内容正文:
第二节 地球的公转 讲义
一、教材与课标分析
本节选自中图版义务教育教科书《地理》八年级上册第一章《地球的运动》第二节。本节是全章的核心内容,上承第一节“地球的自转与公转”,下接海陆分布与气候等区域地理知识,起着承前启后的桥梁作用。
从内容结构看,教材以“公转特征—太阳直射点移动—昼夜长短与四季变化—五带划分”的逻辑主线层层递进,把抽象的天体运动与可观察的生活现象(如天安门广场升旗时间的变化、家乡四季冷暖、二十四节气等)紧密联系起来,体现“从生活走向地理、从地理走向社会”的课程理念。
课程标准对本节的要求是:运用模型或软件,演示地球的公转运动,说出地球公转的方向、周期;结合实例,说出地球公转产生的主要自然现象及其对人们生产生活的影响。
二、教学目标(地理核心素养四维目标)
1. 人地协调观
通过分析公转造成的热量时空差异,认识自然节律对农业生产、生物活动和生活作息的制约与影响,树立顺应自然、尊重自然节律的人地协调观念。
结合二十四节气、北斗七星辨季等中国古人的天文智慧,体会人地关系中的中华优秀传统文化。
2. 综合思维
建立“地轴倾斜—直射点移动—昼夜长短变化—正午太阳高度变化—四季与五带”的因果链条,理解各地理要素之间的整体关联。
能综合运用光照图、二分二至日位置图和昼夜长短数据,分析、解释具体地区的季节与热量差异。
3. 区域认知
能准确说出热带、温带、寒带的纬度范围及其天文与气候特征,理解纬度位置对热量带划分的决定作用。
通过对比南北半球季节相反、高低纬度昼夜差异,初步形成从全球尺度认识地理现象的视野。
4. 地理实践力
能利用地球仪、手电筒等器材,规范完成“地球公转与太阳光照”的模拟实验,做好观测记录。
能借助二分二至日示意图、五带划分图等工具,读图、填图、绘图,并把原理用于解释升旗时间变化等生活现象。
三、教学重点与难点
教学重点
地球公转的基本特征:绕转中心、方向、周期,以及公转时地轴倾斜且空间指向保持不变。
二分二至日太阳直射点的位置及其对应的昼夜长短、四季与极昼极夜现象。
五带的划分依据、纬度范围和各带的主要特征。
教学难点
理解地轴倾斜且空间指向不变这一前提条件下,太阳直射点在南北回归线之间往返移动的动态过程。
建立“直射点位置变化—正午太阳高度变化—昼夜长短变化—获得热量变化”的完整因果链,并解释四季更替与五带划分。
在侧视与极点上空两种视角下,准确判读光照图中极圈内极昼极夜的范围并判定节气。
学情分析与突破策略
八年级学生已有“昼夜更替”“四季冷暖”等生活经验,具备一定的空间想象力和动手操作能力,但普遍存在两个迷思概念:一是认为地轴是垂直地面的,不知道23.5°的倾斜角;二是把四季成因简单归结为“夏天离太阳近、冬天离太阳远”。
针对难点,采用三层突破策略:①实物模型——用“地球仪+手电筒”模拟公转与光照;②动态演示——用数字地球软件展示直射点移动与晨昏线变化;③图解定格——把动态过程定格为二分二至日四幅光照图,再引导学生比较、归纳规律。
四、课堂导入
情境创设
教师投影教材第7页“天安门广场升降旗时间表”,并展示下面这组真实数据:
图1 天安门广场升降旗时间随日期变化示意
教师抛出核心问题链:
问题1:为什么天安门广场每天的升旗时间都不一样?
问题2:升旗时间的早晚是由什么决定的?它与昼夜长短有什么关系?
问题3:造成这种一年周期性变化的根本原因是什么——是地球的自转,还是地球的公转?
学生观察数据,自由发言。多数学生只能说出“白天变长变短”,说不清原因。教师顺势追问:“上节课我们学过地球自转产生昼夜交替,可自转的周期只有一天,为什么昼夜长短会随季节发生有规律的变化?”由此制造认知冲突,自然引出本课主题——地球的公转。
导入设计意图
以身边的地理现象切入,拉近知识与生活的距离,激发探究兴趣。
以“数据—问题—猜想”形成问题链,引导学生把注意力聚焦到公转这一运动形式上。
为后面“昼夜长短变化”的学习埋下伏笔,使导入与新课浑然一体。
五、新课讲授
探究一 地球公转的基本特征
地球在自转的同时,还围绕太阳不停地运动,这种运动叫做地球的公转。
图2 地球公转轨道与地轴倾斜示意
结合图示和地球仪演示,归纳地球公转的基本特征如下:
公转特征
具体内容
绕转中心
太阳
方向
自西向东(在北极上空看呈逆时针方向)
周期
一年(约365.25天,即1个回归年)
轨道形状
近似正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
重要特征
公转时地轴是倾斜的,地轴与公转轨道面成66.5°夹角,赤道面与轨道面成23.5°夹角
空间指向
地轴倾斜的方向始终不变,北极始终指向北极星附近
关键点拨:①公转方向与自转方向一致,都是自西向东;②“地轴倾斜且空间指向不变”是理解后面所有现象的总钥匙——正是因为地轴方向不变,地球在公转轨道的不同位置上,太阳直射点才会发生移动。
教材小实验(演示地球的公转):在暗室里,用灯泡代表太阳,用地球仪代表地球,保持地轴倾斜方向不变,让地球仪围绕灯泡缓慢公转一周,观察地球仪表面被照亮的范围。
图3 用灯泡与地球仪演示地球公转
探究二 太阳直射点的移动
由于地轴倾斜且空间指向不变,地球在公转过程中,太阳的直射点在南、北回归线之间做周期性的往返移动,这种移动称为太阳直射点的回归运动。
图4 太阳直射点在南北回归线之间的回归运动
教材借助“橙子”进行模拟:用一支铅笔穿过橙子代表地轴,让橙子倾斜着绕灯泡转动,可以清楚地看到光线在橙子表面的直射点随位置而移动。
结合示意图,明确四个关键位置的直射点:
① 春分日(3月21日前后):太阳直射赤道;之后直射点继续向北移动。
② 夏至日(6月22日前后):太阳直射北回归线(23.5°N),此时直射点到达最北位置。
③ 秋分日(9月23日前后):太阳直射赤道;之后直射点继续向南移动。
④ 冬至日(12月22日前后):太阳直射南回归线(23.5°S),此时直射点到达最南位置。
此后太阳直射点再次向北移动,如此循环往复,周期为一年。南北回归线(23.5°N、23.5°S)就是太阳直射点能够到达的最北和最南界线,也正是“回归”二字的由来。
探究三 昼夜长短的变化
随着太阳直射点在南北回归线之间往返移动,地球表面各地在不同日期被太阳照亮的范围随之变化,于是产生了昼夜长短的周期性变化。以北极圈(66.5°N)和南极圈(66.5°S)为界,还会出现极昼、极夜现象。
图5 地球公转过程中昼夜长短的变化
以北半球为例,二分二至日的昼夜长短情况归纳如下表:
节气
日期(前后)
太阳直射点
北半球昼夜长短
极昼极夜现象
春分
3月21日
赤道
昼夜等长
无
夏至
6月22日
北回归线
昼最长、夜最短
北极圈及其以北为极昼,南极圈及其以南为极夜
秋分
9月23日
赤道
昼夜等长
无
冬至
12月22日
南回归线
昼最短、夜最长
北极圈及其以北为极夜,南极圈及其以南为极昼
昼夜长短变化规律总结
规律一(点北北长,点南南长):太阳直射哪个半球,哪个半球就昼长夜短;纬度越高,白昼越长,昼夜长短相差越大。
规律二(移动定变化):太阳直射点向北移动的过程中,北半球昼渐长、夜渐短;直射点向南移动的过程中,南半球昼渐长、夜渐短。
规律三(赤道与分日):赤道上全年昼夜等长,各为12小时;春分日、秋分日,全球昼夜平分。
规律四(纬度递变):夏季,北半球纬度越高白昼越长;冬季,北半球纬度越高白昼越短;极圈以内会出现极昼或极夜。
回扣导入:正是因为昼夜长短在一年中不断变化,北京日出时刻才不断提前或推迟,天安门广场的升旗时间也随之每天不同——夏至日升旗最早(约4:46),冬至日升旗最晚(约7:33)。
探究四 四季的更替
地球在公转轨道的不同位置,受到太阳照射的情况不同,各地获得的太阳光热也就不同,于是形成了春、夏、秋、冬四季的更替。南北半球季节相反:北半球为夏季时,南半球为冬季。
从天文含义看:夏季是一年内白昼最长、太阳高度最高的季节;冬季是一年内白昼最短、太阳高度最低的季节;春季和秋季则是冬、夏之间的过渡季节。
以春分、夏至、秋分、冬至作为天文四季的起点,北半球四季与月份对应如下:
季节
月份
对应节气(起点)
获得太阳光热
春季
3、4、5月
春分(3月21日前后)
由少到多(过渡)
夏季
6、7、8月
夏至(6月22日前后)
最多
秋季
9、10、11月
秋分(9月23日前后)
由多到少(过渡)
冬季
12、1、2月
冬至(12月22日前后)
最少
教材链接:二十四节气是中国古人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系。先秦典籍《鹖冠子》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”,正是利用北斗七星斗柄的指向来判定季节,是地理实践与传统文化的完美结合。
探究五 五带的划分
由于地球是个球体且地轴倾斜,不同纬度地区获得的太阳光热多少不同。人们根据各地获得太阳光热的多少,把地球表面划分为五个热量带。
图8 地球上的五带划分
五带的名称、纬度范围和特征如下表:
五带名称
纬度范围
天文特征
气候特征
热带
南北回归线之间(23.5°N—23.5°S)
有太阳直射现象,无极昼极夜
终年炎热
北温带
北回归线与北极圈之间(23.5°N—66.5°N)
既无太阳直射,也无极昼极夜
四季分明
南温带
南回归线与南极圈之间(23.5°S—66.5°S)
既无太阳直射,也无极昼极夜
四季分明
北寒带
北极圈以内(66.5°N—90°N)
有极昼极夜现象,无太阳直射
终年严寒
南寒带
南极圈以内(66.5°S—90°S)
有极昼极夜现象,无太阳直射
终年严寒
要点归纳:①五带划分的两条重要界线是回归线(23.5°)和极圈(66.5°);②热带与寒带各有一个“有”(直射、极昼极夜),温带则是“两无”(无直射、无极昼极夜),这正是温带四季分明的原因;③我国领土大部分位于北温带,南部少数地区位于热带,没有寒带。
探究六 公转的地理意义整合
把前面的知识串联起来,可以得到地球公转产生的主要地理意义:
①太阳直射点在南北回归线之间做回归运动;
②同一地点正午太阳高度随季节发生周期性变化(夏至日最高、冬至日最低);
③昼夜长短随季节发生周期性变化,极圈以内出现极昼、极夜现象;
④各地获得的太阳光热随季节变化,形成四季更替;
⑤根据各地获得太阳光热的多少,地球表面被划分为五带。
其内在因果链可概括为:
地轴倾斜且方向不变 + 地球公转 → 太阳直射点南北移动 → 正午太阳高度与昼夜长短变化 → 获得太阳光热多少变化 → 四季更替与五带划分。
六、课堂小结
本节以“地球公转”为核心,重点掌握“一个特征、两个运动、三个变化、五带划分”:
一个特征:公转的基本特征——自西向东、周期一年、地轴倾斜且指向不变;
两个运动:地球的公转运动、太阳直射点的回归运动;
三个变化:昼夜长短的变化、正午太阳高度的变化、四季的更替;
五带划分:根据获得太阳光热的多少,地球表面被划分为热带、北温带、南温带、北寒带、南寒带。
本节主线可归纳为:公转特征(因)→ 直射点移动(果)→ 昼夜长短与太阳高度变化(象)→ 四季更替与五带划分(果)。理解这条主线,就能把零散的知识点串成一张完整的知识网。
七、课堂检测
1. 下列关于地球公转的叙述,正确的是( )
A. 公转方向为自东向西 B. 公转周期约为24小时
C. 公转时地轴是倾斜的 D. 公转的中心是地轴
2. 夏至日(6月22日前后),下列叙述正确的是( )
A. 太阳直射赤道 B. 北京昼最长夜最短
C. 南极圈内有极昼现象 D. 全球昼夜等长
3. 一年中天安门广场升旗时间最早的一天,太阳直射在( )
A. 赤道 B. 北回归线 C. 南回归线 D. 北极圈
4. 四季分明的温度带是( )
A. 热带 B. 北温带 C. 北寒带 D. 南寒带
5. 太阳直射点能够到达的最北界线是( )
A. 赤道 B. 北极圈 C. 北回归线 D. 南极圈
【参考答案】1.C 2.B 3.B 4.B 5.C
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