高中地理中图版 (2019)必修 第一册第一节 地球所处的宇宙环境第一课时导学案及答案

第一章　宇宙中的地球

第一节　地球所处的宇宙环境

第一课时　地球的宇宙环境

一、宇宙

1．宇宙的含义

宇宙是时间和空间的统一，是万事万物的总称。

2．天体

3．天体系统

(1)成因

宇宙中的天体都在不停地运动着。邻近的天体相互吸引，形成了以质量大的天体为中心，其他天体围绕这个中心旋转的天体“集团”，科学家称它们为天体系统。

(2)天体系统的层次

天体系统从低级到高级依次为地月系、太阳系、银河系、可观测宇宙。

1．判断正误。

(1)宇宙中的天体都是像地球一样的大圆球。(×)

(2)可观测宇宙和宇宙的范围相同。(×)

2．构成宇宙的主要物质形态是(　　)

A．恒星和行星   B．行星和卫星

C．行星和彗星    D．星云和恒星

答案　D

解析　星云和恒星是宇宙中的基本天体，是构成宇宙的主要物质形态。

3．月球与地球是怎样形成一个天体系统的？

提示　月球质量较小，地球质量远远大于月球，因而地球强烈吸引月球围绕自身旋转，从而形成了地月系。

二、太阳系

1．形成

太阳系是由太阳和以太阳为中心，受它的引力支配而环绕它运行的天体所构成的系统。

2．组成

(1)太阳：距离地球最近的恒星。

(2)八颗行星及其卫星：行星本身不发射可见光，靠反射太阳光而发亮。卫星分别围绕各自的中心天体——行星运行。

(3)众多的小行星。

(4)彗星：在扁长的椭圆形轨道上围绕太阳运行。

(5)流星体。

(6)行星际物质。

1.判断正误。

(1)太阳系由太阳和八颗行星组成。(×)

(2)太阳系中的行星都围绕太阳运行。(√)

2．比地球距离太阳更近的行星有(　　)

A．水星和金星    B．金星和火星

C．火星和木星    D．木星和土星

答案　A

解析　太阳系八颗行星按照距离太阳由近及远依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

3．因为太阳是太阳系中唯一发光的天体，才成为了太阳系的中心吗？

提示　不是。太阳系由太阳、八颗行星、卫星、彗星、流星体和行星际物质等组成，因为太阳质量最大，强烈吸引其他天体围绕其运行，所以太阳成为了太阳系的中心。

三、地球

1．普通的行星

地球是太阳系中一颗普通的行星，就体积和质量而言，在太阳系中并不突出。

2．独特的行星

(1)表现：宇宙中目前已知的唯一有生物特别是存在着高级智慧生物的天体。

(2)存在生命的条件

①温度条件——地球与太阳的距离适中，使地球表面保持着适宜的温度(近地表1.5米平均气温约15 ℃)，使水主要以液态的形式存在，有利于生命物质的形成和演化。

②大气条件——地球的体积和质量适中，保证了适当的引力，既可吸附大量气体包围在地球表面，又不会因引力过大而妨碍地球表面物质的运动。

③安全的宇宙环境——太阳系中的行星几乎都在同一个平面上沿着各自的椭圆形公转轨道和相同的方向围绕太阳运行，互不干扰。

1.判断正误。

(1)地球温度为15 ℃，而且保持不变，这有利于生命物质的形成和发展。(×)

(2)太阳系中的行星在不同平面上围绕太阳运行，互不干扰。(×)

2．地球外部有大气，是因为地球适中的(　　)

A．距日远近    B．质量和体积

C．运动周期    D．卫星数目

答案　B

解析　地球的体积和质量适中，保证了适当的引力，可以吸附大量气体包围在地球表面。

3．为什么说地球既是一颗普通的行星，又是一颗特殊的行星？

提示　地球与太阳系的其他行星相比，在距日远近、质量、温度、体积、运动周期、卫星数目上，都不具有特殊性，所以说地球是一颗普通的行星；地球是宇宙中目前已知的唯一有生物特别是存在高级智慧生物的行星，所以说地球是宇宙中一颗十分独特的行星。

任务探究　天体和天体系统

材料一　北京时间2018年3月17日15时10分，由上海航天技术研究院研制的长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心顺利升空，成功发射陆地勘查卫星四号，卫星随后顺利进入预定轨道。陆地勘查卫星四号主要用于开展陆地资源遥感勘查。下图为陆地勘查卫星四号发射示意图。

材料二　下图为天体系统示意图。

据此探究下列问题：

(1)图片中的陆地勘查卫星四号是否属于天体？请说出判断依据。

(2)进入预定轨道的陆地勘查卫星四号将和哪个天体组成天体系统，与该天体系统同级的天体系统名称是什么？

(3)判断材料二中四个天体系统名称。

(4)作为天体，地球和太阳的本质区别是什么？

[成果展示]　(1)不属于。陆地勘查卫星四号没有进入宇宙空间，还是地球的附属物，不是宇宙间的物质。

(2)地球。地月系。

(3)甲—可观测宇宙，乙—银河系，丙—太阳系，丁—地月系。

(4)太阳属于恒星，体积和质量大，能自身发光发热。地球属于行星，体积和质量小，不能自身发光发热，靠反射太阳光发亮。

1．天体的判断

(1)天体的判断

一看位置：它是不是位于地球的大气层之外，独立存在于宇宙中。进入大气层、落回地球、地表的物体不是天体。

二看实质：它是不是宇宙间的物质，一些自然现象不属于天体。

三看运转：它是否在一定的轨道上独自运动，依附在天体上运行的物质不属于天体。

例如，判断流星体、流星现象与陨星是否属于天体。

(2)天体类型的判断

据天体的结构特征和运动特征判断天体类型。

2．天体系统的层次与判断

(1)天体系统的判断

判断天体系统的条件：相互吸引、相互绕转。如地球和月球构成天体系统，北斗七星没有构成天体系统。

(2)天体系统的层次

基本方法：据中心天体和绕转特征判断。

2018年2月2日15时51分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，进入预定轨道。右图为“张衡一号”示意图。据此完成(1)～(2)题。

(1)属于天体的是(　　)

A．进入轨道的“张衡一号”     B．分离后的火箭

C．发射前的“张衡一号”    D．分离前的火箭

(2)与图示天体系统级别相同的是(　　)

A．地月系    B．太阳系 

C．银河系　 D．可观测宇宙

科学思维

天体和天体系统的分析思路

第(1)题，天体的判断依据主要是天体的存在位置，天体是宇宙间物质的存在形式，位于地球上的物体不属于天体。进入轨道的“张衡一号”是人造天体；分离后的火箭会掉落地球，是地球的组成部分，不属于天体；发射前的“张衡一号”和分离前的火箭是地球上的物体，不属于天体。第(2)题，天体系统判断的依据主要是中心天体和绕转特征。读图可知，图示天体系统包括地球和“张衡一号”，属于行星系统，与地月系级别相同。

[答案]　(1)A　(2)A

　　提升运用能力

2017年10月8日晚间发生一次月全食天象，多地能见到古铜色的“红月亮”遥挂夜空的美景。读月食形成示意图，回答1～2题。

1．图中最小的天体属于(　　)

A．恒星 B．行星 

C．卫星 D．星云

答案　C

解析　图中最小的天体是月球，它属于卫星；星云、恒星是宇宙中的基本天体，体积、质量很大；卫星绕着行星公转，行星质量较大。

2．关于月球在天体系统中位置的描述，正确的是(　　)

①太阳系　②地月系　③可观测宇宙　④银河系　⑤河外星系

A．①②③④       B．①②③⑤

C．②③④⑤       D．①②④⑤

答案　A

解析　月球属于地月系，地月系属于太阳系，太阳系属于银河系，银河系属于可观测宇宙，①②③④正确；河外星系与银河系并列，没有包含关系，⑤错误。

任务探究　地球

物理学家组织网2018年2月26日报道，巴西科学家称，他们在地球上找到了与木卫二“欧罗巴”海底极其类似的环境，为木卫二可能存在生命再添新的证据。木卫二是科学家寻找外星生命的主要目标，因为它可能为生命提供了宜居环境：其厚约10千米的冰壳下，是一个超过100千米深的液态水海洋。木卫二的直径为3 138千米，质量不足地球的1/100。上图为木卫二模拟图。

据此探究下列问题：

(1)为什么要证实木卫二上存在海洋？

(2)与地球相比，木卫二存在生命的不利条件是什么？

(3)试比较木星、地球的结构特征。

[成果展示]　(1)木卫二存在生命需要具备与地球相似的条件，包括温度、大气、液态水等。如果木卫二上存在海洋，则具备了存在生命的条件之一。

(2)木卫二距太阳较远，表面温度低；木卫二体积、质量较小，大气层稀薄。

(3)木星属于巨行星，距太阳距离远，体积和质量大，密度小；地球属于类地行星，体积和质量小，密度大。

1．普通性的判断——据运动特征和结构特征判断

(1)运动特征

(2)结构特征

地球在距日远近、质量、体积、密度、自转和公转周期、表面温度等方面与类地行星相似。如下图所示：

2．地球上存在生命的条件的分析思路

2017年2月23日，美国国家航空航天局(NASA)与比利时天文学家团队宣布：在距离地球39光年的“Trappist－1”恒星系统的七颗行星中，有三颗位于宜居带。“Trappist－1”的质量和表面温度，分别约为太阳的十分之一和二分之一。上图为“Trappist－1”天体系统示意图。据此完成(1)～(2)题。

(1)地球的大气环境对地球生命的起源有重要的作用，有关大气对地球生命的意义，叙述正确的有(　　)

①防止小行星撞击地球，保护地表生命　②为植物光合作用提供二氧化碳　③成云致雨，促进水的形成　④缩小温差，有利于生物的生存

A．①②③    B．①②④ 

C．①③④    D．②③④

(2)天文学上的“宜居带”是指恒星周围适宜生物繁衍的区域。材料中“宜居带”与“Trappist－1”的距离最有可能(　　)

A．小于地球与太阳的距离

B．大于地球与太阳的距离

C．等于月球与太阳的距离

D．等于地球与太阳的距离

科学思维

存在生命的分析方法

第(1)题，大气层并不能防止小行星撞击地球，但小行星撞入地球大气层，与大气摩擦，小行星“燃烧”，绝大部分小行星不能进入地表，有利于保护地球生命。第(2)题，“Trappist－1”的表面温度低于太阳，宜居带要求有适宜的温度，故材料中“宜居带”与“Trappist－1”的距离应小于地球与太阳的距离。

[答案]　(1)D　(2)A

　　提升运用能力

2017年10月4日20时7分，在云南香格里拉县城西北的上空，一颗小行星脱离原轨道差点撞击上地球。最终，它在离地表不足40千米的空中爆炸。据此完成1～2题。

1．小行星带位于(　　)

A．地球与火星之间      B．地球与金星之间

C．火星与木星之间      D．木星与土星之间

答案　C

解析　根据太阳系行星分布位置可知，小行星带位于火星与木星之间。

2．地球适中的体积和质量，使地球上有(　　)

A．适宜的温度    B．适宜生物呼吸的大气层

C．液态水    D．安全的宇宙环境

答案　B

解析　地球适中的体积和质量，使地球上有适宜生物呼吸的大气层，B项正确；地球与太阳距离适中，有适宜的温度，有液态水存在，A、C两项错误；太阳系行星轨道同向、共面、近圆，具有安全的宇宙环境，D项错误。

图表问题巧点拨

[教材第4页“思考”]

点拨　1.根据飞行速度，按照材料距今的时间，得出飞行距离。再与太阳系半径大小相比较。

2．本题为开放式，回答合理即可。

答案　1.现在(2019年)“先驱者10号”距2003年又飞出70多亿千米，距离地球近200亿千米。已经超过太阳系的半径，所以飞离了太阳系。

2．宇宙空间浩淼，无边无际。宇宙天体种类繁多。

[教材第7页“读表”]

点拨　将八颗行星分成三类，比较距日远近、质量、体积等方面特征，找出共同点。

答案　类地行星——距离太阳近，表面温度较高；体积和质量都小，平均密度大；自转周期长、公转周期短；卫星很少，或者没有。

巨行星——离太阳比类地行星远，表面温度低；体积和质量都很大，平均密度小；卫星数目多。

远日行星——距离太阳远，表面温度最低；有卫星。

[教材第8页“思考”]

点拨　在“八颗行星主要物理性质比较”表中，找出地球、金星、火星的表面温度，对比后得出温度的高低；再结合地球上生物生存的温度环境条件，判断变化后的温度是否适宜生物生存。

答案　假如地球在金星位置上，表面温度过高，不适宜生物生存；若地球在火星位置上，则表面温度过低，也不适宜生物生存。

地理实践深探索

方向与建议

1．夜晚星空的观察，寻找星空中的五大行星、北斗七星和北极星，描述其在星空中的位置特征，说出北斗七星斗柄朝向特点。

2．通过网络查找生命起源的资料，并概括生命起源的特点。

3．通过网络查找哈雷彗星资料，判断下次回归地球的时间。

4．关注中国航天发射大事，说明与之相联系的天体和天体系统。

5．寻找天文事件，如流星雨、日食、月食等。

请同学们从以上几个方面任意选择，也可选择其他活动。完成实践活动。

展示与评价

略。

　　时间：45分钟　　　满分：100分

一、选择题(共12小题，每小题4分，共48分。每小题只有一个选项符合题目要求)

读图，完成1～2题。

1．该图共包含几级天体系统(　　)

A．三级    B．四级 

C．五级    D．六级

答案　B

解析　图中河外星系与银河系为同一级别天体系统，因此图示共包括四级天体系统，故B项正确。

2．关于图中天体系统的描述，正确的是(　　)

A．地月系是行星系统

B．可观测宇宙就是整个宇宙

C．河外星系比银河系级别高

D．太阳系的构成主体是八大行星和小行星带

答案　A

解析　地球是地月系的中心天体，地球属于行星，故地月系属于行星系统；可观测宇宙不是整个宇宙；河外星系与银河系级别相同；太阳系的构成主体是太阳和八大行星。

蓝巨星是非常巨大的蓝色星球，亮度是太阳的五百倍以上，但其寿命却比太阳短得多；其引力较强，有时会吞噬行星。宇宙中的篮巨星很多，但一般认为，以其为中心绕转的天体存在生命的可能性极小。读图完成3～4题。

3．蓝巨星属于(　　)

A．星云    B．恒星 

C．行星    D．卫星

答案　B

解析　蓝巨星是非常巨大的蓝色星球，亮度是太阳的五百倍以上，能自己发光、发热，蓝巨星属于恒星。

4．围绕蓝巨星运行的天体很难有生命存在的主要原因是(　　)

①光照条件差　②宇宙环境不安全　③无大气层存在

④温度过高

A．①②    B．②③ 

C．③④    D．②④

答案　D

解析　据材料可知，蓝巨星的亮度是太阳的500倍，光照过强，①错误；有时会吞噬行星，宇宙环境不安全，②正确；不能判断有无大气层存在，③错误；温度过高，不适宜生命生存，④正确。D项正确。

2016年9月25日，有着“超级天眼”之称的全球最大球面射电望远镜在贵州平塘的喀斯特洼坑大窝凼中落成启用(见下图)。“天眼”探测范围可到达目前人类可知的宇宙边缘，对探索地外文明具有重要意义。据此完成5～6题。

5．该望远镜可探测到的最高级别天体系统为(　　)

A．可观测宇宙    B．银河系

C．河外星系    D．太阳系

答案　A

解析　该望远镜可探测到的最高级别天体系统为可观测宇宙，其他天体系统范围小，属于可观测宇宙的一部分，故A项正确。

6．科学家们一直致力于在宇宙中寻找与地球相似的天体，适合生命存在的条件是(　　)

①有适合生物呼吸的大气　②体积和质量适宜　③有昼夜更替现象　④距恒星近，表面温度高　⑤有液态水

A．①②③    B．②④⑤ 

C．①④⑤    D．①②⑤

答案　D

解析　有适合生物呼吸的大气利于生物生存，①正确；体积和质量适宜，有利于形成适宜的大气，②正确；行星类天体都有昼夜更替现象，③错误；适宜的温度有利于生命的存在，④错误；有液态水存在，⑤正确。

科幻小说《三体》中虚构的三体外星文明来自半人马座阿尔法星系。半人马座阿尔法星系是距离太阳系最近的恒星系统。据此完成7～8题。

7．半人马座阿尔法星系属于(　　)

A．地月系    B．太阳系 

C．银河系    D．河外星系

答案　C

解析　读材料分析可知，半人马座阿尔法星系是距离太阳系最近的恒星系统，故半人马座阿尔法星系属于银河系，故选C项。

8．三体人乘坐飞船从半人马座阿尔法星系到达地球，所经过的天体系统级别最低的是(　　)

A．地月系    B．太阳系

C．银河系    D．可观测宇宙

答案　A

解析　飞船从半人马座阿尔法星系到达地球，首先进入太阳系，再进入地月系，最后到达地球，地月系的级别最低。

2017年10月19日，人类首次在太阳系内发现一个来自太阳系外的天体，被命名为“Oumuamua”(奥陌陌)。“奥陌陌”由岩石或金属构成，天文学家推断其可能来自距离地球大约163～277光年的恒星团。2018年7月，奥陌陌正在加速离开太阳系。下图是该天体穿过太阳系轨道示意图。据此完成9～10题。

9．图中最有可能是“奥陌陌”运行轨道的是(　　)

A．轨道①    B．轨道② 

C．轨道③    D．轨道④

答案　D

解析　太阳系中八大行星运行轨道具有共面性特征，图中只有轨道④明显位于不同平面上，故最有可能是“奥陌陌”运行轨道的是轨道④，D项正确。

10．从天体类型看，“奥陌陌”最有可能是(　　)

A．星云    B．小行星 

C．卫星    D．流星体

答案　B

解析　据材料可知，“奥陌陌”来自距离地球大约163～277光年的恒星团，因此“奥陌陌”不会是星云，排除A项；该天体没有绕固定行星运动，不会是卫星，排除C项；该天体没有坠入大气层，而是加速离开太阳系，不会是流星体，排除D项；其来自太阳系外的恒星团，最可能为该恒星团的一颗小行星，故B项正确。

2019年1月14日，国新办发布会上，国家航天局副局长、探月工程副总指挥吴艳华介绍，中国首次火星探测任务将于2020年前后实施。据此回答11～12题。

11．火星的大气以二氧化碳为主，既稀薄又寒冷。火星大气比地球大气温度低的最主要原因是(　　)

A．比地球质量小    B．比地球密度小

C．距离太阳远    D．比地球体积小

答案　C

解析　与地球相比，火星距离太阳远，因而火星大气温度低，故C项正确。

12．相对于地球来说，火星更易遭陨石袭击，主要原因是(　　)

A．火星公转速度快    B．火星更靠近小行星带

C．火星大气密度小    D．火星的宇宙环境不安全

答案　C

解析　流星体与大气摩擦燃烧，未烧尽的残体落到行星表面，形成陨石。与地球相比，火星体积、质量小，大气密度小，侵入火星大气的天体不易被焚毁，更易受陨石袭击，故C项正确。

二、综合题(共2小题，共52分)

13．读太阳系模式图，回答下列问题。(30分)

(1)八大行星中，距太阳最近的是________，体积和质量最大的是________；太阳系中的小行星带位于________轨道和________轨道之间。(写出行星名称)(8分)

(2)八大行星绕日公转具有同向性，即公转方向都是自________向________。八大行星绕日公转的特征还有________、________。(8分)

(3)图中所示宇宙空间范围共包括________级天体系统，其中最高一级天体系统是________，其中心天体是________。(6分)

(4)地球上存在生命物质与其所处的宇宙环境关系密切，此图反映的有利的宇宙环境是____________________________________。(4分)

(5)地球上存在生命物质的几个自身条件中，此图反映的是________。(4分)

答案　(1)水星　木星　火星　木星

(2)西　东　共面性　近圆性

(3)二　太阳系　太阳

(4)大小行星各行其道、互不干扰，地球处于安全的宇宙环境中

(5)日地距离适中，地球温度适宜

解析　第(1)题，八大行星中，水星距太阳最近，体积和质量最大的是木星，小行星带位于火星和木星轨道之间。第(2)题，行星绕日公转的方向是自西向东；行星运动特征包括同向性、共面性、近圆性。第(3)题，图中包括太阳系和地月系，太阳系中心天体是太阳。第(4)题，地球处于安全的宇宙环境中。第(5)题，日地距离适中，地表温度适宜。

14．阅读材料，回答下列问题。(22分)

材料一　科学家利用各种办法寻找“地外文明”，在人类发射的宇宙探测器上，携带了“人类信息图”，介绍了人类与地球最基本的情况；还把各民族的经典音乐放在太空中不断播放，以引起其他天体上生物的共鸣；在地球上修建了大容量的电磁波接收装置，用来捕获来自“地外文明”的电磁波。

材料二　设想在距离地球50万亿千米(5.29光年)的地方有一颗存在生命物质的行星。有一天，地球上某太空信息接收站收到了该行星发来的求救信号：“亲爱的外星朋友，你们好！我们是×星球上的居民，我们的星球将于10年后毁灭，因此我们打算移居外星球。贵星球可以接纳我们吗？”

(1)如果宇宙探测器上要播放地球在宇宙中的位置，你认为该如何说？(6分)

(2)有人看到材料二中的信息后悲观地说：“我们不用给×星球上的居民发信号了。”他为什么这样说？(8分)

(3)若×星球上真有“地外文明”，那么该星球应该具备什么条件？(8分)

答案　(1)地球位于银河系中的太阳系，是太阳系八大行星中距离太阳由近及远的第三颗行星。

(2)因为×星球距离地球约5.29光年，求救信号若以光速传播，信号从该星球传到地球已用了5年多的时间，当地球上的信息传到该星球时，时间已是10年以后了，那时该星球已经毁灭。

(3)该星球应具备的基本条件是：充足的水分、恰到好处的大气厚度和大气成分、适宜的光照和温度范围等。

解析　第(1)题，地球的位置可从天体系统等级和在太阳系的具体位置来说明。第(2)题，通过计算信息传递时间判断。第(3)题，某星球具有生命，它所具备的条件应和地球相类似。可参照地球上有生命存在的条件归纳。