4.3 日地月的相对运动（教学设计）科学新教材浙教版七年级上册

第3节 日地月的相对运动（教学设计） 年级 七年级 学科 科学 教师 课题 第3节 日地月的相对运动 教学 目标 科学观念 了解光在同一种均匀介质中的直线传播；了解光在不同介质中的传播速度；了解光年的含义；掌握小孔成像原理；了解月球、公转的自转方向和周期，掌握日地月相对运动的轨道；了解日食、月食的类型；了解日食、月食的形成原因；了解日食、月食的形成过程；了解日食、月食发生时日地月的相对位置。 科学思维 用光的直线传播知识来解释相关的实际问题；解释从地球上只能看到月球一面的原因；分析日地月三球相对运动的轨道；分析日食、月食与日地月相对运动的位置关系；分析日面、月面亏损的方向顺序。 科学探究 观察光在空气和水中和透明固体中的传播现象，认识实验手段是研究科学问题的基本方法。 科学责任 保持对宇宙与天体的探究的兴趣；形成利用模型来解释自然现象的意识。 学情分析 教材利用大量图片、小实验等引导学生探究出光的直线传播规律，同时用光的直线传播原理解释影子、小孔成像等生活中的相关现象，激发学生的学习兴趣。 主要介绍月球的自转和公转，了解月球自转和公转的方向、周期等内容；地球公转、月球的公转、光的直线传播，并知道日食是一种正常的天文现象等；所以本课时内容为上述内容的综合应用，对提升学生的知识综合和运用能力有一定的作用，并能促进学生抽象思维的发展，所以本课时内容也具有重要作用。 知道月食是一种正常的天文现象。以光的直线传播和月球、地球的公转、日食等内容为基础。 教学重点 光在同一种均匀介质中沿直线传播。 教学难点 月球的自转和公转；日地月三球相对运动轨迹。 教学器材 课件、课本、视频、活动器材等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 2020年6月21日发生了日食。此次我国的局部地区能够观测到日环食，但持续时间短，其他地区能够观测到的都是日偏食。 什么是日食?日环食和日偏食又是怎么回事?它们是怎样形成的? 导入新课。 学习新课一 光的直线传播 一、古代人对光的传播路径的研究： 1、 墨家对光的直线传播的推测： 2000多年前，我国思想家墨翟和他的学生做了世界上每一个“小孔成像”实验：用一个带有小孔的板挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒像。 他认为：物体通过小孔所形成的像是倒像，所以他推测光是沿直线传播的。 这是对光的直线传播最早的科学解释。 2、沈括对光的传播路径的研究： 北宋科学家沈括也对光的直线传播有过精彩的描述：他在纸窗上开一个小孔，使窗外的飞鸢（即一种鹰）和楼塔的影子成像于室内的纸屏上面。根据观察结果，在《梦溪笔谈》中写道：“……若鸢飞空中，其影随鸢而移；或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违，鸢东则影西，鸢西则影东。又如窗隙中楼塔之影，中间为富所束，亦皆倒垂……”。 他还运用光的直线传播，科学地解释了日月蚀的成因和月相圆缺变化的规律。 二、光的直线传播： 1、 生活中光的直线传播的现象： 茂密的森林，城市的夜晚，浓雾弥漫的公路，也能看到一束束沿直线传播的光。 探究活动： 1）在如图4.3-5所示的亚克力容器中，加入适量的水，用水溶性荧光笔在水中搅拌几次，或者在水中滴几滴牛奶；再点燃一小段艾叶条，在水面上方充入少量的艾条烟尘。 2）将一束激光依次射到空气中、水中、亚克力板中，观察激光在空气、水、亚克力板中的传播的路径。 3）用注射器将200mL浓糖水缓慢注射到荧光液的下方，再将激光束逐渐向下移动，观察激光的传播路径。 4）搅拌糖水，再让激光束射过溶液，观察光的传播路径。 现象：搅拌糖水后，激光射过溶液时，光又沿直线传播的。 现象分析： ①光在空气中沿直线传播； ②光在水中沿直线传播； ③光在亚克力板中沿直线传播； ④光在荧光液中沿直线传播； ⑤光在糖水溶液中沿直线传播； ⑥光在荧光液和糖水交界处传播方向发生改变； 结论：光在同一种均匀介质中沿直线传播。 光沿直线传播特点 1、光在同一种均匀介质中沿直线传播；通常称为光的直线传播； （1）介质：空气、水、玻璃、亚克力板等透明物体； （2）条件：均匀透明介质或真空 2、光的传播速度： （1）光在不同介质中传播速度不同； （2）光在真空中的传播速度最大，为3×108m/s； （3）光在空气中传播速度接近真空中的传播速度； （4）光在水中的传播速度为真空中速度的3/4（约2.25×108m/s）； （5）光在玻璃等透明固体中传播速度比水中传播速度更小。 视频：光的直线传播 讨论交流： 1)光在真空中传播，1年（365天）内可通过多少距离？ 2）日地距离约为1.496×108千米，则光从太阳到达地球约需要多少时间？ 3、光年： ①光年：光在真空中1年内传播的距离等于1光年，约9.46×1012km。 ②天文学上，常用光年作为单位来计量天体之间的距离。 如，银河系的直径约 10 万光年，太阳与银河系的中心相距约 3 万光年；目前，人类可观测到的最远天体距离地球约130 亿光年。 4、光线： （1）光线：通常用一条带箭头的直线表示光传播的路线和方向，这样的直线叫做光线； （2）光线的作用：形象地表示光的传播情况（方向、路线）； （3）光线是一种模型，并非真实存在。 三、光的直线传播的例子及应用： 1、影子的形成： 影子是由于光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体在物体后面形成的光照不到的暗区。 影子形成的三个条件：光源、不透明物体、投影面； 注：光源是指正在发光的物体。 阅读：树木中的光斑就是小孔成像现象：圆形光斑是太阳经过树叶间的缝隙而形成的像。 2、小孔成像： 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。 原理：光在同一均匀介质中，沿直线传播； 规律：小孔成像的效果与孔的大小、‌光源亮度、‌像距和物距等因素有关 ①物距越近，‌像越大且亮度较暗；‌物距越远，‌像越小且亮度越亮。 ②足够的小孔才能成清晰的像，孔比较小时，物体发出的光不重叠使像比较清晰。 ③像只与物的形状有关，与小孔的形状无关。‌ 应用：针孔照相机 4、排队： 排纵队时，如果你看到自己前面的一位同学挡住了前面所有的人，说明队就排直了，这是因为光是沿直线传播的，当队伍排直的时候，该同学就会挡住前面所有同学射向自己眼中的光。 5、日食和月食： 日食和月食的发生与光的直线传播及日地的相对位置有关。 发生日食时，其实是从地球上观察太阳时，太阳的一部分或全部被月球挡住了； 发生月食时，实际上是从地球上观察时，月球的一部分或全部进入地球的影子中了。 古代人对光的直线传播的研究，为近现代摄影技术的发展奠定了基础。 光的直线传播在生活中比较常见 感观认识光的直线传播 探究活动让学生信服光的直线传播 同时用实验来说明光不仅直线传播且有条件的“同一种均匀介质中”才直线传播； ‌光在同一种均匀介质中沿直线传播，这为后续光的反射和折射等提供基础； 光的传播可以没有介质，若有介质则应该是透明物体 要求学生记住光在真空中的传播速度，并且能比较空气体、液体和固体中速度大小 光线是一种模型 画光线时注意事项，规范画图 例子与应用：既可活跃气氛，扩大知识面，还能运用知识，提升用所学知识解释生活中现象的能力 日食和月食是第3课时和第4课时的内容，这里提及作个铺垫；引发学有余力的学生深入思考、引导学生自主查阅资料获得更多信息 学习新课 二、月球的转动、日食 一、月球概况： 1、月球是地球的天然卫星；月球表面有大量的环形山；月球上没有空气和水； 2、月球只能反射光： 月球自身并不发光，它能反射太阳光。月球的一面被太阳光照亮，另-面是黑暗的。所以月球上也有白天和黑夜。 二、月球的自转和公转： 1、月球的自转： 月球的自转方向为自西向东； 月球自转周期约为27.3日。 所以，月球上也有交替现象。 （动画：月球的自转） 2、月球的公转： 月球的公转：月球在自转的同时还绕着地球公转； 月球公转方向：自西向东； 月球公转轨道：近似圆形的椭圆轨道； 月球公转周期：约为27.3日。 （视频：月球公转） 2、从地球上只能观察到月球的同一面： 原因：月球的自转和公转周期相同，都是27.3日。 （视频：自转和公转同步） 3、我们能观察到月球的不同圆缺现象（月相） 原因：地球带着月球绕太阳公转。 三、日地月的相对运动 1、地球公转: 中心：太阳 轨道：椭圆形 方向：自西向东 2、月球公转： 中心：地球 轨道：椭圆形 方向：自西向东 3、日地月相对运动产生的现象： （1）地球自转：昼夜交替、日月星辰东升西落等 （2）地球公转：四季更替、正午太阳高度变化、昼夜长短变化等 （3）月球公转：观察到月球形状的变化等； （4）月球自转和公转：月球只有同一面朝向地球 （5）日地月相对运动：日食、月食、潮汐等现象； 拓展： 潮汐现象是由月球和太阳对地球的引力作用引起的。‌这一现象主要涉及到地球、‌月球和太阳之间的相对运动及其对海水的引力影响。 三、日食 1、日食： 地球上某些地区有时会看到太阳表面全部或部分被遮掩的现象现象称为日食。 2、日食的成因：地球带着月球绕太阳运动当月球运行到地球和太阻之间并且三个星球接近排成一条直线时，由于光是沿直线传播的，月球就挡住了太阳光形成月影，从地球上月影所在区域看太阳，太阳全部或部分被月球遮挡，就产生了日食现象。 3、日食时日地月的相对位置：出现日食时，日地月位于一直线上，且月球位于太阳和地球中间。 4、日食的类型：日食有日偏食、日环食和日全食三种类型。 日全食：月球完全遮住了太阳； 日偏食：月球遮住了太阳的一部分； 日环食：月球只遮住了太阳的中间部分。 探索活动： 准备一大一小两只球(或圆盘)，大球直径约是小球直径的4倍。 1）当观察者位于图4.3-11中三个不同位置时、分别用单眼观察小球遮掩大球的现象。大球看上去是怎样的呢？将观察到的大球形状分别画在右边空白的圆内(用涂黑表示被遮住的部分) 参考： 2）把大、小两个球按图4.3-12所示放置在同一水平面的视线上，并将小球由A向B移动。观察大球被小球遮掩的过程。将观察到的结果画在下面的圆圈内（用涂黑表示大球被遮掩的部位）。 参考： 讨论交流： 1）你观察到的大球被遮掩过程和下面的日全食过程相像吗？ 参考：大球被遮掩的过程与日全食过程非常相似 2）日全食时，太阳被遮部位是从哪边开始，哪边结束？ 参考：太阳被遮部位从日面的西面开始，东面结束。 （西始亏东复圆） 四、日食的过程： 1、日食时太阳亏损的过程（方向和顺序）： 日食时，从日轮西缘开始亏损，于东缘结束。 （日食先亏西） 讨论交流： 1）为什么日食的亏损是从西边开始的？ 参考：①太阳射向地球的光被月球所遮挡；②月球绕地球公转的周期是自西向东（逆时针）的；所以日食开始时是从西缘开始，东缘结束。 2）为什么有些区域观察到日全食而某些区域观察到日偏食或日环食，而某些区域却观察不到日食现象？ 2、日食的时间： 日食一般发生在农历初一（新月：月球和太阳几乎同升同落）。 3、日食不是每个月都会发生： 由于月球绕地球运动的轨道平面和地球绕太阳运动的轨道平面有一个 5°左右的夹角，因此日食并不是每个月都会发生。只有地、月、日三个天体正好或接近一直线时才会发生日食现象。 拓展阅读： 1）不能直视日食： 由于太阳是一个能够发出强光的天体，即使当太阳被遮掩得只剩下一小部分时，我们在观测日食过程中也不可以用肉眼直接观测，否则会被强烈的阳光灼伤眼睛。 2）日食持续时间： 日食持续时间的长短，同月影在地面上移动的速度及地球自转方向有关。日全食、日偏食和日环食的时间长度各不相等。 3）发生日全食和日环食前后，必有日偏食发生。 月球上与地球类似有昼夜现象 有地球自转和公转的基础，学习月球的自转和公转相对较容易些 视频辅助教学，可使学生获得感性认识，有助于理解和记忆 月相是后续教学内容，这里与月球运动有关，所以先作个简单介绍，引发学生深入学习和思考 重点是三球的相对运动 学习新课 三、月食 一、月食 1、月食： 有时候我们会看到月面部分或全部变暗的现象时间可长达一个多小时，这就是月食。 2、月食的成因：地球绕着太阳运动，由于光是沿直线传播的，在背对着太阳的方向会产生地球的影子，当月球进入地球影子的不同位置时，地球上的观测者将看到月全食或偏食现象。 阅读讨论：阅读教材P162相关内容，网上查一查相关资料，说一说为什么发生月食时月球不是全黑的，而是呈暗弱的古铜色。 参考：月全食时,太阳射向月球的光线完全被地球遮挡,太阳光通过地球大气层时,红光被大气层折射到月面上,使完全淹没于地球黑影中的月球,变成一个铜红色的圆盘。如同清晨的太阳一样,带有古铜色。发生月食部分的月球并非全黑，而是呈暗弱的古铜色。 3、月食时日地月的相对位置： 出现月食时，日地月位于一直线上，且地球位于太阳和月球中间。 4、月食时月球的颜色： 由于地 球大气对太阳光的折射，发生月食部分的月球并非全黑，而是呈暗弱的古铜色。 5、月食的类型：月偏食、月全食。 讨论交流： 为什么没有月环食？ 参考：因为地球比月球大，‌地球的阴影区较宽足以容下几个月球，‌因此，‌当发生月食时，‌月球要么部分进入地球的本影，‌要么全部进入，‌导致地球上的人只能看到月全食或月偏食，‌而无法看到月环食。‌ 探索活动： 取不同大小的两个球 ( 小球最好涂黑 )。把两个球和灯置于同一水平面的视线上。使小球按箭头所示方向部分或全部穿过大球的阴影区。观察小球穿过阴影区时发生的现象。在下面的圆圈内记录小球光亮部分形状的变化（用涂黑表示小球被阴影遮掩的部分）。 参考： 二、月食的形成过程 1、月食时月球亏损的过程（方向和顺序）： 月食时，月面先亏损于东缘，复圆于西缘。（月食先亏东） 2、月食的全过程： （1）月食的发生时间：农历十五、十六（满月）； （2）月食轮廓是弯曲的圆弧，这可以证明地球是圆的； （3）观察月食，可使用天文望远镜也可肉眼直接观察。 讨论交流： 1）为什么月食的亏损是从东缘开始的？ 参考：月食是由于月球进入地球的影子中，太阳光无法直接照射到月球的相应部位，导致月面部分或全部发生亏损现象。‌ 2）为什么月食只有在满月时发生？ 参考：月食发生的条件要求月球必须位于地球的背日方向，‌即地影所在的方向，‌位于日地连线的延长线上。‌在一个朔望月内，‌只有逢“望”的日期，‌月亮才有可能位于地影所在的方向。‌因此，‌满月是发生月食的必要条件。‌ 注：朔月即新月，望月即满月。 3）为什么月食不是每个月都发生？ 参考：因为月球绕地球的轨道与地球绕太阳的轨道之间有一个5°左右的夹角，这样从地球上看起来，月球常常是从地球本影的上面或下面转过，因此不会每个月都发生月食。 3、日食和月食比较： 月食“素有天狗吞月”等传说干扰 学生对月食现象也是很期待的 在日食学习的基础上，提升阅读、查阅等获取有用信息的能力 图片、视频、讲解使学生更容易内化知识点，从而既突出重点又突破难点 活动 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（25-26七年级上·浙江杭州·期末）晴天的正午时分，小科看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下大小不同的圆形光斑，则圆形光斑是以下哪个物体的像（　　） A．太阳 B．树叶的缝隙 C．树叶 D．地球 【答案】A 【解析】当阳光透过树叶的缝隙时，这些缝隙相当于小孔，阳光在均匀介质中沿直线传播，穿过小孔后在地面上形成太阳的像，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2．（2025·浙江丽水·一模）手影是一种光影游戏，在光的照射下展示各式各样活灵活现的动物形象，如图是“兔子”的手影。手影形成的原因是（    ） A．光的反射 B．光的折射 C．平面镜成像 D．光沿直线传播 【答案】D 【解析】手不透明，光照射时会有一部分光被手挡住，从而形成一片黑暗的区域，即手影，手影是光的直线传播形成的，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 3．（25-26七年级上·浙江宁波·期末）沈括在《梦溪笔谈》中写道：“若鸢飞空中，其影随鸢而移（如图甲）或中间为窗隙所束，则影与鸢遂相违：鸢东则影西，鸢西则影东（如图乙）……”。则下列说法正确的是（     ） A．前者是由于小孔成像，后者是影 B．乙图中的“窗隙”越大现象越明显 C．图甲、乙中的现象都可用光的直线传播解释 D．图甲、乙中“影”移动的方向与物移动的方向相反 【答案】C 【解析】AC．图甲中，鸢飞空中其影随鸢而移，是光沿直线传播时鸢挡住光，在后方形成影子，影子随鸢的移动而移动；图乙中，窗隙约束光，使光从窗隙沿直线传播后，出现“鸢东则影西，鸢西则影东”的现象，属于小孔成像。所以前者是影，后者是小孔成像，均是由光的直线传播形成的，故A错误，C正确； B．图乙是小孔成像现象，小孔成像需要孔的尺寸足够小，若窗隙过大，光线会直接沿直线传播透过大孔，最终呈现的是孔的形状而不是物体的像，小孔越大现象越不明显，故B错误； D．图甲中影子移动的方向和鸢移动的方向相同，图乙小孔成像中，像和鸢移动的方向相反，故D错误‌。故选C。 4．（25-26七年级上·浙江温州·阶段检测）北京时间2024年4月9日凌晨，备受全球瞩目的日全食在北美洲大陆出现。当发生日食时，月球处于图中的位置是（    ） A．① B．② C．③ D．④ 【答案】A 【解析】日食的成因是光沿直线传播：当月球运行到太阳和地球之间，三者大致成一条直线时，月球会挡住太阳射向地球的光，地球上的观测者就可以看到日食。 本题中太阳光从左侧入射，地球位于图中心位置，发生日食时月球需要处于太阳和地球之间，对应图中①的位置，A正确，排除BCD。 5．（25-26七年级上·浙江绍兴·期末）如图是2024年4月9日在墨西哥马萨特兰拍摄的日食照片，下列描述正确的是（　　） A．日食现象每月都会发生 B．照片显示的是日偏食现象 C．当天，地球位于太阳和月球之间 D．据图可知，月球轮廓是圆的 【答案】D 【解析】日食并非每月都会发生，A错误；照片中太阳几乎被完全遮挡，呈现的是日全食而非日偏食，B错误；日食时月球位于太阳和地球之间，C错误；从图中可看出月球轮廓呈圆形，D正确。 6．（2025·浙江温州·二模）某同学利用灯泡、两个大小不同的泡沫球模拟天文现象。若各物体按如图排列，其中灯泡模拟太阳，则泡沫球甲模拟的天体及模拟的天文现象分别是（　　） A．地球日食 B．地球月食 C．月球日食 D．月球月食 【答案】A 【解析】灯泡模拟太阳，甲比乙体积大，甲应模拟地球，乙模拟月球，图中月球挡住了太阳光，应为地球的日食现象。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 7．（2024·浙江嘉兴·一模）课堂上，科学老师用激光笔模拟演示了日食的成因（如图），图中a，b，c，d四处，能观察到日全食的是（    ） A．a B．b C．c D．d 【答案】C 【解析】由于发生月食是地球在太阳和月球之间，三者在同一条直线上，由图知道，c能观察到日全食，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 8．（25-26七年级上·浙江宁波·期末）9月8日凌晨发生非常值得观赏的月全食（红月亮）天象，我国各地乃至亚洲、欧洲、大洋洲、非洲和南极洲等地区都可看到。下列关于月食说法不正确的是（    ） A．月食是因为地球挡住了太阳射向月球的光 B．由于地球公转轨道与月球公转轨道不在同一平面，因此不是每个月都有月食 C．红铜色是由于太阳光借助大气层发生折射，反射，色散所导致 D．月食只有地球上一小部分人能够看到 【答案】D 【解析】A．发生月食时，地球位于太阳和月球之间，地球挡住太阳直接射向月球的光，故A正确； B．月球公转轨道面与地球公转轨道面不重合，只有三者位置合适时才会发生月食，因此不是每个月都有月食，故B正确； C．月全食时，太阳光经过地球大气层发生折射、散射等作用，红光更容易进入地球本影区并照到月球上，使月球呈红铜色，故C正确； D．月食发生时，处在地球夜半球且能看到月球的较大范围地区都可能观测到，并非只有地球上一小部分人能够看到，故D错误。 9．（25-26七年级上·浙江台州·期末）2025年9月7日晚至9月8日凌晨，今年我国境内唯一一次全程肉眼可见的月全食登场。这轮高悬于深邃夜空的月亮因其月食时的颜色暗红而被人们称为“血月”。发生月食时，日、地、月三者的位置关系为（　　） A．B．C．D． 【答案】A 【解析】月食是地球运行到太阳和月球之间，地球的影子遮挡住月球而形成的天文现象。此时，太阳、地球、月球三者几乎在一条直线上，且地球位于中间，故A正确，BCD错误。故选A。 10．（25-26七年级上·浙江嘉兴·期末）2024年7月25日我国境内出现奇观天象——月掩土星，月球在巡天过程中遮挡住土星（如图）。下列有关这天日、地、月、土星的相对位置图正确的是（     ） A．B．C．D． 【答案】C 【解析】月掩行星本质是光沿直线传播：月球运行到地球与土星之间，三者近乎成一条直线，月球挡住土星射向地球的光线，地球上就看到月球遮掩土星。位置关系要求：地球-月球-土星 依次在一条直线上，月球居中。故C正确，ABD错误。 板 书 设 计 课 堂 小 结 一、光的直线传播 1、光在同一种均匀介质中沿直线传播； 2、光直线传播的例子与应用：影子的形成、树林中光斑、小孔成像、排队、射击瞄准等； 3、光线是一种模型，就是用一根带箭头的直线来表示光的传播方向和路线； 4、光在真空中的传播速度最大为3×108m/s，光在空气中的速度与真空中接近，光在水中传播速度约为真空中四分之三，光在玻璃等透明固体中传播速度更小；不透明物体中不能传播； 5、影子的形成和小孔成像的原理都是光的直线传播。 二、月球的转动 1、月球是一个不发光不透明的球体，月球上没有水和大气； 2、月球自转的同时绕地球公转；月球自转和公转的方向相同，都是自西向东，周期也相同，都是27.3日； 3、由于月球自转和公转周期相同，所以从地球上只能观察到月球的同一面； 4、日食、月食的形成与日地月的相对运动有关。 三、日食 1、日食是指地球上某些地区有时会看到太阳表面全部或部分被遮掩的现象； 2、日食有日全食、日偏食和日环食三种类型； 3、发生日食的原因： （1）地球带着月球绕太阳运动，当月球运行到地球和太阳之间，并且三个星球正好或接近排成一条直线； （2）由于光是直线传播的，月球就挡住了太阳光形成月影，从地球上月影所在区域看太阳，太阳全部或部分被月球遮挡，月球挡住了我们观察太阳的视线。 4、日食发生的时间：农历初一前后（月相为新月）。 四、月食 1、月食形成的原因是月球进入地球的阴影中； 2、月食的类型有月全食和月偏食两种； 3、月食发生时间为农历十五、十六（满月）； 4、月食发生时日地月位于一直线且地球在中间； 5、月食时月面亏损从东缘开始，西缘结束（月食从东始亏）； 6、月食和日食都是正常的天文现象。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $