高中湘教版 (2019)第一节 地球的宇宙环境公开课备课ppt课件

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1.能描述地球所处宇宙环境，会辨识天体类型和级别，记住八大行星排序及小行星的位置。2.通过观察月相，了解天体运行规律。3.通过分析地球存在生命的原因，了解自然环境对人类的意义，树立人地协调观。
①银河系与河外星系 ②太阳系与地月系
夏秋季节，无月的晴夜，我们仰望苍穹，在天空中可以看到一条气势磅礴的乳白色光带，犹如梦幻般的薄纱，天文学称之为银河。神秘的银河引发人们无穷无尽的遐想。直到望远镜问世，云雾状的银河才被分解为点点繁星；由于它们太密集，距离又遥远，所以肉眼望去就化为白茫茫的云雾状光带。恒星天文学创始人、英国天文学家威廉•赫歇尔（1738—1822）对恒星的分布进行了系统的研究，他认为，密集分布在银河中的无数恒星，连同散布在天空各方的点点繁星，包括太阳系在内，都属于一个庞大的恒星系统，并称它为银河系。
图1—1 银河（此影像为多次曝光而成，拍摄于智利）
1.议一议，我们所看到的银河是银河系的全貌吗？ 不论我们位于地球上的哪个地点。都只能观察到银河系的一部分。具体的讲，由于银河系的半径为5万多光年，太阳系距离银河系约为2.6万光年，我们人类肉眼在天空各处看见的个别恒星全都是银河系的一部分，来自银河系这条带状弧上的光，都是源自银河系平面上肉眼不能解析的恒星和其他天体累积的光亮。 2.我国古代把银河叫做天河、银汉等，民间，还流传着牛郎、织女每年七夕在鹊桥相会的神话故事。白居易有诗云:“烟霄微月澹长空，银汉秋期万古同。几许欢情与离恨，年年并在此宵中。”（《七夕》）夏秋之交的黄昏，银河最为明显。观察银河，找到牛郎星和织女星，领会诗人描绘的意境。 在夜空中牛郎星和织女星位于银河两边，中国古代神话故事将无生命的星空赋予了凄美的爱情故事，抒发了钟情男女的哀怨与离恨。
1．图中水呈现正球状是因为太空（ ） A．高真空B．微重力 C．强辐射 D．多陨石 2．图中返回舱表面有类似“烧焦”的痕迹，其形成原因类似于（ ） A．彗星 B．流星 C．极光 D．卫星 3．中国探索火星的天问一号在文昌航天发射场发射升空，神州系列飞船主要于酒泉发射，文昌和酒泉相比，建立卫星发射中心的优势是（ ） A．纬度较低 B．天气晴朗 C．风力较小 D．海拔较高 答案：B B A 解析：1．太空中由于微重力使水滴呈现正球状，而地球重力会使其成为水滴状。 2．返回舱到达地面的过程中和大气摩擦生热燃烧，类似于穿过大气层的流星体；返回舱到达地面后成为地球的一部分，不再是一个单独的天体；极光是来自太阳的带电粒子流到达极地形成的现象。 3．海南文昌纬度低，地球自转线速度大，可以助推发射，节省燃料，酒泉晴朗天气更多；海南四面环海，海风较大，海拔并不高，D错误。 点睛：我国四大卫星发射基地分别是：甘肃酒泉、山西太原、四川西昌、海南文昌。
一、人类对宇宙的认识 （1）古代“天圆地方学说”。 （2）公元2世纪，古希腊天文学家托勒密建立“地心说”（符合直觉经验）。 （3）16世纪波兰天文学家哥白尼提出“日心说”。 （4）18世纪天文学家引入“星系。 （5）20世纪60年代以来，大型天文望远镜使用以及空间探测技术发展，使天文观测尺度逐渐扩展到200亿光年时空区域(已知宇宙、可观测宇宙)。
注：二分日和二至日皆就北半球而言
图1—2 中国500米口径球面射电望远镜
探索宇宙 人类很早就开始关注天文现象，探索星空奥秘。先民们编织了许多美妙的星空神话，留下了大量观察星空的记载，为我们揭开宇宙奥秘提供了有益的启示。至今使用的一些星座和恒星的名称，都与精彩的星空神话有诸多联系。（人眼看到的星星基本上都属于银河系） 1957年，苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。自此，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，极大地丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。随着科学技术的发展，人类的视野逐渐拓展，探索和开发宇宙的能力不断增强。
光年是天文学中的距离单位，即光在真空中一年所传播的距离。在真空中，光速约为3×105千米/秒，所以1光年约等于9.4605×1012千米。 1.可观测宇宙的半径约为多少光年？折合多少千米？ 约137亿光年！ 9.4605×1012× 137×108=1.32×1023 千米 2.日地平均距离约1.5亿千米。算一算，太阳光到达地球约需多少时间？可观测宇宙的半径约为日地平均距离的多少倍？ 1.5×108km / （3×105 ）/60 ≈ 8min
二、多层次的天体系统 （1）天体：宇宙间的物质存在形式。如星云、恒星、行星、卫星、彗星、流星体、气体和尘埃等。天体除自然天体外，还有人造天体，如航天飞机、宇宙飞船（返回到大气层不是天体）、人造卫星等。 星云：由气体和尘埃组成，轮廓模糊，云雾状，体积大，质量大，密度小。恒星：由炽热气体组成，自身发光。行星：明显移动，绕恒星运转，质量比恒星小，靠反射恒星光发亮。卫星：绕行星运转，如月球。流星体：运行于星际空间的尘粒和固体小块，是天体；若被地球引力吸引，与大气层摩擦产生光热，一瞬即逝，是流星现象；未燃尽部分落掉地面，是陨石，流星、陨石均属于地球的一部分。彗星：由冰物质组成，绕太阳运行，质量小，呈雾状。 （2）天体系统：运动着的天体因相互吸引、相互绕转而形成不同级别的天体系统。
图1—3 多层次的天体系统示意
美国国家航空航天局（NASA）将于2021年12月18日发射詹姆斯·韦伯太空望远镜。届时将会替换目前围绕地球公转的哈勃太空望远镜，并进一步扩大对太空的探测。据此完成下面小题。 1．詹姆斯·韦伯太空望远镜绕地球运行时类似于（ ） A．小行星 B．彗星 C．卫星 D．流星 2．将来詹姆斯·韦伯太空望远镜观测到的天体多数（ ） A．距离地球较近 B．位置不发生改变 C．拖者长尾巴 D．能自身发光 答案：C D 解析：1．詹姆斯·韦伯太空望远镜绕地球运行，属于围绕行星运转的天体，是人造天体，与卫星类似，C正确，ABD错误。故选C。 2．将来詹姆斯·韦伯太空望远镜能够观测的天体多为恒星，距离地球远、能自身发光、位置也不断改变，只是短时间内在地球上观测相对移动慢，D正确，AB错误；拖着长尾巴的是彗星，太空中彗星数量较少，C错误。故选D。
2020年9月中旬，国际流星观测站观测到一颗流星冲入德国、荷兰上空的大气层，在距离地面90km处又折回宇宙空间，留下了800km长的光迹。经追踪，这颗流星是来自木星附近的一颗彗星碎片。天文爱好者戏称这是一颗在地球大气层中“打了个水漂”的流星。下图示意该流星接近地球前后的运动轨迹。 1．该流星能够掠过地球，穿地球大气层而出，说明其（ ） A．绕木星公转 B．运行速度快 C．体积质量大 D．物质密度小 2．该流星出地球大气层后最可能落到或消失在（ ） A．木星 B．火星C．金星 D．土星 答案：B C 解析：1．该流星体来自木星附近的一颗彗星，彗星围绕太阳运转，有自己的运行轨道，而不是围绕木星公转；流星体能够逃离地球的引力，说明流星体的运行速度快，地球的引力不能够束缚住该流星体；体积质量大，更容易被地球引力俘获而落在地球上，类比打水漂，石头太重，易沉底；物质密度大小和流星能否穿地球大气层而过关系不大。 2．该流星来自木星附近的彗星碎片，是围绕太阳公转，穿过地球大气层后，公转速度会继续增大，继续向靠近太阳的方向运转，进入地球公转轨道的内侧，在木星、火星、金星、土星四个行星中，木星、火星、土星位于地球公转轨道的外侧，金星位于地球运行轨道的内侧，因此，该流星体最有可能落到金星中。

天体判断依据 ①属于宇宙中的物质（位于地球大气层之外）。 ②非附属于某天体的一部分。 ③有独立的运转轨道。 天体系统判断依据 天体系统要相互吸引，要相互绕转；只吸引不绕转不能构成天体系统。例如，月球绕地球运转，形成地月系，而北斗七星各恒星之间没有相互绕转关系，就不能形成天体系统。 太阳系中的小行星带 位于火星轨道和木星轨道之间。 彗 星 彗星质量小，拖着长尾，远离太阳时是一个冰块和夹杂许多固体尘埃的“脏雪球”。当接近太阳时，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。
二、多层次的天体系统 （一）银河系与河外星系 银河系外许许多多看似星云的天体，是与银河系同级别恒星系统，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。 银河系与河外星系形成最高一级天体系统（银河系和能观测到的河外星系），即可见宇宙。 恒星之间距离十分遥远。例如：距离太阳最近的恒星（比邻星）约为4.2光年。比邻星是除太阳外，距离地球最近的恒星。我们现在看到的比邻星，是它四年多前的形象。当我们向太空极目远眺时，从时间上说，我们看到的是过去。
图1—4 银河系示意
图1—5 在北半球用肉眼可见的河外星系——仙女星系
仙女星系距离地球260万光年，我们看到的实际是260万年前该星系的状况。
同向性、共面性、近圆性
太 阳 系 大小行星各行其道，互不干扰，地球拥有安全的宇宙环境.
二、多层次的天体系统 （二）太阳系与地月系 太阳系组成：太阳、行星 、矮行星、卫星，以及小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳系小天体。太阳质量约占整个太阳系的99.86%。 运动特征：从地球北极上空看，八大行星逆时针方向围绕太阳旋转，公转轨道近似正圆的椭圆，行星之间各行其道，互不干扰，地球拥有安全的宇宙环境。日地距离适中，地球温度适宜，拥有大量的液态水。
图1—6 太阳系示意
行星凌日是指地内行星运行至太阳和地球之间时，地球上的观测者看到地内行星经过日面的一种天文现象。2019年11月11日全球各地的天文爱好者见证了13年一遇的“水星凌日”天文奇观。“水星凌日”时，水星与地球的位置关系是（ ） 答案：D 解析：行星凌日必须是地内行星运行至太阳和地球之间、大致呈一条直线分布时才会产生。水星是离太阳最近的行星，由此判断，图中a为水星。读图可知，在四个选项图中，只有D图中太阳、水星（a）、地球大致位于一条直线上，只有D图所示位置时才会产生“水星凌日”现象。
A B C D
冲日是天体与太阳分布在地球的两侧的天文现象。所谓行星冲日，是指地外行星运行到与太阳、地球形成一条直线的状态。据此完成下面小题。 1．在太阳系的八大行星中能够产生行星冲日现象的行星有（ ） A．两颗B．四颗 C．五颗 D．七颗 2．一般来讲，冲日时，行星最亮，也最适宜观测，其原因是（ ） A．此时行星与地球处于太阳的同一侧 B．此时行星接收到太阳光照最多 C．此时行星自身发出的光最强 D．此时观测点正处在极夜时期 答案：1．C 2．A 解析：1．产生行星冲日现象是指地外行星运行到与太阳、地球形成一条直线的状态。地外行星包含火星、木星、土星、天王星、海王星，因此共有五颗行星能够产生行星冲日现象，C正确，排除A、B、D选项。故选C。 2．冲日时行星与地球处在太阳的同一侧，两者之间距离较近，所以行星最亮，最适宜观测，A正确。行星自身不发光，且接收太阳光照的多少与冲日现象关系不大，B、C错误；冲日现象的发生与地球上出现极夜现象无相关性，D错误。故选A
环绕太阳运行的天体 行星：环绕太阳运行、质量足够大、呈球形或近似球形，能通过引力清空轨道附近碎物的天体。 矮行星：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，不能清空轨道附近的区域。冥王星为其代表。 太阳系小天体：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（小行星质量小得多，运行轨道基本位于火星轨道和木星之间，有时会运行到地球和火星之间，甚至“闯入”大气层，形成流星或陨星）、彗星、流星体和行星际物质。不同彗星绕日周期长短悬殊，著名的狮子座流星雨，就是“塔普尔—塔特尔” 彗星尾部留下的碎屑残留物质与地球大气摩擦形成的。
狮子座流星雨称为流星雨之王，母彗星是周期大约33年的坦普尔·塔特尔彗星。狮子座流星雨出现于每年11月14日至21日，17日左右达到极大，辐射点方位在狮子座天区内。 正常年份，天顶流量约为每小时10至15颗，但每33—34年会出现一次高峰，天顶流量可超过每小时数千颗。
二、多层次的天体系统 （二）太阳系与地月系 地月系：地球同它的天然卫星月球构成，地球是中心天体，地球、月球围绕着共同的质量中心相互绕转。由于月球自传、公转的方向和周期完全一样，总是以同一面对着地球。 海水在月球和太阳引力作用下发生周期性的涨落现象，称为潮汐。
图1—8 月球探测器在月球上空拍摄的地球照片
灶神星是天空中最亮的小行星，又称为第4号小行星。下图为太阳系中距太阳最近的五大行星示意图。 1．灶神星位于图中（ ）A．①②行星轨道之间B．②③行星轨道之间C．③④行星轨道之间D．④⑤行星轨道之间 2．包含图中天体且级别最低的天体系统是（ ） A．地月系B．太阳系 C．银河系 D．总星系 答案：D B 解析：1．灶神星是天空中最亮的小行星，位于小行星带，位于火星和木星之间，所以，位于图中的④火星和⑤木星两星轨道之间，D正确，ABC错误，所以选D。 2．根据图示信息可知，图中有恒星、行星、卫星，包含图中天体且级别最低的天体系统是太阳系，B正确，ACD错误。所以选B。
观察月相 月亮的各种形状，称为月相。
月相规律：①从地球上观测，太阳、月亮均东升西落，但初一、初七八、十五六、廿二三，太阳比月亮快0°、90°、180°、270°。（可大概推测某一时刻月亮的位置） ②太阳所在的方向，为月亮的亮面。
下图为2021年10月3日5:35在浙江省某山顶拍摄到的日出前景观图。该日农历最可能为（ ） A．初三B．十一 C．十九 D．廿七 答案：D 解析：读题意可知，拍摄景观图的时间是10月3日5:35，所以可判断此时为日出前，景观图拍摄的是东方天空，读图可知此时东方天空出现的月相为残月，可以判断该日农历应是月末，D符合题意。排除ABC，故选D。
“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，人事古难全。”月相的变化承载了古人丰富的情感。完成下列小题。 1．今天（12月10日）的月相是（ ）（今年的中秋节是9月24日） A．新月B．上弦月C．满月D．下弦月 2．上个月19日上演了一场月食，食甚接近0.97，我国东部地区看到了带食月升这种壮观的天文奇观，请问下列诗句中哪句和这种月相一致（ ） A．可怜九月初三夜，露似珍珠月似弓。 B．杨柳岸，晓风残月。 C．今夜月明人尽望，不知秋思落谁家。 D．峨嵋山月半轮秋，影入平羌江水流。 答案：1．B 2．C 解析：1．今年中秋节是9月24日，阳历10月31天，11月30天，农历一个月为30天或29天，可以推断12月11日为十一月初八。另外也可结合第二题11月19日发生了月偏食进行推断：由于月食发生在农历十五，距12月11日不足一个月，仅有3周多，应为上弦月。 2．月食应发生在农历十五，月相为满月。题中诗句A对应上半月的峨眉月；B对应下半月的峨眉月；C是王建的《十五夜望月》，写的是中秋节，和月食发生的月相满月对应；山月半轮应是上弦月或下弦月。 点睛：日食只能发生在农历初一前后，月食只可能发生在农历十五前后。
三、特殊行星——地球 地球上有目前所知道的唯一的高级智慧生命—人类。 成 因 外部条件：①太阳处于壮年期，地球获得稳定的光照。②太阳系大小行星各行其道，互不干扰，地球拥有安全的宇宙环境。③日地距离适中，地球温度适宜。 自身条件：①公转、自转周期适中，地球温度适宜（气温日较差、年较差不大）。②地球内部放射性元素衰变、原始地球重力收缩，结晶水从内部逸出，形成降水（液态水）和原始海洋。③体积、质量适中，最终形成适合生物呼吸的大量大气。
“月面微型生态圈”是一个由特殊铝合金材料制成的圆柱形“罐子”，“罐子”里面放置了马铃薯种子、拟南芥种子、昆虫卵、土壤、水、空气、照相机和信息传输系统设备，下图是“月面微型生态圈”工作原理图。月球上适宜生物存在，主要是改变了哪一条件（ ） A．地月距离 B．日月距离 C．光照条件 D．大气条件 答案: D 解析：月球由于体积和质量远小于地球，因此，在月球表面重力小，缺少厚厚的大气层；月球表面不适宜生物生存是缺少生物所必需的大气、水和适宜的温度，四个选项中只有大气条件和生命存在密切相关，因此改变了月球上大气条件，就适宜生物生存，D正确。地月距离、日月距离、光照条件不易被改变，ABC错误。故选D。
电影《流浪地球》讲述了地球被迫逃离太阳系寻找新家园的故事。“流浪地球”计划分为三步：第一步，终止地球自转；第二步，将地球推入木星轨道并绕木星公转；第三步，地球泊入新家园——比邻星系统。比邻星是距离太阳最近的恒星，其宜居带内的比邻星b环境与地球相似，科学家推测可能有生命的存在。下图为地球流浪过程示意图。 （1）“流浪地球”计划第一步的成功实施，地球上存在生命的条件中将发生巨大变化的是？ （2）地球在图中B、C两个位置对应的天体类型依次是什么。 （3）若比邻星b有生命存在，自身需要具备哪些条件。 （1）温度或者昼夜温差 （2）卫星行星 （3）比邻星b和比邻星距离适中，接受到的光热适量，形成适宜的温度；比邻星b质量适中，形成适宜的大气层；比邻星b上有稳定的液态水；比邻星b自转周期和公转周期适中，温度变化不太大，适宜于生命的新陈代谢。 分析：（1）地球自转停止之后，会导致一面永远朝向太阳，一面永远背向太阳，温差（昼夜温差）加大。（2）地球处于B位置时，围绕木星做运动，应为卫星；地球处于C位置时，围绕比邻星做运动，是行星。（3）若比邻星b有生命存在，则其与地球存在生命的条件相同。
读表，结合所学知识，完成相关任务。 （1）地球上拥有可供生物生存所需的液态水、适宜的温度和比较厚的大气。这些条件被科学家称为“金锁链条件”。试从地球与太阳的距离及其体积、质量的大小等方面，分析地球具备这些有利条件的原因。 ①日地距离适中，地球温度适宜；公转、自转周期适中，地球温度适宜（气温日较差、年较差不大）。②地球内部放射性元素衰变、原始地球重力收缩，水汽从内部逸出，形成降水（液态水）和原始海洋。③体积、质量适中，最终形成适合生物呼吸的大量大气。
读表，结合所学知识，完成相关任务。 （2）除地球外，太阳系中可能存在生命的行星是哪个？简要阐述判断理由。 火星。学生可以从火星的质量、体积、平均密度、自传周期及与太阳的距离等方面和地球进行比较，以证明自己的推测。 （3）太阳周围的恒星际空间比较有利于太阳的稳定，而太阳的稳定又有利于地球上生命的产生和演化。假如太阳的光照条件变得极不稳定，地球上将会出现怎样的情形？试对你的答案做出解释。 假如太阳光照变得极不稳定，会导致地球整体自然环境也变得极不稳定。若发生在生物形成初期，会导致生物进化中断；若发生在现在或将来，会导致生物大量灭绝，甚至危及人类生存。
我国“天问一号”火星探测器轨道使用霍曼转移轨道。探测器通过两次变轨，推进到环绕火星轨道，最终实现火星探测器的成功着陆。图示意“天问一号”火星探测器转移轨道。 1．图中的霍曼转移轨道位于（ ） A．地月系 B．太阳系 C．其他恒星系 D．河外星系 2．推测火星探测器在火星上进行探测时需要克服的不利环境条件有（ ） A．昼夜温差巨大 B．强降水天气多 C．多雾能见度差 D．大气压强过大． 3.与火星相比，地球上生命存在的最有利条件是地球（ ） ①体积质量适中 ②与太阳距离适宜 ③具有稳定的太阳光照 ④比较安全的宇宙环境 A．①②B．①④C．②③D．②④ 答案 ：B A A 解析：1.霍曼转移轨道位于地球和火星之间，属于太阳系。 2.火星体积质量远小于地球，大气稀薄，白天温度较高，气压低，夜晚大气保温作用差，气温极低，昼夜气温差巨大，不利于火星探测器进行探测任务；火星表面基本没有液态水，不能形成雾和降水。火星与地球相比，质量和体积小，大气压强较小。 3.火星的质量、体积小，大气密度只有地球的1%，对太阳辐射的削弱作用与对火星表面的保温作用弱，火星表面的温度更低，昼夜温差更大。地球与太阳的距离更短，日地距离更适中使地球表面的平均气温适度。