星球，还可以从以下几个方面加以讲述： 第一，优越的行星位置。太阳系九大行星中，地球与太阳的距离适中，得到的太阳辐 射
14、强度适中，加上有大气层的保护，大气中的二氧化碳含量较低，有较 弱的温室效应，所 以地 球上年均温度保持在 15左右，最适宜生命的繁衍。金星离太阳更近，受太阳辐射较 强，大气中二氧化碳浓密，温室效应极强，表面年平均温度高达 480；火星离太阳远， 受太阳辐射弱，大气稀薄，虽有较强的温室效应，但年平均温度只有一 60。金 星和火星 的环境温度对生命的繁衍都是不适宜的。离太阳更近的水星和更远的其他大行星，温度条 件就更加恶劣了。地球所处的优越的行星位置是地球上生命繁衍的首要条件。 第二，优越的物理状况。由质量和半径决定的地球表面引力场，引力加速度为 98 米 秒 2，形成一个适宜生命繁衍的引力环境。
15、太空生物实验表明，在失重条件下发育的昆 虫，生命周期缩短。受过专门训练的宇航员虽然能够在失重状态下生活，但航天医学研究 表明，长期失重会导致人体的平衡和定向控制能力失调，体液和血液循环系统障碍等。行 星的重力场太弱会导致大气分子逃逸。重力场过于强大，使人体在同样质量的情况下体重 增加。这两种情况，都不利于生命的繁衍。 地球大气成分 78是氮，21是氧，有少量的水气和二氧化碳。生物体的新陈代谢离 不开大气，没有大气生物就不能存活。此外，大气层还对地表温度有重要的调节作用，大 气层阻挡了太阳紫外线和流星体的袭击。 地球表面 71是水，29是陆地。水不仅是人类和其他生物生存所必需的，而且在地 质演化
16、和生物进化过程中起着重要的作用。水体能储存大量的热能，对地球昼夜温差起重 要的调节作用。 第三，恰到好处的自转和公转。地球自转使地球上有昼夜变化，平稳而缓慢的自转对 地球表面温度的均衡至关重要。水星自转太慢，一昼夜长达 176 天，水星上的一天相当于 地球上的半年，所以水星白天温度高，达 427，而 夜晚则为一 175。木星自转太快， 一昼夜只有 9 小时，如果地球自转也这么快，人类和其他生物的生命节律就要大不相同了。 地球公转周期为 365 天多，这一周期的长短是由到太阳的距离决定的。地球在公转过 程中，自转轴保持着 235 的倾斜角度，这是造成南北半球一年四季和昼夜长短变化的 原因。它使季
17、节与气候形成明显的以年为周期的节律，这对于大多数生物的生命周期和生 活规律也是至关重要的。 通过本节的教学，要让学生认识到：一是人类对宇宙的认识是不断发展的；二是地球 生命的出现离不开地理环境，地理环境的发生、发展、演化离不开宇宙环境；三是宇宙中 的天体只要具备了适宜的温度、大气和水等条件，才可以形成生命。 对于本节的教学，建议采用多媒体辅助教学。 首先，教师可播放关于宇宙知识方面的多媒体内容； 接着，教师用课件或投影展示有关思考题，激发学生的学习热情和兴趣。 1人类对宇宙的认识经历了怎样的过程 ？ 2我们把 ，统称天体。天体间 和 形成天体系统。 3太阳系由 等构成，是太阳系的中心天体。 4
18、请由小到大列出天体系统的层次。 5为什么说地球是一颗既普通又特殊的行星？ 6由于 使地球处于一种比较安全的宇宙环境之中。 7地球上出现生命物质的原因是 。 对于以上题目，教师不要求学生回答，只交代为了能够回答上述问题，我们开始学习 有关宇宙中的地球的知识。 （一）人类对宇宙的认识 时间：上百亿年。 空间：上百亿光年。 提问：什么叫宇宙？ 学生根据已有知识归纳：宇宙是空间和时间的总和，是由各种形态的物质构成的，是 在不断运动变化的。 提问：什么是天体和天体系统？ 演示有关恒星、行星、卫星、星云、流星、彗星，星际空间的气体和尘埃的相片或影 片。 引导学生欣赏并指导学生得出结论。 提问：天体系统是怎
19、样形成的？ 学生思考：天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统 提问强化：天体系统必须具有相互吸引和绕转的关系，否则就不能称天体系统。如星 座就不能叫天体系统，单独一个天体也不能成为天体系统。 。 （二）四个层次的天体系统 物质性：天体多样性 运动性：天体系统层次性 引导学生从大到小的顺序列出天体系统的层次。 学生归纳：总星系银河系太阳系地月系演示投影片或课件。 地球是宇宙中的一个天体，它是怎样的一个天体呢？ 太阳系由九大行星组成，地球与其他天体比较， 只是一颗极其普通的行星， 地月系是小尺度的天体系统。演示教材上的图和九大行星基本数据表，说明地球的普通性。 在讲述中，可先提出下列问题： 八大
20、行星距离太阳由近到远的排列顺序是什么？ 八大行星公转方向、轨道形状、轨道平面有何特点？ 八阳系的中心天体是什么？为什么？ 八大行星所获得太阳辐射的热量，与它们距离太阳的远近有何关系？ 学生回答教师补正： 水星、金星、地球、火星、木星、天王星、海王星。 同向性（自西向东） ，近圆性，共面性的特点。 太阳。因为太阳质量占太阳系总质量的 9986，且太阳系内其他天体都绕其公转。 距离太阳越近，获得太阳辐射的热量越多；反之，则越少。 在以上提问的基础上，再提出下列问题，让学生思回答： 为什么说地球是太阳系中的一颗普通行星？ 学生归纳：在太阳系的九大行星中，虽然地球的质量、体积、平均密度、公转和自转 运
21、动有自己的特点，但与其他行星比较并不特殊。 为什么有人说地球又是一颗特殊的行星？ 学 生 讨 论 ： 迄 今 为 止 地 球 是 人 类 观 测 到 的 所 有 星 球 中 唯 一 有 生 命 繁 衍 的 行 星 。 为什么地球有生命，而其他星球上没有呢？ 学生回答，教师补正：从外部条件上看，地球在漫长的发展演化过程中，太阳没有明 显的变化，地球光照条件稳定，生命由低级向高级演化并且没有间断。由于八大行星具有 公转的同向性、共面性、近圆性特点，大小行星互不干扰，各行其道，使地球具有安全的 宇宙环境。从自身条件看：日地距离适中，使地球有适宜的温度条件，有利于液态水的 存在，为生命活动创造了条件。
22、地球的体积、质量适中，吸引大量气体聚集在其周围， 漫长的演化，形成了以氮、氧为主适宜生物呼吸的大气。原始大洋的形成，地球上最初 的单细胞生命就诞生于大洋之中。 归纳： 稳定的太阳光照 （1）外部条件 安全的运行轨道 温度 （2）自身条件 大气 水 学生思考： 1若日地距离太近或太远，情况会怎样？ 2若地球的体积、质量太大或太小，情况又会怎样？ 3地球上有适宜生物存在的温度，除了日地距离适当外还有什么原因？ 参考答案： 1日地距离太近，温度过高，会由于热扰动太强，原子根本不能结合在一起，因而不 会形成分子，更不用说形成复杂的生命物质了；日地距离太远，地表太冷，分子牢牢地聚 在一起，只能以固态和晶体存在，生物也无法生存。 2 若 地 球 的 体 积 和 质 量 太 小 ， 引 力 太 弱 ， 地 球 上 的 气 体 将 会 逃 逸 到 太 空 ， 因 此 ， 地 球 表 面 就 不 会 存 在 大 气 层 了 。 相 反 ， 如 果 地 球 的 体 积 、 质 量 太 大 ， 又 会 保 持 太 厚 的 大 气 层 和 太 多 的 有 害 气 体 。 氮 和 氧 气 是 地 球 大 气 层 漫 长 演 化 的 结 果 。 3地球自转周期不长不短，使昼夜更替周期只有 24 小时，白昼增温而不过分炎热， 黑夜降温却不过分寒冷。
