小学科学大象版 (2017)四年级下册3 地球的形状优质课教案

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同学们，你们使用过微信吗？当你打开微信的时候，一个孤独的小人，面对巨大的地球站在那里，这就是微信的启动画面，许多人对此非常熟悉。1972年12月7日由阿波罗17号太空船船员所拍摄的著名地球照片。当时太空船正运行至距离地球45000千米(28000英里)之处。如果没有高科技，我们怎么知道地球的形状？出示高科技图片。

学生自由回答。

旨在激发学生探讨科学的兴趣。

讲授新课

聚焦：人们是如何认识地球形状并知道地球是一个球体的呢？我们知道地球和太阳、月球一样都是球体。我们能够知道这个事实，得益于现代的科学技术，例如天文望远镜、卫星科技、航天科技等，但是古时候并没有这么高的科技，古人们是如何认识地球形状的呢？又是怎样知道地球是一个球体呢？

古代印度人对地球的认识，是大地被四头大象驮着，站在一只巨大的海龟身上。

古代中国人则有“天圆地方”的说法。早在2000多年前的周代，就有“天圆地方说”，又名“盖天说”。“天圆如张盖，地方如棋局”的意思是说，蓝天像一个半圆形的盖子，大地像块四方的棋盘。

古巴比伦人则把大地想象成一个龟背般隆起的空心山；古埃及人更相信神灵，认为大地是身披植物斜卧的男神，天空是一位由大气之神托着的女神，太阳神每天乘船在天空中往来穿行；古希腊诗人荷马把大地想象成一个盾形的大盘子，河流和海洋从四周围绕着大地，天穹就像扣在盘子上的铜碗……显然，古代人最初往往会凭借直觉想象，甚至创造出各种各样的神话传说，来表达他们对于地球形状的揣测。那时人们的这些认识都是没有依据的猜想，是不科学的解释。

探索：古代人们对地球形状是圆形的猜想。

很久很久以前，绝大多数的人认为天是圆的，地是方的。这和人们观察到的现象基本相同。随着人类社会的不断发展和对宇宙越来越多的探索，“天圆地方”的猜想被越来越多的天文观测事实所否定。日月星辰东升西落，它们从哪里来，又到哪里去了呢？日月在东升以前和西落以后究竟停留在什么地方？这些问题一直使古人困惑不解 ，也争论不休。

(1)张衡的“浑天说”。

直到我国东汉时期，著名的天文学家张衡提出了“浑天说"：“浑天如鸡子。 天体圆如弹丸，地如鸡子中黄，孤居于天内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄”。才使人们对这个问题的认识前进了一大步。“浑天说”最初认为地球不是孤零零地悬在空中，而是浮在水中。后来，认为地球浮在空气中，因此有可能回旋浮动。“浑天说”认为，日月星辰都附着在地球上，白天，太阳升到我们面对的这边来，星星落到地球的背面去；到了夜晚，太阳落到地球的背面去，星星升上来。如此周而复始，便有了日月星辰的出没。“浑天说"在中国古代天文领域称雄了上千年。

(2)    古希腊人的地球观。

公元前6世纪的古希腊哲学家毕达哥拉斯提出地球是球体这一概念，但是他的这种概念仅是因为他认为球是所有几何形体中最完美的，而不是根据任何客观事实得出的。毕达哥拉斯在宇宙论方面，结合了米利都学派以及自己有关数的理论。他坚持大地是圆形的，不过他抛弃了米利都学派的地心说。后来，古希腊学者亚里士多德根据月食的景象分析认为:月球被地球的影子遮住部分的边缘是圆弧形的，给出了地球是球体或近似球体的第一个科学证据。亚里土多德还总结出三个科学方法来证明地球品球体或近似球体，越在北走，北极星越高，越往南走，北极星越低，且可以着到一些在北方看不到的新的星星。亚里士多德认为运行的天体是物质的实体，地球是球形的，是宇宙的中心；地球和天体由不同的物质组成，地球上的物质是由水气火土四种元素组成，天体由第五种元素“以太”构成。

通过一些现象推测地球是球体。

有一些现象，让一部分人推测地球可能是球体。在海边，人们用望远镜观察远方来的船，发现总是先看到帆顶，然后才看到船身。月食时，人们观察到地球投射在月球上的影子总是圆形的。我们分别找材料做模拟实验。

实验1：对比观察船模在球面和平面上的移动。

实验目的:观察“进港和出港的帆船“，论证地球的形状。

实验材料:橡皮泥、火柴、小纸片、地球仪。

实验猜想：帆船在球体上航行，进港时总是先看见桅杆，再逐渐看见船身；出港时看见的情况则相反。帆船在平面上航行则不会出现上述现象。实验步骤:(1)用橡皮泥做一只帆船，插一根火柴作为桅杆。（2）用地球仪模拟地球，让帆船在地球议上移动模拟航行，观察帆船进港和出港的情况。(3)让帆船在水平桌面上模拟航行。(4)比较并解释帆船在地球仪和水平桌面上航行时所观察到的不同现象,同时据此猜测地球的形状。

实验分析:(1)通过让帆船在地球仪上模拟进港和出港，我们可以发现由于帆船沿着球体航行，帆船进港时总是先看见“桅杆”(火柴) ,然后才是船身，出港时看见的情况则相反。(2)把帆船放在水平桌面上模拟航行，则一直能够同时看见“桅杆"(火柴)和船身。

实验结论:这个模拟实验进一步论证了人们猜测地球是球体的假设的正确性。

实验2:对比观察正方体和球体投影的影子。

实验材料：光屏（纸板）、手电筒、球体模型、正方体模型。

实验过程:(1)将正方体和球体分别放在手电筒和纸板之间。（2）打开手电筒，观察两个模型在光屏(纸板)上成像的形状。

实验现象:正方体木块在光屏（纸板）上呈现的影子是正方形的，球体在光屏（纸板）上呈现的影子是圆形的。

实验分析：月食就是地球的影子投在月球上的景象，其中地球是遮挡物，太阳是光源，月球是光屏。从不同角度投射的影子都有弧度，在立体图形中能做到的只有球体。

实验结论：地球的投影是具有弧度的，所以地球是球体。观看视频资料。

麦哲伦船队用实践证明地球是球体。

虽然有的现象能表明地球是球体，但大多数人还是不能接受这个观点。直到1519年,航海家麦哲伦带领船队朝着一个方向航行，3年后，他的船队又回到了出发地。这样，人们才开始接受地球是球体的观点。真正用实践来证明地球是球体，是16世纪麦哲伦船队的壮举。当时已有不少人相信地球是球体，许多开辟新航路的探险家都怀着这样的信念，麦哲伦便是其中的一个。例如1961年4月12日，前苏联宇航员尤里·加加林搭乘“东方1号”载人宇宙飞船进入太空，成为第一个在宇宙中亲眼目睹地球外貌的人，他的观察成了证明地球形状最直观、最有力的证据。播放麦哲伦船队环球旅行航海线路及麦哲伦航海旅行视频资料。介绍麦哲伦。

探讨：通过模拟实验，你观察到哪些信息可以说明地球是球体？

模拟实验一:船进港时先看到帆顶，再看到船身，出港时则相反。而在水平的桌面上模拟时，一直能看到船身。这可以推断出地球是球体。

模拟实验二:月食发生时,月球上地球的投影是具有弧度的形状，这也说明地球是球体。

人们是怎样认识到地球是球体的？

生产技术的发展，人类活动范围的扩大和各种知识的积累，使人们逐渐认识到,大地在大范围内不可能是平坦的，而应该是弯曲呈弧形的。因为在海边看离岸的船，先是船身隐没，然后才是帆顶。在陆地上旅行的人，如果向北走去，那么一些星星就会在南方的地平线上消失，另外一些星星却在北方的地平线上出现；如果向南走去，那么情况就相反。这些现象，只有大地是弧形的才好解释。麦哲伦的环球航行更加证实了地球是球体。只要是和太阳、月球有关的问题即可。例如太阳系、天体结构、人类对太阳和月球的探索等方面。

拓展：人们是如何发现地球的真实形状的

学生根据旧知，交流回答。

学生理解地球的形状对于我们来讲，是一种知识。但是对古人来讲，它仅仅是一种猜想。

学生观察、体验、猜测。交流猜测结果。

学生分组实验操作、猜测分享实验结果。

学生听和看麦哲伦航海所经历的艰辛的故事及视频资料。

学生反馈交流：你能用模拟实验观察到的现象，来说服“天圆地方”说的古人，哪些信息证明地球是球形的？

梳理总结。

地球是一个球体，我们知道这个事实，得益于我们的高科技（天文望远镜、卫星技术等），更得益于古人对地球形状不断探究过程。

旨在让学生亲身体会，才能将学生代入古人的角色，才能去提出猜想并寻找证据。

使学生理解海边的人们用望远镜观察远方驶来的船，总是先看到帆顶再看到船身；出现月食时，地球的投影总是圆形的。

帮助学生理解环球航行是如何证明地球是球体。

旨在锻炼学生结合实验结果有根据地去论述的能力，看重学生的讲解是否结合了模拟实验的观察，推测过程是否具有逻辑性。

总结人们认识地球形状的过程。

发现地球是球体的真实过程。

课堂小结

通过本节课的学习，我们重新经历了人们探索和了解地球形状的过程，从古人认为地球是方形的，到对特殊现象——从海面上先看到帆顶再看到船身和月食看到地球的影子是圆形的模拟实验，再到了解麦哲伦的航海旅行，最后从外太空看地球。我们体会到科技进步对推进认知的帮助，感受到人们不断求真的科学态度。

板书

3.3地球的形状