第二讲 “宇宙与地球”篇知识体系分析  下一节 返回
 
 
一、“宇宙与地球”篇知识体系分析  

本篇由“地球在宇宙中的位置”、“地球的伙伴——月球”、“人类对太空的探索”和“地球的运动”4个专题组成,按照空间尺度由大到小、由远及近的规律来编排。所谓“大”,是指从总体上介绍地球的宇宙环境。前3个专题通过介绍宇宙的物质性和层次性,说明地球所处宇宙环境的基本特点;通过介绍日地关系、月地关系,说明地球与其宇宙环境之间的联系;通过介绍宇宙空间探索和宇宙空间开发,说明人类与宇宙的关系越来越密切。所谓“小”,是相对而言的,指在宇宙这个大的背景下,把地球作为宇宙中的一个天体进行研究。

专题1地球在宇宙中的位置

专题1地球在宇宙中的位置由“天体系统”、“太阳系”、“太阳”和“只有一个地球4个知识点组成。

1.宇宙的概念

要了解地球在宇宙中的位置,首先要弄清宇宙的概念,因为了解“宇宙”的概念是认识地球所处的宇宙环境的第一步。这部分内容对于揭示宇宙的奥秘,培养学生正确的宇宙观和勇于探索的科学精神有着十分重要的意义。

 

 

在进行“宇宙”概念的教学时,可指导学生阅读课文的有关内容,并提出下列问题:

①宇宙的内涵是什么?

②目前人类所能观测到的宇宙范围有多大?

③宇宙是由哪些物质构成的?

④各种物质之间有什么样的联系?

通过这些问题引导学生得出宇宙的概念,认识宇宙的特征,确立宇宙的物质观和运动 观。(宇宙是对天地万物的统称,是一个在时间上无始无终、空间上无边无际、由各种各样不同形态物质组成的,不断运动和发展变化的世界,从而明确宇宙的概念,认识宇宙的特征,确立宇宙的物质观和运动观)。

2.天体系统

宇宙的运动是具有一定规律的。我们用一幅示意图来展示不同级别的天体系统之间的关系(如图),对此,教师应引导学生从三方面读图,①使学生建立天体系统的概念,得出天体系统是由天体之间互相吸引和旋转而形成的天体“集团”。②认识目前人类所观测到的宇宙包含四个层次的系统,即以人类为中心由近及远,从地月系引伸到太阳系,再从太阳系引伸到银河系,从银河系又继续向外引伸,把包括银河系和河外星系在内的天体系统,组成了更高一级的总星系,可见宇宙中物质的运动是有序的,是按照一定系统层次来进行的。③让学生找到地球所处的位置:即宇宙中太阳系里一个普通的行星系统之中。

在教学过程中,教师可参考下列内容,增强学生对天体系统的认识。我们所认识的宇宙中,各种天体由近及远可以分为以下三部分:

①太阳和太阳系。太阳是太阳系的中心天体,太阳系的成员如行星、彗星、流星体都绕着太阳旋转。太阳系内有八颗行星,其中除了水星和金星,其他几颗都有卫星。地球的卫星是月球。

②恒星世界。银河系中估计有数以亿计的恒星,比较稀疏地分布在尺度约10万光年的银河系主要空间范围内。这些恒星的性质千差万别,根据它们的特点可分成很多类型。恒星在宇宙空间常常不是孤栖独处的。根据聚在一起的恒星的多少,可分为双星、聚星和星团。所有恒星都沉浸在星际物质的海洋中,在星际物质高度密集的地方形成星云。

③银河系与河外星系。太阳系所在的庞大的星系集团是银河系。银河系以外与银河系规模相当的天体系统,一般称为河外星系。聚成集团的星系有双重星系、多重星系和星系团。河外星系的观测,使人类研究宇宙的范围扩展到以百亿光年为尺度的广阔空间,这就是我们目前观测到的总星系。

3.存在生命物质的地球

地球上有生命物质的存在奠定了地球在太阳系中重要的地位,使地球成为一颗特殊的天体,很好地反映了地球和宇宙环境的关系,探究地球上存在生命物质的原因也成为本节的重点。教学重点应放在分析地球上存在生命物质的原因上。

地球作为太阳系中唯一有生命的行星,必然有生命存在的特殊条件。分析该问题,主要从地球自身以及地球所处的宇宙环境两方面出发,找出适宜地球生命需要的温度、大气、水,以及利于生命形成和发展的外部条件。

对于这部分内容,让学生结合课本提供的数据或资料,也可让学生利用课外时间搜集有关的资料(学生课前查找的关于影响地球生命存在的数字、文字及图片等)进行阐释和说明。教学过程应分两个步骤进行:第一步,让学生充分指出地球上适宜生命生存的各方面条件,把找出的内容列在黑板上或用其他方法展示给大家。第二步,教师引导学生对所列出的条件进行归类,指出哪些条件是地球本身具备的。如地球体积、质量适中,能够吸引大气的存在;地球内部能量使水汽化,喷出地表形成原始海洋等。从地球所处的外部环境来分析,太阳光照稳定、日地距离适中、大小行星运动各行其道、互不干扰等。在查找资料、罗列条件和分析原因的过程中,能够培养学生搜集资料、提取信息的能力以及语言表达和综合分析问题的能力。也使学生学会学习地理的基本方法。

地球上的生命之所以产生,是因为地球在太阳系中特殊的位置和太阳长时间稳定造成的。这些条件包括:①有必要的组成物质,能够合成有机物的碳、氢、氧、氮等元素。②生命需要适中的光和热,温度过高碳原子的化学键被破坏;温度过低,又会使生命过程停顿。③有液态水,这是生命体绝对不可缺少的组成部分。④有大气,大气起到三方面的作用,一是通过紫外线和电火花合成有机物;二是保护生命安全,不受陨石和宇宙线损伤;三是保护地球表面的热量。⑤上面的条件能维持很长时间,使生命有一个产生、发展和进化的过程。

4.太阳对地球的影响

太阳对地球的影响可分别从太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响两个方面进行分析。太阳辐射对地球的影响主要是维持地表温度,促进地球上的水、大气和生物的活动和变化,最终决定地理环境的基本特征。

太阳辐射对地球的影响是本部分的重点,主要从两个方面加以说明:第一为地球提供光热能量;第二对地理环境的影响。对此教学内容,教师首先要明确太阳为人类提供的能量,一部分是人们直接获得的太阳能,如人类利用的太阳能热水器、太阳灶、太阳能发电等;另一部分是由太阳能转化的能源,比如煤炭、石油和天然气等。人类把煤、石油等化石燃料作为工业的主要能源,是间接利用了太阳能,因为煤和石油都是地质历史上由生物遗体转化形成的,而生物的生长需要吸收大量的太阳辐射能。从这个意义上说煤炭和石油固定了大量的太阳辐射能。

太阳辐射对地理环境的影响,同样表现在直接作用和间接作用两个方面。直接作用,如岩石受到太阳辐射,导致温度变化而产生风化。间接作用,如地球上的大气、水的运动、生物的生长以及相互之间的联系,都是在太阳能量的驱动下完成的。

太阳活动对大气的影响主要表现在以太阳黑子和耀斑为主要标志的活动对地球磁场、地球气候和无线电通信的影响等方面。(分析太阳黑子与年降水量关系图)。

为了突出重点,教师在教学中,还可布置学生搜集查找有关资料,让学生列举大量鲜活具体的生产、生活实例来说明太阳辐射的影响。

专题2地球的伙伴——月球

专题2由“月球”、“月相”、“日食与月食”和“月球与潮汐”4个知识点组成。“月相”是第一篇宇宙与地球的难点,也是本专题的重点和难点。了解月相的成因,才能真正理解月相的变化规律。为此,必须读懂“月相成因示意图”。读图时要抓住日、月、地三者的相对位置关系来理解月相。如新月和满月时,太阳、地球和月球三者的相对位置大致成一条直线;上弦月、下弦月时,太阳、地球和月球三者的相对位置成垂直关系。

“月相成因示意图”反映的是月相成因及不同日期所见的月相。图中中部为地球(以北极为中心,周边为赤道),内圈为月球在公转轨道上的相对位置。最外围的月相,是按北半球中纬度观测点为标准绘制的。各月相一一对应于月球在公转轨道上各位置时人们所能观测到的亮面部分,其亮面的方位,以太阳的位置为参照标准。读本图的关键是以“我”为中心来观察月相。如在图中上弦月和下弦月的亮面都是朝右的,但当我们立于地球的上部赤道这个特殊点上面向上弦月时,看到的半个亮面是朝向自己的右边;当观测者面向下弦月时,看到的半个亮面则是朝向自己的左边;当立于地球的下部赤道这个特殊点上面向下弦月时,看到的半个亮面则是朝向自己的左边。同理,图中的其他月相,都有设想自己在每个月相对应的地面上的点来观察理解。

观察日期
(阴历)

同太阳出没比较

月出时间

月落时间

夜晚见月情形
(形状、方位)

月相名称

三十或初一

 

 

 

 

 

初三、初四

 

 

 

 

 

初七、初八

 

 

 

 

 

十一、十二

 

 

 

 

 

十五、十六

 

 

 

 

 

十八、十九

 

 

 

 

 

廿二、廿三

 

 

 

 

 

廿五、廿六

 

 

 

 

 

专题3人类对太空的探索

专题3由“太空探索的历程”和“太空探索的意义”两个知识点组成。以人类对宇宙的认识为线索,围绕人类探测宇宙、开发宇宙展开叙述,充分体现了人类活动和宇宙环境的关系,贯穿了“人地关系”这一主线。

关于“太空探索的历程”这一知识点,需补充主要国家的探月计划(如美国、日本、俄罗斯、印度、欧洲和我国的嫦娥工程)。

美国开发月球计划表

阶段

时间

主要内容

第一阶段
(无人阶段)

20世纪末—21世纪初

利用探测器调查月球的地形,为基地选址,并画出月球资
源分布图等

第二阶段
(短期滞留)

2005—
2010年

少量人员将在月球工作几天到几周,开始测量月球岩石中铁、铝及氧的含量,试用各种加工装置

第三阶段
(经常居住)

2010—
2020年

防止太阳辐射的设施和封闭型生态系统建立,数十名人员可在月球上连续工作几个月。他们将制造氧气,冶炼金属,
并研究如何把月球的资源,运回地球

第四阶段
(永久居住)

2020—
2030年

有上百人在月球上工作,他们将建设月球农场和工厂,研究提炼氦3的技术,并把多余能源运回地球

第五阶段
(移民阶段)

2030—

月地之间开辟定期往返的航线,月球居民能完全自给自足,并建设起一座座有数百人的月球城镇,22世纪初,将会有百万人的超大城市

关于“太空探索的意义”这部分内容,重点是对太空资源的介绍,目前阶段主要是开发月球资源和利用月球环境。