1.1 地球的宇宙环境 学案（含答案） 2023-2024学年高一地理人教版（2019）必修第一册

第一节　地球的宇宙环境
【学习目标】
1.以我国对宇宙的探索为例,了解人类对宇宙的认识历程,掌握可观测宇宙的范围。(区域认知)
2.结合案例分析及图文资料,描述地球的宇宙环境,了解各级天体系统的主要天体类型及特点。(区域认知)
3.结合地球等行星的基本资料,说明地球上存在生命的条件。(人地协调观、区域认知、综合思维)
【自主预习】
一、地球所处的宇宙环境
1.宇宙的两大特点:物质性、运动性——各种天体时刻在运动。
2.宇宙的层次性:各天体①　　　　、相互绕转,形成天体系统。目前所知的天体系统共分为四级,如下图所示:
二、太阳系结构示意图——表明地球是一颗普通行星
1.中心天体:太阳。
　　2.八大行星
(1)类地行星:A.水星、B.金星、C.④　　　　、D.火星。
(2)巨行星:E.木星、F.土星。
(3)远日行星:G.天王星、H.海王星。
3.小行星带:位于火星轨道和木星轨道之间。
4.彗星:太阳系中最著名的彗星是哈雷彗星,轨道周期约为76年。
5.地球的普通性
(1)地球与太阳系其他行星具有⑤　　　　、共面性、近圆性的运动特征。
(2)地球与水星、金星、火星的结构特征相似,同为类地行星。
三、存在生命——表明地球是一颗特殊行星
　　【答案】　①相互吸引　②可观测宇宙　③太阳系　④地球 ⑤同向性　⑥温度　⑦太阳光照　⑧液态水
【合作探究】
情境导入　2022年12月29日,位于重庆两江新区的深空探测雷达“中国复眼”项目一期正式开机,拍出了月球环形山地基雷达三维图像。“中国复眼”由很多小天线合成一个大天线,对于电磁波自发自收,能观测到小行星。项目二期工程将在云阳县建设25部30米口径的高分辨率分布式雷达,可实现千万公里外的小行星探测。在此基础上,第三期工程计划形成一个由上百部雷达组成的科学设施,探测距离将达到1.5亿千米。下图为“中国复眼”一期工程。
主题 1：天体与天体系统
主题探究
情境　梦天实验舱是中国空间站“天宫”的组成部分。2022年10月31日15时37分,梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭,在我国文昌航天发射场发射升空,约8分钟后,梦天实验舱与火箭成功分离并准确进入预定轨道。
任务1　发射时梦天实验舱是否属于天体 请说出判断依据。
　　【答案】　不属于。发射时梦天实验舱还没有进入宇宙空间,是地球的附属物,不是宇宙间的物质。
任务2　进入预定轨道的梦天实验舱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
　　【答案】　地球。地月系。
任务3　作为天体,地球和太阳的本质区别是什么
　　【答案】　太阳属于恒星,体积和质量大,自身能发光。地球属于行星,体积和质量小,自身不能发光。
知识小结
1.主要的天体类型及特点
天体类型 主要组成 特点 观测特点
星云 气体和尘埃 质量大,云雾状 模糊
恒星 炽热气体,主要由氢和氦组成 质量大,发光 闪烁
行星 岩石、气体等 绕恒星公转,不发光 移动
卫星 岩石 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 用肉眼观测不到
特别提醒
上表中的天体皆为自然天体,由人类发射的在太空中运行的航天飞机、人造卫星、宇宙飞船等为人造天体。
2.主要的天体系统
天体系统 组成 其他
地月系 地球是地月系的中心天体,月球是地球唯一的天然卫星 月球是距离地球最近的自然天体。地月平均距离为38.4万千米
太阳系 太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和星际物质 日地平均距离约为1.5亿千米
银河系 太阳和千千万万颗恒星组成的庞大恒星集团 太阳与银河系中心的距离大约为2.6万光年
河外星系 银河系之外与银河系类似的天体系统 大约有上千亿个
可观测宇宙 银河系与现阶段所能观测到的河外星系 目前人类所知的最高一级的天体系统
对点训练
　　中国科学院国家天文台利用“中国天眼”在距离地球2.8亿光年的“斯蒂芬五重星系”及周围天区中发现一个巨大原子气体系统。该成果于2022年10月19日在国际学术期刊《自然》发表。据此回答1~2题。
1.该原子气体系统位于(　　)。
A.太阳系 B.地月系
C.银河系 D.河外星系
　　【答案】　D
【解析】　由材料可知,该原子气体系统距离地球2.8亿光年,银河系直径约为10万光年,说明该原子气体系统位于银河系之外,银河系之外的与银河系同级别的恒星系统统称为河外星系。
2.从质量看,组成“斯蒂芬五重星系”的主要天体是(　　)。
A.行星 B.星云
C.恒星 D.卫星
　　【答案】　C
【解析】　从质量看,“斯蒂芬五重星系”是一个巨大原子气体系统,恒星是由发光等离子体(主要是氢、氦和微量的较重元素)构成的巨型球体,故组成“斯蒂芬五重星系”的主要天体是恒星;星云是由稀薄的气体或尘埃构成的天体,而组成“斯蒂芬五重星系”的主要天体不是星云;行星、卫星自身不发光,体积、质量较小。
主题2：地球的普通性与特殊性
主题探究
情境　2020年是中国航天活动的大年。中国首次火星探测任务计划于2020年择机实施,目标是通过一次发射任务,实现火星环绕和着陆巡视,开展火星全球性和综合性探测,并对火星表面的重点地区进行精细巡视勘察。下图为拍摄的火星表面照片,下表为火星与太阳系中其他七颗行星的相关资料。
行星 轨道倾角 偏心率 质量比(与地球 相比) 体积比 (与地球 相比) 表面温度 /℃ 公转方向
水星 7.0° 0.206 0.05 0.056 167 自西向东
金星 3.4° 0.007 0.82 0.856 464
地球 0° 0.017 1.00 1.000 15
火星 1.9° 0.093 0.11 0.150 -63
木星 1.3° 0.048 317.94 1 316.000 -161~-108
土星 2.5° 0.054 95.18 745.000 -189~-139
天王星 0.8° 0.047 14.63 65.200 -220~-197
海王星 1.8° 0.009 17.22 57.100 -218~-201
　　任务1　太阳系中八颗行星绕太阳公转有哪些特征
　　【答案】　同向性:八颗行星的公转方向均为自西向东。共面性:八颗行星的轨道倾角较小,说明八颗行星的公转轨道具有共面性特征。近圆性:八颗行星的偏心率较小,说明八颗行星的公转轨道具有近圆性特征。
任务2　按照质量、体积、距日远近等可将八颗行星分为哪几类
　　【答案】　类地行星(水星、金星、地球、火星),巨行星(木星、土星),远日行星(天王星、海王星)。
任务3　根据表中资料可以看出,与其他行星相比,地球上存在生命的优越条件是什么
　　【答案】　具有适宜的温度。
任务4　地球上存在生命的条件,除了材料中提到的外,还有哪些
　　【答案】　适合生物生存的大气、充足的液态水和稳定的宇宙环境。
素养培育
寻找外星生命——培育综合思维
情境　设想在距离地球5×1013 km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X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。如果贵星球愿意接纳,请给予回复,并告知你们的位置,以便我们寻找。万分感谢你们的援助!”
任务1　X星球上有生命存在,猜想它应该具备哪些条件
　　【答案】　这颗行星应该与它所在天体系统的中心天体距离适中,使它具有适合生物生存的温度;有适当的体积和质量,其引力使它的外围形成大气层,大气中有适合生物呼吸的成分;有液态水存在;处于一个相对稳定和安全的宇宙环境之中。
任务2　假如地球愿意接纳X星球上的居民,你将怎样告知外星朋友地球在宇宙中的位置
　　【答案】　地球位于银河系中的太阳系,距离中心天体太阳1.5×108 km处,是太阳系八颗行星中离太阳由近到远数的第三颗行星。
任务3　外星朋友最终能收到地球上发出的消息吗 为什么 (提示:①计量天体间距离的基本单位是光年,1光年表示光在一年中传播的距离,光在真空中的传播速度为3×105 km/s;②远距离传递信息主要靠电磁波,电磁波在真空中的传播速度等于光速。)
　　【答案】　不能。原因:1光年相当于9.460 8×1012 km,该行星距离地球5×1013 km,即距离地球超过5光年。远距离传递信息靠的是电磁波,电磁波的传播速度等于光速,即信息从该行星传到地球已用了5年多时间,从地球传回消息至该行星又需要5年多时间,已超过10年。
知识小结
1.地球的普通性——一颗普通的行星
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,具体表现如下:
(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、表面平均温度等方面与其他行星特别是类地行星相似。
2.地球的特殊性——存在生命
条件 原因 影响
外部条件 安全的宇宙环境 太阳系中,大小行星各行其道,互不干扰 太阳系的八颗行星中都可能存在生命
稳定的太阳光照 自生命诞生以来,太阳的光照条件没有明显的变化
自身条件 适宜的温度 日地距离适中;地球的自转和公转周期适当;有大气层的存在 太阳系中只有地球上有生命存在
适合生物生存的大气 地球的体积和质量适中;地球原始大气演化成为现在的大气;存在臭氧层
有液态水 地球内部温度升高→产生水汽→形成海洋;适宜的温度保障了地球上的水体以液态水为主
3.在分析某行星是否有生命物质存在时,可从“四看”入手分析
对点训练
　　地球是太阳系中的一颗普通行星,然而地球贵在是一颗适宜生物生存和繁衍的行星。虽然我们相信宇宙中还有能够繁衍生命的星球,但是我们至今还没有发现它们。据此回答1~2题。
1.地球上具有适宜生命存在的温度条件,该条件形成的原因是(　　)。
A.太阳光照稳定
B.日地距离适中
C.地球的体积适中
D.地球的质量适中
2.地球之所以有恰到好处的大气厚度和大气成分,主要是因为(　　)。
①生物循环作用　②适中的质量和体积　③大气经过漫长的演化过程　④地球的宇宙环境比较安全
A.①② B.③④
C.②③ D.①④
　　【答案】　1.B　2.C
【解析】　第1题,日地距离适中使得地球上的温度条件适宜生物的生存。第2题,地球之所以有恰到好处的大气厚度和大气成分,是因为地球适中的体积和质量所产生的引力使得地球上大气厚度适宜,经过漫长的演化过程形成了适合生物呼吸的大气,②③正确。
【随堂检测】
思维构建
　　【答案】　①共面性　②近圆性　③存在生命
即时训练
　　2019年5月20日晚,天空中出现了木星伴月的天文现象,木星位于月亮的右下方不远处,肉眼完全可见。心宿二距地球约550光年,是一颗著名的红超巨星,能放出火红色的光亮,我国古代又称大火。读图,回答1~2题。
1.木星和月亮分别属于(　　)。
A.行星、行星 B.恒星、行星
C.卫星、卫星 D.行星、卫星
2.心宿二位于(　　)。
A.地月系 B.太阳系
C.银河系 D.河外星系
　　【答案】　1.D　2.C
【解析】　第1题,木星是太阳系中的行星,月亮属于地球的卫星。第2题,心宿二距地球约550光年,银河系的直径约为10万光年,太阳系距银河系的中心约2.6万光年,由此可知心宿二位于银河系。
　　2022年4月22日是第53个“世界地球日”,主题是“珍爱地球　人与自然和谐共生”。据此回答3~4题。
3.地球的特殊性表现在(　　)。
A.质量在太阳系八颗行星中最小
B.公转方向与太阳系其他七颗行星不同
C.既有自转运动,又有公转运动
D.太阳系中唯一存在高级智慧生命的星球
　　【答案】　D
【解析】　地球的特殊性表现在其为太阳系中唯一存在高级智慧生命的星球;太阳系八颗行星中质量最小的是水星;地球公转方向与太阳系其他七颗行星相同;太阳系八大行星都是既有自转运动,又有公转运动,只是有的行星自转方向与地球不同。
4.地球平均气温约为15 ℃,其原因是地球(　　)。
①距日远近适中　②大气层厚度适宜　③有卫星存在 ④地表为岩石
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
　　【答案】　A
【解析】　地球平均气温约为15 ℃,其原因是地球距日远近适中、大气层厚度适宜,①②正确;有卫星存在、地表为岩石对地球平均温度的影响不大,③④错误。
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