第一節 地球的宇宙環境授課人：學科網目錄探究新知-地球在宇宙中的位置探究新知-行星地球地球學習主題學習目標知識目標：1.通過閱讀教材，識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：1.區域認知：根據天體系統結構圖，構建地球在宇宙中位置的認知框架。2.綜合思維：結合教材內容，分析天體運動規律與地球環境的關系。3.地理實踐力：開展月相觀測活動，記錄并總結月亮位置和形狀的變化規律。4.人地協調觀：通過討論，闡述保護地球宇宙環境的重要性及人類應承擔的責任。

學習目標地球學習主題課堂導入材料：2023年11月，中國天眼FAST在貴州首次發現銀河系邊緣存在巨大"星際氣泡"，直徑達1000光年。這項發現為研究太陽系在銀河系中的運動軌跡提供了新證據。科學家推測，這種結構可能由超新星爆發形成，其沖擊波影響了周邊恒星系統的演化。思考問題：結合天體系統層次和地球特殊性，說明為什么銀河系結構研究對尋找地外生命具有重要意義？

情景導入1.天體系統定位：銀河系作為太陽系的高一級天體系統，其結構特征直接影響太陽系運行穩定性，這是地球安全宇宙環境的基礎。2.物質分布關聯：星際氣泡中的氣體塵埃是恒星形成原料，其分布模式關系到類地行星的物質組成條件。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），可推算恒星密集區與輻射強度，篩選適宜生命存在的行星帶。

答案分析地球學習主題探究新知-地球在宇宙中的位置探究新知——宇宙中的天體與天體系統展示情景2023年7月，歐洲南方天文臺（ESO）發布了迄今為止最清晰的銀河系中心區域圖像，揭示了距離地球約2.6萬光年的銀河系中心超大質量黑洞"人馬座A*"的詳細結構。這張由甚大望遠鏡干涉儀（VLTI）拍攝的圖像顯示，銀河系中心區域恒星密度極高，且存在大量星際塵埃和氣體云團。與此同時，中國天眼FAST射電望遠鏡在2023年9月發現了距離地球約30億光年的一個特殊星系，其旋轉速度遠超普通星系，為研究宇宙大尺度結構提供了新線索。問題探究1.根據教材內容，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按級別劃分是怎樣的？每個級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、能自己發光的球狀或類球狀天體特征：*通過核聚變反應產生能量*太陽是距離地球最近的恒星*表面溫度從2000K到50000K不等

知識講解2.行星：定義：在橢圓軌道上繞恒星運行的、近似球狀的天體特征：*質量比恒星小，本身不發光*靠反射恒星的光而發亮*太陽系有8顆行星，分為類地行星和類木行星

知識講解3.衛星：定義：環繞行星運轉的天體特征：*大小差別很大（如月球直徑3476km，火衛一直徑僅22km）*有些衛星可能存在生命（如木衛二可能存在地下海洋）

知識講解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）*直徑可達數十光年

知識講解知識講解5.其他天體：彗星：由冰物質和塵埃組成，接近恒星時形成彗尾流星體：太陽系中的小天體，進入地球大氣層時形成流星小行星：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星*月地平均距離38.4萬千米*月球對地球有潮汐鎖定現象

（二）天體系統及其級別2.太陽系：組成：太陽、8顆行星及其衛星、小行星、彗星等特征：*太陽質量占太陽系總質量的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個天文單位）

（二）天體系統及其級別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周期約2.5億年

（二）天體系統及其級別（二）天體系統及其級別4.可觀測宇宙：組成：銀河系和數以千億計的河外星系特征：*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構*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、能自己發光的球狀天體，如太陽行星：繞恒星運行、近似球狀的天體，本身不發光，如地球衛星：環繞行星運轉的天體，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按級別劃分是怎樣的？每個級別的主要特征是什么？答：地球所處的天體系統按級別劃分及特征：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顆行星太陽質量占太陽系總質量的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

問題探究分析地球學習主題探究新知-活動-開展簡單的天文現象觀測活動探究新知——月相觀測的科學方法展示情景2023年9月29日，正值中秋佳節，北京天文館聯合全國30所中小學開展了"千里共嬋娟"大型月相觀測活動。在北京市海淀區中關村第三小學的觀測點，學生們使用教材中介紹的拳頭測角法，成功記錄了當晚18:30月亮位于東南方、高度角約35°的精確位置。通過連續兩周的觀測，同學們發現月亮不僅形狀從滿月逐漸變為殘月，其每天同一時刻在天空中的位置也向東偏移了約12°。這一發現與我國古代《周髀算經》中"月行十三度"的記載驚人吻合，展現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？請結合教材說明具體操作步驟。2.連續觀測兩周后，月亮在同一時刻的位置和形狀會呈現怎樣的變化規律？知識講解（一）月相觀測準備工作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：使用指南針標定正東、正南、正西、正北記錄月亮出現的具體方位（如東南方30°）2.高度角測量：基準面：水平伸直手臂為0°單位量：一個拳頭高度約10°測量步驟：*手臂伸直指向地平線*另一手握拳垂直疊放*重復疊加直至對準月亮*統計拳頭數量×10°即為高度角（三）月相觀測記錄規范1.記錄要素：觀測日期、時刻（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14天固定每日觀測時間（建議日落后1小時內）（四）月相變化規律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→殘月1.如何用簡易方法測量月亮在天空中的高度角？請結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；②另一手握拳垂直疊放在前臂上（一個拳頭約10°）；③保持手臂穩定，重復疊加拳頭直至視線通過拳頭頂端對準月亮；④統計使用拳頭數量×10°即為月亮高度角。例如疊加3個拳頭表示月亮高度角約30°。

問題探究分析2.連續觀測兩周后，月亮在同一時刻的位置和形狀會呈現怎樣的變化規律？答：位置變化規律：每日同一時刻觀測，月亮位置會向東偏移約12°兩周累計偏移約168°（12°×14天）形狀變化規律：若從滿月開始觀測，兩周后將變為殘月經歷虧凸月→下弦月→殘月的相位變化明亮部分面積逐日減小

問題探究分析地球學習主題探究新知-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）發布了最新觀測數據：在距離地球約40光年的TRAPPIST-1恒星系統中，發現其第三顆行星可能存在稀薄大氣層。這一發現引發科學界熱議，因為這顆行星位于恒星宜居帶內，體積與地球相近。與此同時，NASA的"毅力號"火星車在火星杰澤羅隕石坑持續發現古代河流沉積物證據，進一步證實火星曾經擁有液態水。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特地位。問題探究1.根據太陽系行星的分類標準，說明類地行星與巨行星的主要區別是什么？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成，具有固體表面典型行星：水星、金星、地球、火星共同特點：*距離太陽較近*體積和質量較小*衛星數量少（地球1顆，火星2顆，金星和水星無）

知識講解2.巨行星：組成特征：主要由氫、氦等氣體構成，無固體表面典型行星：木星、土星共同特點：*距離太陽較遠*體積和質量巨大*衛星數量多（木星79顆，土星82顆）

知識講解知識講解3.遠日行星：組成特征：冰巨星，含有大量"冰"物質（水、氨、甲烷）典型行星：天王星、海王星共同特點：*距離太陽最遠*表面溫度極低*大氣層厚（二）行星運動特征1.同向性：所有行星公轉方向相同（自西向東）與太陽自轉方向一致2.共面性：各行星公轉軌道面夾角很小（軌道傾角＜7°）形成近似同一平面的公轉軌道3.近圓性：公轉軌道接近正圓（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℃液態水：溫度使水能以液態形式存在大氣組成：氮（78%）、氧（21%）為主的適宜大氣宇宙環境：穩定的太陽光照，木星等巨行星的"保護"作用

（三）地球的特殊性（三）地球的特殊性2.宇宙環境保護：太空垃圾現狀：截至2023年，地球軌道上有約3.6萬塊直徑＞10cm的太空垃圾保護措施：*國際空間站定期調整軌道避讓*發展太空垃圾清理技術*制定國際公約規范太空活動1.根據太陽系行星的分類標準，說明類地行星與巨行星的主要區別是什么？答：主要區別體現在三個方面：組成結構：類地行星具有固體巖石表面，巨行星由氣體構成無固體表面體積質量：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（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系？答：基本條件及位置關系：溫度條件：日地距離適中，使地表保持液態水存在的溫度范圍大氣保護：地球質量適中（5.97×102?kg），能維持適宜大氣層厚度液態水：軌道位置使地表溫度長期維持在水的三相點附近安全環境：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定光照：太陽處于主序星階段的穩定期，提供持續能量

問題探究分析地球學習主題拓展遷移現代天文學研究表明，宇宙中可見物質僅占4.9%，而暗物質占26.8%，暗能量占68.3%。這些神秘成分雖然無法直接觀測，卻通過引力效應影響著宇宙演化。暗物質被認為是維系星系結構的關鍵"膠水"，而暗能量則推動著宇宙加速膨脹。2019年，事件視界望遠鏡首次拍攝到M87星系中心的黑洞照片，為研究極端引力環境下的物質行為提供了新線索。這些發現顛覆了人類對宇宙物質組成的傳統認知，暗示著宇宙中可能存在著超越現有物理理論的全新物質形態和能量形式。

宇宙中的暗物質與暗能量之謎地球學習主題課堂總結1.天體分類（恒星、行星、衛星、星云等）→組成天體系統2.天體系統層級（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+體積質量適宜+安全宇宙環境

地球在宇宙中的位置地球學習主題課堂練習潮汐發電站發電量最大的時段日、地、月的位置關系可能為（

）D．【答案】DC．B．A．【題文】潮汐能的開發利用主要是借助潮位差推動水輪機運轉而實現發電。下圖為潮汐發電原理示意圖。完成下面小題。課堂練習【答案】A【小題2】潮汐能發電站實現較大功率發電后一周內的月相變化可能為（

）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】潮汐能的開發利用主要是借助潮位