1.1 地球的宇宙环境
第一章 宇宙中的地球
课标要求
描述地球所处宇宙环境,运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。
学习目标
1.掌握天体和天体系统的概念;掌握宇宙的主要组成物质、天体及其类型。
2.了解太阳系的主要成员及太阳系各主要成员的简要特征。
3.运用资料说明地球上存在生命的条件。
宇宙的概念
—《 淮南子 · 原道训 》
宇宙在空间上无边无际,在时间上无始无终,是客观存在的物质世界(广漠的空间及存在于其中的天体和弥漫物质)
一、人类对宇宙的认识
1. 我国古代“盖天说”;
2. 公元2世纪,古希腊天文学家托勒密提出“地心说”;
3. 16世纪,波兰天文学家哥白尼提出“日心说”;
4. 18世纪,天文学家引进“星系”一词;
5. 20世纪,宇宙大爆炸理论;
6. 20世纪60 年代大型天文望远镜使用、人造地球卫星、各种载人航天器上天
课堂活动
阅读P9,分享总结出人类对宇宙的探索是经历了怎样的过程?
课堂活动
阅读P9,分享总结出人类对宇宙的探索是经历了怎样的过程?
东方红一号
第一颗人造卫星
神舟五号
首次载人航天
嫦娥三号
着陆月球
贵州单口径射电望远镜
1970年
2003年
2013年
2016年
课堂活动
阅读P9,分享总结出人类对宇宙的探索是经历了怎样的过程?
神舟十一号
与天宫二号对接
墨子号实验卫星
世界首颗量子卫星
嫦娥四号
世界首次登陆月球背面
2016年
2017年
2019年
课堂活动
阅读P9,分享总结出人类对宇宙的探索是经历了怎样的过程?
中国首次火星探测任务“天问一号”发射升空,迈出了中国自主开展行星探测的第一步。
神舟十二号载人飞船,在酒泉卫星发射中心发射,聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员成为中国空间站天和核心舱的首批“入住人员”。他们在轨驻留3个月。中国载人航天工程已全面迈入空间站建设阶段。2022年4月16日,太空三人组返回地球,这也意味着中国空间站构建第一阶段关键技术验证圆满成功;也标志着工程由关键技术验证阶段正式转入在轨建造阶段,具有极为重要的意义。
神舟十四号载人飞船,航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲。航天员乘组在轨工作生活6个月,任务期间完成中国空间站在轨组装建造,建成国家太空实验室,2022年12月4日20时09分,神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆 。这意味着历经30年,中国载人航天事业迎来空间站建成时刻,完成几代航天人的梦想。
2020年
2021年
2022年
课堂活动
阅读P9,分享总结出人类对宇宙的探索是经历了怎样的过程?
2022年11月29日23时08分,搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,11月30日7时33分,神舟十五号3名航天员(费俊龙、邓清明和张陆)顺利进驻中国空间站,与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师” 。
2023年6月4日6时33分,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功,航天员费俊龙、邓清明、张陆全部安全顺利出舱,健康状态良好。
2023年5月30日9时31分,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。神舟十六号航天员乘组由景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员组成。在太空驻留约五个月。
2023年
知识梳理:中国天眼
最大的球面射电望远镜:2016年7月,中国完成了500米孔径射电望远镜(FAST)的建造。FAST位于中国西南贵州省平塘县的天堂盆地道达唐洼地,是一个500米宽球面射电望远镜,反射面本身由4,450个三角形面板制成,下面有2,225个绞盘,这可以使反射面的形状变形,从而可以对观察结果进行一些方向控制。 望远镜于2016年9月首次亮相。(吉尼斯)
2019年11月14日,吉尼斯世界纪录日列举大纪录。中国的“天眼”——500米口径球面射电望远镜,作为世界之最正在探索宇宙深处的奥秘。
知识梳理:中国天眼的意义价值
具有中国独立自主知识产权的FAST,是世界上目前口径最大、最精密的单天线射电望远镜,其设计综合体现了我国高技术创新能力。它将在基础研究众多领域,例如宇宙大尺度物理学、物质深层次结构和规律等方向提供发现和突破的机遇,也将在日地环境研究、国防建设和国家安全等方面发挥不可替代的作用。其建设将推动众多高科技领域的发展,提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力。它的建设与运行将促进西部经济的繁荣和社会进步,符合国家区域发展总体战略。
宇宙
通过观测观察,我们已经知道,现代天文学认为,宇宙是所有的时间、空间、物质的总和,是我们这个物质世界的整体。天文学家把人类已观测到的有限宇宙称为“可观测宇宙”或“已知宇宙”,其半径约为137亿光年。
光年
光年是一个距离单位,不是时间单位。即光在宇宙中一年所走的距离。在真空光年的传播速度是3*10的5次方/每秒,所以1光年约等于9.4605*10的12次方千米。
知识拓展
二、多层次的天体系统
【探究一】通过P10课文内容,讨论并总结
什么是天体?天体如何分类?天体的特征?
什么是天体系统?
天体系统分为几种级别?
宇宙中的星云、恒星、行星、卫星等各种物质统称为天体。
天体
天体类型
自然天体
人造天体
星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星、星际物质
宇宙飞船、航天飞机、人造卫星、太空实验站
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}宇宙物质
组成(举例)
特点
观测
星云
恒星
行星
卫星
流星体
彗星
星际物质
星云
由气体和尘埃组成的呈云雾状外表的天体,主要物质是氢。
恒星
由炙热气体组成,能自己发光的球状或类球状天体, 太阳就是最接近地球的恒星。
行星
沿椭圆轨道上绕恒星运转的球状天体。本身不发光,反射恒星光而发亮
卫星
流星
环绕行星运转的天体。卫星的大小差别很大,有的直径达几千米。月球是地球的天然卫星
流星体是太阳系内,成为颗粒状的碎片
彗星
彗星:进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体,呈云雾状的独特外貌。
哈雷彗星,其运行周期为76年。最近通过是1986年。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}宇宙物质
组成(举例)
特点
观测
星云
气体和尘埃
质量大,云雾状
轮廓模糊
恒星
炽热气体
质量大,发光
明亮闪烁
行星
金星、地球等
质量小,不发光
有明显移动
卫星
月球
绕行星公转,不发光
圆缺多变
流星体
尘粒、固体小块
质量小,数量多
一闪即逝
彗星
冰物质
绕太阳公转,云雾状
拖着长尾
星际物质
气体、尘埃
稀薄,密度小
用肉眼观察不到
小结:
1.看位置:是否存在于地球大气层以外
2.看实质:是不是宇宙间的物质
3.看运转:是否在一定轨道上独自运转
如何判断天体?
学以致用
下列属于天体的是:
A、天空中的大型客机
B、太空中的航天飞机
C、陨石
D、月球环形山上的石头
E、运行中的人造卫星
F、哈雷彗星
G、流星体
错
对
错
错
对
对
对
【探究一】通过P10课文内容,讨论并总结
什么是天体?天体如何分类?天体的特征?
什么是天体系统?
天体系统分为几种级别?
宇宙间的天体都在运动着,运动着的天体因互相吸引和互相绕转,从而形成天体系统。万有引力和天体的永恒运动维系着他们之间的关系,组成了多级的天体系统。
天体系统
天体系统
万有引力
永恒运动
相互吸引
相互绕转
【探究一】通过P10课文内容,讨论并总结
什么是天体?天体如何分类?天体的特征?
什么是天体系统?
天体系统分为几种级别?
可观测宇宙
河外星系
银河系
其它恒星系统
太阳系
其它行星系统
地月系
宇宙中的天体系统一共分为四级,它们之间是相互包含的关系。
银河系和河外星系
银河系与河外星系主要由恒星等比较大的天体组成。
银河系由恒星、星云等组成。
银河系与现阶段所能观测到的河外星系构成可观测宇宙。
距离太阳最近的恒星——比邻星,与太阳之间的距离约4.2光年。
知识梳理:“银河”的名字由来
银河系是一个由1000多亿颗恒星、数千个星团、星云组成的恒星系统。它只是总星系中一个很普通的星系,它在总星系中的形状像个盘子,人类生存的地球及整个太阳系都属于银河系,它的总质量大约是太阳质量的1400亿倍。由于银河系在天球上的投影是一条乳白色的亮带,“银河”的名字便由此而来。
银河系中除了大量的恒星以外,还有很多由尘埃和气体等组成的云雾状天体,称为星云。在银河系以外,有许许多多看似星云的天体,实际上是与银河系同级别的恒星系统,称为河外星系。迄今为止,人类观测到的河外星系有数百亿个。大多数河外星系由几十亿到上万亿颗恒星组成,直径从几千光年到几十万光年不等。
河外星系
仙女星系距离地球 260 万光年。如今我们看到的仙女星系,实际上是 260 万年前该星系的状况。
【探究二】认真阅读教材课本P12-15,完成以下思考题。
1.太阳系由哪些天体组成?
2.太阳系的所有天体为什么都围绕着太阳运动?
3. 行星和矮行星的异同;
4. 太阳系的八大行星及运动特征和分类;
5. 小行星带的位置;
6. 彗星绕日公转的轨道、周期及彗尾的特征;
7. 流星现象是怎样产生的?
1.太阳系是由太阳、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太阳系小天体等组成的天体系统。
太阳的质量约占整个太阳系质量的99.86%。
太
阳
水
星
金
星
地
球
火
星
木
星
土
星
天
王
星
海
王
星
2.太阳系八大行星
小
行
星
带
类地行星
巨行星
远日行星
地外行星
地内行星
同向性:绕日公转方向都是自西向东
近圆性:绕日公转的轨道近似圆形
共面性:都大致处于同一公转轨道面几乎在同上
八大行星绕日公转运动特征:
地球:是太阳系中一颗普通行星,它位于 轨道之间。
矮行星:环绕太阳轨道运行,质量足够大,呈球形或近球形,不是一颗卫星,也不能清空轨道附近的区域。冥王星为其代表。(注意区分行星与矮行星)
金星和火星
3.太阳系小天体
太阳系小天体是指其他环绕太阳运行但不符合行星和矮行星条件的天体,主要包括小行星、彗星、流星体和行星际物质。小行星是一大批质量小得多、环绕太阳运行的天体,其运行轨道基本位于火星轨道和木星轨道之间。受木星、火星和地球引力的影响,小行星有时会运行到地球和火星之间,甚至会“闯入”地球的大气层,与大气摩擦而持续燃烧,其残骸降落到地球表面,便是陨星。许多证据表明,大约6600万年以前,一颗小行星撞击了地球,使地球环境发生了巨大变化,这可能是恐龙时代结束的重要原因。有些彗星沿着扁长的椭圆轨道绕日运行,周期长短悬殊。当它们接近太阳的时候,外层物质会呈现为背向太阳的尾状(扫帚状)。著名的狮子座流星雨,就是名叫“坦普尔 - 塔特尔”的彗星尾部所留下的碎屑残留物质与地球大气摩擦而形成的。
哈雷彗星
【探究三】地月系的特点?月球发光吗?什么是卫星?月球自转与公转时间、方向相同,为多少?
地月系
地月系是指地球与其卫星组成的天体系统。
卫星:是指围绕行星做中心运动的天体。
知识窗
月球探索
月球
月球自转与公转的时间相同,都为27.32天.都为自西向东运动。
所以我们从地球上只能见到月球的同一面,永远看不到月球的背面。
日期
初一
初三、初四
初七、初八
十五、十六
二十二、二十三
三十
月相名称
新月
娥眉月
上弦月
满月
下弦月
残月
月出时间
月落时间
同太阳出没比较
同升同落
亮面凸向(月相)
【探究四】从农历初一开始,观察一个月内月亮形状及其在天空中的位置变化,记录在下表中。
知识窗
月球月相
月相
①主要月相:新月(农历初一日),上弦(农历初八左右),满月(农历十五日左右),下弦(农历二十三左右)
②月相变化规律(用口诀来记忆):上上上西西、下下下东东
③月相变化的意义
月相和海洋的潮汐有关系,因为潮汐和月球的引力作用有直接关系,比如在满月的时候会引起大潮。如钱塘江大潮。
三、普通而特殊的行星——地球
思考:地球是一个普通的行星体现在哪些方面?
(一) 地球的普通性
活动:请根据上表中的数据,你能说出地球是太阳系中一颗普通的行星吗?
行星
赤道半径(千米)
质量
(地球=1)
体积
(地球=1)
密度
(克/立方厘米)
公转周期
水星
2 440
0.05
0.056
5.46
87.9天
金星
6 050
0.82
0.856
5.26
224.7天
地球
6 378
1.00
1.000
5.52
1年
火星
3 395
0.11
0.150
3.96
1.9年
木星
71 400
317.94
1 316.000
1.33
11.8年
土星
60 000
95.18
745.000
0.70
29.5年
天王星
25 400
14.6
65.20
1.24
84.0年
海王星
24 750
17.2
57.10
1.66
164.8年
与类地行星(水金地火)的结构特征(质量、体积、密度等)相似;
行星中处于距太阳第三的位置;
地球具有行星绕日公转的共同运动特征:同向性、共面性、近圆性
(二) 地球的特殊性
活动:地球的特殊性表现在哪些方面?
活动:地球上为什么有生命物质存在?
01
02
太阳正处于壮年期,状态稳定
行星及小行星各行其道,互不干扰
外部条件
有安全的宇宙环境
能提供持续稳定的光照
地球具有适宜的温度
01
地球具有适合生物生存的大气条件
02
地球上有液态水
03
日地距离适中
公转和自转周期适当
平均温度保持15度左右
适中的体积和质量
适合生物呼吸的大气
臭氧层大量吸收紫外线
原始地球体积收缩和内部放射性元素衰变产生热量,地球内部温度逐渐升高,不断产生水汽
内部条件
课堂总结
知识小结
地球上存在生命的条件
1、距离地球最近的自然天体是
?? ? A.太阳 ??????????? B.比邻星 ?????
? C.金星 ??????? ??D.月球
2、可称为天体的是
A.天上彩虹 B.乌云和闪电
C.北极星和牛郎星 D、太阳系
3、下列属于天体的是
A、天空中的大型客机
B、陨星
C、山顶坠落的巨大石块
D、宇宙中的气体
4、地球的特殊性是指
A. 有一个较稳定的宇宙玩境
B. 日地距离适中
C. 地球体积和质量与其他行星没有太大的区别
D. 地球上有生命
5、下列天体系统与河外星系处于同一层次的是
A.地月系 B.太阳系
C.银河系 D.总星系
6、天体系统的层次,由小到大排列顺序正确的是
A.太阳系一银河系一地月系—总星系
B.银河系一河外星系—太阳系一总星系
C.地月系一银河系一总星系一河外星系
D.地月系一太阳系一银河系一总星系
7、与地球上存在生命无关的因素是
A.日地距离适中
B.昼夜交替周期不长
C.形成了适合生物呼吸的大气
D.形成了地转偏向力
8、地球上具有适宜生命存在的温度条件的原因是
A. 日地距离恰如其分
B. 卫星个数适当
C. 地壳运动的缓慢性和稳定性
D. 地球的体积和质量适当
9、下列天体系统中不包含地月系的是
A. 总星系 B. 银河系
C. 河外星系 D. 太阳系
10、下列地理事物具有包含关系的是
A.地球、火星、木星 B.太阳、地球、月球
C.银河、太阳、彗星 D.地月系、太阳系、银河系
11、地球位于下列哪组行星之间
A.金星与火星?? B.水星与火星?? ?
? C.火星与木星?? ??? D.木星与土星
12、太阳系中的小行星带位于下列哪一组行星的轨道之间
A.地球与金星?????? B.金星与火星??
? ?C.火星与木星 ????? D.木星与土星