第一節(jié) 地球的宇宙環(huán)境授課人：學(xué)科網(wǎng)目錄探究新知-地球在宇宙中的位置探究新知-行星地球地球?qū)W習(xí)主題學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.通過閱讀教材，識(shí)別并描述宇宙中天體的主要類型及其特征。2.借助圖表，解釋地球在地月系、太陽系、銀河系及可觀測宇宙中的位置關(guān)系。3.通過案例分析，說明地球作為普通行星的特性及存在生命的特殊性。核心素養(yǎng)：1.區(qū)域認(rèn)知：根據(jù)天體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)建地球在宇宙中位置的認(rèn)知框架。2.綜合思維：結(jié)合教材內(nèi)容，分析天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地球環(huán)境的關(guān)系。3.地理實(shí)踐力：開展月相觀測活動(dòng)，記錄并總結(jié)月亮位置和形狀的變化規(guī)律。4.人地協(xié)調(diào)觀：通過討論，闡述保護(hù)地球宇宙環(huán)境的重要性及人類應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。

學(xué)習(xí)目標(biāo)地球?qū)W習(xí)主題課堂導(dǎo)入材料：2023年11月，中國天眼FAST在貴州首次發(fā)現(xiàn)銀河系邊緣存在巨大"星際氣泡"，直徑達(dá)1000光年。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為研究太陽系在銀河系中的運(yùn)動(dòng)軌跡提供了新證據(jù)?？茖W(xué)家推測，這種結(jié)構(gòu)可能由超新星爆發(fā)形成，其沖擊波影響了周邊恒星系統(tǒng)的演化。思考問題：結(jié)合天體系統(tǒng)層次和地球特殊性，說明為什么銀河系結(jié)構(gòu)研究對(duì)尋找地外生命具有重要意義？

情景導(dǎo)入1.天體系統(tǒng)定位：銀河系作為太陽系的高一級(jí)天體系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特征直接影響太陽系運(yùn)行穩(wěn)定性，這是地球安全宇宙環(huán)境的基礎(chǔ)。2.物質(zhì)分布關(guān)聯(lián)：星際氣泡中的氣體塵埃是恒星形成原料，其分布模式關(guān)系到類地行星的物質(zhì)組成條件。3.生命存在條件：通過分析銀河系旋臂位置（太陽位于獵戶支臂），可推算恒星密集區(qū)與輻射強(qiáng)度，篩選適宜生命存在的行星帶。

答案分析地球?qū)W習(xí)主題探究新知-地球在宇宙中的位置探究新知——宇宙中的天體與天體系統(tǒng)展示情景2023年7月，歐洲南方天文臺(tái)（ESO）發(fā)布了迄今為止最清晰的銀河系中心區(qū)域圖像，揭示了距離地球約2.6萬光年的銀河系中心超大質(zhì)量黑洞"人馬座A*"的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。這張由甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀（VLTI）拍攝的圖像顯示，銀河系中心區(qū)域恒星密度極高，且存在大量星際塵埃和氣體云團(tuán)。與此同時(shí)，中國天眼FAST射電望遠(yuǎn)鏡在2023年9月發(fā)現(xiàn)了距離地球約30億光年的一個(gè)特殊星系，其旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)超普通星系，為研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)提供了新線索。問題探究1.根據(jù)教材內(nèi)容，宇宙中的主要天體類型有哪些？它們各自有什么特征？2.地球所處的天體系統(tǒng)按級(jí)別劃分是怎樣的？每個(gè)級(jí)別的主要特征是什么？（一）宇宙中的天體類型1.恒星：定義：由熾熱氣體組成、能自己發(fā)光的球狀或類球狀天體特征：*通過核聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量*太陽是距離地球最近的恒星*表面溫度從2000K到50000K不等

知識(shí)講解2.行星：定義：在橢圓軌道上繞恒星運(yùn)行的、近似球狀的天體特征：*質(zhì)量比恒星小，本身不發(fā)光*靠反射恒星的光而發(fā)亮*太陽系有8顆行星，分為類地行星和類木行星

知識(shí)講解3.衛(wèi)星：定義：環(huán)繞行星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體特征：*大小差別很大（如月球直徑3476km，火衛(wèi)一直徑僅22km）*有些衛(wèi)星可能存在生命（如木衛(wèi)二可能存在地下海洋）

知識(shí)講解4.星云：定義：由氣體和塵埃組成的呈云霧狀外表的天體特征：*主要成分是氫*是恒星誕生的搖籃（如獵戶座星云）*直徑可達(dá)數(shù)十光年

知識(shí)講解知識(shí)講解5.其他天體：彗星：由冰物質(zhì)和塵埃組成，接近恒星時(shí)形成彗尾流星體：太陽系中的小天體，進(jìn)入地球大氣層時(shí)形成流星小行星：主要分布在火星和木星軌道之間的小天體1.地月系：組成：地球和月球特征：*月球是地球唯一的天然衛(wèi)星*月地平均距離38.4萬千米*月球?qū)Φ厍蛴谐毕i定現(xiàn)象

（二）天體系統(tǒng)及其級(jí)別2.太陽系：組成：太陽、8顆行星及其衛(wèi)星、小行星、彗星等特征：*太陽質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.86%*行星軌道具有共面性、近圓性和同向性*日地平均距離1.5億千米（1個(gè)天文單位）

（二）天體系統(tǒng)及其級(jí)別3.銀河系：組成：太陽和1000億顆以上恒星特征：*直徑約10萬光年*太陽位于銀河系獵戶臂上*太陽繞銀河系中心公轉(zhuǎn)周期約2.5億年

（二）天體系統(tǒng)及其級(jí)別（二）天體系統(tǒng)及其級(jí)別4.可觀測宇宙：組成：銀河系和數(shù)以千億計(jì)的河外星系特征：*目前觀測到的范圍約930億光年*星系之間存在大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)*宇宙仍在加速膨脹1.宇宙中的主要天體類型有哪些？它們各自有什么特征？答：主要天體類型及特征：恒星：由熾熱氣體組成、能自己發(fā)光的球狀天體，如太陽行星：繞恒星運(yùn)行、近似球狀的天體，本身不發(fā)光，如地球衛(wèi)星：環(huán)繞行星運(yùn)轉(zhuǎn)的天體，如月球星云：由氣體和塵埃組成的云霧狀天體，如獵戶座星云其他：包括彗星（冰物質(zhì)組成）、流星體（小天體）、小行星等

問題探究分析2.地球所處的天體系統(tǒng)按級(jí)別劃分是怎樣的？每個(gè)級(jí)別的主要特征是什么？答：地球所處的天體系統(tǒng)按級(jí)別劃分及特征：1)地月系：由地球和月球組成月球是地球唯一的天然衛(wèi)星月地距離約38.4萬千米2)太陽系：以太陽為中心，包含8顆行星太陽質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.86%日地距離約1.5億千米3)銀河系：包含1000億顆以上恒星直徑約10萬光年太陽距銀河系中心約2.6萬光年4)可觀測宇宙：包含銀河系和眾多河外星系目前觀測范圍約930億光年宇宙仍在加速膨脹

問題探究分析地球?qū)W習(xí)主題探究新知-活動(dòng)-開展簡單的天文現(xiàn)象觀測活動(dòng)探究新知——月相觀測的科學(xué)方法展示情景2023年9月29日，正值中秋佳節(jié)，北京天文館聯(lián)合全國30所中小學(xué)開展了"千里共嬋娟"大型月相觀測活動(dòng)。在北京市海淀區(qū)中關(guān)村第三小學(xué)的觀測點(diǎn)，學(xué)生們使用教材中介紹的拳頭測角法，成功記錄了當(dāng)晚18:30月亮位于東南方、高度角約35°的精確位置。通過連續(xù)兩周的觀測，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)月亮不僅形狀從滿月逐漸變?yōu)闅堅(jiān)拢涿刻焱粫r(shí)刻在天空中的位置也向東偏移了約12°。這一發(fā)現(xiàn)與我國古代《周髀算經(jīng)》中"月行十三度"的記載驚人吻合，展現(xiàn)了古今觀測方法的智慧傳承。問題探究1.如何用簡易方法測量月亮在天空中的高度角？請(qǐng)結(jié)合教材說明具體操作步驟。2.連續(xù)觀測兩周后，月亮在同一時(shí)刻的位置和形狀會(huì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律？知識(shí)講解（一）月相觀測準(zhǔn)備工作1.觀測工具：必備物品：指南針（確定方位）、觀測記錄表可選工具：望遠(yuǎn)鏡（非必需）、手電筒（夜間照明）2.選址要求：視野開闊無遮擋避開強(qiáng)光源干擾地面平坦安全（二）月亮位置測定方法1.方位確定：使用指南針標(biāo)定正東、正南、正西、正北記錄月亮出現(xiàn)的具體方位（如東南方30°）2.高度角測量：基準(zhǔn)面：水平伸直手臂為0°單位量：一個(gè)拳頭高度約10°測量步驟：*手臂伸直指向地平線*另一手握拳垂直疊放*重復(fù)疊加直至對(duì)準(zhǔn)月亮*統(tǒng)計(jì)拳頭數(shù)量×10°即為高度角（三）月相觀測記錄規(guī)范1.記錄要素：觀測日期、時(shí)刻（精確到分鐘）月亮方位（方向+角度）月亮形狀（繪制示意圖）天氣狀況2.觀測周期：至少連續(xù)14天固定每日觀測時(shí)間（建議日落后1小時(shí)內(nèi)）（四）月相變化規(guī)律1.位置變化：每日東移約12°周期為27.3天（恒星月）2.形狀變化：周期為29.5天（朔望月）相位順序：新月→蛾眉月→上弦月→盈凸月→滿月→虧凸月→下弦月→殘?jiān)?.如何用簡易方法測量月亮在天空中的高度角？請(qǐng)結(jié)合教材說明具體操作步驟。答：采用拳頭測角法：①水平伸直一只手臂作為0°基準(zhǔn)；②另一手握拳垂直疊放在前臂上（一個(gè)拳頭約10°）；③保持手臂穩(wěn)定，重復(fù)疊加拳頭直至視線通過拳頭頂端對(duì)準(zhǔn)月亮；④統(tǒng)計(jì)使用拳頭數(shù)量×10°即為月亮高度角。例如疊加3個(gè)拳頭表示月亮高度角約30°。

問題探究分析2.連續(xù)觀測兩周后，月亮在同一時(shí)刻的位置和形狀會(huì)呈現(xiàn)怎樣的變化規(guī)律？答：位置變化規(guī)律：每日同一時(shí)刻觀測，月亮位置會(huì)向東偏移約12°兩周累計(jì)偏移約168°（12°×14天）形狀變化規(guī)律：若從滿月開始觀測，兩周后將變?yōu)闅堅(jiān)陆?jīng)歷虧凸月→下弦月→殘?jiān)碌南辔蛔兓髁敛糠置娣e逐日減小

問題探究分析地球?qū)W習(xí)主題探究新知-行星地球探究新知——太陽系行星的特征與地球的特殊性展示情景2023年7月，歐洲航天局（ESA）發(fā)布了最新觀測數(shù)據(jù)：在距離地球約40光年的TRAPPIST-1恒星系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)其第三顆行星可能存在稀薄大氣層。這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)科學(xué)界熱議，因?yàn)檫@顆行星位于恒星宜居帶內(nèi)，體積與地球相近。與此同時(shí)，NASA的"毅力號(hào)"火星車在火星杰澤羅隕石坑持續(xù)發(fā)現(xiàn)古代河流沉積物證據(jù)，進(jìn)一步證實(shí)火星曾經(jīng)擁有液態(tài)水。這些最新太空探索成果，讓我們重新思考地球在太陽系中的獨(dú)特地位。問題探究1.根據(jù)太陽系行星的分類標(biāo)準(zhǔn)，說明類地行星與巨行星的主要區(qū)別是什么？2.地球能夠孕育生命需要滿足哪些基本條件？這些條件與地球在太陽系中的位置有何關(guān)系？（一）太陽系行星的分類1.類地行星：組成特征：主要由巖石和金屬構(gòu)成，具有固體表面典型行星：水星、金星、地球、火星共同特點(diǎn)：*距離太陽較近*體積和質(zhì)量較小*衛(wèi)星數(shù)量少（地球1顆，火星2顆，金星和水星無）

知識(shí)講解2.巨行星：組成特征：主要由氫、氦等氣體構(gòu)成，無固體表面典型行星：木星、土星共同特點(diǎn)：*距離太陽較遠(yuǎn)*體積和質(zhì)量巨大*衛(wèi)星數(shù)量多（木星79顆，土星82顆）

知識(shí)講解知識(shí)講解3.遠(yuǎn)日行星：組成特征：冰巨星，含有大量"冰"物質(zhì)（水、氨、甲烷）典型行星：天王星、海王星共同特點(diǎn)：*距離太陽最遠(yuǎn)*表面溫度極低*大氣層厚（二）行星運(yùn)動(dòng)特征1.同向性：所有行星公轉(zhuǎn)方向相同（自西向東）與太陽自轉(zhuǎn)方向一致2.共面性：各行星公轉(zhuǎn)軌道面夾角很?。ㄜ壍纼A角＜7°）形成近似同一平面的公轉(zhuǎn)軌道3.近圓性：公轉(zhuǎn)軌道接近正圓（偏心率＜0.1）地球軌道偏心率僅0.01671.生命存在的必要條件：適宜溫度：日地距離適中（1.5億千米），地表平均溫度15℃液態(tài)水：溫度使水能以液態(tài)形式存在大氣組成：氮（78%）、氧（21%）為主的適宜大氣宇宙環(huán)境：穩(wěn)定的太陽光照，木星等巨行星的"保護(hù)"作用

（三）地球的特殊性（三）地球的特殊性2.宇宙環(huán)境保護(hù)：太空垃圾現(xiàn)狀：截至2023年，地球軌道上有約3.6萬塊直徑＞10cm的太空垃圾保護(hù)措施：*國際空間站定期調(diào)整軌道避讓*發(fā)展太空垃圾清理技術(shù)*制定國際公約規(guī)范太空活動(dòng)1.根據(jù)太陽系行星的分類標(biāo)準(zhǔn)，說明類地行星與巨行星的主要區(qū)別是什么？答：主要區(qū)別體現(xiàn)在三個(gè)方面：組成結(jié)構(gòu)：類地行星具有固體巖石表面，巨行星由氣體構(gòu)成無固體表面體積質(zhì)量：類地行星較小（地球直徑12756km），巨行星巨大（木星直徑142984km）軌道位置：類地行星靠近太陽（地球1.5億km），巨行星距離較遠(yuǎn)（木星7.8億km）

問題探究分析2.地球能夠孕育生命需要滿足哪些基本條件？這些條件與地球在太陽系中的位置有何關(guān)系？答：基本條件及位置關(guān)系：溫度條件：日地距離適中，使地表保持液態(tài)水存在的溫度范圍大氣保護(hù)：地球質(zhì)量適中（5.97×102?kg），能維持適宜大氣層厚度液態(tài)水：軌道位置使地表溫度長期維持在水的三相點(diǎn)附近安全環(huán)境：木星等巨行星的引力作用減少了小天體撞擊地球的概率穩(wěn)定光照：太陽處于主序星階段的穩(wěn)定期，提供持續(xù)能量

問題探究分析地球?qū)W習(xí)主題拓展遷移現(xiàn)代天文學(xué)研究表明，宇宙中可見物質(zhì)僅占4.9%，而暗物質(zhì)占26.8%，暗能量占68.3%。這些神秘成分雖然無法直接觀測，卻通過引力效應(yīng)影響著宇宙演化。暗物質(zhì)被認(rèn)為是維系星系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵"膠水"，而暗能量則推動(dòng)著宇宙加速膨脹。2019年，事件視界望遠(yuǎn)鏡首次拍攝到M87星系中心的黑洞照片，為研究極端引力環(huán)境下的物質(zhì)行為提供了新線索。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了人類對(duì)宇宙物質(zhì)組成的傳統(tǒng)認(rèn)知，暗示著宇宙中可能存在著超越現(xiàn)有物理理論的全新物質(zhì)形態(tài)和能量形式。

宇宙中的暗物質(zhì)與暗能量之謎地球?qū)W習(xí)主題課堂總結(jié)1.天體分類（恒星、行星、衛(wèi)星、星云等）→組成天體系統(tǒng)2.天體系統(tǒng)層級(jí)（1）地月系（地球+月球）→（2）太陽系（太陽+8大行星）→（3）銀河系（1000億顆恒星）→（4）可觀測宇宙（銀河系+河外星系）3.地球特殊性（1）普通性：類地行星→符合行星三性（同向/共面/近圓）（2）特殊性：唯一有生命→日距適中+體積質(zhì)量適宜+安全宇宙環(huán)境

地球在宇宙中的位置地球?qū)W習(xí)主題課堂練習(xí)潮汐發(fā)電站發(fā)電量最大的時(shí)段日、地、月的位置關(guān)系可能為（

）D．【答案】DC．B．A．【題文】潮汐能的開發(fā)利用主要是借助潮位差推動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。下圖為潮汐發(fā)電原理示意圖。完成下面小題。課堂練習(xí)【答案】A【小題2】潮汐能發(fā)電站實(shí)現(xiàn)較大功率發(fā)電后一周內(nèi)的月相變化可能為（

）A．新月→蛾眉月→上弦月B．蛾眉月→上弦月→盈凸月C．盈凸月→滿月→虧凸月D．虧凸月→上弦月→蛾眉月【題文】潮汐能的開發(fā)利用主要是借助潮位