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第1節(jié) 地球的宇宙環(huán)境
教材分析
本節(jié)內容為人教版必修第一冊第一章宇宙中的地球第一節(jié)地球的宇宙環(huán)境，本節(jié)教材重點落實課程標準中“描述地球的宇宙環(huán)境”這一內容?；诖耍竟?jié)教材在組織內容時，用“地球在宇宙中的位置”和“行星地球”兩個標題來具體落實課程標準的要求。前者重在“談天”，后者重在“說地”?！罢勌臁笔菫榱恕罢f地”，即天體系統(tǒng)層次的劃分是為了說明地球的位置。對地球而言，最直接和最主要的影響來自太陽。因此描述地球的宇宙環(huán)境更多是圍繞地球在太陽系中所處的位置來進行的。因此，由宏觀（可觀測宇宙）到微觀（太陽系）認識地球所處位置與宇宙環(huán)境是本節(jié)內容的主線。
學情分析
學生對于宇宙、太陽系等是充滿了好奇與探索欲的，目前各類科幻影片層出不窮，學生對宇宙也有了一定的了解和認知，但這種認知不一定準確、科學。因此本節(jié)在教學時可利用學生的好奇心與探索欲引入課題，然后將客觀的、科學的宇宙知識傳遞給學生。本節(jié)中關于宇宙、天體與天體系統(tǒng)等知識對學生來說難度較小，難度較大的是對地球存在生命的條件的分析，這一部分內容要給學生足夠的材料，引導學生深入思考，地球存在生命的宇宙環(huán)境和自身條件。
教學目標
課程標準：運用資料，描述地球所處的宇宙環(huán)境。
教學目標：
1、結合圖文、視頻材料，了解宇宙并認識宇宙中的天體，學會辨別天體的方法。（區(qū)域認知、綜合思維）
2、繪制天體系統(tǒng)示意圖，描述地球的宇宙中的位置。（區(qū)域認知、綜合思維）
3、運用圖文資料，分析地球上存在生命的宇宙環(huán)境和自身條件。（區(qū)域認知、人地協(xié)調觀、綜合思維）
教學重難點
分析地球上存在生命的宇宙環(huán)境和自身條件。
教學過程
教學內容
教師活動
設計思路
情境導入
觀看視頻：《流浪地球》片段
在科幻小說《流浪地球》中，劉慈欣描述了因為太陽氦閃導致太陽系不宜居，人類將整個地球推動，逃離太陽系泊入比鄰星軌道的故事。根據天文學家的觀測結果，比鄰星距離地球大約4.2光年，這個距離在宇宙尺度下已經是非常小的了。
通過電影片段導入新課，吸引學生興趣，并引出探索宇宙的話題（3分鐘）
任務一：宇宙中有什么？
【小組合作】1、比鄰星距離地球有多遠？宇宙有多大？
2、泊入比鄰星軌道的過程中，可能遇到哪些宇宙中的天體？
學生答案參考：
問題1：比鄰星距離地球約4.2億光年，宇宙是無邊無際的。
教師講解：上下四方曰宇，古往今來曰宙，
宇是空間，宙是時間。
宇宙是無邊無際的空間和無始無終的時間。
材料：2016年3月4日，人類宇宙觀測距離記錄再次被哈勃望遠鏡刷新，成功捕捉到了距離地球達134億光年的GN-z11星系發(fā)出的微光。這個名為GN－z11的星系是一個異常明亮的“嬰兒星系”，位于大熊星座方向。
材料：視頻哈勃望遠鏡的貢獻
學生答案參考：
問題2：可能會遇到行星、彗星、衛(wèi)星等。
教師講解：星云：由氣體和塵埃組成，呈云霧狀。體積大、質量大、密度小。
恒星：由炙熱氣體組成，能自己發(fā)光的球狀天體。太陽是離地球最近的恒星。
行星：環(huán)繞恒星運行的球狀天體。本身不發(fā)光，靠反射恒星的光而發(fā)亮。
衛(wèi)星：取環(huán)衛(wèi)運行之意，環(huán)繞行星運轉。自身不發(fā)光，靠反射恒星的光而發(fā)亮。月球是地球的天然衛(wèi)星。
彗星：中文俗稱“掃把星”，拖著一條彗尾。圍繞恒星運行。
流星體：星際空間數量眾多的塵粒和固體小塊。數量眾多，大小不一。
材料：2024年5月3日，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌發(fā)射場發(fā)射，之后準確進入地月轉移軌道。6月2日嫦娥六號成功著陸在月球背面，開啟人類探測器首次在月球背面實施的采樣任務，即將“蟾宮挖寶”。
【自主學習】嫦娥六號是天體嗎？
學生答案參考：
發(fā)射前：不是；進入太空：是；著陸月球后：不是。
教師講解：
天體的條件：①地球大氣層外
②在宇宙獨立運行
小結提升1：天體
本環(huán)節(jié)主要依靠自主學習和小組合作的形式，學生能夠認清楚宇宙及其中的物質特點（時長12分鐘）
任務二：地球在宇宙中的什么位置？
【自主學習】根據左邊歌謠，在右圖中畫出太陽、地球、月球相互運動示意圖。
太陽大，地球小，
地球繞著太陽跑；
地球大，月亮小，
月亮繞著地球跑。
【小組合作】宇宙中天體眾多且大多都在不斷運動之中，它們是如何共存的？
學生答案參考：宇宙中的天體相互吸引，相互繞轉，體積質量大的天體吸引體積質量小的天體圍繞其運轉，體積質量小的吸引體積質量更小的天體，形成一級一級的天體系統(tǒng)。
教師講解：
地月系：由地球的月球組成，月球圍繞地球運轉。
太陽系：由太陽和圍繞它運行的行星、彗星小行星等組成。
銀河系：宇宙中的一個星系，包含眾多的恒星，其中一個是太陽。
河外星系：除銀河系以外宇宙中的其他星系。
可觀測宇宙：目前人類可以觀測到的宇宙，由數量龐大的星系組成。
【自主學習】1、太陽系中有幾大行星？距離太陽由近到遠如何排列？
2、小行星帶位于哪里？
3、地球與太陽系其他行星和相比有何異同？
學生答案參考：
問題1：太陽系一共有八大行星，距離太陽由近到遠依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
問題2：小行星帶位于火星和木星之間。

問題3：
相同點：地球與其他行星相比，體積和質量沒有特殊，與其他行星相似，圍繞太陽進行的公轉運動也與其他行星相似。
不同點：地球是目前唯一已知存在生命，尤其是存在高級智慧的天體。
小結提升2：天體系統(tǒng)與太陽系

本環(huán)節(jié)主要通過小組合作和自主學習的方式，充分發(fā)揮學生的主動性，調動學生的積極性，學生對天體系統(tǒng)的形成和太陽系有更加深入的認識，進一步認識到地球是太陽系中一顆普通的恒星（設計時長12分鐘）
任務三：人類在宇宙中還能投奔誰？
【小組合作】地球泊入比鄰星軌道就一定適宜人類生存嗎，討論地球上存在生命要滿足什么條件？
學生答案參考：不一定適宜人類生存，地球上存在生命是因為地球上有水、空氣和適宜的溫度。
材料： 在電影《流浪地球》中，因為太陽氦閃導致太陽系不宜居，人類計劃將整個地球推動，逃離太陽系泊入比鄰星軌道。太陽及太陽系對地球上生命的存在具有重要意義。
教師講解：地球上存在生命的宇宙環(huán)境是①八大行星各行其道互不干擾，宇宙環(huán)境安全；②太陽光照穩(wěn)定。
教師講解：地球上存在生命是因為地球與太陽距離適中，有適宜的溫度，因此地球上有液態(tài)水存在。
教師講解：地球上存在生命是因為地球體積質量適中，有適宜的大氣。
小結提升：地球存在生命的條件
本環(huán)節(jié)主要探究地球存在生命的條件，給出足夠的材料，引導學生根據材料討論，得出答案并在全班展示交流，最后教師總結。（10分鐘）
拓展探究：比鄰星系真的適合人類生存嗎？
《三體》小說發(fā)表的時候，人們還不知道比鄰星周圍是否真的有行星存在。直到2016年，天文學家才在它周圍發(fā)現了一顆行星，那就是比鄰星b。
比鄰星b是一顆超級地球，也就是質量比地球大的巖石行星。有趣的是，它恰好位于宜居帶內，也就是說，它表面的溫度是允許液態(tài)水存在的，這也引起了人們對這里生命的遐想。
本環(huán)節(jié)根據本節(jié)主情境給出拓展探究問題，學生課后探究，提升學生創(chuàng)新能力。（1分鐘）
課堂演練
2022年6月5日10時44分，搭載神舟十四號載人飛船的長征二號F遙十四運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，約577秒后，神舟十四號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，繞地球飛行，順利將陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員
送入太空，發(fā)射取得圓滿成功。據此，完成下面小題。
1．距離運行中的神州十四號最近的恒星是（ ）
A．太陽 B．火星C．地球 D．月球
2．進入太空的神舟十四號載人飛船所屬的最低級別天體系統(tǒng)是（ ）
A．可觀測宇宙 B．河外星系C．銀河系 D．地月系
3．神州十四號載人飛船（ ）
A．發(fā)射前與發(fā)射成功后都是天體B．發(fā)射前不是天體，發(fā)射成功后是天體
C．發(fā)射前與發(fā)射成功后都不是天體D．發(fā)射前是天體，發(fā)射成功后不是天體
【答案】1．A 2．D 3．B
【解析】1．神舟十四號飛船繞地球公轉，飛船和地球都位于太陽系，因此距離神舟十四號飛船最近的恒星是太陽，A正確；火星、地球均為行星，BC錯誤；月球為衛(wèi)星，D錯誤。故選A。
2．運行在太空中的“神舟十四號”載人飛船繞地球公轉，屬于地球的衛(wèi)星，屬于地月系的一部分，地月系屬于太陽系，太陽系屬于銀河系，銀河系與河外星系同屬可觀測宇宙。因此它們所屬的最低一級天體系統(tǒng)是地月系。綜上所述，D正確，ABC錯誤，故選D。
3．“神舟十四號”載人飛船發(fā)射前在地球上，不屬于天體；發(fā)射成功后有獨立的運行軌道，屬于天體。綜上所述，B正確，ACD錯誤。故選B。
【點睛】天體的判斷依據——“三看”：一是看它是不是位于地球大氣層之外，之外則是，而之內則不是；二是看它是不是附屬于天體的一部分 ；三是看它是不是有獨立的運行軌道，有則是，沒有則不是。
2020年7月23日，我國首次火星探測任務“天問一號”探測器發(fā)射升空，并進入預定軌道，開啟火星探測之旅，邁出了中國自主開展行星探測的第一步。針對火星的探測任務，主要包括探索火星的生命活動信息，包括火星過去、現在是否存在生命，火星生命生存的條件和環(huán)境以及對生命起源和地外生命的探測。下圖為我國火星探測標識“攬星九天”和探測器的軌道示意圖。據此完成下題。
4．在“攬星九天”標識中，代表火星的序號是（ ）
A．①B．②C．③D．④
5．進入預定軌道的火星探測器離開的天體系統(tǒng)是（ ）
A．銀河系B．可觀測宇宙C．太陽系D．地月系
6．火星探測器探索火星上是否有生命活動信息的依據可能是其（ ）
①表面溫度適宜 ②公轉的周期較長 ③衛(wèi)星數量較少 ④有液態(tài)水存在 ⑤質量和體積適中
①②③B．①④⑤C．②③⑤D．②④⑤
【答案】4．A 5．D 6．B
【解析】4．由圖可知：圖中①為距離太陽第四近的行星，為火星，A正確；②為距離太陽第五近的行星，為木星，B錯誤；③為距離太陽第六近的行星，為土星，C錯誤；④為距離太陽第七近的行星，為天王星，D錯誤。故選A。
5．探測器軌道示意圖中所顯示的均為太陽系中的成員，故圖中最高一級的天體系統(tǒng)是太陽系，因而沒有離開太陽系，也就沒有離開銀河系與可觀測的宇宙，ABC錯誤。由探測器軌道示意圖可知，探測器離開了地月系，到達了火星，D正確。故選D。
6．存在生命的條件首先要有適宜的溫度，①正確；公轉周期長短、是否有衛(wèi)星對生命的影響較小，②③錯誤；液態(tài)水是生命形成的必要條件，④正確；質量和體積適中，可以吸附大氣，可以形成大氣層，⑤正確。B正確ACD錯誤。故選B。
【點睛】地球上存在生命的條件：外部條件：太陽提高穩(wěn)定的光照；大、小行星各行其道，互不干擾，處于安全的宇宙環(huán)境中。內部條件：有適宜的溫度；有液態(tài)水；恰到好處的大氣成分和大氣厚度。
2023年11月3日，木星沖日。沖日是指某行星在繞日公轉過程中運行到與地球、太陽成一直線，地球位置居中的一種現象。完成下面小題。
7．木星沖日時，太陽、木星、地球三者的位置關系正確的是（ ）

A B C D
8．木星沖日現象，主要反映了太陽系行星公轉的（ ）
A．同向性 B．共面性 C．近圓性 D．勻速性
【答案】7．C 8．B
【解析】7．根據材料提示，沖日是指某行星在繞日公轉過程中運行到與地球、太陽成一直線，地球位置居中的一種現象。故木星沖日，為木星和太陽正好分處地球的兩側，排除BD。由于太陽系行星公轉具有同向性，排除A，只有C符合木星沖日時，太陽、木星、地球三者的位置關系，故本題應選C。
8．木星沖日現象，即木星和太陽正好分處地球的兩側，三者幾乎位于同一直線上，只有三者處于同一個平面才可能位于同一直線，B正確，ACD錯誤。因此，本題應選B。
【點睛】同向性就是指行星繞日公轉的方向向著同一個方向 ，共面性就是指行星繞日公轉的軌道面在同一平面上，近圓性指行星繞日公轉的軌道形狀接近圓形。
“月掩金星”是指金星被月球掩蓋的自然現象，此時月球運行到地球和金星中間，且連成一條直線，與日全食的原理相似。2023年3月24日，我國部分地區(qū)觀測到這一難得的天文奇觀。下圖示意部分天體及其運行軌道。據此完成下面小題。
9．“月掩金星”現象中的天體分別屬于（ ）
A．恒星、行星 B．行星、行星
C．衛(wèi)星、行星 D．恒星、衛(wèi)星
10．與“月掩金星”現象密切相關的條件是（ ）
A．天體運動速度時刻變化B．行星公轉軌道具有共面性
C．月球的體積遠小于金星D．金地距離遠大于地月距離
11．本次“月掩金星”現象發(fā)生時，月球和金星可能分別位于（ ）
A．②③B．①④C．②④D．①③
【答案】9．C 10．B 11．D
【分析】9．月球為地球的衛(wèi)星，金星為太陽系中的一顆行星，因此上述材料中涉及的天體類型組合分別為衛(wèi)星和行星。ABD錯誤，C正確。故選C。
10．依據材料可知，“月掩金星”現象發(fā)生時，地球、月球和金星大致位于一條直線上，跟天體運動速度無關，A錯誤；依據圖示可以看出，“月掩金星”現象發(fā)生時，地球、月球和金星大致位于一條直線上，行星公轉軌道具有共面性，有利于“月掩金星”現象的發(fā)生，B正確；月球的體積大小和金星體積大小與“月掩金星”的位置關聯不大，C錯；金地距離和地月距離與地球、月球和金星的位置大致在不在一條直線上關聯度也不大。故選B。
11．依據材料可知，“月掩金星”現象發(fā)生時，地球、月球和金星大致位于一條直線上，且月球運行到地球和金星中間，且連成一條直線，與日全食的原理相似。 據圖例中月球、金星、地球的位置，可以斷定為①③，看選項可以確定ABC三項錯誤，D項正確。故選D。
【點睛】天體是指宇宙空間的物質的存在形式，包括行星、恒星、小行星、彗星、流星、星系等各種自然天體。人類發(fā)射進太空的人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間實驗室、各種探測器則被稱為人造天體。
本環(huán)節(jié)主要設置較為經典的題型進行當堂考核，檢驗學生對知識的掌握和運用能力（設計時長6分鐘）
板書設計
教學反思
通過本節(jié)內容的教學內容設計，基本上完成了教學目標，課題氛圍較好，學生興趣濃厚，課堂效果還是比較不錯的。本節(jié)課注重自主學習和小組合作探究，符合新課改的要求。但是，同樣存在著一些問題需要進一步改進。例如沒有關注到所有學生，同時時間關系，學生的展示和交流還不夠充分。

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第一節(jié) 地球的宇宙環(huán)境

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第一冊

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