高中地理湘教版湘教版必修1第一章 宇宙中的地球第一节 地球的宇宙环境教案设计

第一节　地球的宇宙环境

学习目标：1.了解人类对宇宙的认识，明确天体的概念、类型、特点。2.理解天体系统的形成、层次及地球在天体系统中的位置。(重点)3.理解太阳系的结构、八大行星的运动特征和结构特征。(难点)4.掌握地球的普通性和特殊性，学会分析地球上有生命物质存在的条件。(重点)

一、人类对宇宙的认识和多层次的天体系统

1．人类对宇宙的认识

(1)宇宙：天文学家把人类已经观测到的有限宇宙叫作“可见宇宙”或“已知宇宙”，其半径约为140亿光年。

(2)光年：天文学中的距离单位，即光在“真空”中一年所传播的距离。

2．多层次的天体系统

(1)天体：宇宙间的星云、恒星、行星、卫星等各种物质通称为天体。

(2)天体系统

①形成：万有引力和天体的永恒运动维系着天体之间的关系，组成了多层次的天体系统。

②层次

(3)银河系和河外星系

①银河系的组成天体主要是恒星和星云两类。

②银河系与河外星系是同级别的天体系统，共同构成总星系。

(4)太阳系和地月系(太阳系示意图)

①太阳系

组成：太阳、围绕太阳运行的行星、矮行星，以及小行星、彗星、流星体、卫星和行星际物质等。

八颗行星的位置：A水星，B金星，C地球，D火星，E木星，F土星，G天王星，H海王星。

②地月系：由地球与其卫星月球组成的天体系统。月球自转的方向和周期与其公转的方向和周期完全一样。

二、普通而特殊的行星——地球

1．普通性：在太阳系行星中，就外观和所处的位置而言，地球是一颗普通的行星。

2．特殊性

地球是目前所知道的唯一存在高级智慧生命的天体，因此是宇宙中一颗特殊的行星。地球上所具备的生命存在的基本条件：

(1)充足的水分。

(2)恰到好处的大气厚度和大气成分。

(3)适宜的太阳光照和温度范围。

(1)牛郎星、织女星、水星是一样的天体。 (　　)

(2)北斗七星各恒星之间可形成天体系统。 (　　)

(3)地球是宇宙中唯一有生命物质存在的天体。   (　　)

(4)地球上存在生命是因为地球处于安全稳定的宇宙环境中。 (　　)

(5)八颗行星中，地内行星与地外行星比较，其特点是 (　　)

A．质量较大

B．平均密度较低

C．都有卫星但卫星较少

D．表面温度较高

提示：(1)×　牛郎星、织女星是恒星，水星是行星。

(2)×　天体之间要构成天体系统，必须同时具备两个条件，即“二要”：一要相互吸引，二要相互绕转。只吸引不绕转不能构成天体系统。北斗七星各恒星之间没有相互绕转关系，就不能形成天体系统。

(3)×　地球是太阳系中唯一有生命物质存在的天体。太阳系之外虽然目前人类还没有发现生命，但科学家推测可能存在生命。

(4)×　地球上存在生命是因为有安全的宇宙环境和稳定的太阳光照外部条件，及适宜的温度、大气及液态水等自身条件。

(5)D　[地外行星包括火星、木星、土星、天王星和海王星。其中木星和土星最大的特点是质量和体积都大，密度小，卫星多；地内行星包括水星和金星，都没有卫星；地内行星由于距离太阳较近，表面温度较高。]

2018年12月11日消息：双子座流星雨于12月14日午夜出现高潮，每小时出现120颗流星。

下图为摄影爱好者拍摄到的双子座流星雨划过星空的美丽画面。

问题1　(区域认知)双子座的流星和地面上的陨石是天体吗？为什么？

提示：①流星是天体，流星运行在太空中，存在于大气层外，因而是天体；②陨石不是天体，陨石是流星体未燃烧尽落在地球上，而不存在于大气层以外，所以陨石不是天体。

问题2　(综合思维)双子座主星北河三及其卫星是否构成了天体系统？

提示：北河三及其卫星相互吸引、相互绕转构成了天体系统。

[归纳总结]                                                     

1．“三看法”判断天体

一看位置：看其是否位于地球大气层之外。例如，宇宙飞船在太空中运行时是天体，返回到地面就不是天体。

二看实质：看它是不是宇宙间的物质，一些自然现象如流星现象就不属于天体。

三看运转：看它是不是在一定的轨道上独立的运行。依附在其他天体上的物体不属于天体，如火星上考察的火星车。

2．“四看法”判断天体系统

一看天体的数量；二看天体之间的距离；三看是否相互吸引；四看是否相互绕转。

天体系统至少由两个天体组成，单个天体不能构成天体系统。天体系统内部，质量较小的天体围绕质量较大的天体公转。如果某些天体只相互吸引达不到绕转的程度，就不能构成天体系统。

1．宇宙是一个有序的、有一定层次和结构的物质世界。据此回答(1)～(2)题。

(1)下列属于天体的是  (　　)

①哈雷彗星、流星体　②月球、星云　③航天飞机、陨石

④恒星、待发射的航天飞机

A．①③    B．①②　　C．②④　　D．③④

(2)下列概念中，具有从属关系，且从大到小依次排列的是(　　)

A．太阳系—木星—海王星

B．宇宙—太阳系—银河系

C．太阳系—地月系—月球

D．太阳—地球—哈雷彗星

(1)B　(2)C　[第(1)题，陨石和待发射的航天飞机属于地球的附属物，不能称为天体；而哈雷彗星、流星体、月球、星云和恒星等都属于自然天体。第(2)题，A项中木星和海王星为并列关系；B项虽具有从属关系，但银河系包含太阳系；D项没有从属关系。]

美国宇航局(NASA)举行电话会议，宣布了开普勒太空望远镜的一项重大发现：天文学家发现迄今最接近“另一个地球”的系外行星——Kepler 452b。该行星比地球大概大60%，距离地球1400光年，位于天鹅座。所处位置允许拥有液态水。它围绕的母恒星与太阳非常类似——温度相近、直径比太阳大10%、亮度高20%、年长15亿岁。开普勒—452b到这颗恒星的距离，也与地球到太阳的距离比较相近。

问题1　(综合思维)推测系外行星——Kepler 452b可能存在生命的外部条件有哪些？

提示：安全的宇宙环境和稳定的光照。

问题2　(综合思维)推测系外行星——Kepler 452b可能存在生命的内部条件有哪些？

提示：温度适宜，有供生物呼吸的大气，液态水。

问题3　(综合思维)为解决地球上日益恶化的人口、资源与环境问题，人们曾提出移民月球的构想，要想把这一想法变成现实，你认为应重点解决哪几方面的问题？

提示：①解决昼夜温差大的问题，控制合适的温度；②寻找或解决生存用水问题；③通过氧气的制造和存储运输，保证氧气的供应。

[归纳总结]                                                    

1．地球的普通性

地球是一颗普通的行星，主要原因在于它与其他行星具有很大的相似性，具体表现为：

(1)都是本身不发光、不透明的近似球状的天体。

(2)运动特征：具有同向性、共面性、近圆性等特征。

(3)结构特征：在质量、体积、平均密度、自转和公转周期等结构特征方面与其相邻的行星相似。

2.地球的特殊性——存在生命的行星

(1)地球存在生命的外部条件

外部条件主要是针对地球所处天体系统的宇宙环境而言。

(2)地球存在生命的自身条件

自身条件主要是指适宜的温度条件、适合生物生存的大气条件和液态水的存在。

2．下图为天文学家公认的恒星周围“生命宜居带”示意图。(“生命宜居带”是指恒星周围的一个适合生命存在的最佳区域)横坐标表示行星距离恒星的远近，纵坐标表示恒星的大小。结合下图回答(1)～(2)题。

(1)在这个宜居带中，之所以可能出现生命，主要影响因素是  (　　)

A．适合生物生存的温度 B．宇宙辐射的强度

C．行星的体积   D．适宜呼吸的大气

(2)宜居地带还需要适于生物呼吸的大气层，大气层的存在主要取决于   (　　)

A．日照条件稳定

B．行星与太阳的距离适中  

C．行星的体积、质量适中

D．有原始海洋  

(1)A　(2)C　[第(1)题，行星与太阳之间的距离适中，使得行星上的温度适宜，利于生命的生存。第(2)题，行星上大气的存在和行星的体积、质量适中有关，其引力正好吸引住了适合生物生存的大气。]

综合思维：关注探月工程探测器，认识天体和天体系统

2018年12月8日2时23分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射“嫦娥四号”探测器，开启了月球探测的新旅程。  “嫦娥四号”最终将降落在月球背面，实现人类首次月球背面软着陆和巡视探测。

“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。探测器在2019年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2千克月球样品。据此完成(1)～(2)题。

(1)有关材料中的物质，描述准确的是(　　)

A．在文昌发射中心的“嫦娥五号”是天体

B．在月球上的“嫦娥五号”是天体

C．“着陆器和返回器”都属于天体

D．在月球上的着陆器不是独立的天体

(2)有关材料中所呈现的天体系统的说法，正确的是(　　)

A．月球是地球的唯一卫星

B．包括三级天体系统

C．月球是距离地球最近的自然天体

D．“嫦娥五号”奔月途中不属于天体

(1)D　(2)C　[第(1)题，在地球和月球上的物质都属于各自天体的组成部分，不是独立的天体。第(2)题，月球是地球唯一的自然卫星，此外还有很多人造卫星绕地球旋转；材料中呈现的有地月系及月球与绕月卫星构成的两级天体系统；“嫦娥五号”奔月过程中属于独立的天体；距地球最近的自然天体是月球。]

(教师独具)

“太阳大，地球小，太阳带着地球跑；地球大，月亮小，地球带着月亮跑”。重温儿时的童谣，结合下图完成1～2题。

1．童谣中出现的天体，按先后顺序排列的是(　　)

A．恒星、行星、卫星 B．恒星、小行星、流星

C．星云、恒星、行星 D．恒星、行星、小行星

2．图中最低一级的天体系统的中心天体是(　　)

A．太阳 B．地球

C．月球 D．恒星

1.A　2.B　[第1题，童谣中出现的天体有太阳(属于恒星)、地球(属于行星)、月球(属于卫星)。第2题，图中的天体系统有太阳系和地月系两级，地月系是最低一级天体系统，地月系中心天体是地球。]

地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星，根据所学知识完成3～4题。

3．地球的普通性主要表现在  (　　)

A．从运动特征看，地球与水星、金星、火星很相似，自转周期较短

B．从结构特征看，地球体现质量适中，比巨行星小，比远日行星大

C．从运动特征看，地球与其他七大行星十分相似

D．从结构特征看，日地距离适中，公转周期适中

4．地球是人类目前所探测到的唯一存在生命的天体，关于其原因叙述，正确的是   (　　)

A．地球与小行星以外的其他大行星各行其道，互不干扰，宇宙环境比较安全

B．自生命诞生以来，太阳没有发生明显的变化，光照条件相对稳定

C．地球自转和公转周期适中，使地表温度适中，为液态水的存在创造了条件

D．日地距离适中，适中的引力可以使某些气体聚集在地球周围，形成了大气层 

3.C　4.B　[第3题，地球的普通性在于其所处的位置和特征与其他行星相似，特殊性在于其有高级智慧生命存在。第4题，地球上存在生命的条件可以分为自身条件和外部条件，自身条件主要包括适宜的温度、厚厚的大气、充足的水源等，外部条件主要包括稳定的太阳辐射和安全的运行轨道等。]

5．若地球在海王星的轨道上运行，则会发生的现象有(　　)

A．变为寒冷的“冰球”

B．变为炎热的“火球”

C．大气层将会消失

D．公转方向将变化

A　[与日地距离相比，海王星距离太阳较远，气温较低，则地球可能变为寒冷的“冰球”。]

(教师独具)

教材P6活动

1．人类已经观测到的宇宙半径折合成千米为：140亿×(9.460 8×1012千米)＝1.324 512×1023千米。

2．面对这个数字，我们会有许多感慨。例如，宇宙的范围极其广大，宇宙间奥秘无穷，目前我们的认识还很有限，对于宇宙还有许许多多奥秘有待于我们进一步探索。

教材P9活动

月相及其变化

(1)月相的概念：月亮圆缺的各种形状叫做月相。

(2)月相的成因(如下图)

月相的成因示意图

①月球本身不发光也不透明，只能反射太阳光而发亮。

②日、地、月三者位置的不断变化而使月球视形状发生变化。

(3)月相的变化规律

由于日、地、月三者的相对位置，随着月球绕地球向东运行而变化，就形成了新月→上弦月→满月→下弦月→新月的周期性更迭。其变化规律如下表所示：

(4)上弦月和下弦月的记忆技巧：“上上西西，下下东东”。上弦月出现在上半夜，位于西方天空，西面亮；下弦月出现在下半夜，位于东方天空，东面亮。具体如下图所示：

教材P11活动

1．(1)地球的特殊性在于它是太阳系中唯一一颗适合生物生存和繁衍的行星。其根本原因在于地球自身的条件和在太阳系中的位置满足了生物生存和繁衍的要求。如下所示：

(2)地球上存在生命还与地球所处的恒星际空间和行星际空间有关。

从恒星际空间来看，太阳周围的恒星际空间比较有利于太阳的稳定，太阳的稳定使地球所处的光照条件一直比较稳定，生命从低级向高级的演化没有中断。

太阳光是地球大气的根本热源，是维持地球适合生物生存温度的必要条件，如果太阳的光照条件变得不稳定，或者太阳突然消失，地球表面的温度将变化无常，甚至急剧下降，严重威胁地球生物的生存和发展，甚至可能使大部分生物灭绝。太阳光是地球上绿色植物进行光合作用的必要条件，而绿色植物通过光合作用为大多数其他生物提供营养物质，如果太阳的光照条件变得不稳定，或者太阳突然消失，绿色植物将会死亡，而其他绝大部分生物也将灭绝，地球将变得死气沉沉。

(3)除地球外，太阳系的其他七颗行星中有可能存在生命的是火星。理由是在八颗行星中，火星的结构特征、运动特征以及和太阳的距离、表面温度等方面与地球最接近或类似。

2．略。