新苏教版科学五年级下册第三单元《地球的运动》教材分析

新苏教版科学五年级下册教材分析第三单元  地球的运动单元设计意图1.本单元主题的提出地球的运动分为自转和公转。地球自转是指地球绕地轴自西向东转动，从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺时针旋转。地球公转就是地球按一定轨道围绕太阳转动。地球的运动是地球上的一些自然现象(如昼夜交替、四季循环)发生的根本原因。昼夜交替对动植物产生了影响，四季循环对动植物、天气、人文也产生了影响。地球的运动与人类生活息息相关，对于地球上的现象小学生是非常感兴趣，也应当了解的。探索宇宙和自然现象的奥秘，是人类千百年以来孜孜以求的目标，在探索的过程中，人类对地球已经有了很多了解。对于小学生来说，地球与宇宙科学领域的大多内容是宏观的，他们的空间想象能力和思维能力较弱，虽然在日常生活中对于地球知识有所了解，但没有掌握，有的甚至存在错误。同时，学生难以通过直接探究的方法学习本单元的内容。本单元整合了地球和宇宙单元关于地球自转与昼夜交替的变化，公转和四季变化的一系列活动的内容，同时可以结合生命科学领域进行昼夜交替现象对动植物影响的学习。模拟实验简单易行，有利于学生掌握和理解，化抽象为直观。2.本单元对《课程标准》的落实本单元通过一系列动手、动脑活动，落实《课程标准》高年段的课程目标。科学知识：知道昼夜交替、四季变化分别与地球自转和公转有关。科学探究：能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出可探究的科学问题。能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设，并能说明假设的依据。能基于所学的知识，通过观察、实验、查阅资料、调查、案例分析等方式获取事物的信息。能基于所学的知识，用科学语言、概念图、统计图表等方式记录整理信息，表述探究结果。能基于所学的知识，运用分析、比较、推理、概括等方法得出科学探究的结论，判断结论与假设是否一致。能基于所学的知识，采用不同的表述方式，如科学小论文、调查报告等方式，呈现探究的过程与结论；能基于证据质疑并评价别人的探究报告。能对探究活动进行过程性反思，及时调整，并对探究活动进行总结性评价，完善探究报告。科学态度：表现出对事物的结构、功能、变化及相互关系进行科学探究的兴趣。在尊重证据的前提下，坚持正确的观点；当多人观察、实验结果出现不一致时，不急于下结论，而是分析原因，再次观察、实验，以事实为依据作出判断。能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计与制作，培养创新精神。能接受别人的批评意见，反思、调整自己的探究；在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。科学、技术、社会与环境：了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。(2)本单元学习内容基于《课程标准》课程内容中“地球与宇宙科学领域”的高年段要求。13.1地球每天自西向东围绕地轴自转，形成昼夜交替等有规律的自然现象。知道地球自西向东围绕地轴自转，形成了昼夜交替与天体东升西落的现象。知道地球自转轴(地轴)及自转的周期、方向等。13.2地球每年自西向东围绕太阳公转，形成四季等有规律的自然现象。知道正午时物体影子在不同季节的有规律的变化。知道四季的形成与地球围绕太阳公转有关。3.本单元在整套教材中与其他单元的关系4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元由四个次级主题组成：《昼夜交替》《昼夜对植物的影响》《昼夜对动物的影响》《四季循环》。关系如下：本单元四课从地球的自转和公转两个角度引导学生认识所产生的现象。本单元第一课与第二、第三课是总分关系，前三课与第四课是并列关系。第一课侧重于了解地球自转引起昼夜交替，引导学生模拟昼夜现象、昼夜交替现象和地球的自转。第二课侧重于分析昼夜交替现象对植物的影响。从身边的植物昼夜表现的不同入手，到进行调查，编制花钟，再到记录一种夜晚开花的植物的开花过程，意识到昼夜交替对植物的影响。第三课侧重于分析昼夜交替现象对动物的影响。从不同动物的作息时间入手，对身边的小动物夜间活动展开调查，制作夜行性动物卡片，科学阅读了解生物钟的奥秘，调查改变昼夜长短对生物生理习性的影响。第四课则侧重于了解地球公转引起的四季循环现象。从一年四季中气温、降水、昼夜长短、太阳高度角有一定变化规律入手，引导分析产生的原因，通过探究活动发现与公转和地轴倾斜有关，再进行模拟自转和公转实验，了解极昼和极夜现象，从而了解季节变化对我们生活方方面面的影响。单元教学目标能通过模拟实验掌握昼夜交替和四季循环产生的原因。能通过阅读了解古人和现代人对昼夜交替的解释、地球的自转和公转的相关解释及带来的影响。知道昼夜交替对动植物的影响，四季循环对人们生产生活、动植物、天气等多方面的影响。描述生活中昼夜交替和四季循环带来的影响。单元活动框架 课时建议序号课题课时1昼夜交替12昼夜对植物的影响13昼夜对动物的影响14四季循环1总课时4 第9课  昼夜交替1.教学内容昼夜交替是生活中的常见现象，探索其成因是天文学研究的开端。本课围绕昼夜交替现象展开，通过科学阅读、模拟实验等活动，引导学生认识人类探索地球自转运动的历程。本课教学内容分四部分。第一部分是阅读活动，主要是认识昼夜交替现象及人类认识昼夜现象的历程。首先通过读图认识昼夜现象，引发对昼夜交替现象的思考，再通过阅读文字，了解古人对昼夜现象的解释历程。第二部分是探究活动，通过模拟实验，认识昼夜现象，探索昼夜交替现象形成的原因。第三部分通过模拟实验，了解地球自转现象。第四部分通过读图和讨论，理解地球绕着地轴在自转。2.教学目标将昼夜变化的自然现象与地球自转联系起来，知道地球每天自西向东围绕地轴自转，形成了昼夜交替与天体东升西落的现象。知道地球自转轴及自转的周期、方向等。了解人类由天动到地动的探索地球自转的历程。3.重点与难点重点：通过模拟实验，了解由于地球的自转产生了昼夜交替现象及其规律。难点：分析模拟实验和实际天体运动之间的联系。4.教学准备教师材料：太阳东升西落视频。学生分组材料：手电筒、地球仪。 第10课  昼夜对植物的影响1.教学内容由地球自转引起的昼夜变化会导致地球表面温度、光照、天气等多方面的变化，而这些因素又是地球上许多自然现象变化的根本原因。昼夜变化对植物行为的影响有：(1)影响花的开合和香味：如夜来香、紫茉莉、合欢、昙花等；(2)影响叶片的张合：如国槐、紫荆、含羞草等豆科植物。(3)影响植物的生长：白天有光照，植物进行光合作用，积累有机物，蒸腾作用强，需要充足的水分；晚上光线不足，植物进行呼吸作用，蒸腾作用减弱，消耗有机物。本课教学内容分五部分。第一部分，通过阅读，了解自然界中受昼夜影响的植物变化，如花、叶的变化等；第二部分，组织学生调查自己身边的植物随昼夜交替而产生的变化，如牵牛花、太阳花等；第三部分是科学史阅读，了解生物学家林奈的花钟，这是林奈根据不同植物开花时间而制作的一个指示时间的“钟”；第四部分，让学生根据周围植物的开花时间，编制一个花钟；第五部分，让学生选择一种夜晚开花的植物，观察、记录开花过程。2.教学目标调查植物随昼夜交替产生的变化。调查周围植物的开花时间。根据植物开花时间编制花钟。观察记录夜晚开花植物的开花过程。3.重点与难点重点：调查周围植物随昼夜交替产生的变化和开花时间，并编制花钟。难点：观察、记录夜晚开花植物的开花过程。4.教学准备教师材料：相关植物开花的图片。学生分组材料：手机或数码相机。 第11课  昼夜对动物的影响1.教学内容各种动物的活动行为都与一定强度的光的照明有关。有的动物适应弱光的生活方式，称为夜行性动物；有的动物适应较强的光照条件，称为昼行性动物。喜欢光的动物有趋光性，如苍蝇，避光性动物则追求阴影，如蚂蟥、蚯蚓等。因此，动物有许多活动都和光有关。鸟儿醒来和鸣叫与光照强度有直接关系，因此在不同季节便有鸣叫时间不同的变化；而幼小的鳗鱼在白天溯流而上，但在夜间就停止洄游并且隐藏起来；蝗虫迁飞时如果遇到太阳被云遮住，会立即停止飞行；金龟子在日落后五六分钟出现。这些都说明昼夜的光照对动物行为的影响，学习和了解这些内容可以拓展学生的视野。本课教学内容包括四个活动。活动一，调查常见动物的作息时间，建立“夜行性动物”和“昼夜行性动物”这两个科学概念。活动二，了解周围小动物的夜间活动，夜行性动物有适合于暗夜生活的生理特征，如超级敏感的感受器等，通过制作夜行性动物本领卡片，让学生更加了解动物的生活习性。活动三，阅读生物钟的奥秘，了解我们身体与一天中不断变化的外部环境相适应。活动四，查资料，了解改变昼夜对生物生理习性的变化的影响。2.教学目标了解昼夜交替现象会对动物活动产生影响。阅读生物钟的奥秘，了解我们身体与一定的外部环境相适应。了解人为改变昼夜长短会引起生物习性的变化。3.重点与难点重点：调查动物的作息时间，探究身边小动物的夜间活动。难点：探究身边小动物的夜间活动。4.教学准备教师材料：相关视频和相关动物图片。学生分组材料：动物卡片、石灰、摄像机或摄像头。 第12课  四季循环1.教学内容本课教学内容包括五个活动。活动一是读图，从生活经验出发，体会一年四季中气温、降水、昼夜长短、太阳高度等变化都是有规律的，讨论导致地球上周而复始出现这些现象的因素是什么，进而初步与地球公转相关联。活动二是探究实验，先探究地球倾斜与直射、斜射的关系，通过实验发现斜射时会出现影子长短的变化。再探究直射、斜射对温度的影响，发现斜射时才会出现温度变化。活动三是讨论，通过讨论引出地轴倾斜着公转，太阳直射、斜射引起地球温度变化，是四季的成因。活动四是对全单元进行总结，通过读图了解地球的两种运动形式，化无形为有形，理解起来更形象，并通过模拟实验模拟地球的自转和公转，加深理解。活动五是拓展阅读，通过阅读了解地球运动引起的极昼和极夜现象。2.教学目标知道四季的形成与地球围绕太阳公转有关。知道四季变化对地球上一些现象的影响。通过模拟实验了解四季的成因，以及地球上与之相关的有规律的自然现象的成因。3.重点与难点重点：通过模拟实验和建构模型等方法，了解由于地球的公转运动产生四季变化等自然现象和规律。难点：模拟地球围绕太阳公转的运动状态，并将影子变化与地球运动联系起来。4.教学准备教师材料：相关视频和图片。学生分组材料：皮球、牙签、橡皮泥、灯泡、温度计、两个信封。 参考资料托勒密和地心说托勒密在全面继承亚里士多德的地心说的基础上，利用前人积累和自己长期观测得到的数据，写成了《天文学大成》。在书中，他在继承亚里士多德学说的基础上提出了自己的观点，并用反证法进行了解释：1地球是球体。如果大地是平面的话，所有的人都会同时看到太阳或星辰的出没，但事实并非如此。2地球处于宇宙的中心，而且静止不动。如果地球转动，就必然会带动其他物体一起转动，人们看见的却是云彩、鸟类在自由运动。3所有的日月星辰都绕着地球旋转，并且每天做一次圆周运动。人们看到的是这些天体每天都在有规律地东升西落。哥白尼和日心说26岁的哥白尼当时住在波兰的一个教堂的顶楼，因此他可以长期进行天文观测。那个时候，人们相信的是1000多年前古希腊科学家托勒密创立的宇宙模式。哥白尼也曾十分勤奋地钻研过托勒密的著作。他看出了托勒密的错误结论和科学方法之间的矛盾。他有一句名言：“现象引导天文学家。”他要让宇宙现象来解答他所提出的问题，于是经过十年如一日的反复观察和计算，在他70岁时(1543年)终于出版了伟大著作《天体运行论》。哥白尼的主要观点是：1地球是球形的。如果在船桅杆顶放一个光源，当船驶离海岸时，岸上的人们会看见亮光逐渐降低，直至消失，这说明地球表面是球形的。2地球在运动，并且每24小时自转一周。因为天空比大地大得太多，如果无限大的天穹在旋转，而地球不动，实在很难想象。3太阳是不动的，而且处于宇宙中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动。在那个时候，哥白尼的发现受到教会、大学等机构与天文学家的蔑视和嘲笑，但是他用毕生的精力研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。哥白尼去世60年后，伟大的科学家伽利略利用天文望远镜进一步论证并宣扬了哥白尼的学说。傅科证明地球自转傅科研究摆的规律时偶然发现摆的特性，为此他开始着手用实验证明哥白尼日心说的关键：地球是否自转。1851年，傅科完成了举世瞩目的傅科摆实验，他将一个摆长为67米、重28千克的铅球摆锤吊挂在一座高高的圆顶大厦上，并在摆下的地面画一个刻度盘。摆摆动起来，随着时间一分一秒地流逝，人们惊奇地看到刻度盘所指示的方向与摆摆动的方向悄悄地发生着“偏转”，并且是沿顺时针方向发生偏转。由于摆能保持摆动方向不变，因此这恰好证明了地球在旋转，从而使人类第一次看到了地球在自转，并使更多的人开始接受哥白尼的日心说。地球自转地球自转指地球绕地轴的旋转运动。地轴是地球自转的旋转轴，地球不停地绕地轴旋转。地球自转方向与公转方向相同，为自西向东。从北极上空观察呈逆时针方向旋转，从南极上空观察呈顺时针方向旋转。由于地球的自转，地球上的观测者看到恒星及太阳随着天球在自东向西旋转。地球自转一周的时间即为自转周期，叫作一日。由于观测周期采用的参照点不同，有恒星日(23时56分4秒)和太阳日(24时)之分。地球自转一周360°，所需的时间是23时56分4秒，这叫作一个恒星日，即天空某一恒星连续两次经过上中天(天体每天经过观测者所在的子午圈平面两次，离天顶较近的一次叫上中天)的时间间隔，这是地球自转的真正周期。一天24小时，是太阳连续两次经过上中天的时间间隔，叫作一个太阳日。由于地球在自转的同时还在绕日公转，一个太阳日地球要自转360°59′，比一个恒星日多出59′，所以时间上比恒星日多3分56秒。地球自转运动是不均匀的，有季节变化、长期变化及不规则变化。如地球自转的长期变化使自转速度减慢，但这种变化不大，每100年日长增加1~2毫秒。地球自转的季节变化是每年3—4月速度最慢，8月最快，但季节性日长变化不超过0.5~0.6毫秒。地球自转的角速度在南、北两极点等于零。除南、北两极点外，地球上任何地点的自转角速度都相等，约为每小时15°。地球自转的线速度在南、北两极点等于零。除南、北两极点外，地球上其他地点的自转线速度因纬度和海拔的不同而不同，自转线速度自赤道向两极逐渐减小，赤道海平面处约为1670千米/时，南、北纬30°海平面处约为1447千米/时，南、北纬60°海平面处约为837千米/时。在赤道处高度相差100米，线速度相差0.026千米/时。地球自转具有重要的地理意义。(1)它决定了昼夜的更替，并使地表各种过程(如热量、气温、气压、蒸发、水汽凝结及有机界等)具有一昼夜的节奏。由于地球自转速度使地球上昼夜更替适中，地表升温和冷却不超过一定的限度，生物才得以生存。(2)地球自转还会使地球上南、北半球物体水平运动的方向产生偏转。(3)地球自转造成不同经线上具有不同的地方时刻。(4)地球自转对地球的形状也产生影响，并与地壳运动、海水运动、大气运动等都有密切的关系。大陆漂移、地震、潮汐、洋流等现象，都在不同程度上受到地球自转的影响。地轴倾斜角地轴本身是个假想轴，是指地球自转所绕的轴，北端与地表的交点是北极，南端与地表的交点是南极，地球始终不停地绕着这个假想的轴运转，故又称地球自转轴。这个轴与地球公转轨道面不是垂直的，而存在一个66°34′的夹角。地轴在地球中的位置并不固定，而有微小的移动，造成“极移”。古人观测四季的天文仪器：圭表圭表是中国古代科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。圭表和日晷一样，也是利用日影进行测量的古代天文仪器。早在公元前20世纪(陶寺遗址时期)中国古人就开始使用圭表了。据说，日晷还是在它的基础上发展起来的。圭表是测定正午日影长度以定节令、定回归年或阳历年。在很长一段历史时期内，中国所测定的回归年数值的准确度都居世界第一。通过进一步研究计算，我国古代学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样，圭表不仅可以用来制定节令，而且可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期，作为指导劳动人民农事活动的重要依据。地球公转地球公转指地球沿一定的轨道绕着太阳的运动。地球公转轨道是一个十分近似圆的椭圆，太阳位于椭圆的两个焦点之一，公转轨道周长约9.4亿千米，轨道半长轴为1.49亿千米(即日地平均距离，称为1天文单位)，偏心率约0.017。地球公转方向与自转方向相同，都是自西向东。地球公转周期为一年。“年”的时间因参照点不同而有差别。一个回归年为365日5时48分46秒，一个恒星年为365日6时9分9.5秒。地球在公转轨道上的位置，大致在1月3日左右最接近太阳，此时的位置称为近日点，日地距离约1.47亿千米；大致在7月4日左右最远离太阳，此时的位置称为远日点，日地距离约1.52亿千米。地球公转的平均角速度，大致是每日向东推进1°。公转平均线速度为29.79千米/秒，在近日点时公转线速度较快，在远日点时较慢。地球公转轨道面是在地球公转轨道上并通过地球中心的一个平面，地轴与轨道面斜交成66°34′交角。太阳位于地球公转轨道面所扩大的黄道面上，从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。太阳视运动的路径叫作黄道，黄道所在的面就是黄道面。黄道面和地球轨道面相重合。黄道面与地球赤道面之间的交角，称为黄赤交角，目前约23°26′。由于地球的公转运动与黄赤交角的存在，引起了地球上正午太阳高度角、昼夜长短的周年变化，使地球上产生四季的更替与五带(热带、北温带、南温带、北寒带、南寒带)的划分，对地球上许多地理现象产生巨大的影响。观星，感知地球的自转和公转夜间，面向天空，你可以看到两个著名的星座——大熊座和仙后座。这两个星座都很容易辨认：大熊座由7颗亮星组成勺子的形状，叫北斗七星；仙后座的5颗亮星组成字母W的样子。这两个星座可以帮助我们找到北极星。利用大熊座找北极星时，沿天璇(β星)、天枢(α星)的方向延长出去，在相当于这两颗星之间距离约5倍的地方，有一颗几乎同样亮的星——小熊座α星，这就是北极星，中国古代称之为勾陈一。在那部分天空，只有北极星这么一颗比较亮的星，所以很容易找到。我们还可以看到，仙后座δ星(阁道三)、北极星、天北极和大熊座的ζ星(开阳)几乎可以连成一条直线，仙后座γ星与北极星的连线及其与阁道三的连线几乎互相垂直，这也为我们寻找北极星创造了条件。如果细心观测，你会发现更有趣的现象：大熊座、仙后座不停地以北极星为中心有规律地转动。其实这是地球自转和公转现象的反映。找一个晴朗的晚上，按以上方法找到北极星，并记录大熊座(或仙后座)相对北极星的方向。此后每隔1小时观测一次，你会发现这两个星座每隔1小时都转过15°，这是为什么呢?原来这是地球自转的结果。北极星连同周围的恒星离我们很远很远，它们的位置几乎不变。而地球每昼夜自西向东自转一周即360°，你也跟着地球每小时转过15°，所以你会看到北极星周围的星座每小时向相反的方向转过15°，24小时后它们又回到了第一次记录的位置。如果做长期定时观测，你会发现每天大熊座(或仙后座)的位置都有所不同。假如你在20：00定时观测，第一次先找到北极星并记录大熊座(或仙后座)相对北极星的方向，以后每隔15天在20：00观测一次，就会发现这个星座每隔15天就转过15°，这又是为什么呢?这是地球公转的结果。地球每年绕太阳自西向东公转一周即360°，平均每天大约转过1°，我们就看到大熊座(或仙后座)绕北极星每隔15天向相反的方向转过15°，一年后在20：00你再观测时，这个星座又回到了第一次记录的位置。地球仪地球仪是用球体代表缩小的地球，以表示地面地理状况和地球自身特性的模型装置。球面上绘有各大洲、各海洋的分布以及某些重要地理要素(如赤道、经线、纬线)等。为了便于说明地球的自转、公转、四季形成和昼夜长短等自然现象，一般地球仪都有23°26′的倾斜装置。四季的划分地球上的季节变化，从天文现象来看，是昼夜长短和太阳高度的季节变化，这种变化决定于太阳直射点在纬度上的周年变化。从天文含义看四季：夏季就是一年内白昼最长、太阳最高的季节；冬季就是一年内白昼最短、太阳最低的季节；春、秋二季就是冬、夏两季的过渡季节。我国传统上以立春(2月4日或5日)、立夏(5月5日或6日)、立秋(8月7日或8日)、立冬(11月7日或8日)为起点来划分四季。为了使季节与气候相结合，气候统计工作一般把3、4、5三个月划为春季；6、7、8三个月划为夏季；9、10、11三个月划为秋季；12、1、2三个月划为冬季。昼夜长短的变化事实上，昼夜长短变化这一现象的原因有些复杂。昼半球和夜半球的分界线(圈)叫晨昏线(圈)，晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除了在赤道上和春、秋分处，各地的昼弧和夜弧都不等长。地球自转一周，如果所经历的昼弧长、夜弧短，则白天长、黑夜短；反之，则黑夜长、白昼短。北半球自春分至秋分是夏半年。那时，太阳直射北半球，北半球各纬度上，昼弧大于夜弧，昼长大于夜长，纬度越高，昼越长，夜越短；北极四周，太阳整日不落，叫作极昼现象。其中夏至这天，北半球昼最长，夜最短，北极圈(北纬66°34′)以北到处出现极昼现象。北半球自秋分至次年春分是冬半年。那时，太阳直射南半球，北半球上昼短夜长。纬度越高，昼越短，夜越长；北极四周，有极夜现象。其中冬至这天，北半球昼最短，夜最长，北极圈以北到处出现极夜现象。南半球的情况与北半球相反。生物钟生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，由生物体内的时间结构序所决定。通过研究生物钟，如今已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。研究生物钟在医学上有着重要的意义，并对生物学的基础理论研究起着促进作用。