1.1 地球的自转和公转（情境教学设计）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和公转的规律，涵盖方向、周期、速度及黄赤交角对太阳直射点回归运动的影响。以SpaceX星舰发射视频创设情境，通过“火箭为何向东发射”“低纬度发射场为何最优”两个问题为支架，引导学生学习自转（方向、恒星日与太阳日、角速度与线速度）和公转知识，最终解决问题，构建知识脉络。 该资料以真实航天案例贯穿教学，凸显人地协调观，如结合文昌发射中心分析自转线速度的应用。通过恒星日与太阳日、恒星年与回归年的对比，培养综合思维，借助绘制太阳直射点回归运动示意图提升地理实践力。既激发学生学习兴趣，又为教师提供结构化教学思路，助力突破抽象概念难点。

高中地理选必一：《地球的自转和公转》教学设计 课题 第一章《地球的运动》第一节《地球的自转和公转》 时间 课时 1课时 课型 新授课 授课对象 高中学生 备课人 教材 人教版高中地理选择性必修一 课标要求 1. 能够说出地球自转的方向、周期和速度特征； 2. 能够说出地球公转的方向、周期和速度特征； 3. 能够说明黄赤交角的存在及其对太阳直射点回归运动的影响； 4. 能够结合航天发射等实际案例，说明地球运动规律在人类活动中的应用。 素养目标 综合思维： 能够从自转与公转两个维度分析地球运动的规律，建立“恒星参照系”与“太阳参照系”的双重视角 区域认知： 能够结合不同纬度地区（赤道、极地、中纬度）的自转线速度差异，说明纬度对地球运动速度的影响 地理实践力： 通过绘制太阳直射点回归运动示意图，培养学生的图文转换能力和空间想象能力 人地协调观： 认识地球运动规律对人类生产生活（历法、航天发射等）的深刻影响，理解人类活动对自然规律的尊重与利用 教材分析 本节内容是选择性必修一《自然地理基础》第一章《地球的运动》的第一节，是学习地球运动地理意义的基础。本节主要解决四个核心问题：地球自转的方向、周期与速度特征；地球公转的方向、周期与速度特征；黄赤交角的概念；太阳直射点的回归运动。本节内容为后续学习昼夜交替、时差、昼夜长短变化、正午太阳高度变化、四季更替等内容奠定基础 学情分析 高二学生已具备一定的空间想象能力和逻辑推理能力，能够从示意图中提取地理信息。但对于恒星日与太阳日、恒星年与回归年等抽象概念的理解仍有困难，需要借助示意图和案例辅助分析 教学重难点 重点： 1. 地球自转的方向、周期（恒星日与太阳日）和速度（角速度与线速度）特征； 2. 地球公转的方向、周期（恒星年与回归年）和速度（近日点最快、远日点最慢）特征； 3. 黄赤交角及其对太阳直射点回归运动的影响。 难点： 1. 恒星日与太阳日的区别及其成因； 2. 恒星年与回归年的区别及其成因； 3. 近日点/远日点与冬至/夏至的区别与联系。 教学过程 教学环节 教师活动 教学过程 问题设计 【第一部分】地球的自转 环节一：情境导入——火星移民的“地球运动难题” 教师活动： 播放SpaceX星舰发射视频，创设情境：“马斯克公开宣布，计划2050年前建成可容纳百万人的自给自足火星城市。但火星移民最大的难题，全部源于地球运动规律。” 提出两个核心问题，作为贯穿本课的悬念： 问题1： 为什么SpaceX火箭都向东发射？ 问题2： 为什么低纬度发射场是星舰升空的最优选择？ 学生活动： 思考问题，尝试给出初步猜测，带着疑问进入新课学习。 设计意图： 以真实航天案例激发学习兴趣，以两个核心问题驱动后续学习。 环节二：地球自转的概念与地轴指向 教师活动： · 讲解地球自转的定义：地球绕其自转轴的旋转运动，叫作地球的自转。 · 指出地轴：地球的自转轴叫地轴，它的北端始终指向北极星附近。 活动探究——北极星仰角与纬度的关系： · 情境设置：“假设你是SpaceX星舰领航员，GPS因太阳风暴瘫痪，飞船迷失在北半球某片海域。深夜，你看到北极星在正北方，仰角约30°。仅凭这点，能推算出飞船的大致位置吗？” · 引导学生分析： 在北极点（90°N），北极星在头顶正上方，仰角为90°； 在赤道（0°），北极星在地平线上，仰角为0°； 规律总结： 北半球某地的纬度，就等于该地观测到的北极星仰角（高度角）。 结论：北极星仰角30°→飞船位于约30°N。 学生活动： 跟随教师分析，总结“纬度=北极星仰角”的规律。 设计意图： 通过情境化问题，让学生理解地轴指向北极星这一特征的实际应用价值。 环节三：地球自转的方向 教师活动： · 讲解自转方向：地球自转方向为自西向东。 · 展示三幅示意图（侧视图、北极俯视图、南极俯视图）： 侧视图： 自西向东（从左向右）； 北极俯视图： 逆时针方向旋转； 南极俯视图： 顺时针方向旋转。 总结口诀：“自西向东，南顺北逆。” 学生活动： 观察三幅示意图，在笔记本上画出三个视角的自转方向箭头。 设计意图： 通过多视角示意图，帮助学生建立空间概念，突破“南顺北逆”这一易混淆点。 · 首尾呼应——回应导入问题： · 为什么SpaceX火箭向东发射？→顺着地球自转方向，“蹭”初速度，节省燃料。 环节四：地球自转的周期——恒星日与太阳日 教师活动： · 情境导入： “科考队正在调试即将奔赴火星的星舰机载导航计时系统，工程师提出两个关键数据：一是地球原地完整转360°，所需时长是23时56分4秒；二是我们一天设定为24小时。同样是地球自转一周，为什么会出现两个不一样的时长？” · 概念讲解： 恒星日： 以恒星为参考系，地球自转360°，用时23时56分4秒——这是地球自转的真正周期。 太阳日： 以太阳为参考系，太阳连续两次上中天（正午头顶）的时间间隔，用时24时——这是我们的日常生活计时周期。 · 差异成因分析（关键难点）： · 地球在自转的同时，还在绕太阳公转。 · 一天之内，地球在公转轨道上移动了约1°。 · 地球需要额外多转约1°（即多花约4分钟），才能让太阳再次到达正头顶。 · 因此：太阳日（24h）比恒星日（23h56m4s）长约4分钟。 · 拓展思考： “如果星舰轨道计算误用24小时作为自转周期，会给火星航行带来什么致命问题？”——导航定位将产生累积误差，导致飞船偏离预定轨道。 学生活动： · 观察恒星日与太阳日对比示意图，理解差异成因； · 完成对比表格：恒星日（23时56分4秒，真正周期）vs 太阳日（24时，日常生活周期）。 设计意图： 通过情境化问题和对比分析，突破恒星日与太阳日这一核心难点。 环节五：地球自转的速度——角速度与线速度 教师活动： 1. 概念讲解： 角速度： 单位时间内转过的角度。除南北两极点外，地球上任何地点的自转角速度都相等，均为15°/h（极点处角速度为0）。 线速度： 单位时间内转过的弧长。由赤道向两极递减，赤道处最大（约1670km/h），极点为0。 60°纬线上的线速度约为赤道的一半（约837km/h）。 2. 示意图判读： · 展示A（北极点）、B（赤道）、C（60°纬线）三点的对比图： · 角速度：B = C = 15°/h > A = 0°/h · 线速度：B（赤道，最大）> C（60°，约为赤道一半）> A（极点，0） 3. 案例应用——航天发射基地选址： · 核心问题回应： 为什么SpaceX火箭都向东发射？为什么低纬度发射场是星舰升空的最优选择？ · 分析： · 向东发射：顺着地球自转方向，火箭可直接“蹭”到地球自转带来的巨大初速度（相当于搭上了“免费顺风车”），最大程度节省燃料，提升运载能力。 · 低纬度优势：纬度越低，自转线速度越大，火箭获得的初速度越大，可以增加载荷。 · 拓展——海南文昌卫星发射中心的优势： · 纬度低，自转线速度大，火箭初速度大，增加载荷； · 海运优势，方便运输大型器材； · 周边是大海，人口少，对人们生产生活影响小。 · 对比其他三个卫星发射基地（酒泉、太原、西昌）的共同区位优势： · 气候干旱，降水稀少，天气晴朗，能见度高； · 地形平坦开阔，地势相对较高（利于地面设备跟踪测控，地势高则线速度较大）； · 人烟稀少，保证安全。 学生活动： · 观察示意图，判断A、B、C三点的角速度和线速度大小； · 完成角速度与线速度的对比表格； · 分析文昌卫星发射中心的区位优势。 设计意图： 通过概念讲解、示意图判读和案例分析，系统掌握自转速度特征及其在实际中的应用。 【第二部分】地球的公转 环节一：地球公转的概念与方向 教师活动： · 讲解公转的定义：地球绕太阳的运动，叫作地球的公转。 · 公转方向：与自转方向一致，也是自西向东。 · 公转轨道：接近正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 学生活动： 记录公转的核心概念，与自转进行对比。 设计意图： 建立公转的基本概念框架。 环节二：地球公转的周期——恒星年与回归年 教师活动： · 情境导入： “SpaceX的先遣队成功登陆火星了。为了保持与地球指挥中心的同步，宇航员们最初决定严格使用地球上的‘恒星年（365天6小时9分10秒）’作为日历标准。但是，仅仅过了几个地球年，基地就爆发了严重的‘历法危机’。请问，为什么我们日常使用的日历，不能用地球公转的‘绝对真实周期’（恒星年）？” · 概念讲解： · 恒星年： 以恒星为参考系，地球公转360°，用时365日6时9分10秒——这是地球公转的真正周期。 · 回归年： 以太阳为参考系，太阳直射点完成一次回归运动（从春分到次年春分）的周期，用时365日5时48分46秒——这是我们的日常生活计时周期（公历年的基础）。 · 差异成因分析： · 由于黄赤交角的存在和地轴进动（春分点西移）的影响，回归年比恒星年短约20分钟。 · 如果使用恒星年作为日历，每年的“春分”“冬至”等节气都会提前约20分钟到来，约70年后，“夏天”实际上已进入秋天——历法与季节严重脱节。 学生活动： · 观察恒星年与回归年的对比示意图，理解差异成因； · 完成对比表格：恒星年（365日6时9分10秒，真正周期）vs 回归年（365日5时48分46秒，日常生活周期）。 设计意图： 通过情境化问题，突破恒星年与回归年这一核心难点。 环节三：地球公转的速度——近日点与远日点 教师活动： 1. 速度变化规律： · 近日点： 每年1月初，地球距离太阳最近，公转速度最快。 · 远日点： 每年7月初，地球距离太阳最远，公转速度最慢。 2. 关键澄清（易混淆点）： · 近日点（1月初）≠ 冬至日（12月22日） · 远日点（7月初）≠ 夏至日（6月22日） 3. 开普勒第二定律（等面积定律）： · 太阳与行星的连线在相等时间内扫过相等面积。 · 近日点附近：距离近→弧长长→速度快； · 远日点附近：距离远→弧长短→速度慢。 4. 应用分析——夏半年与冬半年天数差异： · 北半球夏半年（春分→秋分）为186天，冬半年（秋分→次年春分）为179天。 · 原因： 夏半年地球经过远日点附近，公转速度慢，耗时久；冬半年经过近日点附近，公转速度快，耗时短。 学生活动： · 观察公转轨道示意图，标注近日点和远日点的位置与时间； · 分析夏半年与冬半年天数差异的成因。 设计意图： 通过示意图判读和案例分析，掌握公转速度变化规律及其影响。 【第三部分】黄赤交角及其影响 教师活动： 1. 黄赤交角的概念： · 赤道平面： 过地心并与地轴垂直的平面。 · 黄道平面： 地球公转轨道平面。 · 黄赤交角： 赤道平面与黄道平面之间的交角，为23°26′。 · 地轴与黄道平面的交角为66°34′（90°－23°26′）。 · 地球公转时，地轴指向和黄赤交角短期内基本恒定。 2. 太阳直射点的回归运动： · 核心逻辑： 由于黄赤交角的存在→地球在公转轨道上位置不同→太阳直射点纬度不同。 · 运动规律： · 春分（3月21日）： 直射赤道（0°） · 夏至（6月22日）： 直射北回归线（23°26′N） · 秋分（9月23日）： 直射赤道（0°） · 冬至（12月22日）： 直射南回归线（23°26′S） · 次年春分： 直射赤道（0°）→循环往复 · 回归运动周期： 一个回归年（365日5时48分46秒）。 3. 动手实操——绘制太阳直射点回归运动示意图： · 布置任务：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（23°26′N）和南回归线（23°26′S）。 · 标注四个关键日期（春分、夏至、秋分、冬至）及对应的直射点位置。 · 用箭头标出直射点的移动方向。 学生活动： · 观察黄赤交角示意图，理解其含义； · 跟随教师完成太阳直射点回归运动示意图的绘制； · 用语言描述直射点在四个节气之间的移动规律。 设计意图： 通过概念讲解和动手绘制，突破黄赤交角和直射点回归运动这一核心难点。 环节六：课堂小结 教师活动： · 以板书形式小结本节课核心内容： · 公转方向：自西向东； · 公转周期：恒星年（365日6时9分10秒，真正周期）、回归年（365日5时48分46秒，日常生活周期）； · 公转速度：近日点（1月初，最快）、远日点（7月初，最慢）； · 黄赤交角：23°26′→太阳直射点回归运动（在南北回归线之间往返）。 板书设计 一、地球的自转 1. 概念：地球绕地轴旋转，地轴指向北极星附近 → 北半球纬度 = 北极星仰角 2. 方向：自西向东 南顺北逆 3. 周期：恒星日（23时56分4秒，真正周期） 太阳日（24时，日常生活周期） 差异原因：自转的同时在公转，需多转约1° 4. 速度： 角速度：除极点外均为15°/h 线速度：由赤道向两极递减（赤道≈1670km/h） 5. 应用：向东发射 + 低纬度 → 借自转初速度，节省燃料 二、地球的公转 1. 概念：地球绕太阳运动，轨道为椭圆 2. 方向：自西向东 3. 周期：恒星年（365日6时9分10秒，真正周期） 回归年（365日5时48分46秒，日常生活周期） 4. 速度：近日点（1月初，最快）→冬半年短 远日点（7月初，最慢）→夏半年长 三、黄赤交角与太阳直射点回归运动 1. 黄赤交角：23°26′（赤道面与黄道面的交角） 2. 直射点回归运动： 春分（3.21，赤道）→夏至（6.22，23°26′N） →秋分（9.23，赤道）→冬至（12.22，23°26′S） →次年春分（循环） 教学反思 成功之处： 1. SpaceX星舰情境贯穿始终，有效激发了学习兴趣； 2. 恒星日与太阳日、恒星年与回归年的对比教学效果好； 3. 自转速度部分结合航天发射案例，做到了学以致用； 4. 太阳直射点回归运动中“动手绘制”环节扎实有效。 不足之处与改进措施： 1. 恒星日与太阳日的差异仍有少数学生理解不透。； 2. 公转速度变化与节气的关系需要后续反复强化； 3.  第一课时自转部分内容量大（方向、周期、速度、应用案例），时间偏紧； 4. 太阳直射点回归运动的“空间想象”仍是部分学生的难点。 / 学科网（北京）股份有限公司 $