宇宙中的地球

　　第一节 宇宙中的地球

　　教学目标

　　1.用图示说明天体系统的层次，以及地球在宇宙中的位置。

　　2.运用图表资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。

　　3.通过分析地球的宇宙位置及自身条件，理解地球上出现生命的原因。

　　知识结构

　　内容点析

　　1.对天文知识的取舍。谈“天”是为了说“地”，本节教材涉及了许多天文现象和天文知识，诸如天体、天体系统、九大行星的运动特征和结构特征等，都是围绕“地”来展开的。如讲天体系统，是为了从天体系统的层次中，引出地球在宇宙中的位置；讲九大行星，是为了通过比较它们的运动特征和结构特征，证明地球只是宇宙中一颗普通的行星。教材中对天体、天体系统等概念采取了只讲内涵，不加定义的方法，目的是避免过于学术化的倾向，况且这些概念并非地理学的核心概念。

　　2.图1.2和活动1解读。这幅图是“地球在宇宙中的位置”的核心图，也可以说是这段内容的图示化表达。从图中可以分析出两层意思：（1）宇宙是一个有序的、有一定层次和结构的物质世界。四幅小图分别代表了不同级别的天体系统；逐层套合的表达方式，展示了它们之间的隶属关系。（2）以地球为中心，从对地月系中地球位置的描述，到太阳系中地球位置的描述，直到银河系、总星系，把地球在宇宙中的位置在不同的宇宙空间尺度上逐一展示了出来。随后安排的活动1，是为了进一步加深对这个主题的理解。活动是完全开放的，鼓励学生根据自己的特点，总结学习收获。如写一段文字、列一个表格、画一幅示意图等，体裁不限。

　　3.关于光年。在描述太阳系与银河系的位置时，出现了“光年”一词。教材用脚注的方法对光年作出了简要的解释。我们知道，地球表面两点间的距离通常是用千米来衡量的。但是，地球与恒星之间的距离实在太遥远，所以用千米作为衡量单位就显得太小，于是天文学家用一个叫做光年的单位来度量天体之间的距离。在真空中，光以每秒30万千米的速度传播。1光年就是光在真空中一年内走过的距离，大约是94 605亿千米。目前我们所知道的距离太阳最近的恒星是半人马座的比邻星，距离地球大约4.2光年，即约4×1013千米。而最遥远的恒星离太阳要超过100亿光年。目前，我们能观测到的宇宙大约有200亿光年之遥，这意味着目前观测到的最远的某一天体，它发出的光和电波要经过200亿年才能到达地球。因此，我们现在看到的是它200亿年前的样子。它现在又是什么样子呢？我们还得过200亿年才能知道。

　　4.活动2的设计意图。通过一组活动，让学生分析得出地球是太阳系中一颗普通行星的结论。第一题，在题干部分说明了什么是九大行星的运动特征，然后给出一组图表和问题，让学生研究分析。关于同向性，可以引导学生观察图1.3“太阳系模式图”中九大行星自转的方向，很容易得出结论。关于共面性和近圆性，教材提供了表1.1作为分析的依据。大部分行星的轨道倾角小于4°，说明它们的轨道具有共面性；大部分行星的轨道偏心率接近0，说明它们的轨道形状有近圆性。第二题，在题干部分说明了什么是九大行星的结构特征，然后要求进行分类比较。这两个问题，关键的设问是类似“地球与其他行星相比，有什么特殊之处？”这样的问题。

　　5.生命起源的地理分析。生命的起源是一个相当复杂的问题，涉及到许多学科领域，地理课不可能完全解释清楚。教材只是从地球在太阳系中的位置、地球的体积和质量、内部物质变化等方面，说明地球的这些条件可以满足生命出现所需要的温度、大气、液态水等条件。教材还简单说明了海洋的形成，因为现代科学认为海洋是生命的“摇篮”。随后安排的 

　　活动3，目的是检验对前面学过知识的应用。

　　活动的主题是“如何在茫茫的宇宙中确定寻找外星人的方向”。这里所谓的“方向”，并不是“方位”，而是外星人可能存在的地方。要分析这个问题，需要根据地球上存在生命的条件加以判断。为了引导学生思考，活动中给出了一种思考的线索，并鼓励学生更有创意地思考，允许“异想天开”。

　　教学设计建议

　　【引入新课】

　　1.收集一些关于现实发生的天文现象，或是人类探索宇宙行动的报道（如我国载人宇宙飞船的成功发射，美国“勇气”号火星探测器的成功着陆等），引发学生对宇宙的关注和兴趣。然后转而衔接到宇宙与地球的关系上。

　　2.从中国古汉语中对“宇宙”两个字的定义引入。宇宙，一般当作天地万物的总称。古人云“上下四方为宇、古往今来曰宙”。人们把空间称为“宇”，把时间称为“宙”，用空间和时间表达宇宙的内涵。然后提出问题：宇宙究竟是怎样的呢？它与地球有什么关系呢？

　　3.有条件的学校，还可以组织学生到天文馆、科技馆等参观，获得对宇宙的感性认识。在参观前要拟订学习提纲，有些内容可以安排在这个大课堂中进行。

　　【学习新课】

　　1.对“地球在宇宙中的位置”的教学，可以按照“了解地球所处的宇宙环境，理解天体系统的层次，知道地球在宇宙中的位置”的线索，设计学习步骤。地球的宇宙环境，学生需要通过一些天文图片来感知。教材中给出了一些图片，分别选择了星云（蟹状星云）、行星（土星）、流星（狮子座流星雨）和彗星（哈雷彗星）的个例，来说明宇宙是由形形色色的天体组成的。师生还可以共同补充更多的天体个例。

　　天体系统的层次，则需要在了解宇宙物质性的基础上，进行理性的分析。关于地球在宇宙中的位置，要围绕“找”字设计教学活动。在“找位置”的过程中，理解天体是有系统和层次的，同时增加探究的味道。当然，可以按照教科书中“从小范围到大范围”地“找”，也可以反过来，“从大范围到小范围”地“找”。

　　2.对“太阳系中的普通行星”的教学，主要是采取对比、实证的方法。关于九大行星的运动特征和结构特征，教材安排了两个活动内容。为了方便教师备课，现将相关资料整理如下表，供老师们参考。

　　九大行星的比较数据

　　行    星 与太阳平均距离（百万千米） 质  量

　　（以地球为1） 体  积

　　（以地球为1） 平均密度（g/cm3） 公转周期 自转周期

　　类地行星 水星

　　金星

　　地球

　　火星 57.9

　　108.2

　　149.6

　　227.9 0.05

　　0.82

　　1.00

　　0.11 0.056

　　0.856

　　1.000

　　0.150 5.46

　　5.26

　　5.52

　　3.96 87.9 d

　　224.7 d

　　1 a

　　1.9 a 58.6 d

　　243 d

　　23 h 56 min

　　24 h 37 min

　　巨行星 木星

　　土星 778.0

　　1427.0 317.94

　　95.18 1316.000

　　745.000 1.33

　　0.70 11.8 a

　　29.5 a 9 h 50 min

　　10 h 14 min

　　远日行星 天王星

　　海王星

　　冥王星 2870.0

　　4496.0

　　5946.0 14.63

　　17.22

　　0.0024 65.200

　　57.100

　　0.009 1.24

　　1.66

　　1.50 84.0 a

　　164.8 a

　　247.9 a 16 h左右

　　18 h左右

　　6 d 9 h

　　3.“存在生命的行星”一段教学内容，是学生非常感兴趣的内容，也是极具探索性的内容。地外生命是一个热门话题，要引导学生敢于畅想、求异，但是科学幻想不是完全没有根据的“乱想”，地球上出现生命的条件，应该作为一个参照。这一点应该强调。教学形式可以更加开放和生动。例如可以组织主题讨论会、辩论会，也可以写研究计划、小论文等。

　　【部分“活动”参考答案】

　　活动2

　　1.（1）相同，都是自西向东。

　　（2）不大，几乎在一个平面上。

　　（3）相同，都接近正圆。

　　（4）地球在公转运动特征方面，与其他几大行星相比没有特殊的地方。

　　2.（1）类地行星体积和质量比较小，如水星的体积约为地球体积的5.62%，质量是地球质量的5%；巨行星体积和质量都很大，如木星的体积约为地球体积的1 316倍，质量是地球质量的318倍；远日行星中天王星、海王星的质量和体积都比较大，冥王星的质量和体积都是最小的。

　　（2）与其他行星相比，地球的质量和体积并不是最大的，也不是最小的。