1.1 地球的宇宙环境（教学课件）地理湘教版必修第一册

该高中地理课件围绕“地球的宇宙环境”，系统讲解宇宙的物质性（天体类型）、运动性与层次性（天体系统）及地球存在生命的条件。以“从古至今人类对宇宙的探索”导入，结合中国天眼等观测工具，通过活动题、连线题、示意图等学习支架，构建“观测工具-天体类型-天体系统-地球特殊性”的知识脉络。 其亮点在于融合地理实践力与综合思维，通过光年计算、天体判断等活动，结合八大行星数据表格与比邻星b案例分析，培养学生探究能力。强调人地协调观，如“保护地球家园”的责任教育，帮助学生建立空间观念，教师可借助丰富素材提升教学效率。

第一章 宇宙中的地球 地球的宇宙环境 湘教版高中地理必修一 第一节 本节框架 地球的宇宙环境 一、人类对宇宙的认识 1、宇宙的概念与起源 2、宇宙的特征 物质性 ——天体 星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、人造天体等 运动性与层次性 ——天体系统 可观测宇宙、银河系、太阳系、地月系 二、特殊的行星——地球 1、外部条件 安全的宇宙环境 稳定的太阳光照 2、自身条件 液态水 适宜的温度 适合生物呼吸的大气 挪威罗浮敦群岛上空的北极光 导入 从古至今，人类从未停止对浩瀚宇宙的探索...... 人类观测宇宙的工具 中国天眼 天文望远镜 2016年9月，500米口径球面射电望远镜在贵州平塘的喀斯特洼坑中落成启用。它拥有30个标准足球场大的接收面积，是目前世界最大单口径、最为灵敏的射电望远镜，被誉为“中国天眼”。该望远镜成功运行后，其超强的灵敏度显著提高了人类探索宇宙的能力。 哈勃通过天文望远镜发现了仙女座星云其实是由大量恒星组成的,而且距离远远超出银河系的范围,证实了河外星系的存在 人类认识宇宙的过程漫长而曲折。尽管人类对宇宙的知识积累得越来越多，但是，与茫茫的宇宙相比，目前人类对宇宙的认识，还只是沧海一粟。 4 一 人类对宇宙的认识 ——《淮南子 · 原道训》 四方上下曰宇，往古来今曰宙 空间 时间 现代天文学认为，宇宙是所有时间、空间和物质的总和，是我们这个物质世界的整体。天文学家把人类已经观测到的有限宇宙，叫作“可观测宇宙”或“已知宇宙”，其半径约 137 亿光年。 一、宇宙——何为宇宙？ 1、阅读下列材料，完成相关任务。 光年是天文学中的距离单位，即光在真空中一年所传播的距离。在真空中，光速约 3×105 千米／秒，所以 1 光年约等于 9.460 7×1012 千米。日地平均距离约 1.5 亿千米。算一算，太阳光到达地球约需多少时间？可观测宇宙的半径约为日地平均距离的多少倍？ 活动1 太阳光到达地球约需8分20秒。 可观测宇宙半径约为日地平均距离8.64059×倍 宇宙始于138亿年前的奇点大爆炸，时空急速膨胀，冷却后生成氢氦，再聚成恒星。更有趣的是，你身体里的铁、骨头里的钙，都来自远古恒星内部的核聚变。所以，你本身就是宇宙的一部分，是一颗恒星的碎片。学习地理不只是看地图，更是在探索我们从何而来。 一、宇宙——宇宙起源 你是否在晴朗夜空下，仰望星空？你看见了什么？ 一、宇宙——宇宙特征 可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云，以及相对星空背景有明显位移的行星；有时还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星......这些存在于宇宙中的物质统称为天体。 可以看到闪烁的恒星、轮廓模糊的星云，以及相对星空背景有明显位移的行星；有时还可以看到一闪即逝的流星体、拖着长尾的彗星。这些存在于宇宙中的物质统称为天体。 9 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 天体有哪些类型？各有什么特点？ 星云是由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要物质是氢 10 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 天体有哪些类型？各有什么特点？ 恒星是由炽热气体组成、能自己发光的球状或类球状天体 太阳是位于太阳系中心的恒星，是太阳系的中心天体，占有太阳系总体质量的99.86%。太阳的寿命大致为100亿年，目前太阳大约45.7亿岁。 比邻星是距离太阳最近的恒星，它质量约为太阳的1/10，这意味着它的寿命非常漫长，甚至可达上千亿年。 11 天体有哪些类型？各有什么特点？ 行星是指环绕太阳运行、质量足够大、呈球形或近似球形，并能通过引力清空轨道附近碎物的天体。行星本身一般不发光，以表面反射太阳光而发亮。 卫星是环绕行星运转的天体 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 12 天体有哪些类型？各有什么特点？ 流星体是太阳系内，成为颗粒状的碎片 流星体进入地球大气层后，在路径上发光并被看见的阶段则被称为流星 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 13 天体有哪些类型？各有什么特点？ 彗星靠近地球轨道时，外层物质会呈现为背向太阳的尾状（扫帚状）。 著名的狮子座流星雨，就是名叫“坦普尔 - 塔特尔”的彗星尾部所留下的碎屑残留物质与地球大气摩擦而形成的。 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 14 天体有哪些类型？各有什么特点？ 有些彗星沿着扁长的椭圆轨道绕日运行，周期长短悬殊。 哈雷彗星是唯一一颗人类肉眼可见的彗星，回归周期76年，下次回归是2061年。其公转方向为自东向西，与八大行星相反。 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 15 天体有哪些类型？各有什么特点？ 除自然天体外，宇宙中还存在人造天体 人造天体泛指人类发射到太空的物体，具体是指由人工研制，然后由运载火箭或航天飞机发射到宇宙空间的飞行体 包括人造卫星、空间站、宇宙飞船、航天飞机等。它们的运行规律与自然天体基本相同 一、宇宙——宇宙特征 1、宇宙的物质性——天体 16 将常见天体及其特点连起来 练一练 星云 恒星 行星 卫星 流星体 彗星 由炽热气体组成，能自己发光的球状或类球状天体 环绕恒星运行，本身不发光，靠反射恒星的光而发亮 环绕行星运行，大小差别很大 由尘埃或固体小块组成的天体 主要由冰物质组成的扫帚形天体 由气体和尘埃组成，呈云雾状外表，主要物质是氢 小结：天体判断方法 一看位置：看它是否位于地球大气层之外，独立存在于宇宙中 天体的某一部分不是天体（如月球上的物质）； 位于外层空间的是天体，位于地球大气层中的不是天体。 二看实质：它是否是宇宙中物质的存在形式 星际物质尽管用肉眼看不见，但它是天体； 自然现象不属于天体，如流星、极光现象。 三看运转：必须独自运转，不依附在其他天体上运行，如火星上考察的火星车就不是天体。 练一练 结合示意图，判断流星体、流星现象、陨星是否都为天体？并说明理由。 地面 大气上界 宇宙空间 大气层 流星体 流星现象 陨星 天体 现象 地球的一部分 宇宙中天体都在运动着。邻近的天体相互吸引，形成了以质量大的天体为中心，其他天体围绕这个中心旋转的天体“集团”，科学家称它们为天体系统。 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 一看 天体的数量 二看 天体间的距离 三看 是否相互吸引 四看 是否相互绕转 天体系统至少由两个天体组成，单个天体不能构成天体系统。构成天体系统的天体位置比较靠近时，相互之间的吸引力足够大，才能通过相互吸引而相互绕转；星座内部的恒星间没有绕转关系，因此不是天体系统。天体之间必须同时具备“相互吸引、相互绕转”两个条件才能构成天体系统，缺一不可。 “四看法”判断天体系统 ① 光年是计量天体间距离的单位。1光年即光在一年中传播的距离， 约为94 605亿千米。天体系统条件：必须有两个或两个以上相互绕转的天体（单个天体不构成；多个天体由于质量不够、引力不够，未能相互绕转也不构成） 21 天体系统的规模相差悬殊，在已发现的天体系统中，按其规模可分为可观测宇宙（总星系）、星系、恒星系统和行星系统四个层次。 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 并列关系 可观测宇宙 （总星系） 其他恒星系 其他行星系 银河系 河外星系 太阳系 地月系 ① 光年是计量天体间距离的单位。1光年即光在一年中传播的距离， 约为94 605亿千米。天体系统条件：必须有两个或两个以上相互绕转的天体（单个天体不构成；多个天体由于质量不够、引力不够，未能相互绕转也不构成） 22 请画一个能体现天体系统层次的示意图，说明地球所处的宇宙环境。 练一练 可观测宇宙 其他恒星系 其他行星系 银河系 河外星系 太阳系 地月系 (地球所处的天体系统 单位：光年①) ① 光年是计量天体间距离的单位。1光年即光在一年中传播的距离， 约为94 605亿千米。天体系统条件：必须有两个或两个以上相互绕转的天体（单个天体不构成；多个天体由于质量不够、引力不够，未能相互绕转也不构成） 23 可观测宇宙是目前人类所知道的最高一级天体系统，包括银河系与现阶段所能观测到的河外星系（在银河系外，天文学家观测到许许多多同银河系类似的星系，统称它们为河外星系） 迄今为止，人类观测到的河外星系有数百亿个。大多数河外星系由几十亿到上万亿颗恒星组成，直径从几千光年到几十万光年不等。 可观测宇宙 在北半球用肉眼可见的河外星系—仙女星系 仙女星系距离地球 260万光年 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 银河系是由 1 000 多亿颗恒星等组成的天体系统，具有铁饼状的扁平外形。扁盘密集部分的直径约 10万光年，中心厚度约 1.2 万光年。银河系中所有的恒星都环绕共同的中心——银心旋转。 距离约 2.6 万光年 银河系 绕银心运行周期约2.5 亿年 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 图1.5 地球上看到的银河 由于身在其中，我们在地球上无法看到银河系的全貌。在没有月光且未受城市灯光干扰的晴朗夜晚，常能看到银河呈一条乳白色的朦胧光带横跨天际。 图为夏季在金山岭长城观测到的银河。 太阳系由太阳、行星、矮行星和卫星，以及小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳系小天体组成。太阳的质量约占整个太阳系质量的 99.86%。 太阳系 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 一、宇宙——宇宙特征 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 看视频，思考以下几个问题： 八大行星根据离太阳由近到远依次是？ 1个天文单位指的是什么？ 小行星带在哪里？ 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 类地行星 巨行星 远日行星 靠近太阳 固体表面 体积较小 体积巨大 气体表面 远离太阳 气体表面 太阳系 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 太阳系八大行星位置与特点 太阳系 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 太阳系八大行星位置与特点 小行星是一大批质量小得多、环绕太阳运行的天体，其运行轨道基本位于火星轨道和木星轨道之间。受木星、火星和地球引力的影响，小行星有时会运行到地球和火星之间，甚至会“闯入”地球的大气层，与大气摩擦而持续燃烧，其残骸降落到地球表面，便是陨星。许多证据表明，大约6 600 万年以前，一颗小行星撞击了地球，使地球环境发生了巨大变化，这可能是恐龙时代结束的重要原因。 太阳系 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 太阳系八大行星运动规律 水星 金星 地球 火星 木星 土星 轨道倾角 7° 3.4° 0° 1.9° 1.3° 2.5° 轨道偏心率 0.206 0.007 0.017 0.093 0.048 0.055 八颗行星都围绕太阳公转 而且公转方具有同向性，公转轨道面具有共面性，公转轨道形状具有近圆性 平均离日距离 （AU） 公转周期 （年） 自转周期 （天） 质量 （地球质量） 半径 （地球半径） 平均密度 （kg/m³） 卫星数目 水星 0.39 0.24 59 0.06 0.38 5400 0 金星 0.72 0.62 243 （自东向西） 0.82 0.95 5200 0 地球 1 1 1 1 1 5500 1 火星 1.5 1.9 1 0.11 0.53 3900 2 木星 5.2 11.9 0.41 318 11.2 1300 67 土星 9.5 29.4 0.44 95 9.5 700 62 天王星 19.2 84 0.71 （自东向西） 15 4 1300 24 海王星 30.1 164 0.67 17 3.9 1600 11 无论是从距日远近、自身的质量、体积，还是从公转方式来看，地球都只是太阳系中一颗普通的行星。 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 太阳系 太阳系 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 1930年，克莱德·汤博发现冥王星，并将其视为第九大行星。国际天文联合会（IAU）因此在2006年正式定义行星概念，将冥王星排除出行星行列，重新划为矮行星。 冥王星是太阳系内已知体积最大、质量第二大的矮行星；主要由岩石和冰组成，质量相对较小； 冥王星 Pluto 地月系 2、宇宙的运动性和层次性——天体系统 地月系是指地球与其卫星月球组成的天体系统。 月球在环绕地球公转的同时，也在自转，且公转、自转的方向和周期均为27天左右。这种同步并非巧合，而是地球引力长期作用导致的潮汐锁定效应。因此，月球总是以一面对着地球（右图AB处）。 月球本身不发可见光，我们看到的月光是月球反射的太阳光。从地球上看月亮，有时似一钩斜挂，有时如玉盘高悬。月亮盈亏变化而出现的各种形状，称为月相。月相的变化是有周期性的。 月相变化的周期性 上半夜上弦月西半边出现在西边天空 月相变化的周期性 下半夜下弦月东半边出现在东边天空 二 特殊的行星——地球 二、特殊的行星——地球 根据人类目前所掌握的宇宙信息，地球是八颗 行星中唯一存在高级智慧生命的星球。目前， 地球是人类在宇宙中唯一的家园。 你认为高级智慧生命的存在需要哪些必要条件？ 材料一：2017年1月29日“科普中国”：在太阳系中，太阳是唯一会自身发光的天体，它的质量约为地球的33万倍，也是太阳系最主要的成员。如今的太阳正处于恒星演化的壮年期，其核心内用于核聚变的氢并没有被用尽，所以其稳定的光照会持续若干亿年，地球上生命演化至今，太阳没有发生明显的变化。 材料二：下图为太阳系八颗行星运行示意图。 结合图文材料，讨论地球存在生命的外部条件有哪些？ 合作探究 材料三：地球距离太阳约1.5亿千米，恰好处于太阳系的宜居带内，接收到的太阳辐射能量适中。同时，地球自转周期为24小时，昼夜交替周期不长，使得地表平均温度保持在约15℃，昼夜温差相对较小，从而保证了水能够以液态形式广泛存在，覆盖了地球表面约71%的海洋。 材料四：地球的质量和体积适中，其万有引力足以束缚住大气层，使大气不易向外逃逸。大气层以氮气和氧气为主，其中氧气含量约占21%，为需氧生物提供了充足的呼吸来源；臭氧层能有效吸收太阳紫外线，保护地表生命。此外，大气层还具有调节温度的功能，进一步维持了适宜生命繁衍的稳定环境。 结合上述材料，讨论地球存在生命的自身条件有哪些？ 合作探究 原因 条件（结论） 2.安全的宇宙环境 内部因素 5.适合生物生存的大气 3.适宜的温度 4.液态水 中心天体太阳正处于 壮年，状态稳定 地球与太阳距离适中 公转和自转周期适中 地球具有适中体积和质量 1.稳定的太阳光照 八大行星及小行星 各行其道、互不干扰 外部因素 二、特殊的行星——地球 43 “生命宜居带”是指恒星周围适合生命存在的最佳区域。读图，完成下面1-2小题。 1．在图示的“生命宜居带”中，可能出现生命的主要影响因素是( ) A．温度条件 B．恒星质量 C．行星体积 D．大气成分 2．如果太阳质量是现在的两倍，则出现生命的行星应该是( ) A．金星 B．地球 C．木星 D．水星 B A C 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 43 知识拓展 比邻星b宜居吗？ 比邻星b知识卡片 2016年 比邻星（红矮星，距太阳最近的恒星） 超级地球（岩石行星，质量＞地球） 位于宜居带内 表面温度允许液态水存在 大气成分、磁场环境、恒星耀斑活动等尚不明确 发现时间 母星 类型 轨道位置 温度条件 不确定因素 2016年，天文学家在比邻星周围发现了一颗行星——比邻星b。它是一颗超级地球（质量比地球大的岩石行星），恰好位于宜居带内，表面温度允许液态水存在。 知识拓展 比邻星b宜居吗？ 判断一颗行星是否适宜生命生存，不能只看是否位于宜居带，还需要综合考虑以下因素： 恒星稳定性：比邻星是红矮星，常有耀斑爆发，可能威胁生命 大气层：取决于行星质量和体积是否适中，能否束缚大气 磁场保护：能否免受宇宙射线和恒星风侵害 液态水：温度允许≠实际存在液态水 二、特殊的行星——地球 地球是目前人类在宇宙中唯一的家园。尽管科学家在比邻星b等系外行星上发现了“宜居”的可能，但这些行星是否真正具备孕育生命的全部条件，仍是未解之谜。 宇宙中可能存在其他适宜生命生存的天体，但这需要更多的科学探索来证实。在找到下一个“地球”之前，保护我们唯一的家园，珍惜地球上的一切，是我们每个人的责任。 挪威罗浮敦群岛上空的北极光 通过视频感受宇宙的浩瀚 课后感知 课后练习 49 “一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星，挂在天空放光明，好像许多小眼睛……”是一首大家都耳熟能详的童谣。据此回答1～2题。 1.童谣中所说的星星大多属于( ) A．行星 B．恒星 C．流星 D．星云 2.下列属于上题所述天体类型的是( ) A．太阳 B．月球 C．木星 D．陨星 B A 50 图中的“蓝月亮”为科学家用计算机模拟出的银河系中一个可能孕育生命的天体，它本身不发光，但其上光照良好。完成3～5题。 3．“蓝月亮”应属于(　　) A．行星 B．恒星 C．卫星 D．彗星 4．“蓝月亮”上的光可能来自(　　) A．太阳 B．地球 C．行星 D．恒星 5．“神舟七号”重返地面时和大气剧烈摩擦而发出耀眼的光芒，下列现象与此现象相似的是（ ） A．恒星的光芒 B．流星 C．彗星的彗尾 D．月亮的光芒 C D B 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 50 51 读“天体系统的层次图”，回答6～8题。 6．图中甲、乙、丙、丁所代表的天体系统名称分别是( ) A．河外星系、银河系、太阳系、地月系 B．银河系、河外星系、太阳系、地月系 C．太阳系、河外星系、银河系、地月系 D．银河系、太阳系、地月系、河外星系 7．从天体系统级别来看，甲、乙、丙、丁属于同一级别的是( ) A．甲与乙 B．丙与丁 C．乙与丙 D．乙与丁 8．图中天体系统包括( ) A．1级 B．2级 C．3级 D．4级 B A D 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 51 52 2020年7月23日，中国火星探测工程“天问一号”探测器在文昌航天发射场发射升空。从发射到火星引力捕获，“天问一号”探测器需要历时近7个月时间。经历至少三道关口才能圆满实现探测。结合所学知识，完成9～10题。 9．下列关于天体的描述，正确的是(　　) A．文昌发射中心的“天问一号”探测器是天体 B．奔向火星过程中的“天问一号”探测器属于天体 C．2021年在火星表面采样的“天问一号”探测器是天体 D．将来由探测器带回地球的火星样品是天体 10．“天问一号”探测器往返的宇宙空间，不属于(　　) A．可观测宇宙 B．银河系 C．太阳系 D．河外星系 B D 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 52 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.35(fixed_gap:False) Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $