内容正文:
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1.1.1 地球的自转规律
第一章 地球的运动
1
学习任务
结合实例,理解昼夜更替和时差产生的原因;
说明地转偏向力对地表水平运动物体产生的影响;
通过经纬网图及昼夜分布图,从时空综合的角度分析地球自转特征、晨昏线以及时间的计算。
▷ 学习目标
1.1 结合实例,说明地球运动的地理意义。
▷ 课标要求
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为什么这些恒星在天空中看起来都围绕着北极星附近做圆周运动?
▷ 兴隆观测站拍摄到的星轨照片
2011年11月,在国家天文台兴隆观测站,拍摄团队将相机对准北极附近的星空并固定好,通过长达6小时的曝光,得到一张绚丽的星轨照片。
北极星
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基础概念
地 轴
北极星
地轴
地球自转的旋转轴
延长方向指向北极星
N
▷ 地轴示意图
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自转方向
自西向东
北极上空俯视
N
南极上空俯视
S
逆时针旋转
顺时针旋转
北极上空
南极上空
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任务一:从侧视、北极上空俯视、南极上空俯视三个视角观察地球自转方向,绘制示意图。
侧视
自西向东
北极上空俯视
逆时针
南极上空俯视
顺时针
N
S
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补充拓展:地心说与日心说
▷ 托勒密及其“地心体系”
▷ 哥白尼及其“日心体系”
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傅科的演示生动地证明:地球绕地轴在不停地旋转。
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▷ 北极星附近星辰运动轨迹
北极星
Q1为什么北极星的位置基本静止不动,而附近星辰的运动轨迹呈弧线形态?
在国家天文台兴隆观测站,拍摄团队将相机对准北极附近的星空并固定好,通过6小时曝光,得到一张绚丽的星轨照片。
地球绕地轴自转
地轴的北端始终指向北极星附近
Q2围绕北极星的天体运动方向是怎样?
北半球,逆时针
日月星辰 东升西落
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恒星相对于地球可看作是固定不动的,由于地球自转,照相机也跟着地球转动,结果恒星看似在围绕北极星做圆弧形运动。
▷ 北极星附近星辰运动轨迹
北极星
Q3北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系?
在国家天文台兴隆观测站,拍摄团队将相机对准北极附近的星空并固定好,通过6小时曝光,得到一张绚丽的星轨照片。
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注:南半球看不到北极星
A
α
θ
β
地平面
α 表示 A 地观察北极星的仰角(地平高度).
θ 表示 A 地的地理纬度.
∵ α+β=90°,θ+β=90°
∴ α=θ
右图中,
北极星的地平高度=当地的纬度
写出 α 与 θ 的关系式.
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P
恒星
太阳
地球
地心
当地球位于E1时,太阳(S)、某恒星(★)、地心、某地点(P)位于同一直线。
当地球位于E2时,地球已自转_______,P又位于同一恒星和地心的连线上。从E1到E2为______日:_____________。
当地球位于E3时,地球已自转_________,P又位于太阳(S)与地心的连线上。从E1到E3为______日:_________。
S
▷ 恒星日与太阳日示意图
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P
地球公转轨道
地球自转
同一颗恒星
当地球位于E1时,太阳(S)、某恒星(★)、地心、某地点(P)位于同一直线。
当地球位于E2时,地球已自转_______,P又位于同一恒星和地心的连线上。从E1到E2为______日:_____________。
当地球位于E3时,地球已自转_________,P又位于太阳(S)与地心的连线上。从E1到E3为______日:_________。
360°
恒星
23时56分4秒
E1
E2
S
注:遥远的恒星距离地球非常遥远,地球自转一周过程中的公转可以忽略,地球某条经线两次正对遥远的恒星,就是自转360°的时间。
▷ 恒星日与太阳日示意图
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P
地球公转轨道
恒星日
E1
E2
E3
太阳日
当地球位于E1时,太阳(S)、某恒星(★)、地心、某地点(P)位于同一直线。
当地球位于E2时,地球已自转_______,P又位于同一恒星和地心的连线上。从E1到E2为______日:_____________。
当地球位于E3时,地球已自转_________,P又位于太阳(S)与地心的连线上。从E1到E3为______日:_________。
360°59′
360°
恒星
太阳
24小时
23时56分4秒
S
P
P
同一颗恒星
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恒星日 太阳日
定义 以遥远的恒星为参照
自转一周所用的时间 以太阳为参照
自转一周所用的时间
参照物 遥远的恒星 太阳
转过角度 360° 360°59′
性质 真周期 假周期
所用时间 23时56分4秒 24时
用途 科学研究 日常生活
▼恒星日与太阳日的区别
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任务二:今晚20:00,小王从天文望远镜中欣喜地看到织女星,若保持望远镜位置和方向不变,明晚小王想再次在望远镜中看到织女星,应该什么时刻看?
恒星日比太阳日少了3分56秒
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Q4在经过6小时的曝光得到的这张星轨照片中,恒星在天空中转动了多少角度?
在国家天文台兴隆观测站,拍摄团队将相机对准北极附近的星空并固定好,通过6小时曝光,得到一张绚丽的星轨照片。
圆周运动物体的速度
角速度
线速度
▷ 北极星附近星辰运动轨迹
北极星
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角速度:
N
A
B
C
A′
B′
C′
同等时间内,点A、B、C,
旋转的角度:
经过的弧线长度:
∠ANA′=∠BNB′=∠CNC′
AA′
BB′
CC′
<
<
除南北两极点外,任何地点的
自转角速度都相等,约15°/h
南北极点的角速度和线速度=0
Q4在经过6小时的曝光得到的这张星轨照片中,恒星在天空中转动了多少角度?
转动了6h*15°/h=90°
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线速度:
自转线速度由赤道至两极递减
赤道的线速度最大,约1670km/h
在纬度相同情况下,海拔越高的地方自转线速度越大。
40000km
24h
1670km/h
赤道线速度:
≈
▷ 地球自转的角速度和线速度
注:赤道平均半径为6371km
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R
r
θ
地心
赤道
r=Rcosθ (θ为纬度)
N
S
纬线圈周长=
2πr
=2πRcosθ
=40000cosθ 千米
任一纬线的自转线速度 =
40000cosθ 千米
23时56分4秒
≈ 1670cosθ 千米/时
任务三:计算任一纬线的自转线速度。
60°纬线的自转线速度约为赤道的一半
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任一纬线的自转线速度
≈ 1670cosθ 千米/时
θ为纬度,θ∈(0,90)
▷ 余弦函数y=cosx的图象
自转线速度介于1670~1 447 km/h的位于低纬度地区
自转线速度介于837~1 447 km/h的位于中纬度地区
▷ 自转线速度和角速度随纬度的变化
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补充拓展
根据对珊瑚化石生长纹的研究,在距今3.7亿年前,1年约有400天。对于地球自转速度变慢的原因,至今科学家还未有定论,导致其变化的原因可能有潮汐运动、地壳运动、海平面变化等。
纬度 0° 30° 45° 60° 90°
线速度(km/h) 1670 1447 1181 837 0
角速
(°/h) 15 15 15 15 0
代表
城市 基多 新奥
尔良 哈尔滨 圣彼
得堡 北极
▼不同纬度角速度和线速度大小
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我国建设酒泉、太原、西昌三大内陆卫星发射基地后,又在海南文昌新建了航天发射基地。2016年11月3日20时,我国新一代重型运载火箭“长征五号”在文昌发射升空。“长征五号”是目前我国运载能力最强、推力最大的火箭,也是运载能力居世界第三位的火箭。
▷ “长征五号”火箭升空
▷ 我国四大卫星发射基地分布
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Q1 通常来说,在火箭升空后,火箭助推器和部分箭体会被剥离,形成火箭残骸。火箭残骸一般坠落在发射点以东1000千米的范围内。想一想,火箭残骸坠落在发射点以东的原因是什么?从提高火箭残骸坠落的安全性方面考虑,文昌发射基地有何地理位置优势?
Q2 与酒泉、太原、西昌等较高纬度的发射基地相比,从文昌基地发射运载火箭,同型号火箭的推力会增加10%左右。议一议,造成这一现象的原因是什么?
海南文昌相对其他三个航天发射中心地理纬度低,可充分借助地球自转动力,节省燃料,降低发射成本。
由于地球自西向东自转,火箭残骸会坠落在发射点以东。
文昌地处海南省,四面环海,火箭残骸坠落点位于海洋,安全性有保障。
地球自转:自西向东
低纬度自转线速度大
向东发射
推力增加
节约燃料
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总结
2.自转周期
3.自转速度
恒星日:23小时56分4秒(真周期)
太阳日:24小时(我们通常所说的一天)
线速度:自赤道向两极递减
角速度:极点为零,其他各处相等,为15度/小时
南北极点既无角速度也无线速度
1.自转方向
一日
S
N
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练习
(2021·浙江名校联考)读某地某日星空示意图,A、B表示不同的星座(恒星)。仰望晴朗的夜空,可看到( )
A.A星座绕北极星作逆时针转动
B.B星座产生的流星雨点亮夜空
C.北极星悬挂在南北半球的夜空
D.北极星与地平面夹角时刻在变
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A、B是恒星,相对于地球基本是不动的,地球绕地轴(指向北极星)自转
B是恒星,不是流星
北半球才可见北极星
地球地轴指向北极星,北极星与地平面夹角即观测者当地的纬度,夹角不变
练习
下图是地球表面某地自转线速度等值线分布图。完成下面小题。
1.图示区域大部分位于 ( )
A.北半球低纬度 B.南半球低纬度
C.南半球中纬度 D.北半球中纬度
2. 图中a、b两点纬度相同,但地球自转的线速度明显不同,原因是( )
A.a点地势高,自转线速度大
B.b点地势低,自转线速度大
C.a点地势低,自转线速度大
D.b点地势高,自转线速度大
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1.自转线速度约870-900,纬度低于60度→中纬度
2.自转线速度a大于b→a海拔较高
下节课再见!
第一章 地球的运动
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