第一節(jié)課時(shí)建議本節(jié)教學(xué)目標(biāo)是認(rèn)識(shí)基本的直觀天象，把握不同日期觀測(cè)星空的特點(diǎn)。本節(jié)教材有兩個(gè)特點(diǎn)：一是將基本天象特點(diǎn)簡(jiǎn)明地歸納為三條，以提高學(xué)習(xí)效率；二是用彩照加作圖的方式來(lái)教授天球儀或星圖。本節(jié)是今后逐步認(rèn)識(shí)宇宙、貫徹本教材第二條線索(宇宙表象和本質(zhì)相統(tǒng)一)教學(xué)的起點(diǎn)。“廣袤的宇宙”用最簡(jiǎn)略的圖像化語(yǔ)言描繪宇宙及其天體層次的真實(shí)景象。目的是：第一，與過(guò)去(中小學(xué)各階段)教過(guò)的宇宙內(nèi)容相銜接；第二，與下文直觀天象造成鮮明的反差，引出宇宙表象和本質(zhì)相統(tǒng)一的課題；第三，突出某些過(guò)去宇宙教學(xué)強(qiáng)調(diào)不夠的宇宙特點(diǎn)，同時(shí)順便介紹后文將涉及到的幾個(gè)天體概念。雙星、聚星(3～10顆)和星團(tuán)都是靠相互間萬(wàn)有引力維系在一起的恒星系統(tǒng)。星團(tuán)一般指10顆以上恒星組成的恒星集團(tuán)。課文特別強(qiáng)調(diào)宇宙的空曠及其物質(zhì)的稀疏。銀河系中星際物質(zhì)(星際氣體和塵埃的合稱)的密度平均僅10-24克／厘米。左右，星云密度也只比星際物質(zhì)高出一至幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這比地球上的“真空”還稀薄。圖1．2先就旋渦星系留下初步印象，后面講宇宙演化時(shí)將涉及它?！盎顒?dòng)”的目的一是系統(tǒng)整理宇宙主要天體層次，二是配合教材強(qiáng)調(diào)宇宙跨度之大。天穹有目共睹。但天球還包括地下半個(gè)，并布滿天體，這兩點(diǎn)還需動(dòng)腦筋。教材在這里不給出答案，反而強(qiáng)調(diào)“古人早就判斷出”，就是為了激發(fā)學(xué)生探究思考(見(jiàn)下頁(yè)“思考”欄目的問(wèn)題一)。肉眼可見(jiàn)的天體是基本天象觀測(cè)的主要對(duì)象。在我國(guó)絕大部分地區(qū)可觀測(cè)到的最亮恒星是15顆，全天球最亮的恒星一般認(rèn)為是21顆。有些愛(ài)思考的學(xué)生會(huì)想：天體既然那么遙遠(yuǎn)，遠(yuǎn)近分辨不出，何以確定它們的距離呢?“閱讀”既是面向這些學(xué)生的需求，也為下一節(jié)講述人類認(rèn)識(shí)宇宙歷程的內(nèi)容服務(wù)。這里注意“星空”和“恒星星空”的用詞。一般而言，“星空”既包括恒星，也包含移行于恒星間的行星、流星等；而“恒星星空”指恒星組成的星空。恒星間位置相對(duì)“恒定”，從短期看，真正穩(wěn)定的是恒星星空。因?yàn)楹阈窃谔烨蛏?或星空中，)占絕大多數(shù)，它們的相對(duì)“恒定”也使整個(gè)星空的外貌看上去相當(dāng)穩(wěn)定。安排“閱讀”的目的，一是介紹現(xiàn)代科學(xué)精密測(cè)量的結(jié)果，說(shuō)明恒星相對(duì)位置并非真正恒定；另一方面，又強(qiáng)調(diào)恒星相對(duì)位置變動(dòng)要很長(zhǎng)時(shí)間才能顯現(xiàn)出來(lái)，這反過(guò)來(lái)進(jìn)一步襯托出(在不長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi))星空形象穩(wěn)定的特點(diǎn)。星空的周日運(yùn)動(dòng)又稱為周日旋轉(zhuǎn)。由于它是地球自轉(zhuǎn)的反映，其周期也就是地球自轉(zhuǎn)的周期。這個(gè)周期也因此而稱為“恒星日”，恒星日長(zhǎng)度為23小時(shí)56分。天軸北端的學(xué)名是“北天極”，北極星(小熊座a)并不真正位于北天極上(詳見(jiàn)章末參考資料第47頁(yè))。不少初學(xué)者常認(rèn)可“星空周日運(yùn)動(dòng)是地球自轉(zhuǎn)的反映”的概念，但不大理解為什么地球上的觀測(cè)者都感到星空在繞地軸(及其延伸方向)旋轉(zhuǎn)。為此，不妨以游樂(lè)場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)設(shè)施為例加以說(shuō)明。例如，乘坐在被一個(gè)大旋轉(zhuǎn)架帶著水平旋轉(zhuǎn)的游樂(lè)設(shè)施上的游客，都會(huì)感到周?chē)氖澜缋@著旋轉(zhuǎn)架的主軸在旋轉(zhuǎn)?！八伎肌钡谝活}的目的是將圖1．7和圖1．8a相結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)星空在繞軸旋轉(zhuǎn)的認(rèn)識(shí)。第二題的目的是證明，雖然各地觀測(cè)者都會(huì)感到星空繞地軸(天軸)旋轉(zhuǎn)，但這個(gè)轉(zhuǎn)軸與地平面的位置因緯度而異。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樗切强沼^測(cè)的基礎(chǔ)。第三題則是第二題的延伸：既然天軸的地平傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥龋敲?，根?jù)這個(gè)結(jié)論就可以推想不同緯度的周日運(yùn)動(dòng)狀況。黃道十二星座與黃道十二宮的具體關(guān)系，見(jiàn)參考資料第47頁(yè)?！八伎肌鄙婕暗闹R(shí)性較強(qiáng)，目的是配合直觀天象第三條的教學(xué)。圖1．10a對(duì)理解“太陽(yáng)系天體相對(duì)星空移動(dòng)”很有幫助。太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)是星空季節(jié)變化的原因(第11頁(yè)末段)，關(guān)系到課標(biāo)要求的四季星空內(nèi)容和星空觀測(cè)實(shí)踐，十分重要。因此，要求理解太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)是地球公轉(zhuǎn)的反映，掌握黃道和地球公轉(zhuǎn)軌道面的關(guān)系以及黃赤交角等概念?！八伎肌边€以火星為例說(shuō)明：太陽(yáng)系其他天體相對(duì)恒星星空移動(dòng)，是該天體和地球都在太陽(yáng)系中運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。由于涉及二者的雙重運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)系天體相對(duì)星空的移動(dòng)就復(fù)雜一些。學(xué)生只要懂得它們確實(shí)會(huì)相對(duì)星空移動(dòng)就行了。天球儀的正式引出，使學(xué)生進(jìn)一步確信和理解教材總結(jié)的基本天象的三個(gè)特點(diǎn)。給出古觀象臺(tái)天球儀的圖片，是為了提示：古代人也制作天球儀觀測(cè)天象。多數(shù)天球儀的星空球殼是不透明的(例如后面的圖1．20和圖1．22)。這里選用透明球殼的天球儀有利于初步認(rèn)識(shí)天球儀的概念，特別對(duì)暫無(wú)天球儀的教師有幫助，因?yàn)橥高^(guò)球殼，我們可以依稀看到球中間的轉(zhuǎn)軸和外面的地平圈。注意這個(gè)天球儀有兩個(gè)豎直圓框(綠色和灰白色各一)，外面綠色豎直圓框是固定的，里面灰白色豎直圓框可以相對(duì)于綠色豎直圓框轉(zhuǎn)動(dòng)，以顯示不同地理緯度處的星空狀況和天體周日運(yùn)動(dòng)狀況。有的天球儀只有一個(gè)豎直圓框。“活動(dòng)”的目的是促使有天球儀的學(xué)校務(wù)必利用天球儀演示不同緯度的周日旋轉(zhuǎn)。圖1．13是赤道坐標(biāo)系的圖示說(shuō)明。圖中標(biāo)出了天體X的兩個(gè)赤道坐標(biāo)：赤經(jīng)(α)約為800，赤緯(δ)約為400。赤經(jīng)沿天赤道逆時(shí)針度量(從北天極觀察)，赤緯垂直于天赤道度量，向北天極取正值，向南天極取負(fù)值。為了使暫無(wú)天球儀的學(xué)校也能完成本“活動(dòng)”，教材特意用深色筆勾描圖1．14中天球儀上的經(jīng)緯網(wǎng)、織女星、牛郎星和天津四，使之顯得十分清晰。“思考”的目的，一是體現(xiàn)對(duì)地平坐標(biāo)的基本教學(xué)要求，二是幫助理解赤道坐標(biāo)和地平坐標(biāo)的區(qū)別和關(guān)聯(lián)。很多書(shū)籍講到“星空季節(jié)變化”時(shí)，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)這是指相同時(shí)刻或時(shí)辰的星空隨季節(jié)的遷移而變化，導(dǎo)致一些概念的混淆。越亮的恒星(星等越小)用越大的圓點(diǎn)表示，一般星圖皆如此。在閱讀這四幅星圖時(shí)還要注意以下幾點(diǎn)。第一，星空恒星眾多，供業(yè)余觀測(cè)的星圖總是選取部分有代表性的星座和亮星。不同星圖的編繪者在選取時(shí)會(huì)有所差異。我們編繪星圖的第一要?jiǎng)t是盡可能簡(jiǎn)明。第二，就像地圖投影一樣，星圖是將球形天空上的圖案投影到平面上的結(jié)果，因而不可避免會(huì)發(fā)生投影變形。因此，在四季星圖中，星座的相對(duì)位置關(guān)系，以及星座的形狀(星座中的恒星相對(duì)位置關(guān)系)會(huì)略有不同。與其他文獻(xiàn)上的四季星圖也可能會(huì)有差異。第三，圖上外圍圓圈代表地平圈，中心點(diǎn)代表天頂(當(dāng)?shù)靥烨虻淖罡唿c(diǎn))。北極星與北方地平線(地平圈)的距離(球面弧度，即地面高度)約350，體現(xiàn)了觀測(cè)點(diǎn)的地理緯度。第四，天體東升西落的路線，大體是圍繞北極星，并平行于天赤道的弧線。圖上繪出天赤道大體位置(虛線)，就是為了幫助分析星座將大體上怎樣隨時(shí)辰東升西落?！盎顒?dòng)”是為了體現(xiàn)上頁(yè)“重點(diǎn)提示和建議”第二點(diǎn)的教學(xué)思想，促使學(xué)生充分利用并熟悉教材給出的四季星空?qǐng)D。牛郎織女在七月初七(陽(yáng)歷8月)相會(huì)的傳說(shuō)，正是緣于隔銀河相望的牛郎星和織女星在夏季燦爛星空中特別醒目?！八伎肌痹O(shè)計(jì)有幾重意義。第一，給出一個(gè)古代人類利用星空季節(jié)變化來(lái)劃分季節(jié)、定農(nóng)時(shí)(這對(duì)古代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義)的例子。第二，這條農(nóng)諺很有名，不僅古人引用(如宋代陸游《寒夜歌》：“……又不能持斗魁以回萬(wàn)物之春”)，現(xiàn)代科普書(shū)中也屢有提及，但很少有說(shuō)明其限制條件的(觀天時(shí)間為黃昏后)。第三，借此例提出不同季節(jié)與不同時(shí)辰星空的關(guān)系問(wèn)題，說(shuō)明春季下半夜的星空，可以類同于夏季的黃昏星空(斗柄南指)。這是因?yàn)?，星空每日都要旋轉(zhuǎn)一周。圖1．20的設(shè)計(jì)鮮明地體現(xiàn)了時(shí)辰、季節(jié)、星空的關(guān)系?？沙浞掷脠D1．20，想象圖1．20所示天球繼續(xù)周日旋轉(zhuǎn)的情形，完成思考題中的1、2小題。第三題的答案(一個(gè)晴朗夜可以看到大半個(gè)星空)，這也是古人判斷整個(gè)天球布滿天體的一個(gè)依據(jù)(見(jiàn)第4頁(yè)思考)。事實(shí)上，如果太陽(yáng)不相對(duì)星空移動(dòng)，地球上就始終看不清太陽(yáng)旁的那小塊星空。有天球儀的學(xué)校用天球儀演示配合講解效果更好。前面粗略談太陽(yáng)相對(duì)星空位置的變化，這里則進(jìn)一步通過(guò)公歷日期，具體確定太陽(yáng)在黃道上的位置。圖1．21就是為這個(gè)內(nèi)容服務(wù)的。此圖可對(duì)照章末“思考”答案的圖來(lái)看。前面的天球儀照片都是從西邊看的，主要演示黃昏后西方天空的星空或天象?，F(xiàn)在，學(xué)生有一些知識(shí)基礎(chǔ)了，我們便有意將天球儀換個(gè)角度拍照：從東方看天球儀。這種角度看或畫(huà)天球，適宜表現(xiàn)黎明前的天象。相應(yīng)地，這里也就選用黎明時(shí)東方天空的天象例子?！盎顒?dòng)”的目的是使學(xué)生學(xué)會(huì)使用天球儀。這個(gè)“思考”的目的，是進(jìn)一步理解季節(jié)、時(shí)辰和星空的關(guān)系，理解一個(gè)季節(jié)(或陽(yáng)歷日期)的某時(shí)辰星空，會(huì)與另一季節(jié)(或陽(yáng)歷日期)的另外時(shí)辰的星空相同，以便為介紹活動(dòng)星圖做鋪墊。事實(shí)上，不僅1月24日子夜，其他日期的其他時(shí)刻，也可觀察到圖1．22所示星空，因?yàn)樵趫D1．22中，你完全可以設(shè)想把太陽(yáng)放在黃道上不同位置，每一種位置所給定的日期和時(shí)辰，都對(duì)應(yīng)著圖1．22所示星空。這個(gè)道理對(duì)下面制作、應(yīng)用活動(dòng)星圖很重要。關(guān)于活動(dòng)星圖的補(bǔ)充說(shuō)明：1．由于投影變形，不同緯度的地平圈窗口形狀不同。因此，一個(gè)活動(dòng)星圖只適用一個(gè)特定緯度。2．商業(yè)性活動(dòng)星圖產(chǎn)品一般針對(duì)幾個(gè)主要緯度制作。在我國(guó)，供選用的一般是北緯25°、30°、35°、40°、45°的星圖，用戶應(yīng)選購(gòu)與自己緯度值最接近的。3．我國(guó)制作活動(dòng)星圖材料一般也繪出這五個(gè)緯度的地平圈(本教材附錄即如此)。制作者也應(yīng)選擇與自己緯度最接近的地平圈