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1/7《地球的宇宙环境》教学设计教学目标【知识与能力目标】1.了解天体的主要类型和天体系统的层次；2.运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星，理解地球上生命存在的原因。【过程与方法目标】1.分析图片，形成宇宙物质性的观念，形成天体系统各层次的感性认识；2.利用图表分析法和比较法自主探究地球在太阳系中的普通性和特殊性。【情感态度与价值观目标】通过学习帮助学生树立正确的宇宙观。教学重难点【教学重点】地球上为什么有适宜于生命生存和繁衍的环境。【教学难点】认识地球是一颗既普通又特殊的行星；地球上存在生命物质的条件。教学过程【课程引入】师：我国首位航天员杨利伟在回忆从太空中俯瞰地球的感受时，这样写道：“地球真的太漂亮了，漂亮得无可比拟！”“在太空的黑幕上，地球就像站在宇宙舞台中央那位最美的大明星，浑身散发出夺人心魄的、彩色的、明亮的光芒，她披着浅蓝色的纱裙和白色的飘带，如同天上的仙女缓缓飞行。”地球真的会发光吗？如果不是，那么从太空中看到的地球为什么是明亮的？这与它在宇宙中所处的位置有什么关系？今天我们就一起到浩瀚的宇宙去遨游一番，从宇宙的深处看看我们的地球。【讲授新课】（板书）第一章宇宙中的地球第一节地球的宇宙环境推进新课。2/7师：何谓宇宙？我国战国时期的《淮南子·原道训》中指出：“四方上下曰宇，古往今来曰宙，以喻天地。”其实宇宙就是时间和空间的组合，无始无终，无边无际，而各种天体则是宇宙中物质的各种各样的存在形式。（板书）一、地球在宇宙中的位置1.天体晴朗的夜晚，当我们仰望星空，会看到繁星点点，这些都是天体，你能认识哪些天体？生：（可能的答案）月球、牛郎星、织女星、北斗七星、北极星、流星、彗星……师：很好，借助天文望远镜和其他空间探测手段，可以观测到宇宙间的物质有很多种存在形式，比如星云、恒星、行星、卫星、流星体、彗星等等，天文学家把宇宙间物质的存在形式统称为天体。下面我们来认识不同的天体。师：①星云是由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体，主要组成物质是氢。蟹状星云是金牛座中的一团无定形的膨胀气体云，它的大小为12光年×7光年，总辐射强度比太阳强几万倍。宇航器拍摄的星云照片总是瑰丽雄奇，其中鹰状星云的照片“创生之柱”是NASA最著名的影像之一，它是由三团冷空气组成的类似于柱子的图像，绵延数光年的范围，孕育出大量新生恒星，它距离地球7000光年，也就是说它发出的光要穿越7000年的时空，才能到达地球。②恒星是由炽热气体组成，能自己发光的球状或类球状天体。图为太阳，它是距离地球最近的恒星。③行星是在椭圆轨道上围绕太阳运行的、近似球体的天体，质量比太阳小，以表面反射太阳光而发光。土星有美丽的光环，被较多的卫星所拱卫。它的体积约是地球的740倍，质量约是地球的95倍。④卫星是环绕行星运转的天体，这是木星的卫星。师：除此以外，还有流星、慧星、流星雨、陨石等天体，同学们知道怎样区别流星体、流星群、流星现象、流星雨与陨星吗？学生回答。师：流星体是行星际空间的尘粒和固体小块，数量众多。沿同一轨道绕太阳运行的大群流星体，称为流星群。流星群与地球相遇时，人们会看到天空某一区域在几小时、几天甚至更长时间内流星数目显著增加，有时甚至像下雨一样，这种现象称为流星雨。大多数流星雨是以辐射点所在星座或附近的恒星命名的，如照片所示的狮子座流星雨，是1998年天文工3/7作者在西班牙拍摄到的。彗星是在扁长轨道上绕太阳运行的一种质量较小的天体，呈云雾状的独特外貌。哈雷彗星是第一颗经推算预言必将重新出现而得到证实的著名大彗星。哈雷彗星出现时，景色蔚为壮观，彗尾横跨半个天空，与银河争辉。哈雷彗星的公转周期是76年。师：宇宙中有如此之多的天体，那我们居住的地球在宇宙中居于什么样的位置呢？（板书）2.天体系统（投影教材图片1.3“天体系统”，看图讨论）生（讨论，发言）师：请一位同学说说地球在宇宙中的位置。生（一学生描述地球在宇宙中的位置）师：答得好！宇宙处于不断的运动和发展之中。天体之间相互吸引和相互绕转，形成天体系统。目前，人们认识到的天体系统，从小到大排列，有以下几个层次：地月系：月球绕地球公转，构成地月系。月地平均距离为38.4万千米。太阳系：地球和水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星及其卫星，以及小行星、彗星、流星体等天体围绕太阳公转，构成太阳系。地球是离太阳较近的一颗行星，日地平均距离1.5亿千米。太阳是太阳系的中心天体，占太阳系总质量的99.86％。银河系：太阳和千千万万颗恒星又组成庞大的恒星集团，称为银河系。在银河系中，像太阳这样的恒星有1000多亿颗。银河系主体部分的直径约为8万光年，太阳系与银河系中心的距离大约为2.7万光年。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94605亿千米。总星系：银河系以外还有许许多多同银河系规模相当的天体系统，称为河外星系，简称星系。用目前最大的望远镜，可以观测到数以十亿计的星系，其中离我们最远的估计为150亿~200亿光年。天文学上把银河系和现阶段所能观测到的河外星系，合起来叫做总星系，这就是目前我们能观测到的宇宙范围。师：好的，请一位同学来为我们总结一下天体系统。生：（按照天体系统的层次描述）4/7师：（结合PPT总结）师：（过渡）我们已经知道了地球在宇宙中的位置，地球在宇宙中可能显得太渺小，在银河系中想发现它的身影也比较困难，在太阳系中虽无法与太阳齐肩，但也算是八颗行星骨干之一了，特别是太阳对地球的关照很多，使地球在平凡之中作出了特别的表现。我们就到太阳系中了解一下地球。（板书）二、行星地球1.太阳系的构成读图讨论：读太阳系示意图，讨论太阳系是由我们所学习过的哪些类型的天体组成？学生代表回答。师：由恒星（太阳）、八大行星、小行星、慧星、卫星、矮行星等组成。师：太阳系中有八大行星，地球只是其中的一颗，从宇宙空间看，地球相对于其他行星，有什么特殊性吗？接下来我们观看一段视频，注意结合刚才的问题进行思考。播放视频：《太阳系八大行星》。师：八颗行星绕太阳的转动叫公转，从视频中可以看到，八大行星在各自的轨道上绕太阳公转，我们常用运动方向、轨道平面和运动轨迹等来描述八颗行星的公转运动。请大家继续看投影，仔细观察表示八颗行星公转方向的箭头，八颗行星公转的方向有什么特点呢？生：方向相同。师：大家观察得很准确，回答得非常好！八颗行星公转具有同向性的特点。大家再看表1.2——八颗行星轨道倾角与偏心率，然后回答：八颗行星公转运动的轨道倾角与偏心率分别是大还是小？生：轨道倾角与偏心率都较小。5/7师：很好！八颗行星的轨道倾角大多小于4°，只有水星的稍大一些，最大也不过7°。因此，八颗行星的轨道面几乎在同一平面上，说明它们的轨道具有共面性的特点。八颗行星的轨道偏心率大多接近0，只有水星较大，为0.21。它们的公转轨道同圆相当接近，有近圆性的特点。过渡：八颗行星的运动特征是同向性、共面性、近圆性。地球在运动特征方面没有特殊的地方。地球具有的运动特征，其他七颗行星也有。下面再请大家看投影。活动：读表格太阳系八颗行星的比较数据，找出其中的类地行星、巨行星和远日行星。师：按照距日远近、质量、体积等结构特征，可以把八颗行星分为三大类。我们可以发现这三类行星分别有以下特征：类地行星：包括水星、金星、地球和火星。距离太阳近，表面温度较高，体积和质量都小，平均密度大。另外，类地行星中心有铁核，金属元素含量高。卫星很少，或者没有。巨行星：包括木星和土星。距离太阳比类地行星远，表面温度低，体积和质量都很大，平均密度都很小。它们的卫星数目多，并且有光环。远日行星：包括天王星、海王星，它们距离太阳远，表面温度很低，都在-200℃以下，平均密度大体上介于前两类之间。远日行星表层气体以氢和甲烷为主。远日行星都有卫星，有光环。师：地球与水星、金星、火星相比，有没有特殊的地方？生：没有。师：从表中可以看出，在太阳系的八颗行星中，地球的质量、体积、平均密度和公转、自转运动有自己的特点，但并不特殊。因此，地球是太阳系中一颗普通的行星。（板书）2.地球的普通性师：（过渡）然而，地球贵在是一颗适于生物生存和繁衍的行星。（板书）3.地球的特殊性为什么地球上会出现生物？这与地球所处的宇宙环境，以及地球本身的条件有着密切的关系。请大家看书P6内容，讨论地球上有生命存在的条件有哪些。生：（读书，讨论，总结）师：地球所处的宇宙环境：太阳系的中心天体太阳正处于壮年，状态稳定；八大行星围绕太阳运动，具有同向性和共面性；行星和小行星各行其道，互不干扰。温度和水分条件：日地距离适中（1.496亿千米），使地表平均气温为15℃，有利于生6/7命过程的发生和发展；地球上的温度，还有利于水以液态存在。适合生物呼吸的大气：地球的体积、质量适中，吸引大量气体聚集在地球周围，又经过漫长的演化，形成了以氮、氧为主的适合生物呼吸的大气。海洋的形成：首先，地球内部的放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩，使地球内部温度升高，结晶水汽化；其次，地球内部的物质运动，例如火山爆发，加速了水汽从地球内部逸出的过程；再次，地表温度的逐渐降低，使水汽经过凝结、降雨，落到地面低洼处，形成原始的大洋。原始大洋的出现，孕育了原始的单细胞生物，并逐渐向高级生物进化。小结：投影展示总结地球上存在生命的原因。师：（设问）地球以外有没有生命？请大家阅读资料：地外生命的探索。我们要找地外生命，应该考虑哪些因素？学生应该参照地球上出现生命的条件来寻找。师：很好！下面我们一起再做一个活动，主题是：如何在茫茫的宇宙中确定寻找外星人？提示：生命的出现需要哪些条件？寻找一颗什么样的恒星？在这颗恒星周围的什么地方找一颗行星？这颗行星需要具备什么样的条件？学生：探究（以小论文的方式谈谈自己的思考）【课堂小结】通过本节的学习，我们知道宇宙的范围是非常之大。随着人类探测手段的发展，人们观测到的宇宙范围还会扩大，人们对地球在宇宙中的位置的认识也就会越准确和全面。我们还学习并知道了地球的普通性与特殊性，以及地球上存在生命的原因。这就为同学们将来寻7/7找地外生命和地外文明指明了方向。