内容正文:
第一章 地球的运动 第一节
地球的自转和公转
中图版 · 选择性必修一
探索
怎么证明地球的自转和公转?
1851年,“傅科摆”实验中,人们通过观察“傅科摆”,看到摆动方向沿顺时针方向缓缓转动。这种摆动方向的变化,说明观察者所在的地球在沿着逆时针方向转动,地球上的观察者才看到相对运动现象,从而证明了地球存在自转。
巴黎万神殿“傅科摆”
目 录
地球的自转
1
2
地球的公转
4
PART 01.
地球的自转
地球的自转
地球围绕其自转轴
旋转的运动
地球自转 | 形态
观察地球自转
思考:
地球绕什么旋转?
地轴的北端指向哪里?
地球(水平侧视)的自转方向是什么?
地轴
北极星附近
自西向东
地球自转 | 方向
1. 归纳地球自转的一般特点:
运动形式 旋转中心 方 向 周 期
自转
东
西
地轴
自西向东
右手回握法:右手拇指指向北极,四指回握方向即地球自转方向。
地轴
北极星
侧视图
2. 从北极上空和从南极上空看地球,地球自转方向的表现有什么差异?
顺时针
逆时针
N
S
北逆南顺
北极俯视
南极俯视
N
S
逆时针
顺时针
北极上空
南极上空
地球自转 | 方向
3. 地球自转为什么有两个不同的周期?哪一个是地球自转360°的周期?
选定的参考点不同,太阳日的参照点为日地中心连线,恒星日的参照点为同一恒星与地心连线。
恒星日地球自转________,时间是____________,
太阳日地球自转________,时间是_______。
(3) 地球自转的真正周期为_______。
360°
360°59′
23时56分4秒
24时
恒星日
恒星
道
地
球
公
转
轨
恒星日
太阳日
太阳
β
α
N
A
4. 为什么大部分地区选择太阳日为一天进行时间的计算?
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。
地球自转 | 周期
10
思 考
天文爱好者小明某日晚上20:00用天文望远镜观测到了26光年外的织女星,若观察设备不动,小明第二天几点能再次在天空同一位置观测到织女星?
答案:19点56分4秒
11
地球自转过程中,极点可以看作是不动的,其他各地都在做圆周运动。
如何描述圆周运动的物体的速度?
地球自转 | 速度
角速度
线速度
地球自转 | 速度
角速度
概 念:单位时间内转过的弧度。(α)
计算方法:ω = α / t
分布规律:除两极点外,任何地点的自转角速度都等于15°/h,(极点角速度=0)。
α
α
l1
l2
0°
60°
线速度
概 念:单位时间内经过的弧度长度。(l)
计算方法:v = l / t
分布规律:由赤道向两极递减,赤道最大,极点线速度=0。
地球自转 | 速度
A
纬度
线速度
分布规律:由赤道向两极递减,赤道最大,
极点线速度=0。同纬度海拔
越高,线速度越快。
“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”分别计算赤道和北纬60°地球自转线速度,说明它们有什么关系?
R
r
θ
地心
赤道
N
任一纬线的自转线速度=
纬线圈周长
自转周期
纬线圈周长=
2πr
=2πR·cosθ
=40000·cosθ 千米
60°纬度的自转线速度约为赤道的一半。
60°纬线圈周长=40000·cos60° 千米
=20000千米
自转周期相同
课堂探究1
0°
60°
地球自转 | 速度
为什么南北极点既无角速度
也无线速度?
旋转半径小,
线速度小
旋转半径大,
线速度大
因为地轴是不旋转的,极点在地轴上,所以极点不自转。
读图分析:在A地观察北极星的仰角(高度角)与该地纬度的关系。
A
α
θ
1
2
提示:
北极星高度角:北极星平行光线与地平面的夹角。( )
地平面的绘制:过A点作A点与地心连线的切线。
结论: α = 1 = θ
北极星仰角=当地纬度数
注:南半球看不到北极星
α
课堂探究2
α
思考:
为什么恒星在天空中看起来都围绕北极星附近作圆周运动?
这些恒星的运动方向是怎样的?
6小时中,这些恒星在天空中转动了多少角度呢?
北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系?
在中国科学院国家天文台兴隆观测站,拍摄团队将相机对准北极星附近的星空并固定好,通过长达数小时的曝光,得到的一张绚丽星轨照片。
2011年11月 兴隆观测站拍摄到的星轨照片
课堂探究3
北极星相对地平线的高度=拍摄地点的纬度,纬度越高,北极星的高度越大,北极点北极星的高度最大为90°。
1. 为什么恒星在天空中看起来都围绕北极星附近作圆