感知地球的运动教学课件

感知地球的运动为什么要学习地球运动？地球运动不仅是一个天文现象更是与我们的日常生活息息相关的基础知识,通过学习地球运动我们可以,:理解昼夜交替的真正原因•解释四季变化的科学本质•认识时间计算的基本依据•明白气候形成的重要因素•提升对宇宙规律的认知能力•你能感受到地球在动吗？静中有动的奇妙体验日出日落的体验虽然我们站在地球上感觉不到地球的我们每天看到的太阳从东方升起西方,运动但我们每天都能观察到地球运动落下实际上是地球自转的结果而非,,,带来的现象这种看不见的运动正太阳绕着地球转动这种现象是感知是大自然的奇妙之处地球运动最直接的方式思考实验地球运动的基本类型地球自转影响地球环境地球公转地球的运动主要有两种基本类型:自转公转Rotation Revolution地球自转的运动方式1自转方向地球的自转方向是由西向东如果从北极上空俯视地球是逆时针方向旋转的这,,就是为什么我们看到太阳从东方升起西方落下,2自转轴倾斜地球的自转轴与公转轨道平面呈约°的倾斜角这个倾斜角是四季变化的

23.5根本原因也导致了昼夜长短的变化,自转稳定性自转的周期与速度地球自转一周的时间称为恒星日约为小时分秒而我们通常使,235641,674464用的小时太阳日则考虑了地球公转的影响24赤道线速度北京线速度为什么恒星日比太阳日短因为地球在自转的同时也在公转需km/h km/h,要额外旋转约分钟才能让太阳回到同一位置4地球赤道处的自转线速度约为位于北纬度的北京自转线速度40,公里小时约为公里小时1,674/464/0两极线速度km/h在南北极点自转线速度为,0自转的地理意义昼夜交替经纬度系统地球自转使不同地区轮流面向太阳和背向太阳地球自转确定了南北两极和赤道的位置为建,,形成白天和黑夜的交替变化这是人类最基本立全球经纬度坐标系统提供了基础使我们能,的时间感知体验够精确定位地球上的任何位置洋流形成大气环流自转引起的科里奥利力导致海洋表面洋流在北地球自转产生的科里奥利力影响全球风向形,半球呈顺时针方向流动在南半球呈逆时针方成了东北信风和西南季风等大气环流系统影,,向流动影响全球热量分布响全球气候模式,自转与我们的生活时间测量的基础时区的划分地球自转是人类计时系统的自然基础由于地球自转全球被划分为个时区,24一天小时、一小时分钟的时间划分当北京是中午点时纽约可能才是午夜2460,12,都是基于地球自转周期建立的点这种时差对国际交流、贸易和旅行0都有重要影响我们的生物钟也与地球自转形成的昼夜规律高度同步影响我们的睡眠觉醒周中国虽然横跨五个地理时区但为了统一,-,期管理采用单一的北京时间这也是地球自,转对社会生活安排的影响曝光实验追踪影子的变化竖直棒影子实验日晷观察星轨摄影在操场上竖立一根米高的木棒每隔一小时记录古代的日晷是利用地球自转原理设计的计时工具使用长曝光摄影技术可以捕捉到北极星周围其1,,一次影子的长度和方向可以直观观察太阳位置观察日晷上影子的移动可以理解地球自转与时他恒星形成的圆形轨迹这是地球自转的直接视,,,的变化间计量的关系觉证据通过这些实验我们可以亲身体验地球自转带来的现象变化增强对动中有静的感知能力,,地球公转的运动方式1椭圆轨道地球绕太阳的公转轨道是一个椭圆太阳位于椭圆的一个焦点上这一发现最早,由开普勒提出打破了之前认为天体运行必须是圆形的观念,2公转方向地球公转的方向与自转相同都是逆时针方向从北极上方观察这种一致性不是,巧合而是太阳系形成过程中的物理结果,3近日点与远日点由于轨道是椭圆形地球与太阳的距离并非恒定每年月初地球位于近日点距,1离最近月初位于远日点距离最远,7公转周期与速度由于地球公转一周的时间不是整数天为了使日历年与回归年保持一致我,,

365.242230们采用了闰年制度:普通年份天•:365公转周期天公转速度km/s闰年天每四年一次•:366地球绕太阳公转一周需要365天5地球公转平均速度约为每秒30公•世纪年份:能被400整除的是闰年小时分秒里4846这种历法调整保证了我们的日历与季节变化的长期同步是公转周期在人,类文明中的实际应用940公转轨道百万km地球公转一周走过的距离约亿

9.4公里公转的地理意义四季更替历法与节气地球公转结合自转轴的倾斜导致不同纬度地区接收的太阳辐射量随时公转周期是年历的基础中国传统二十四节气系统就是基于地球公转过,间变化形成春夏秋冬四季的交替程中太阳位置的变化而制定的农业指导历法,星象变化生物节律地球公转导致夜空中可见的星座随季节变化春季能看到的星座与秋季许多动植物的生长、繁殖和迁徙行为都与地球公转带来的季节变化紧密完全不同这为古代农业和航海提供了重要参考相关形成了自然界的生物钟,,公转轨道与黄赤交角黄赤交角的定义太阳直射点的移动黄赤交角是地球自转轴与公转轨道平面由于黄赤交角的存在太阳直射点在北回,黄道面的夹角约为°这个角度归线北纬°和南回归线南纬,

23.

523.5并非永恒不变而是在一个长周期内有微°之间周期性移动,

23.5:小变化夏至日月日左右太阳直射北•621:这个倾斜角是地球气候系统的关键影响回归线因素若没有这个倾斜地球上将不会有明,,冬至日月日左右太阳直射南•1222:显的季节变化回归线春分、秋分太阳直射赤道•:四季的产生与演示春分夏至秋分冬至仿真实验演示使用地球仪和台灯模拟太阳-地球系统,可以直观地演示四季产生的原理:

1.地球仪代表地球,台灯代表太阳

2.保持地球仪轴的倾斜角度不变

3.将地球仪绕台灯移动,模拟公转

4.观察不同位置时光线照射角度的变化四季变化的现实影响自然景观变化饮食文化适应农业生产节律同一地点在四季中呈现完全不同的景观春天万中国传统饮食强调春生、夏长、秋收、冬藏和中国农业谚语春种、夏长、秋收、冬藏反映了:物复苏夏天繁茂茁壮秋天色彩斑斓冬天银装素四季养生如春饮花茶、夏吃苦瓜、秋食螃蟹、农作物生长与季节的紧密关系农民需要根据季,,,,裹这种变化直接影响了人类的审美和文化表达冬进羊肉这些习俗都是对季节变化的适应节变化安排播种、管理和收获活动公转与昼夜长短变化昼夜长短变化规律由于地球自转轴的倾斜不同季节和不同纬度地区的昼夜长短存在明显差,异:春分和秋分全球各地昼夜平分各小时•:,12夏至北半球昼长夜短南半球昼短夜长•:,冬至北半球昼短夜长南半球昼长夜短•:,纬度越高季节性昼夜长短差异越明显•,北京昼长小时广州昼长小时这种变化直接影响了人类的生活方式如北欧国家夏季举行仲夏节庆祝长,昼五带的划分与地球运动热带北温带南温带位于南北回归线之间南纬°至北纬位于北回归线与北极圈之间北纬°位于南回归线与南极圈之间南纬°

23.

523.

523.5°太阳在一年中有两次直射因此全至°太阳从不直射但高度变化明显至°气候特征与北温带相似但季节

23.5,,

66.5,,

66.5,年高温这里的生物多样性最为丰富如亚形成了四季分明的气候特征中国大部分相反澳大利亚南部、新西兰、阿根廷和,马逊雨林和东南亚热带雨林地区位于北温带智利南部位于此带北寒带南寒带位于北极圈以北北纬°以北冬季有极夜现象夏季有极昼现象位于南极圈以南南纬°以南主要是南极洲全年被冰雪覆盖

66.5,,

66.5,,,气温极低地表多为永久冻土植被以苔原为主是地球上最寒冷的地区,,环境与气候现象反映地球运动1气候带形成2地表环境差异3生态系统多样性4人类文明适应5地球运动导致的气候差异塑造了地球表面截然不同的环境景观,:季风现象洋流系统地球公转导致的季节性气温差异加上大陆与海洋的不同热容形成了季风气地球运动与大气环流相互作用形成了全球洋流系统如温暖的墨西哥湾流,,,候如东亚季风区的冬季风从陆地吹向海洋夏季风从海洋吹向陆地使西欧气候比同纬度的其他地区温和许多,人类感知地球运动的历史古代地心说1从亚里士多德到托勒密古代主流观点认为地球静止在宇宙中心,,太阳和其他天体绕地球转动2哥白尼革命年哥白尼在《天体运行论》中提出日心说认为地球和其1543,,他行星绕太阳运转挑战了千年地心说,伽利略观测3世纪初伽利略用望远镜观测发现了木星的卫星为日心说提17,,供了有力证据也因此受到宗教裁判所审判,4开普勒定律开普勒通过对行星运动的精确计算提出行星沿椭圆轨道运行的,规律奠定了现代天文学基础,牛顿万有引力5牛顿的万有引力定律解释了地球为什么会绕太阳运行将天体运,动纳入统一的物理框架早期地心说与地球运动认识中国古代的天文观中国古代虽未明确提出地球运动理论但通过精确观测发明了多种天文仪器,:浑天仪模拟天球运动•:圭表测量太阳高度和影长•:简仪观测天体位置•:水运仪象台机械模拟天体运动•:中国古代历法达到很高精度如《授时历》对一年长度的计算已接近现代测量值,世界各地早期天文观不同文明对天体运动的解释各有特色:古印度认为地球是静止的圆盘•:古埃及太阳神乘船横渡天空•:玛雅文明发展出精确的金星周期表•:古希腊亚里士多德的地心说体系•:太空视角下的地球运动卫星观测视角宇航员体验卫星拍摄的地球延时影像让我们能够直国际空间站宇航员每天可以看到次日16观地看到地球的自转过程从太空中看出日落因为空间站约每分钟绕地球一,,90地球的昼夜交替形成一条明暗分界线称周宇航员报告称这种频繁的昼夜交替,为晨昏线这条线随着地球自转不断移会影响他们的生物钟需要特殊的生活安,,动排地球静止卫星位于赤道上空约36,000从太空看地球自转你会真切感受到,公里处,以与地球自转相同的速度运行,因我们居住在一个不停旋转的行星上此相对地面位置保持不变可以持续观测,晨昏线的移动让人惊叹意识到地球并,同一区域非静止的杨利伟中国首位太空人——,用计算工具模拟地球运动天文模拟软件教育类移动应用星空免费开源的天文模《星图》通过技术Stellarium:Star Walk:AR,拟软件可以模拟从地球任何位置观察将手机对准天空可以看到星座和行星,星空展示不同季节、不同时间的星象位置理解地球运动对观测星空的影响,,变化《地球》可以旋转、缩放地球模3D:三维宇宙模拟软件可以从太型观察昼夜变化设置不同时间和位Celestia:,,,空视角观察地球自转和公转模拟太阳置的光照情况,系内各天体运动网络在线模拟美国宇航局网站提供多种交互式地球运动模拟工具可以调整参数观察不同NASA,条件下的地球运动效果中国科普网和中国数字科技馆也提供了适合中小学生使用的地球运动模拟教具和在线互动体验案例分析年超级蓝血月全2018食天文奇观的形成观测意义年月日发生的超级蓝血月全此次天文事件在中国大部分地区可见引2018131,食是一次罕见的天文现象集合了发了广泛关注和观测活动通过观测这,:类天文现象人们可以,:超级月亮月球位于近地点视直径比•:,平时大直观体验天体运动规律14%

1.蓝月亮当月第二次满月验证天文预报的准确性•:

2.血月月全食期间月球呈红色理解地球在太阳系中的位置关系•:

3.增强对宇宙规律的感知

4.这一现象的形成完全由地球公转和月球公转的相对位置决定是地球月球太阳,--天文事件的精确预报是人类理解地球运系统运动的直接结果动规律的重要应用举例全球重要气候带分布亚马逊热带雨林地中海气候区西伯利亚寒带针叶林位于热带地区的亚马逊雨林常年高温多雨植被位于温带的地中海地区冬季温和多雨夏季炎热位于高纬度的西伯利亚地区冬季极寒夏季短暂,,,茂密太阳直射带来充足的热量和水汽形成了干燥这种气候类型受地球公转影响形成了独地球自转轴倾斜使这里冬季几乎接收不到阳光,,,地球上生物多样性最丰富的区域之一这里的气特的季节性降水模式适合橄榄、葡萄等经济作形成了世界上最寒冷的居住区之一也造就了独,,候特征是地球公转与自转共同作用的结果物生长孕育了灿烂的地中海文明特的针叶林泰加林生态系统,分组实验自制地球公转动画翻页动画制作学生可以制作简易的翻页动画来展示地球公转过程:在一叠纸的角落画出地球在轨道上的不同位置

1.每张纸上地球位置略有不同并标注季节

2.,快速翻页时可以看到地球运动的动画效果

3.,这个活动不仅培养学生的动手能力还能加深对地球运动周期性的理解,实体模型制作学生分组制作地球公转立体模型:现象讨论极昼与极夜123极昼现象极夜现象地球运动的极端体现在北极圈内北纬°以北的地区夏季太相应地极地地区的冬季会出现持续数天到数极昼与极夜是地球自转轴倾斜与公转共同作

66.5,,阳会连续数天甚至数月不落形成极昼现象月太阳不升起的极夜现象这段时间内人用的极端体现随着纬度升高极昼极夜现象,,,挪威特罗姆瑟市有长达天的不间断日照期们主要依靠人工照明和北极光的自然光芒活越明显在北极点和南极点理论上会出现长70,动达半年的昼夜交替极昼期间当地居民需要使用特殊窗帘遮光以极夜期间当地居民更容易出现季节性情感障这种现象也导致了独特的生物适应机制如北,,,保证睡眠质量这一时期也是旅游旺季游客碍需要光疗和维生素补充学校和工作场极熊会在极夜前储备大量脂肪许多鸟类则会,,D,可以体验午夜太阳所会安装模拟日光的特殊照明设备选择迁徙到光照更充足的地区探究活动用手机模拟观测APP下载适合的APP推荐几款免费的天文观测《阳光计算器》、《日出日落》、《太阳APP:位置》或《星图》这些应用可以在主流应用商店下载设计观测计划选择一个固定地点计划在特定的日期如春分、夏至、秋分、冬至进行观,测记录观测时间、地点和使用的工具收集数据使用记录太阳升落时间、日照时长、太阳正午高度等数据也可以拍APP摄太阳在不同时间的位置照片注意不要直视太阳分析结果将收集的数据整理成表格或图表分析不同日期太阳路径和昼夜长短的变,化规律并与地球运动理论对照解释,创新应用地球运动与未来生活太空移民计划中的人造昼夜物联网与地理信息应用未来的太空站或月球基地需要模拟地球现代技术已将地球运动数据应用到各种的昼夜交替以维持人类的生物钟科学智能系统中,:家正在研究如何在不同重力和轨道条件智能农业根据日照时长和季节变化•:下创造适合人类生存的环境节律自动调整灌溉系统例如国际空间站已采用特殊照明系统模,智能建筑根据太阳位置优化采光和•:拟地球昼夜变化帮助宇航员保持正常作,遮阳节约能源,息而未来的火星移民计划则需要适应可再生能源太阳能板自动跟踪太阳•:火星小时分钟的火星日2439移动最大化能量获取,智能手表根据用户所在位置调整生•:物节律建议教学拓展与延伸推荐科普读物线上学习资源实地参观建议《地球的奥秘》适合小学生阅读的地球中国数字科技馆提供互动式地球运动模当地天文台了解天文观测设备和方法•:•:•:科学入门书拟科技馆体验互动式地球运动展示•:《时间的形状》介绍地球运动与历法演官方网站儿童频道有丰富的地球•:•NASA:古代天文遗址如北京古观象台了解传•:,变的科普作品科学教育资料统天文知识《宇宙的结构》从地球到宇宙的空间尺国家地理中文网高质量的地球科学纪录•:•:气象站了解地球运动对气象的影响•:度科普读物片和文章《万物运转的秘密》讲述物理定律如何中国科学院科普平台权威的天文地理科•:•:解释地球运动普内容总结与提升观察自然现象理解内在联系学会从日常生活中发现地球运动的痕迹培养建立地球运动与自然现象之间的因果关系理,,观察能力和科学思维解物理规律如何塑造我们的生活环境应用于生活探索科学奥秘将地球运动知识应用到日常生活中如理解时通过实验和模拟亲身体验科学探究过程感受,,,区、季节变化和自然现象发现的乐趣通过学习地球运动我们不仅获得了科学知识更培养了科学思维方式地球运动看似简单却蕴含着深刻的物理规律和广泛的应用价值希望同学们能够,,,带着好奇心继续探索自然奥秘成为未来的科学家和创新者,!。