地球在公转吗优质课教学设计

地球在公转吗

一、教学目标：

科学概念：

1．恒星的周年视差证明地球确实在围绕太阳公转。其他证据也能证明地球公转。

2．在围绕某一物体公转时，在公转轨道的不同位置会观察到远近不同的物体存在视觉位置差异。

过程与方法：

1．能以模拟实验的方法，观察并计算视差，并且能结合实验数据进行分析。

2．经历“从模型到假说，再用模型解释假说”的探究过程。

情感、态度、价值观：

1．意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理，体验建立假说的重要性。

2．认识到科学家在获得证据的过程中需付出艰辛的努力，同时也离不开科学技术的进步。

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二、重点难点：

重点：经历“从模型到假说，再用模型解释假说”的探究过程。

难点：让学生在地球公转与恒星周年视差之间建立关系。

三、教学过程

（一）新课导入

1.同学们，我们已经知道，波兰天文学家哥白尼曾提出了一个有名的学说，叫做——日心说。谁来说说日心说中地球和太阳之间的运动方式？地球绕着太阳转，我们把这种运动方式叫公转。（板书：公转）如果用图画来表示，处在中心的是太阳，而地球绕着太阳转。（教师画出地球公转）

2.哥白尼提出了日心说，但当时很多人都怀疑这一学说，很多人在问同一个问题：地球在公转吗？（板书课题）

（二）探究地球围绕太阳公转的证据

1.建立假说

(1)引入：如果地球会公转，那么在运动的过程中观察天空中远近不同的两颗星，会有一种变化，你知道是什么变化吗？小组讨论。

(2)交流讨论结果，提出假说：如果地球存在公转，那观察远近不同的两颗星时，会发现这两颗星之间的位置关系会发生变化。

(3)小游戏：1.两眼睁开，食指靠近鼻子放在眼线中间。2.先后闭上左眼或右眼观察手指的位置。3.说说看观察后的发现，引出视觉差，并请学生说一说为什么会出现视觉差（因视线位置发生了变化）。

2.模拟实验

(1)说明模拟实验方法：在教室前后画两个椭圆轨道（标出Ａ点和Ｂ点），圆圈中放一个红色小圆片，代表太阳；两个标杆，上面分别贴上一个发光星星，分别代表恒星，其中一颗星星离地球近，一颗星星离地球远；在远处的星星顶竿上固定一木尺，每隔5厘米贴一个记号。

(2)明确模拟实验要求

①每位同学代表地球，在公转轨道上背对太阳模拟夜晚观察星星。学生在从A点运动到B点的过程中，仔细观察两颗星的位置，并做好记录。1-4组在近星轨道上观察，5-8组在远星轨道观察，之后交换位置观察并记录。

②观察记录后，两组交换远近轨道（观察完近时的到远时观察，观察完近处的到远处观察），每人两次对比观察两颗星的位置变化，边观察边记录。

③坐回位置分析比较两次观察的数据，小组讨论后汇报。

(3)学生进行模拟实验

(4)模拟实验交流研讨

交流汇报中渗透人类的科学发现历程。

①当地球公转运动时，星星怎么运动？（发生了偏转，有视觉差。这说明什么？为什么会这样？这和哈雷的发现是一样的，称之为恒星自行）

②当地球运动到A、B两点时，星星的位置有什么变化？（恒星的星象位置在一定范围内摆动，这和布拉得雷发现的光行差类似！在哈雷发现之30年后的新发现。）（贝塞尔在哈雷发现恒星自行之后的100多年，贝塞尔使用新制的望远镜成功测出了一颗恒星的视差。）

③当星星离我们更远时，位置又有什么变化？（极远，视差位移极小，体会古人对恒星周年视差的发现之旅是这么漫长而又艰难）

（三）恒星的周年视差

1.了解恒星周年视差

资料阅读，了解恒星周年视差知识和相关科学史。

在1838年，德天文学家贝塞尔就是像我们一样，在观察远近不同的星星时，发现星星之间产生的视觉上相对位置差异，因为我们看到的星星绝大部分都是像太阳一样发光发热的恒星，所以我们把这种差异叫做恒星周年视差。（板书：恒星周年视差）

2.体验恒星周年视差角度的变化

①在同一平面高度绕恒星的标杆拉两条绳（两绳长度相同，均16米拉到教室最后面），一条绳子拉在近星轨道两侧，另一条绳子拉在远星轨道两侧，轨道AB两点距离相同，即绳子两头的距离相同，对比角度大小的不同。（尽量保持在同一平面高度，对比角度大小的变化。）

2号恒星

1号恒星

地球绕太阳公转轨道（近）

地球绕太阳公转轨道（远）

②如果轨道离星星更远一些，角度将发生怎样的变化？远到离这两颗星在1078531亿千米之外呢？引出视差单位“角秒”，让学生理解视差小到怎样一个程度，并认识到人们为何很长一段时间内未能发现恒星周年视差，找到地球公转的证据。

教师小结：在实际的宇宙空间中，地球公转轨道的直径大约是3亿千米，但恒星更加遥远，像贝塞尔发现的那颗有恒星周年视差的天鹅座61星，在距离太阳1078531亿千米的宇宙空间深处，而它的视差实在太小了，因为很难被观测到。举例说明这一视差的大小（相当于把一元硬币放在16千米远处，所看到的宽度）。

3.回顾恒星周年视差发现的历程

在贝塞尔发现恒星周年视差前，有人就提出了存在这种视差的假设。这个假设成为了当时众多科学家努力的目标，最终贝塞尔通过月复一月的观察取得了成功。由此可见，建立假设是探究实验中非常重要的环节，而寻找证据又需要执着的科学精神！

4.了解更多地球公转的证据

随着科学技术的进步，你知道人们现在还能用什么方法观测地球公转吗？

小结：利用现代科学技术，我们也可以通过太空望远镜、人造卫星等，离开地球，能直接观察到地球确实在围绕太阳公转。

（四）整理归纳

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关于昼夜现象的解释，我们保留哪一种？为什么？