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1、第一章 行星地球 人们将永远赖以自立的是他的智慧 良心 人的尊严 苏霍姆林斯基 第三节 地球的运动 第1课时 自转与公转 坐地日行八万里 巡天遥看一千河 牛郎欲问瘟神事 一样悲欢逐逝波 这是毛主席在 七律二首 送瘟神 中的一 句诗 诗中前两句说明 人坐在地球这颗行星上 每天都在宇 宙里旅行 看到浩翰宇宙中的无可计数的天体 问题 那么在哪个位置我们可以 日行八万里 呢 我 们所在教室的位置一天能转过多少里呢 知识点1 地球运动的一般特点 1 地球自转 1 概念 地球绕其自转轴的旋转运动 叫做地球自转 地球自转轴简称地轴 2 地轴的空间位置 地轴的空间位置基本是稳定的 地 轴的北端始终指向北极星附
2、近 3 地球自转的方向 侧面定向图 极点定向图 自西向东 从北极上空看呈逆时针 从南极上空看呈顺时 针 4 地球自转的周期 含义 以某一恒星为参照物 它是该恒星连续两次经过 上中天之间的时间间隔 时间 由于在计算自转周期时 选定的参考点不同 一 日的时间长度略有差别 名称也不同 如果以距离地球遥远 的同一恒星为参考点 则一日的时间长度为2 3小时5 6分4 秒 叫做恒星日 如果以太阳为参考点 则一日的时间长度为 2 4小时 叫做太阳日 5 地球自转的速度 地球自转速度可以用角速度和线速度来描述 如下图所 示 角速度 由于地球自转周期大约是2 4小时 自转的角度为 3 6 0度 可以算出地球自转
3、的角速度接近1 5度 时 地球表面 除南北两极点外 任何地点的自转角速度都相等 线速度 地球自转的线速度 因纬度的不同而有差异 自 赤道向两极递减 赤道最大 极点为零 原因是纬线圈的周长 自赤道向两极减小 赤道处纬线圈达最大值 自转线速度最 快 到了南北极点 既无线速度也无角速度 拓展探究 什么是角速度与线速度 角速度是指做圆周运动的物体单位时间内转过的角度 由于地球自转以地轴为旋转轴做圆周运动 只要是地球上除 地轴以外的地点其角速度都是相等的 线速度是指做圆周运 动的物体单位时间转过的弧长 弧长的大小与距离地轴的半 径有关 半径越长 弧长越大 线速度越大 半径越短 弧长越 小 线速度越小 在
4、地球表面某地点线速度除与纬度有关之 外 还与该地点的海拔相关 图表解读 P1 4 图1 1 6 地球自转角速度和线速度 赤道 3 0 N 6 0 N三个位置自转的角速度均为1 5 时 实 际上全球除两极以外的点角速度都是相等的 在一个恒星日 内转一圈 约为每小时1 5 不过要注意两极的自转角速度为 0 虽然同样是一个圆 但不同纬度纬线圈的长度不同 因此 不同纬度的点实际在相同时间内通过的距离有所不同 纬度 越低 纬线圈越长 线速度越大 线速度变化规律为 自赤道 向两极 递 减 两 极 为 零 从 图 中 可 以 看 出 线 速 度 在 赤 道 3 0 N 6 0 N三个 纬度 位置 分 别为1
5、6 7 0k m h 14 4 7k m h 8 3 7k m h 是符合上述规律的 纬度6 0 处的线速度为赤道的 一半 利用相关几何知识可以计算出该处的纬线圈周长约为 赤道周长的一半 2 地球公转 1 方向 同地球自转方向一致 地球公转的方向也是自 西向东 第三节 地球的运动 旧书不厌百回读 熟读深思子自知 苏 轼 2 周期 地球公转一周的时间单位是1年 其时间长度是 3 6 5日6时9分1 0秒 叫做恒星年 3 轨道 地球公转的轨迹叫做公转轨道 形状 近似正圆的椭圆形轨道 太阳位于椭圆的一个焦点 上 位置 每年的1月初 地球距离太阳最近 这个位置叫做近 日点 每年的7月初 地球距离太阳最
6、远 这个位置叫远日点 如下图所示 4 速度 随着距离太阳远近变化而变化 距离太阳近 公 转速度快 距离远则公转速度慢 如下表所示 地球在公转轨道不同位置时公转速度的变化 时 间日地距离角速度线速度 1月初 近日点 1 4 7 1亿k m6 1 d3 0 3k m s 7月初 远日点 1 5 2 1亿k m5 7 d2 9 3k m s 误区警示 距离太阳的远近与气温高低有很大的关系 北半球1月初 虽地球距太阳最近 但正值隆冬季节 7月 初 地球距太阳最远 却正值盛夏季节 日地距离的远近对地 球四季的变化来说 并不重要 因为一年中日地距离最远是 1 5 2 1亿千米 最近是1 4 7 1亿千米
7、这个变化使一年中全球 得到太阳热能的极小值与极大值之间相差非常小 距太阳远 近引起的一年中全球得到太阳热能的极值差别远没有太阳直 射点的变化引起的南北半球所得太阳热能的极值差别大 图表解读 P1 4 图1 1 7 地球公转轨道 地球公转运动时 远日点速度较慢 所以从春分日到秋分 日期间 北半球夏半年 日数要多一些 同样 近日点速度较 快 所以从秋分日到次年的春分日期间 北半球冬半年 日数 要少一些 活动提示 P1 5活动 运动形式自 转公 转 旋转中心 地轴 其北端始终指向北极 星附近 日地质心 公转轨道为椭 圆 太阳位于其中的一个 焦点上 方向自西向东 顺南逆北 自西向东 周 期恒星日 2
8、3时5 6分4秒 恒星年 3 6 5日6时9分 1 0秒 速 度 角速度 除南北两极点外 均相 等 约1 5 时 线速度 从赤道向两极递减 两极点 线速度为零 在 近 日 点 处 较 快 1月 初 在 远 日 点 处 较 慢 7月 初 知识点2 太阳直射点的移动 1 黄赤交角及其大小 地球在自转的同时围绕太阳公转 因此 地球的运动是这 两种运动的叠加 地球的自转平面叫赤道平面 过地心并与 地轴垂直的平面 地球的公转平面叫黄道平面 地球自转和 公转的关系 可以用赤道平面与黄道平面的关系来表示 地 轴与黄道平面的交角为6 6 3 4 赤道平面与黄道平面的交角为 2 3 2 6 方法技巧 1 掌握
9、黄赤交角 的 一轴两面三角度 和 三个基本不变两个变 一轴 踿踿 指地轴 两面踿踿 指黄道平面和赤道平面 三角踿踿 度 踿 指黄道平面和赤道平面的交角为2 3 2 6 地轴与黄道平面 的夹角为6 6 3 4 地轴与赤道平面的夹角为9 0 三个基本不 踿踿踿踿踿 变 踿 是指地球在运动过程中 地轴的空间指向基本不变 北极 始终指向北极星附近 黄赤交角的大小基本不变 保持2 3 2 6 地球运动的方向不变 总是自西向东 两个变 是指地球在 公转轨道的不同位置 黄道平面与赤道平面的交线 地轴与太 阳光线的相对位置是变化的 2 黄赤交角的直接影响 太阳直射点的回归运动 由于黄赤交角的存在 使太阳直射点
10、在南北纬2 3 2 6 之间 来回移动 如 上 图 6月2 2日 前 后 太 阳 直 射 点 直 射 北 纬 2 3 2 6 此日为北半球夏至日 之后太阳直射点向南移 9月2 3 日前后 太阳直射赤道 为北半球秋分日 太阳直射点继续南 移 1 2月2 2日前后到南纬2 3 2 6 为北半球冬至日 之后太阳 直射点向北移 次年3月2 1日前后 再次直射赤道 为北半球 春分日 之后太阳直射点北移 6月2 2日前后又直射北回归 线 太阳直射点在南北回归线之间的回归运动周期为1回归 年 时间为3 6 5日5时4 8分4 6秒 拓展探究 黄赤交角变化对地球的影响 黄赤交角变大 或变小 回归线度数变大 或
11、变小 热带扩大 或缩小 极圈度数变小 或变大 寒带扩大 或缩小 温带范围缩小 或扩大 温带范围内 昼夜长短变化幅度加大 或减小 相应的气压带 风带位置及移动范围也发生变化 图表解读 P1 5 图1 1 8 黄赤交角与二分二至日地 球的位置 北半球 图中上半部分为二分二至示意图 它表明了四个日期太阳和 地球的相对位置 春分日太阳直射赤道 夏至日太阳直射北回归 线 秋分日太阳直射赤道 冬至日太阳直射南回归线 图中下半部分为黄赤交角示意图 图中水平面代表黄道 面 也就是地球公转轨道所在的平面 倾斜的面代表赤道所 在的平面 黄道面和赤道面的夹角即为黄赤交角 目前大小为 2 3 2 6 指向北极星的红色
12、虚线为地轴 地轴与黄道面的夹角 为6 6 3 4 第一章 行星地球 科学还不只在智慧训练上是最好的 在道德训练上也是一样 斯宾塞 活动提示 P1 6活动 思路方法 该题可分四步进行 第一步 画线 作三条平 行线 并为平行线标上标记 赤道为实线 南北回归线为虚线 第二步 描点 根据二分二至日太阳直射点的位置 在图上做 点并标出春分 夏至 秋分 冬至 第三步 连线 把相邻的点 用直线或曲线连接 从而符合时间顺序 第四步 添加箭头 从成图上可以看出 从冬至到第二年夏至 太阳直射点由南向 北运动 从夏至到冬至 直射点由北向南移动 并可以看出 一年中的每一个日期太阳直射点的大体位置 答案 见下图 拓展点
13、1 傅科摆实验 1 8 5 1年法国物理学家傅科为证明地球自转所设计的一种 摆 称为傅科摆 傅科摆绳长6 7米 绳端摆锤重2 7公斤 这种 摆自由摆动时间较长 便于人们观察 摆下有一个有刻度的 圆盘 盘上刻有通过圆心的直线 静止时 摆锤正中应对准盘 的圆心 观察时先确定盘中某一直线与通过圆心的子午线重 合 然后推动摆锤沿子午线方向作南北方向运动 过一段时 间 就会看到摆动方向偏离了子午线方向 在北半球向右偏 转 时间越长 偏转的角度越大 摆开始动以后 除重力外 没 有受其他力的作用 按照惯性定律 摆的方向是应该不变的 但摆却偏转了 这是因为地球自转的缘故 我们站在地球 上 随着地球一起自转 感
14、觉不到子午线的方向在变化 反而 觉得是摆在偏转 假若傅科摆在北极 以极点为圆盘的中心 转一周为2 4小时 每小时偏转1 5 摆若设在赤道 则不发生 偏离 摆若在赤道与两极之间的任何纬度上 摆动平面偏转角 速度 与纬度 的正弦函数成正比 即 t s i n 其中t 为地球每小时所转的角度 在南半球 摆向左偏转 拓展点2 运用数学椭圆的定义和物理学开普勒 定律分析地球绕日公转线速度的变化规律 开普勒第二定律 同一行星的面积速度保持不变 所谓 面积速度就是行星同太阳连线在单位时间所扫过的面积 根据定律可知 如果图中S 1 S2 S3分别是地球同太阳连 线一个月所扫过的面积 且S 1 S2 S3 线速
15、度v s t 近日 点弧长 s大于远日点 s 所以近日点公转线速度稍快 远日 点公转线速度稍慢 例1 下图中能正确表示地球自转方向的是 剖析 A图是以南极点为中心的地图 地球应顺时针 方向运动 B图是以北极点为中心的地图 地球应逆时针方向 运动 所以A B图皆错 而C图地球自转方向与经度的变化矛 盾 答案 D 例2 下列四幅图是北京 新加坡 圣堡罗 开罗四地 天文馆中的傅科摆的实验结果 实验初始 四地的傅科摆均 向正南北方向摆动 三个小时后 摆锤方向与地球上的方向如 图所示 读图回答 1 2 题 1 四幅图中 表示北京天文馆的是 A 图B 图 C 图D 图 2 上面四个城市的傅科摆实验可以证明
16、 A 地球的形状B 地球的自转 C 地球的公转D 地球的大小 剖析 本题考查了学生有关地球自转及地转偏向力 的知识 由于地球自转产生了地转偏向力 导致水平运动的 物体产生偏转 具体来说 在北半球向右偏 南半球向左偏 赤道上不偏 结合所给材料和图分析可知 图中摆锤方向 没有偏转 该地位于赤道附近 应为新加坡 图中摆锤向左 侧偏转 该地位于南半球 应为圣保罗 图中摆锤均向右 偏转 但偏转角度 大于 因此可判断 地纬度高于 地 应为北京 为开罗 解答 1 C 2 B 例3 关于太阳直射点回归运动 叙述正确的是 A 从冬至日到夏至日 太阳直射点从南回归线向北移至 北回归线 B 从秋分日至第二年春分日 太阳直射点总是在北半球 C 从夏至日至秋分日 太阳直射点在北半球且继续向北移 第三节 地球的运动 千里之行 始于足下 老子 D 太阳直射点回归运动周期为1个回归年 时间为3 6 5 日6时9分1 0秒 剖析 从冬至日到夏至日 太阳直射点从南回归线向 北移至北回归线 从秋分日至第二年春分日 太阳直射在南半 球 从夏至日至秋分日 太阳直射在北半球 太阳直射点向南 移动 太阳直射点回归运动周期为1个回归
