1.1地球的自转与公转 第1课时（教学设计）地理人教版选择性必修1

该高中地理教学设计聚焦地球自转的基本特征，通过《星轨》短视频导入，引导学生结合必修一宇宙环境知识，探究地球自转证据，为后续学习自转方向、周期、速度及应用搭建思维支架。 本资料以任务探究为主线，通过地球仪模拟实验区分恒星日与太阳日，小组合作绘制不同视角自转方向图，结合航天发射基地选址案例深化速度应用，培育综合思维与地理实践力。实验操作与生活实例结合，助学生构建空间模型，为教师提供完整教学流程与素养导向素材。

第一章 地球的运动 第一节 地球的自转与公转（第1课时）（教学设计） 年级 高二年级 科目 地理 课题 第1节　地球的自转与公转 课时安排 2课时 教材分析 本节是人教版 2019 选择性必修一自然地理基础的开篇第一课，是高中地球运动专题的核心基础课，统领整章地球运动、昼夜交替、时差、正午太阳高度、四季五带等全部内容，对本章起到搭建基础思维框架的关键作用。 教材遵循由宏观到微观、现象带原理的编排思路：先明确地球在自转的证据，再学习地球自转的基本特征，即自转的方向、速度、周期，最后拓展知识，学习地球自转特征的应用，重点补充学习航地发射基地选址的条件，构建地球自转的基础知识。 教学地位：本节课所学地球自转的相关知识，是学习《地球运动的地理意义》的重要铺垫；同时借助问题解决、自主学习等探究活动，培育区域认知、综合思维等地理核心素养，完成必修一到选择性必修一的思维过渡。 学情分析 知识储备: 学生通过必修一《宇宙中的地球》的学习，已经认识天体、天体系统、地球的宇宙环境，了解了地球的普通性与特殊性，为本节课学习地球运动打下了宏观的认知基础，同时初中已经粗浅的学习过地球自转的方向、昼夜更替等基础现象，但还停留在现象记忆，未能接触角速度、线速度、恒星日等概念。 能力储备：学生已具备基础的图文分析能力，能提取相应的地理信息，有初步的简单逻辑推力和知识归纳总结的能力，有能力通过材料和活动演示等自主推导地球自转的相关特征。 情感意向：学生对宇宙、地球运动等内容具有天然的好奇心和探索欲，对地球在宇宙中的运动状态、时差等身边生活现象充满探究热情，通过深入婆媳地球自转的原理和基本特征，能深化学生对生活现象的认知，进一步激发学生对自然地理的学习兴趣，从而有效调动学生课堂参与的积极性，引导学生用地理原理解释生活现象。 教学目标 1.课程标准：结合实例，说明地球运动的地理意义。 2.核心素养导向教学目标： 区域认知、综合思维：结合地球自转示意图、三维动画、短视频等素材，识记地球自转的绕转中心、空间指向、运动方向等基本特征，掌握不同视角自转方向的判读方法；建立地球球面空间认知，理解地球自转的空间运动规律，初步构建球面尺度的运动思维。 区域认知、综合思维、地理实践力：通过地球仪演示、自主绘图、对比归纳等探究活动，准确区分恒星日与太阳日的参照差异与时长差异，掌握地球自转角速度、线速度的纬度分布规律；能够规范绘制不同视角自转方向图，依托图文信息归纳总结自转运动特征，提升空间建模与地理归纳推理能力。 综合思维、区域认知、人地协调观：结合生活昼夜现象、不同地区时间差异等实例，综合分析地球自转运动产生的基础地理影响，理解地球自转规律与地表自然现象、人类生产生活的内在联系。 教学重难点 重点：依托示意图、演示实验与图文材料，掌握地球自转的基本特征，熟练判读不同视角下地球自转方向，识记自转角速度、线速度的分布规律，区分恒星日与太阳日的基本差异，构建完整的地球自转知识框架。 难点：运用空间立体思维分析地球自转周期差异的成因，精准理解地球自转角速度、线速度随纬度变化的内在原理；结合球面空间特征，综合解释自转运动对应的空间运动规律。 教学方法 情境导入法：通过“星轨”短视频，引导学生学生通过日常生活中的“日升月落，斗转星移”等现象，探究地球自转的原理，对本节知识产生兴趣。 任务探究法:围绕“地球自转的方向”、“地球自转的周期”、“地球自转的速度”等几大问题进行教学展开，引导学生层层深入探究，更好的理解地球自转的基本特征。 小组合作讨论法：学生合作探究，深入了解知识点。 实验法：通过地球仪和台灯，模拟对比“恒星日”和“太阳日”，引导学生更好理解二者的概念及区别，化抽象为具体。 教学过程 教学内容 教师活动 设计思路 情境导入 观看视频：《星轨》 日升月落，斗转星移。 从古至今，我们直观的感受是：天空在转动、大地是静止的。在没有亲眼看见地球转动的情况下，我们凭什么笃定，不是天在转，而是地球在自转？ 通过视频导入新课，吸引学生兴趣，并引出地球自转的话题（3分钟） 任务一：地球自转的证据 【小组合作】1.地球在自转的证据 晴朗的夜晚，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，可以得到一张绚丽的星轨照片。 问题1.为什么用星轨可以证明地球在自转？ 学生答案参考： 恒星本身不动，夜空呈现规律环形移动轨迹，唯一合理解释就是观测者脚下的地球在持续自转。 问题2.除了星轨你还有证据证明地球自转吗？ 学生答案参考： 太阳东升西落、傅科摆都是地球在自转的证明。 观看地球自转的视频和地球自转示意图解决以下问题 问题1.怎样证明地球在围绕一个轴自转？ 学生答案参考： 地球绕地轴自转，地轴北端永远指向北极星附近。 北半球夜晚看北极星，北极星几乎固定不动，其他所有星星都以北极星为圆心逆时针旋转。 问题2.夜晚，观察北极星并结合下图，总结北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度的关系。 学生答案参考： 北极星的仰角=当地的地理纬度 北半球纬度越高，北极星相对地平线的高度越高 本环节主要依靠自主学习和小组合作的形式，学生能证明地球在自转而不是天在转，同时证明地球在围绕地轴自转，了解北极星仰角与当地纬度的关系（时长7分钟） 任务二：地球自转的基本特征 1.地球自转的方向 【小组合作探究】利用地球仪进行模拟演示地球侧视、北极俯视、南极俯视三个视角的自转，并进行小组展示。通过展示试画出地球运动的自转方向示意图。 学生答案参考： 2.地球自转的周期 【材料】地球自转一周的时间是1日，选定的参照物不同，1 日的时间长度略有差别，名称也不同。观看视频，并设计实验活动，学习地球的自转周期。 【实验设计】利用地球仪和台灯模拟太阳日和恒星日。 1.实验器材：台灯、地球仪、笔、贴纸。 2.布置： ①台灯放在桌子中间靠右，全程位置不动、光线朝前直射； ②在桌子最远角落（远离台灯一侧）放一支笔直立，当作遥远恒星（恒星极远，光线平行，位置不变）； ③地球仪放在台灯与恒星中间，地球仪上贴纸朝向台灯，此时：贴纸同时正对太阳（台灯）、正对恒星（笔），记录这个初始位置。 3.实验步骤： （1）模拟恒星日：手持地球仪底座，自西向东缓慢转动地球仪；只转动、不挪动地球仪整体位置（暂时忽略公转，原地自转）；转到贴纸再次对准角落那支笔（遥远恒星）时停止；此时贴纸对准恒星，但没有对准台灯（太阳）。 思考：地球仪转动了多少度？这是否是地球自转的真正周期？ （2）模拟太阳日： 回到最初起点：贴纸同时对准台灯 + 恒星； 两个动作同步做：① 地球仪自西向东自转； ② 同时把整个地球仪底座沿圆形轨道，绕台灯缓慢 向前挪动一小段距离（模拟地球公转）；持续转动 和移动，直到贴纸重新正对台灯灯光再停下； 对比观察：相比恒星日，地球需要多转一小段角度，贴纸才能再次朝向太阳；多转的这一段，就是公转带来的差值，完整一圈对准太阳就是太阳日 24 小时。 1.列表对比恒星日和太阳日 学生答案参考： 恒星日 太阳日 概念 连续两次看到同一恒星的时间间隔。 连续两次看到太阳的时间间隔。 参照物 恒星 太阳 角度 360° 360°59′ 时长 23小时56分4秒 24小时 意义 真正的周期，用于科学研究 不是真正的周期，用于日常生活 3.地球自转周期的应用 通过上述实验掌握地球自转周期，并回答以下问题 问题1.地理小组某人观测某恒星位于他的正头顶的时间是20点，当第二天晚上他又看到这颗恒星位于他正头顶的时间是 。 问题2.地理小组观测观测太阳位于他的正南方的时间是12点，当第二天他又看到太阳位于他正南方的时间是 。 问题3.我们日常生活中用到的哪个周期比较多，为什么？ 问题4.地球自转方向和公转方向一样，如果地球的自转、公转方向相反，恒星日和太阳日会不会发生变化？ 学生答案参考： 问题1：19:56 问题2：12:00 问题3：太阳日，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。 问题4：太阳日会变，恒星日不变 4.地球自转的速度 【材料】假设地球瞬间刹车，停止自转，地表所有物体保持原来自转速度飞出去，赤道上的物体飞出去的速度有多快？会产生怎样毁灭性灾难？两极地区安然无恙是因为什么？ 【自主学习】： 材料：地球自转的速度可以用角速度和线速度来描述。 角速度是作圆周运动的物体单位时间内转过的角度（α） 线速度是作圆周运动的物体单位时间内转过的弧长（l） 问题1.地球自转线速度和角速度由赤道至两极有什么变化规律？ 学生答案参考： 角速度的分布规律： ①地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都相等； ②根据地球自转周期，地球自转角速度为：15°/小时； ③南北两极点的角速度为0； 线速度的分布规律： ①由于不同纬度的纬线圈长度不同，所以，不同纬度地区的自转线速度有差异； ②纬线圈越长(纬度越低)，线速度越大。赤道最大，为1670km/h，极点为0； ③南北纬60°地区线速度约为赤道的一半； 地球线速度的影响因素： 问题2.假设地球上同一纬度上的两点，在海拔高度不同的情况下，哪一点的自转线速度大一些？ 学生答案参考： 地势升高使该地点离地轴更远，自转半径增大，在相同角速度下线速度更大。因此： 同一纬度下，海拔越高，线速度越大。 5.地球自转速度的应用 【小组合作探究】 问题1.根据线速度数值和排列规律，判断所在半球和纬度高低。 学生答案参考： 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 问题2.地球同步卫星的速度与地球自转速度的相关性。 学生答案参考： 同步卫星的公转角速度与地面对应点的角速度相同，线速度和半径大于地面的对应点；同纬度海拔越高，线速度越大。 问题3. 根据线速度数值和排列规律，判断所在半球和纬度高低。 学生答案参考： 自转线速度相北减小，可以判断是北半球。反之是南半球。 根据赤道线速度是1670km/h，60°纬度线速度是赤道的一半，根据数值，判断大概的纬度。 问题4. 如下图，根据等值线的变化，判断地势的变化。 学生答案参考： 等值线凸向大值，说明比同纬度线速度小，海拔低，如A地。 等值线凸向小值，说明比同纬度线速度大，海拔高，如B地。 问题5.卫星发射基地的建设 【材料】： 2026年6月23日10时10分，中国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将通信技术试验卫星二十六号A星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。 （1）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。分析造成这一现象的原因。 学生答案参考： 海南文昌纬度更低，地球自转的线速度更大，火箭发射的初速度更大，所以火箭推力会增加。 （2）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。火箭残骸坠落在发射点以东 1000千米的范围内。分析火箭残骸坠落在发射点以东的原因，并说明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? 学生答案参考： 原因：地球自西向东自转，因此火箭残骸坠落在发射点以东。 位置优势：文昌发射基地以东1000千米为海洋，火箭残骸坠落对人类活动的影响小。 （3）分析选择酒泉、西昌、太原等较高海拔的地区为发射基地的原因。 学生答案参考： ①高原地形，海拔较高，地球自传线速度大，发射卫星时初速度大；②空气较稀薄，大气透明度高；③能耗较低，速度也更快。 通过小组合作和自主学习和实验研究的方式，充分发挥学生的主动性，调动学生的积极性，让学生充分掌握地球自转的基本特征，掌握本节课重难点内容（设计时长20分钟） 任务三：航天发射基地选址的条件 【小结】根据以上材料及问题总结航天发射基地选址的条件 教师讲解： 自然条件 气象条件：风速小，晴天较多，阴天、雷雨天少，大气透明度好 地形地质条件：地形隐蔽性强（人烟稀少，安全性强），地质结构稳定 海陆位置：地形平坦，海域开阔，便于全球跟踪观测 纬度位置：中低纬地区，因纬度低，惯性离心率大且地转偏向力小，航天器自转线速度大，向东发射，节约燃料和成本，并能延长卫星的使用时间。 社会经济条件 交通条件：陆路或海上交通便利，利于运输大宗货物 国防安全：建在地广人稀（如山区，沙漠）地区，有建禁区的可能，也有利于保密 发射时间：多夜间发射，利于跟踪目标进行观察 本环节主要探究航天发射基地选址条件，根据材料引导学生思考最后教师总结。（5分钟） 总结提升 本环节根据本节内容由学生总结本节课重点内容，提升学生的知识总结能力（1分钟） 课堂演练 北京时间2026年4月16日20时25分56秒，某地理爱好者在一个晴朗无月的夜晚，在位于河北省兴隆县（40°N，118°E）中国科学院国家天文台兴隆观测站，经过连续曝光拍摄到绚丽的星轨照片，图2为该地理爱好者观星时的情景。完成下面小题。 1．该天文爱好者第二天在相同位置连续曝光拍摄到绚丽的星轨照片，开始应在（   ） A．20时22分56秒 B．20时22分00秒 C．19时25分56秒 D．19时29分00秒 2．该天文爱好者摆放天文望远镜与地面的角度及朝向是（   ） A．40°正南 B．50°正北 C．40°正北 D．50°正南 【答案】1．B 2．C 【详解】1．地球的自转周期为恒星日（23小时56分4秒）。该天文爱好者在北京时间2026年4月16日20时25分56秒拍摄到绚丽的星轨照片，所以第二天想要在相同位置拍摄星轨，需要提前3分56秒开始，即20时22分00秒，B正确，排除ACD。 2．北半球观测北极星进行天文拍摄时，北极星始终位于正北天空，且北极星的仰角（即望远镜与地面的夹角）等于当地地理纬度。该地纬度为40°N，因此望远镜与地面夹角为40°，朝向正北，C正确，ABD错误。 南极座σ星位于地轴南极的延伸方向附近，其亮度较低，肉眼观测难度较大。南极科考站的天文爱好者用天文望远镜在某地区（72°S，68°W）观测南极座σ星附近恒星的运动。据此完成下面小题。 3．该天文爱好者观测到南极座σ星附近恒星的运动速度和方向分别为（   ） A．15°/小时，顺时针 B．15°/小时，逆时针 C．约1°/天，顺时针 D．约1°/天，逆时针 4．观测者于某日22时天文望远镜中心位置对准南极座σ星，若望远镜的位置和方向不变，则前一天望远镜对准这颗恒星的时间是（   ） A．22时 B．22时3分56秒 C．21时56分4秒 D．23时56分4秒 【答案】3．A 4．B 【详解】3．天文爱好者在观测南极座σ星附近恒星的运动时，南极座σ星附近恒星的视运动是由地球自转造成的，其运动速度与地球自转速度相同，约为15°/小时，CD错误；在南半球仰望南天极，恒星视运动方向为顺时针，A正确，B错误。 4．结合材料中观测恒星的背景信息，利用恒星日比太阳日短3分56秒的规律，从天体周日视运动周期差异角度分析：同一颗恒星连续两次出现在同一位置的周期为1个恒星日（23时56分4秒），因此前一天对准该恒星的时间比当日22时推迟3分56秒，即为22时3分56秒，B对，ACD错。 2024年2月7日，中国南极秦岭站（74°56′S，163°42′E）建成并投入使用。下图示意秦岭站和我国其余四个南极科考站的位置。完成下面小题。 5．与长城站相比，秦岭站（   ） A．自转线速度、角速度均更大 B．自转线速度相等、角速度更大 C．自转线速度更小、角速度相等 D．自转线速度、角速度均更小 6．秦岭站投入使用当日，当地时间为12:00时，北京时间大约为（   ） A．2月7日9:00 B．2月8日7:00 C．2月7日15:00 D．2月8日9:00 【答案】5．C 6．A 【详解】5．根据所学知识，地球自转角速度除极点外各地相等，线速度随纬度升高而减小，秦岭站纬度高于长城站，故自转线速度更小、角速度相等，C正确，A、B、D错误。故选C。 6．秦岭站经度为163°42′E，位于东十一区，北京时间为东八区区时，东八区比东十一区晚3小时。当秦岭站当地时间为2月7日12:00时，北京时间为2月7日12:00-3小时=2月7日9:00，A正确，B、C、D错误。故选A。 北斗七星在古籍《鹖冠子·环流篇》中记载：“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏；斗柄西指，天下皆秋；斗柄北指，天下皆冬。”下图示意谷雨节气北斗七星和北极星的位置。据此完成下面小题。 7．古籍《鹖冠子·环流篇》中记载的现象，主要是因为（   ） A．地球自转 B．地球公转 C．北斗七星自转 D．北斗七星公转 8．一天内，我们可以观察到北斗七星的位置（   ） A．逆时针旋转，每小时约15° B．固定不变 C．顺时针旋转，每小时约15° D．变化无常 【答案】7．B 8．A 【详解】7．题干描述的“斗柄东指，天下皆春；斗柄南指，天下皆夏……”是北斗七星斗柄指向随季节变化的现象。北斗七星的位置相对恒星背景固定，其斗柄指向的季节变化，是因为地球在公转轨道上“换了位置”，导致我们在不同季节的同一时间（黄昏），仰望星空的视角发生了改变，B正确。 地球自转主要影响天体的周日视运动（东升西落），与季节变化无关，排除A。 北斗七星是恒星，不存在自转导致的斗柄指向变化，排除C。 北斗七星距离地球遥远，其公转（银河系公转）周期极长，不会造成人类可观测的季节变化，排除D。 8．地球自西向东自转，因此从北半球观测，恒星（包括北斗七星）会围绕北极星做逆时针方向的周日视运动，角速度与地球自转角速度一致，约为每小时15°，A正确，C错误。 北斗七星位置并非固定不变，存在周日视运动，排除B。 北斗七星的位置变化是有规律的，并非变化无常，排除D。 北京时间2025年11月1日4时58分，神舟二十一号航天员乘组顺利进入中国空间站，开始执行为期大约六个月的飞行任务。图1为“我国四大卫星发射基地分布图”，图2为“天宫空间站绕地轨道及方向示意图”。据此回答下面小题。 9．在天宫空间站24小时内大致可看到16次日出、日落，其原因是（  ） A．空间站公转速度慢于地球公转速度 B．空间站公转速度快于地球自转速度 C．空间站对太阳升、落的折射现象 D．空间站公转方向与地球自转相反 10．神舟二十一号飞船选择在酒泉卫星发射基地发射的主要原因是，该基地（   ） ①纬度低，自转线速度大，可节省燃料    ②内陆地区，降水少，利于发射和跟踪监测 ③地广人稀，对周边影响小，安全性好    ④地势起伏大，隐蔽性好，利于国防安全 A．①② B．③④ C．②③ D．②④ 【答案】9．B 10．C 【详解】9．地球24小时可见一次日出日落，而天宫空间站可见16次日出日落，说明绕地球公转速度快于地球自转速度，24小时内绕地球多周，才能经历多次日出日落，A错误，B正确； 对日出日落的折射只是会让同一次日出、日落提前，次数不会增加，C错误； 读图可知空间站公转方向与地球自转方向相同，D错误。 10．我国的四大卫星发射基地中，酒泉卫星发射基地纬度较高，线速度较低，不具备节省燃料的优势，①错误； 酒泉位于甘肃省，地处西北内陆地区，降水少，利于发射和跟踪监测，②正确； 地广人稀，对周边影响小，安全性好，③正确； 酒泉卫星发射基地地势平坦，④错误。 地球自转的同时也绕太阳公转，选择不同的参照物，地球自转的周期则不相同。某中学天文兴趣小组于2025年10月20日12：00（北京时间）利用观星软件观测某恒星，恰好观测到该恒星位于上中天（高度最大）。下图为地球自转周期示意图（P代表观测者）。读图，完成下面小题。 11．图中地球转动周期对应正确的是（   ） ①A代表恒星日②A的时长为24小时③B代表太阳日④A＋B的时长为24小时 A．①② B．①④ C．②③ D．②④ 12．该兴趣小组于10月21日同一时刻再次观测同一恒星，发现该恒星位于观测者的（   ） A．正南偏东 B．正南 C．正南偏西 D．天顶 【答案】11．B 12．C 【详解】11．参照恒星的地球自转为一个恒星日，其周期为A，①正确； 恒星日时长为23时56分4秒，②错误； 参照太阳的地球自转为一个太阳日，其周期为A＋B，③错误； 太阳日的时长24为小时（A＋B），④正确。 12．地球自西向东自转，则恒星视运动方向为自东向西。20日12：00恒星高度最大，即位于正南方，21日恒星再次上中天的时间（20日12：00+23时56分4秒）为11时56分4秒，所以到21日12：00恒星已经经过正南方，位于正南偏西的位置，C正确。 本环节主要设置较为经典的题型进行当堂考核，检验学生对知识的掌握和运用能力（设计时长10分钟） 板书设计 教学反思 本节课围绕地球自转基本特征开展教学，整体教学流程完整，基本达成预设教学与素养目标。课堂采用动画演示、实验探究与小组合作等方式，有效降低知识抽象度，课堂氛围活跃，学生学习兴趣浓厚，充分凸显了学生主体地位，符合新课标的教学理念，整体教学效果良好。但是本节课仍存在不足：如课堂未能充分兼顾全体学生，对部分学生关注度不足。同时受课时限制，学生探究成果展示、交流互评时间不足，思维碰撞不够充分。后续将优化分层教学，合理分配课堂时间，预留充足展示交流时间，提升课堂教学实效。 公司2 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $