1.1 地球的自转和公转 2026-2027学年高二上学期高中地理人教版（2019）选择性必修一

这是一份高中地理同步教学课件，围绕人教版选择性必修一第一章“地球的运动”第一节内容，系统讲解地球自转和公转的概念、方向、周期、速度，以及黄赤交角的形成与影响，包含新课导入、核心素养、知识拓展、课堂小结和练习等模块，为教学提供完整学习支架。 资料特色突出核心素养培养，通过星轨照片导入引发探究，结合北极星仰角与纬度关系、线速度公式推导等知识拓展深化综合思维，设计绘制太阳直射点回归运动示意图活动提升地理实践力，课堂小练融入航天发射等实例。既帮助高二学生构建地球运动知识体系、提升空间分析能力，又为教师提供结构化教学资源，助力高效教学与高考备考。

第一节 地球的自转和公转 人教版·选择性必修一 第一章 地球的运动 新课导入 为什么这些恒星在天空中看起来都围绕北极星附近做圆周运动？北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系？ 2011年11月一个晴朗无月的夜晚，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6小时的曝光，得到一张绚丽的星轨照片（图1.1）。 图1.1 在兴隆观测站拍摄的星轨照片 核心素养 人地协调观 通过认识地球自转与公转运动的基本规律，理解地球运动是客观存在且遵循自然法则的，人类活动应尊重地球运动的规律，树立顺应自然的观念 区域认知 依据黄赤交角及太阳直射点回归运动，理解不同纬度地区接受太阳直射的情况不同，形成太阳辐射随纬度分布存在区域差异的空间认知。 综合思维 将自转、公转、黄赤交角等要素综合联系，分析各运动特征如何共同作用形成太阳直射点的回归运动，培养多要素相互作用的整体分析能力。 地理实践力 通过绘制地球公转轨道示意图、标注二分二至日太阳直射点位置等活动，在动手实践中验证地球运动规律，提升地理作图与空间想象能力。 课标要求：结合实例，说明地球运动的地理意义 教学重难点 01 重点 地球自转和公转运动的特点 黄赤交角的形成及影响 02 难点 地球自转和公转运动速度的变化规律 太阳直射点的回归运动 目录 CONTENTS 01 地球的自转 02 地球的公转 03 黄赤交角及其影响 PART 1 地球的自转 概念及自转轴 概念：地球绕其自转轴的旋转，叫地球的自转。 地轴：是连接南北极点且通过地心的遐想轴 地轴不参与自转，北端始终指向北极星附近 知识拓展 西藏阿里古格遗址 冰岛的星轨 北极星仰角和当地纬度的关系 ①北半球某地观察北极星的仰角=当地纬度。如图中∠1=∠4 ②纬度越高，北极星仰角越大。若A地位于北极点，则∠1=90°；若A地位于赤道，则∠1=0°。 ③在南半球观察不到北极星。 自转方向 方向 俯视：“北逆南顺” S N 侧视：“自西向东” 逆时针 顺时针 思考 图1.2 地球自转示意 如果从北极上空看地球，它是做顺时针方向旋转，还是做逆时针方向旋转？如果从南极上空看，情况又是怎样呢？ 从北极上空看，地球做逆时针方向旋转； 从南极上空看，地球做顺时针方向旋转 知识拓展 利用经度法判断地球的自转方向 地球自西向东自转，因此东经度增大的方向与自转方向一致，而西经度增大的方向则与自转方向相反。 30°E 100°E 100°W 30°W 20°W 0° 10°E 170°E 180° 160°E 地球自转方向 自转周期 图 太阳日与恒星日 注：E₁作为地球的初始位置，当地球位于E₂时，地球已自转360°;当地球位于E₃时，地球已自转360°59'。 太阳日 概念：某地经线连续两次通过太阳与地心连线的时间间隔 参照物：太阳 自转角度：360°59′ 时间长度：24时 意义：为昼夜更替的周期、太阳高度日变化的周期，多用于生活和生产 自转周期 图 太阳日与恒星日 注：E₁作为地球的初始位置，当地球位于E₂时，地球已自转360°;当地球位于E₃时，地球已自转360°59'。 恒星日 概念：某地经线连续两次通过同一恒星与地心连线的时间间隔 参照物：遥远的恒星（除太阳外） 自转角度：360° 时间长度：23时56分4秒 意义：是地球自转的真正周期，多用于科学研究 知识拓展 太阳日与恒星日的差异成因 当地球位于E1时，图中遥远的恒星M、太阳与观察者P、地心位于同一直线上 当地球公转到E2时，地球已自转360°，观察者P位于恒星M和地心连线上。E1到E2的时间间隔为1恒星日 当地球公转到E3时，地球已自转360°59′，观察者P位于太阳和地心连线上。E1到E3的时间间隔为1太阳日 结论：恒星日是地球自转的真正周期，太阳日比恒星日长3分56秒是因为地球在自转的同时还在绕太阳公转 自转速度 图1.3 地球自转角速度和线速度 角速度 概念：地球表面某点单位时间转过的角度 公式： 大小及变化规律：地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都约为15°/h，每4分钟转动约1° 角速度：除南、北极点外都相同。 注：360°÷24=15°/h 自转速度 图1.3 地球自转角速度和线速度 线速度 概念：地球表面某点单位时间转过的弧长 公式： 大小及变化规律：①地球自转线速度从赤道向两极递减，赤道最大（1670km/h），极点为0；② 角速度：除南、北极点外都相同。 注：cos60°=1/2，故60°纬线上的线速度约是赤道上线速度的一半 线速度：赤道最大，向两极逐渐减小。 思考 图1.3 地球自转角速度和线速度 1. 地球自转线速度由赤道至两极有什么变化规律？ 地球自转线速度由赤道向两极递减，赤道最大，极点为0 2. 南北两极点的角速度和线速度分别是多少？ 南北两极点的角速度和线速度都是0 知识拓展 地球自转线速度计算公式的推导 赤道 P φ R r N S 设赤道上某点的自转线速度为ν0，由于赤道的周长约为4万千米,故ν0≈40000/24≈1670(km/h) (此处四舍五入为整十数)。可利用数形结合的方法推导出其他地点自转线速度的计算公式。如左图所示，P点的纬度为φ,其纬线圈的半径为r,地球的半径为R,则r=Rcosφ,P地自转线速度=2πRcosφ/24≈1670cosφ(km/h) 知识拓展 地球自转线速度的主要影响因素及应用 影响地球自转线速度的主要因素 因素 影响 关系 纬度 海拔相同的地区，纬度越低，线速度越大 负相关 海拔 同一纬度地区，海拔越高，线速度越大 正相关 知识拓展 地球自转线速度的主要影响因素及应用 地球自转线速度大小的应用 北 判断南北半球：由北向南，自转线速度越来越大的为北半球，越来越小为南半球，右图中A、B两地位于北半球 判断纬度带：自转线速度0—837km/h→高纬度地区；自转线速度837—1447km/h→中纬度地区；自转线速度1447—1670km/h→低纬度地区；由上图中A位于中纬度地区，B位于高纬度地区 知识拓展 地球自转线速度的主要影响因素及应用 地球自转线速度大小的应用 北 判断地势高低：地球自转线速度等值线凸向数值小处，该地线速度比同纬度其他地区大，该地地势较高，如图中A地可能位于山地、高原等 判断地势高低：地球自转线速度等值线凸向数值大处，该地线速度比同纬度其他地区小，该地地势较低，如图中B地可能位于谷底、盆地等 5月29日晚，搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射取得圆满成功。 PART 2 地球的公转 地球公转基本特征 概念 概念：地球绕太阳的运动，叫作地球的公转。 方向 自西向东。从北极和南极上空看，地球公转方向和地轴偏转方向都是不同的 N N N N 从北极上空看，呈逆时针方向 从南极上空看，呈顺时针方向 N N N N S S S S S S S S 公转周期 周期 概念 参考点 时间长度 意义 1回归年 以太阳为参照物，是地球绕太阳公转一圈所需要的时间 太阳  365日5时48分46秒 地球围绕太阳公转不到360°  太阳直射点回归运动的周期，多用于生产和生活 1恒星年 太阳中心连续两次通过地球与某一恒星连线的时间间隔 恒星  365日6时8分10秒 地球围绕太阳公转360° 地球公转的真正周期 ，多用于天文学研究 现行的公历就是按回归年的长度制定的，平年为365日，闰年为366日 根据公转一周的角度和周长，结合公转周期，得出公转的平均角速度约1°/d，平均线速度约30km/s 公转轨道与速度 公转轨道：地球公转的轨迹，是近似正圆的椭圆轨道，太阳位于椭圆的一个焦点上 春分 夏至 秋分 冬至 近日点 1月初，地球距离太阳最近 远日点 7月初，地球距离太阳最远 速度最快 速度最慢 逐渐变快 逐渐变快 逐渐变慢 逐渐变慢 角速度：61′/d 线速度：30.3km/s 角速度：57′/d 线速度：29.3km/s 思考 公转轨道上二分二至日的判断 春分点和秋分点把地球公转轨道等分为两部分。通常年份，北半球夏半年（自春分日至秋分日）的日数是186天，冬半年（自秋分日至次年春分日）的日数是179天。造成这种日数差异的原因是什么？ 图1.4 地球公转轨道示意 造成这种日数差异的原因是地球公转速度不同。自春分日至秋分日,地球经过远日点,在远日点附近地球公转较慢,所用时间较长;自秋分日至次年春分日,地球经过近日点,在近日点附近地球公转较快,所用时间较短。 知识拓展 公转轨道上二分二至日的判断 如右图，A点日地距离较近，1月初应为冬至日稍后，B点日地距离较远，7月初应为夏至日稍后，再结合地球的公转方向判断C为春分日稍后，D为秋分日稍后。 日地距离法 地球公转轨道 B 14710万km A 15210万km C D 知识拓展 公转轨道上二分二至日的判断 ①连接日心和地心，将该线作为太阳光线。 ②该线与地球表面的交点为太阳直射点（因为太阳光线与该点的地球表面垂直）。 ③观察该点所在的南北半球位置，若在北半球（B点） 则为北半球夏至日（太阳直射北回归线），若在南半球（D点）则为北半球冬至日（太阳直射南回归线）。 地轴倾向法（连线法） 知识拓展 公转轨道上二分二至日的判断 ①过地心（图中圆心）作太阳光线的垂线；该线为晨昏线（晨昏线与太阳光线始终垂直，且其所在平面通过地心）。 ②观察南北极的极昼极夜状况，若北极圈内出现极昼、南极圈内出现极夜（阴影代表黑夜），则为北半球夏至日，反之为北半球冬至日。 垂线法（晨昏线法） PART 3 黄赤交角及其影响 黄赤交角 图1.5 黄赤交角与二分二至日地球的位置（北半球） 概念：赤道平面与黄道平面之间的交角 过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面 地球公转轨道平面称为黄道平面 赤道平面与黄道平面之间存在一个交角，叫作黄赤交角。目前的黄赤交角是23°26′。 特点：地球在公转过程中，地轴的空间指向和黄赤交角的大小，在一定时期内可以看作是不变的。 知识拓展 黄赤交角的特点 黄赤交角 一轴：地轴，连接南北极点且通过地心的假想轴 二面：黄道平面，地球公转的轨道平面 赤道平面，过地心并与地轴垂直的平面 三个基本不变：在地球公转过程中，地轴的空间指向基本不变，其北端始终指向北极星附近 地球自转和公转方向不变 黄赤交角大小在一定时期内可看作是不变的，目前为23°26′ ※公转中三不变，导致太阳直射点在南北回归线之间做回归运动 黄赤交角的影响 太阳直射点：地表接受太阳垂直照射的点。 太阳光 日心 地心 太阳直射点 地心与日心连线和地球表面的交点 由于太阳光线是平行光线，地球表面是球面，不同地点的地平面并不重合，因此——任何时候太阳只能直射地球上一点，即只有一束光线是直射光线。 黄赤交角的影响 太阳直射点南北移动的原因：由于黄赤交角的存在，随着地球在公转轨道上位置的变化，地表受到太阳垂直照射的点（简称太阳直射点）在南、北回归线之间的周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。 日期 太阳直射点位置及移动方向 春分日（3月21日前后） 太阳直射赤道，之后太阳直射点进入北半球，且向北移动 夏至日（6月22日前后） 太阳直射23°26′N（最北），之后太阳直射点逐渐向南移动 秋分日（9月23日前后） 太阳直射赤道，之后太阳直射点进入南半球，且向南移动 冬至日（12月22日前后） 太阳直射23°26′S（最南），之后太阳直射点逐渐向北移动 黄赤交角的影响 太阳直射点南北移动的规律 黄赤交角的影响 太阳直射点的回归运动 23°26′N 0° 23°26′S 春分日（3月21日前后） 夏至日（3月21日前后） 秋分日（9月23日前后） 冬至日（12月22日前后） 春分日（3月21日前后） 概念：太阳直射点在南、北纬23°26′之间往返运动 周期：一回归年 ※太阳直射点回归运动是曲线运动,不是匀速运动。但是在地理试题中如涉及相关计算,通常将太阳直射点的回归运动看作匀速运动。在一个回归运动周期里，太阳直射点南北往返运动跨越的纬度为23°26'x4=93°44',据此可估算出其平均速度约为每月8°或每4天1°。 活动 绘制太阳直射点回归运动示意图 按如下步骤画示意图，表示太阳直射点的移动轨迹。 赤道 南回归线 北回归线 1.在图上绘制三条平行且等距的直线，分别表示赤道、北回归线和南回归线。 2.在三条直线的适当位置标注四个点，分别代表北半球二分二至日太阳的直射点。 3.结合课文关于太阳直射点回归运动的描述，画一条曲线表示太阳直射点的移动轨迹。 春分 夏至 秋分 冬至 自学窗 《授时历》——我国历史上使用时间最长的历法 1276年，郭守敬（图1.7）主持编制新的历法。为完成这项划时代的任务，郭守敬发明、创制许多当时十分先进的测量仪器。其中，在古代浑天仪基础上简化、制造的简仪（图1.8），是郭守敬发明的最重要的天文观测仪器，其刻度精细，比西方国家类似仪器早了300多年。 图1.7 北京古观象台的郭守敬像 图1.8 北京古观象台的简仪模型 自学窗 《授时历》——我国历史上使用时间最长的历法 利用这些仪器，郭守敬在全国设置27个观测台站，开展大规模的观测活动。他主要进行了日影、北极星高度、春分秋分日出日落时间等的测定。观测台站分布范围广，北至64.5° N，南至15° N，东至128° E，西至102° E。在掌握大量一手测量数据的基础上，郭守敬结合历史记录中部分比较准确的数据，计算出一年的长度是365.242 5日。这个值与回归年365.242 2日相差甚小。据此，郭守敬于1280年完成了新的历法——《授时历》，这是当时世界上最科学、最精确的历法，也是我国历史上使用时间最长的历法。郭守敬计算的回归年的精度与后来世界通用的公历一致，但比公历早300年。《授时历》编制不久即传播到日本、朝鲜，并被采用。 地球的自转轴北端始终指向北极星附近,在地球自转过程中，北极星相对于地球是不动的。我们在地球上感觉不到地球的自转,所以看到夜空中的恒星在不断地“运动”。因此伴随着地球自转,北极星周围的恒星看起来都围绕北极星附近做圆周运动。 在北半球,北极星的仰角等于当地的纬度,纬度越高,北极星相对地平线的高度越高。 导入回顾 2011年11月一个晴朗无月的夜晚，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6小时的曝光，得到一张绚丽的星轨照片（图1.1）。 为什么这些恒星在天空中看起来都围绕北极星附近做圆周运动？北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系？ 图1.1 在兴隆观测站拍摄的星轨照片 课堂小结 地球的自转 概念 自转轴 方向 自转周期 自转速度 地球的公转 概念 公转方向 公转周期 公转轨道和速度 黄赤交角 黄赤交角 黄赤交角的影响 课堂小练 下图为以极点为中心的四幅图。读图，完成下面小题。 1．四图中能正确地反映地球自转方向的是（   ） A．甲、乙 B．丙、丁 C．乙、丙 D．甲、丙 解析：地球自转方向自西向东，从北极点向下俯视表现为逆时针方向，从南极点向下俯视表现为顺时针方向。根据四图中经度可以判断出，甲、丁两图是以北极点为中心的图，自转方向都应该是逆时针，而丁为顺时针，故甲图正确、丁图错误；乙、丙两图都是以南极点为中心的图，自转方向应该为顺时针，而乙图为逆时针，故乙图错误、丙图正确。故选D。 D 下图为以极点为中心的四幅图。读图，完成下面小题。 2．下列说法正确的是（   ） A．除c地外，其余三地自转的角速度都相同 B．如果以恒星为参照物，地球自转一周所需时间为24小时 C．图中a、b、c三地均为低纬地区 D．仅考虑纬度因素，四地中太阳辐射总量最大的是d地 解析：除极点外，全球角速度相同；读图可知，a、b、c、d四地中c地位于极点，角速度为0，其余三地角速度相同，约为15°/小时，A正确。如果以恒星为参照物，地球自转一周所需时间为一个恒星日，长23小时56分，24小时为一个太阳日的时长，B错误。图中a、b、c三地中，a位于低纬度、b位于低纬度与中纬度的分界线上、c位于高纬度，C错误。仅考虑纬度因素，一般纬度越低，太阳高度角越大，太阳辐射越强；反之纬度越高，太阳辐射越弱；四地中，a地纬度最低，年太阳辐射总量最大，D错误。故选A。 A 下图是地球表面某区域自转线速度等值线分布图。据此完成下面小题。 3．图示区域大部分位于（   ） A．北半球中纬度 B．北半球低纬度 C．南半球中纬度 D．南半球低纬度 解析：图中线速度由南向北逐渐减小，可判断图示区域位于北半球，排除CD ；赤道地球自转线速度为1670千米/小时，30°N地球自转线速度为1447千米/小时，60°N地球自转线速度为837千米/小时，故根据图中的数值可推知图示区域大部分位于中纬度，A正确，排除B。故选A。 A 下图是地球表面某区域自转线速度等值线分布图。据此完成下面小题。 4．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点海拔低，自转线速度大 B．a点海拔高，自转线速度大 C．b点海拔低，自转线速度大 D．b点海拔高，自转线速度大 解析：影响地球自转线速度大小的因素不仅包括纬度，还包括海拔等因素。由等值线分布可知，图中a处的线速度为870-900千米/小时，比同纬度的b处（840-870千米/小时）大，CD错误；同一纬度地区，海拔越高，其自转线速度越大，a处线速度高于b处，故a点的海拔较高，B正确、A错误。故选B。 B 2021年1月29日，我国在酒泉卫星发射中心成功将遥感三十一号02组卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。这是酒泉卫星发射中心2021年执行的第一次航天发射任务，此次任务圆满成功，标志着该中心新一年度航天发射取得“开门红”。读图，完成下面小题。 5．此图反映的地球公转信息有（   ） ①轨道形状 ②公转方向 ③公转速度大小 ④公转周期长短 A．①② B．③④ C．②④ D．①③ 解析：读图可知，该图反映了公转方向，公转轨道为椭圆形，①②正确；无法直接反映公转速度大小与公转周期长短，③④错误；故选A。 A 6．此次发射的运载火箭升空时，地球位于公转轨道的位置为（   ） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 解析：地球位于公转轨道的近日点时，为每年的1月初，运载火箭升空的日期为1月29日，因此地球位于公转轨道的位置为丁。故选D。 D 下图中，XOY为地轴，MN为赤道，EF、E′F′为回归线，ST、S′T′为极圈。读图，完成下面小题。 7．若黄赤交角增大，图中哪些度数将增大（   ） A．∠XON B．EF的纬度 C．ST的纬度 D．∠XOF 解析：黄赤交角的数值决定回归线的数值，回归线的纬度与极圈的纬度互余。∠XON为地轴与赤道平面的夹角，二者为垂直关系，不受黄赤交角的影响，A错误。EF是回归线，黄赤交角增大，回归线的度数也增大，B正确。ST是极圈，其纬度值等于90°减去回归线的度数，由于回归线的度数增大，极圈的度数将减小，C错误。∠XOF＋∠FON=90°，∠FON即为回归线的纬度，故∠XOF的度数等于极圈的度数，将减小，D错误，故选B。 B 下图中，XOY为地轴，MN为赤道，EF、E′F′为回归线，ST、S′T′为极圈。读图，完成下面小题。 8．若此图为夏至日，则太阳光线与图中哪条线平行（   ） A．MN B．EF C．E′F D．ST 解析：夏至日，太阳直射北回归线，太阳光线与图中的E′F线平行，C正确。MN为赤道，二分日时太阳光线与之平行，A错误。EF为回归线，ST为极圈，二者均与赤道平行，二分日时太阳光线与之平行，B、D错误。故选C。 C THANKS 感谢观看 人教版·必修第一册 Lavf58.51.100 $