第一章宇宙中的地球第一節地球的宇宙環境（教學設計）年級高一年級科目地理課題第1節地球的宇宙環境教材分析本節內容為人教版必修第一冊第一章宇宙中的地球第一節地球的宇宙環境，本節教材重點落實課程標準中“描述地球的宇宙環境”這一內容。基于此，本節教材在組織內容時，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”。“談天”是為了“說地”，即天體系統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境是本節內容的主線。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。本節中關于宇宙、天體與天體系統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。（區域認知、綜合思維）2、繪制天體系統示意圖，描述地球的宇宙中的位置。（區域認知、綜合思維）3、運用圖文資料，分析地球上存在生命的宇宙環境和自身條件。（區域認知、人地協調觀、綜合思維）教學重難點分析地球上存在生命的宇宙環境和自身條件。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，能自己發光的球狀天體。太陽是離地球最近的恒星。行星：環繞恒星運行的球狀天體。本身不發光，靠反射恒星的光而發亮。衛星：取環衛運行之意，環繞行星運轉。自身不發光，靠反射恒星的光而發亮。月球是地球的天然衛星。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射場發射，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：天體本環節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。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。本環節主要通過小組合作和自主學習的方式，充分發揮學生的主動性，調動學生的積極性，學生對天體系統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）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：天體系統與太陽系任務三：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境是①八大行星各行其道互不干擾，宇宙環境安全；②太陽光照穩定。本環節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）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拓展探究：比鄰星系真的適合人類生存嗎？《三體》小說發表的時候，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水存在的，這也引起了人們對這里生命的遐想。本環節根據本節主情境給出拓展探究問題，學生課后探究，提升學生創新能力。（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星發射中心點火發射，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．發射前與發射成功后都是天體 B．發射前不是天體，發射成功后是天體C．發射前與發射成功后都不是天體 D．發射前是天體，發射成功后不是天體【答案】1．A2．D3．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”載人飛船發射前在地球上，不屬于天體；發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．① B．② C．③ D．④5．進入預定軌道的火星探測器離開的天體系統是（

）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衛星數量較少④有液態水存在⑤質量和體積適中本環節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）①②③ B．①④⑤ C．②③⑤ D．②④⑤【答案】4．A5．D6．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、是否有衛星對生命的影響較小，②③錯誤；液態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：太陽提高穩定的光照；大、小行星各行其道，互不干擾，處于安全的宇宙環境中。內部條件：有適宜的溫度；有液態水；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（

）ABCD8．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．C8．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．衛星、行星 D．恒星、衛星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”現象發生時，月球和金星可能分別位于（

）A．②③ B．①④ C．②④ D．①③【答案】9．C10．B11．D【分析】9．月球為地球的衛星，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