2 地球自转与昼夜变化PPT及课堂实录内容

地球自转与昼夜变化

教学设计

洛阳市第五十五中学

赵晓琳

一.引入

首先请大家观察这两幅图有什么不同?你来说,很好,一个是白天,一个是晚上。白天我们称作“昼”(板书),晚上我们称作“夜”(板书)。为什么会有昼夜之分呢?你来说,真棒!地球上被太阳照到的一面就是昼,没有被太阳照到的一面就是夜。现在是下午4点,是昼还是夜呢?12小时后是凌晨4点,是昼还是夜呢?再过12小时后呢?如此循环往复,可见,昼夜是不断“变化”(板书)的。那昼夜为什么会不断变化呢?这就是我们这节课要研究的问题(板书:提出问题:昼夜变化的原因)。

二.新授

1.介绍历史

刚才这位同学提到了地球自转。在今天,地球自转已经成为了常识,然而在公元2世纪到16世纪的1400多年里,人们都相信希腊天文学家托密勒提出的地心说,他认为地球是宇宙的中心静止不动,太阳和其他星球都围绕地球转动。尽管他的观点是错误的,但地心说是世界上第一个行星体系模型,历史功绩不容抹杀。

直到500年前,波兰的天文学家哥白尼没有对前人的理论不假思索地照搬接受,而是抱着质疑的态度来重新审视、思考。为了验证地心说的真伪,他在楼顶的平台上安装了好多观测仪器,经过30多年的观测与计算,写成了《天体运行论》,提出了太阳是宇宙中心,地球自转的同时围绕太阳公转的日心说。

我们在学习的过程中是不是也应该像哥白尼一样带着质疑的态度来思考呢?

2.检验地心说

现在就请大家带着质疑的态度来重新审视地心说。地心说的猜想是:太阳是宇宙中心,地球不动,太阳绕着地球转(板书)。这样的运动方式能产生昼夜变化吗?需要做实验、找证据(板书:实验证据)。我们没有条件到太空去看看地球和太阳到底是怎样运动的,该怎么办呢?对,采用模拟法。(板书:模拟法)用地球仪模拟地球,用去掉盖的手电筒模拟太阳,将一小块彩泥粘在地球仪上作为观察点,注意看,这样的运动方式可以解释昼夜变化吗?能,那哥白尼为什么说地心说是错的呢?小组讨论一下。

你来说一说你们组讨论的结果?你真是个善于动脑的孩子。老师在阅读材料的时候记下了这几个数据:地球和太阳相距1.5亿千米,太阳的运行速度是250千米/秒,照此推算,太阳绕地球一周需要1046.6小时,约43天。这条信息对你有什么提示?真棒!约43天才出现一次昼夜变化,这与事实不相符,验证了地心说是错误的。这种先假设结论正确,而后推出矛盾,从而证明结论错误的方法叫做“反证法”(板书)。在反证的过程中起到关键作用的提示信息是通过查找资料得到的,这种研究方法叫做“资料法”(板书)。

3.检验日心说

既然我们验证了地心说的猜想是错误的,就要重新猜想假设,让我们再抱着质疑的态度来看日心说。日心说主要包括几下4点内容:太阳是宇宙中心,地球自转,太阳不动,地球绕太阳转。

3.1检验宇宙中心

先来看第一条,太阳到底是不是宇宙的中心呢?随着观测仪器的进步,科学家发现,太阳连银河系的中心都不是,更不要说整个宇宙了。因而这种说法是不正确的。如果把宇宙想象成一个不断膨胀的球,由于球是对称图形,那么宇宙中的任意一点都可以作为宇宙的中心,也就是说宇宙没有中心。于是,我们修正了哥白尼的理论(板书:宇宙无中心)。注意这里的“中心”不是中间的点的意思,而是大家都围着它转,它的位置很重要的意思。

3.2检验地球自转

再来看第二条,地球是否自转呢?在哥白尼提出日心说后的二百多年里,人们对他的理论半信半疑,就是因为没有人感觉得到地球在自转。终于,1851年的一天,法国物理学家傅科,在巴黎国葬院的大厅做了闻名世界的傅科摆实验,向全世界宣告:“我看到了地球自转!”他是怎样看到的呢?北京天文馆做了傅科摆的复制品,一起来看(播放视频)。在大厅的穹顶上悬挂一条长67米的绳子,相当于20层楼的高度,下方挂一个沉重的铁球,正上方是个测量角度的圆盘。观察铁球在摆动的过程中摆锤底端光标经过的刻度是否有变化。可以看到,现在光标经过269度和273度,2分钟后光标经过275度和280度,如果继续观察下去,一小时后,光标就会变化十几度。这个实验有力证明了地球在自转。这种通过实验证明结论正确的方法叫做“实验法”(板书)。

那么地球是按什么方向自转的呢?气象学家做了观察记录,发现位于我国东部的哈尔滨冬季日出时间在6点左右,位于我国西部的乌鲁木齐冬季日出时间在8点半左右。根据这条信息,转动你的地球仪,小组间讨论一下地球的自转方向。好,停。你来说,他说逆时针,不够准确。如果你在北半球上空观察,地球是逆时针转;如果你在南半球上空观察,地球就是顺时针转。那该怎样说才准确呢?对自西向东转。

3.3检验太阳自不动

地球有自转,那太阳有没有自转呢?你来说,你的知识面真广1610年伽利略观测太阳时发现,黑子、光斑等在日面上移动。黑子是太阳光球表面的一些暗区域,光斑是太阳光球边缘出现的明亮组织。这个信息说明了太阳也在自转。

3.4检验地球绕太阳转

来看日心说的最后一条,地球是否绕着太阳转呢?假设地球不绕太阳转,在地球和太阳自转的前提下,地球和太阳还可以有哪些运动方式?大家思路真开阔,既然可以地球绕着太阳转,为什么就不可以太阳绕着地球转呢?或者二者谁都不绕着谁转,或者可以相互绕着转。这些运动方式能不能产生昼夜变化呢?请大家小组分工合作,学着刚才老师示范的样子,一位同学手持手电筒,调整手电筒与地球仪的距离,使光刚好照亮地球仪的一半,一位同学自西向东转动地球仪使其自转,与此同时,这两位同学还要根据所研究的运动方式调整位置。第三位同学将彩泥固定在地球仪上的一点作为观察点,观察是否存在昼夜变化。最后一位同学填写实验记录单,能产生昼夜变化的打勾,不能产生的打叉,是否与事实相符这一栏可以先不填。关灯,开始。

来看看大家的研究结果,我们发现,这4种猜想都能解释昼夜变化,哪种与事实相符呢?

先来看第一种猜想,地球和太阳都不绕着对方转。如果是这种运动方式,一年中不论夏季还是冬季,每天昼夜的长短会变化吗?而事实上夏季昼长夜短,冬天夜长昼短。说明它与事实不相符,在实验记录单上这个位置打叉。

接着看下面三种情况,有没有可能太阳绕着地球转或者地球和太阳互相绕着转呢?这个证明比较难,需要物理学知识,老师来告诉大家:两颗星球在引力作用下会围绕着共同的质量中心运转。当两颗星球质量相同时,质量中心就在这两颗星球中心连线的中点上;当两颗星球质量不同时,质量中心的位置就偏向质量较大的一颗;当一颗星球的质量远远大于另一颗时,质量中心就在大质量星的内部。而太阳的质量是地球的33万倍,应该属于最后一种

情况。也就是说,太阳绕地球转或者地球和太阳互相绕转都是不可能的,只有地球绕太阳转是正确的,叫做地球的公转。请大家填写实验记录单。这种排除不正确情况得出正确结论的研究方法叫做排除法(板书)。

观察这四种猜想,它们都能产生昼夜变化,而它们前三点内容都一样,那昼夜变化的原因是不是应该从前三点中去找呢?宇宙无中心与昼夜变化没有关系。太阳自转与昼夜变化有没有关系呢?太阳是个大火球,四面八方都发光,无论转到哪面朝向地球效果都是把光照到地球上,所以太阳自转与昼夜变化没有关系。只有地球自转产生昼夜变化了。于是我们得到结果:地球自转产生昼夜变化。把实验记录单上补充完整。研究结果出来了,这节课的课题我们该怎么写呢?很好,地球自转与昼夜变化。

4.小结

我们抱着质疑的态度用自己的大脑思考,经过大胆猜想、模拟实验、搜集资料,修正了哥白尼的观点,得出了更接近事实的宇宙模型。是不是我们的认识就到此为止了呢?随着科技的发展,我们掌握的证据越来越多,后人又会对我们今天的结果作出修正。科学就是这样在质疑—猜想—验证—质疑—猜想—验证……的过程中不断进步的。

三.拓展

我们人类在昼夜变化的影响下形成了白天工作、夜晚休息的作息习惯。那么昼夜变化还对地球上的其他动物和植物有哪些影响呢?

四.谈收获

最后,来谈谈你的收获吧。

大家说的都很好,我想我们这节课不仅学到了很多关于地球和太阳的知识,还在学习态度上有所收获,要敢于质疑、大胆猜想,严谨验证。

五.结尾

浩瀚宇宙中还有很多值得我们去探索的,希望大家在今后的学习生涯中,也能像哥白尼一样,带着质疑的态度去学习,想念将来有一天,你也可以有自己的新发现,推动科技进步。

下课!