第4章

多種多樣的運動第2節

地球的轉動七上科學

ZJ1.知道什么是地球自轉和公轉,知道地球自轉和公轉的方向、周期、繞轉中心及產生的現象。（科學觀念）2.利用演示實驗,了解晝夜現象和晝夜交替現象的產生,知道晝夜交替周期。（科學思維、探究實踐）3.知道經度不同的兩地之間存在時差,認識北京時間的由來。（科學觀念、科學思維）4.利用簡單的實驗裝置演示地球公轉運動產生的正午太陽高度變化、桿影變化、四季變化和晝夜長短變化。（探究實踐、科學思維）5.知道春分、夏至、秋分、冬至等二十四節氣,理解節氣與地球運動的關系。（科學觀念、科學思維）古代的人們看到太陽周而復始地東升西落,認為太陽在繞地球旋轉。其實,太陽東升西落是地球載著我們不停地自西向東繞地軸旋轉的緣故。1.地球的自轉現象

概念地球始終不停地繞著貫穿南、北兩極的地軸旋轉，這種運動被稱為自轉。自轉軸地軸（地軸是地球自轉的假想軸，它的北端指向北極星附近，與地表的交點是北極，它的南端與地表的交點是南極）。自轉方向從北極上空看，地球呈逆時針方向轉動，即自西向東轉動。圖示________________________________________________________________________________周期地球自轉一周所需時間為23時56分4秒，約24小時（即一天）。典例1

杭州的辰辰在游樂場看到摩天輪轉動的方向如圖所示，這和我們用地球儀演示地球自轉時的哪個觀察角度相似(

)

CA.從側面觀察

B.從北極上空觀察C.從南極上空觀察

D.哪個角度都一樣解析：地球自轉的方向是自西向東，從北極上空看，地球呈逆時針方向自轉；從南極上空看，地球呈順時針方向自轉。讀圖可以看出，摩天輪的轉動方向為順時針方向，這與我們用地球儀演示地球自轉時從南極上空觀察的角度相似。2.晝夜交替

教材第147頁如圖所示，地球儀上面向燈泡的半個地球表面被燈光照亮，背向燈泡的半個地球表面沒有被燈光照到。自己的位置面向燈光時是被照亮的，照亮代表白天；背向燈光時是暗的，暗代表黑夜。晝夜現象我們從北極上空俯瞰地球，可以發現太陽光始終照亮著半個地球表面。在同一時間里，太陽光照射到的地球區域是晝半球；太陽光照射不到的另一半區域是夜半球。這就使地球上的不同區域有了晝夜之分。圖示________________________________________________________________________________晝夜交替現象地球沿自西向東的方向不停地轉動，白晝與黑夜也就交替出現了，這就是晝夜交替現象。晝夜交替周期地球每自轉一周，白天和黑夜就更替一次，時間約為24小時，即一天。特點產生時間差異由于地球的自轉，地球不同位置同一時刻的晝夜情況是不一樣的，有的是正午，有的是子夜，有的正經歷晝夜交替的早晨或傍晚。晝夜長短不同因為地軸是傾斜的，所以地球上不同地區的晝夜長短是不同的。在地球的南、北兩極地區，晝夜長短變化最大。意義晝夜交替的時間不長，使整個地球表面溫差不至于過大，從而保證了地球上生命有機體的生存和發展。

典例2

讀圖，回答下列問題。（1）請根據所學知識，判斷該圖是按在北極還是在南極上空拍攝的圖像繪制的。[答案]

北極解析：圖中弧形箭頭說明地球的自轉方向是逆時針方向,據此可以判斷該圖是按在北極上空拍攝的圖像繪制的。（2）圖中A、B、C、D四地中，已經處在白天的是___，已經處在黑夜的是___，即將進入白天的是___，即將進入黑夜的是___。DBCA解析：白天與黑夜的分界線是晨昏線,圖中經過點A、C的直線即晨昏線,再根據太陽光的照射方向可以判斷出B、D分別處于黑夜和白天;根據地球的自轉方向可以判斷出即將進入白天的是C,即將進入黑夜的是A。3.時區劃分時區的產生原因地球自轉使我們看到的太陽位置在一天中不斷地發生變化，地球自轉的方向為自西向東。結果偏東的地方先看到日出，偏西的地方后看到日出，不同經度的地方產生了不同的地方時。偏東的地方時間早，偏西的地方時間晚。全球時區分布圖為了避免各地地方時不同帶來的麻煩，國際上規定：全球劃分成

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個時區，同一個時區內使用一個區時,相鄰兩個時區的區時相差1小時。___________________________________________________________區時計算原理地球自轉的周期約為24小時，全球劃分為24個時區，因此，兩地相差幾個時區，區時就相差幾個小時。因為地球的自轉方向是自西向東，東邊的地點比西邊的地點先看到日出，所以東邊的時間早于西邊的時間，即往東越過1個時區要加上1個小時，往西越過1個時區要減去1個小時。區時計算公式法區時計算數數法觀察全球時區分布圖，從已知地時區的區時（必須轉化為

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時制）開始數起，向東每數一個時區加1小時，加到

24小時的時候，就要將日期加一天，小時數歸零；向西每數一個時區減1小時，當減到0的時候，就要將日期減一天，小時數變為24。北京時間北京處于世界時區分布圖中的東八區，同英國格林尼治（倫敦的一個區，位于本初子午線上）標準時間整整相差8小時。我國采用北京所在的東八區的區時作為標準時間，稱為“北京時間”。典例3

2023年9月23日19點35分杭州亞運會開幕時，當時杭州已經夜幕降臨，小明給遠在紐約的姨媽打視頻電話一起分享此刻的喜悅，此時紐約的時間是2023年9月____日___點____分。（紐約與北京相差13小時）23635

1.太陽照射地球的兩種情況因為太陽光入射角度不同，所以地球表面單位面積接受的太陽輻射量也不同。圖示直射與斜射對比結論____________________________________________________________同一束太陽光斜射到地表的面積比直射（垂直入射）時大，所以斜射時相同地表面積上所接受太陽輻射量比直射時少。2.地球公轉的基本概況定義地球沿近似圓形的軌道不停地繞著太陽轉動，這種運動稱為公轉。公轉姿態___________________________________________________________周期地球公轉一周所需要的時間約為365天，即通常所說的一年。方向地球公轉方向是自西向東，且地軸呈傾斜狀態，地軸的北端始終指向北極星附近。夾角影響（1）地球以傾斜姿態繞太陽公轉，使得地球上大部分地區在一年中會有太陽照射角度的變化和照射時間長短的差異。（2）地球運行到公轉軌道的不同位置，太陽光會直射地球不同的緯度（一年中，太陽直射點在南、北回歸線之間來回移動），這是地球上四季變化的主要原因。影響（3）一般來說，赤道附近地區接受的太陽輻射較多，而隨著緯度增加，地表接受的太陽輻射減少。地表接受的太陽輻射能量分布不均勻，使得大氣及水產生循環運動與變化。

本書中的春分、夏至、秋分、冬至均是對北半球而言。

教材第151頁①引起桿影一天中變化的原因是地球自轉。地球繞地軸不停地轉動,使得太陽光與立桿處角度（太陽高度）發生變化，從而導致一天中桿影長度的變化。②引起桿影季節變化的原因是地球公轉。地球繞太陽公轉的軌道是橢圓形的，且地球的自轉軸與公轉軌道面存在夾角，這導致太陽直射點在南、北回歸線之間移動，從而引起正午太陽高度和晝夜長短的變化,使得不同季節的桿影長度不同。在北半球,夏季時太陽高度較大，桿影較短;冬季時太陽高度較小，桿影較長。典例4

(紹興期末)在科學課堂上，辰辰同學利用地球儀和光源演示地球的公轉運動，他應該(

)

CA.讓赤道所在平面與地球公轉軌道面保持在同一水平面上B.以光源為中心沿順時針方向移動地球儀C.在演示地球公轉的同時，保持地球儀自西向東自轉D.讓地軸北端指向光源解析：手持地球儀圍繞光源演示地球運動，應該盡量讓球心始終與光源保持在同一水平面上，以光源為中心沿逆時針方向移動地球儀，始終保持地球儀自西向東自轉。綜上所述，故C符合題意。1.教材第151頁探索活動：探索太陽的運行軌跡（若探索活動中的3張桿影記錄圖分別代表杭州市春分日、夏至日及冬至日的桿影記錄，桿影記錄圖對應的太陽運行軌跡較低的是冬至，太陽運行軌跡較高的是夏至，夾在這兩個運行軌跡中間的是春分。因為一年中春、秋季節的太陽運行軌跡是相同的，所以本活動中僅提供3張桿影記錄圖即可）活動步驟圖示______________________________________________________2.將固定好中央立桿的桿影記錄圖平放在桌面上，將標示太陽軌跡的透明半球蓋在記錄圖上，調整記錄圖東西方位，待其與透明半球的東西方位吻合，并用膠帶固定其位置。_____________________________________________活動步驟圖示3.一名同學將手電筒光源打開，并將手電筒緊貼透明半球上所標示的東南側最低位置。______________________________________________________________________________________5.依桿影記錄圖上的時間順序，重復步驟4，并將時間記錄在模型上。______________________________________________活動步驟圖示活動步驟圖示6.依照時間順序，將透明半球上的標示點連接起來，此軌跡線即為記錄桿影當日的“太陽運行軌跡”。______________________________________________________________________探索可知，太陽在不同季節的運行軌跡并不相同。例如，在北回歸線上觀察，春分、秋分時太陽由正東方升起，正西方落下；夏至時，太陽由東偏北方向升起，西偏北方向落下；冬至時，太陽由東偏南方向升起，西偏南方向落下。方法與技能模擬實驗在科學探究中，模仿實驗對象制作替代物，利用替代物進行實驗，或模仿實驗的某些條件進行實驗，叫作模擬實驗。例如，探索太陽運動軌跡的活動就是一種模擬實驗。2.太陽高度名稱概念圖示特點太陽高度太陽光線與地面的夾角叫作太陽高度角，簡稱太陽高度_______________________________名稱概念圖示特點正午太陽高度一天中太陽高度的最大值，即正午時的太陽高度__________________________________（1）在同一時間，正午太陽高度隨緯度不同而不同；（2）在同一地點，正午太陽高度的大小，隨季節變化而發生有規律的變化

4.正午太陽高度變化規律（1）隨緯度變化的規律：太陽高度與太陽直射點的位置有關，太陽直射點上是太陽高度最大的地方。正午太陽高度是隨著太陽直射點的移動而變化的，具體如下。（2）隨季節變化的規律：地球上中、高緯度地區的正午太陽高度夏季較大,冬季較小。具體如下。地區正午太陽高度達全年最大值正午太陽高度達全年最小值北回歸線及其以北地區夏至日冬至日南回歸線及其以南地區冬至日夏至日南北回歸線之間地區赤道至北回歸線之間冬至日赤道至南回歸線之間夏至日赤道春分日、秋分日冬至日、夏至日典例5

下表是北京某中學學生記錄的某年四個節日升國旗的時間，則四個節日中，北京正午太陽高度最大的是(

)

日期1月1日5月1日7月1日10月1日升旗時間07：3605：1504：4906：10CA.1月1日

B.5月1日

C.7月1日

D.10月1日解析：當太陽直射北回歸線的時候，也就是夏至日的時候，位于北回歸線以北的北京正午太陽高度最大，表中四個節日中7月1日最接近夏至日。5.桿影的長度與太陽高度的關系（圖示：

）桿影的長度和太陽高度有關,太陽高度越大,影子越短;太陽高度越小,影子越長。（1）一天中桿影的長度和方向的變化：同一地點的桿影的長度在一天中的變化為：一天中的正午,桿影朝著正北或正南方向時,桿影最短,此時太陽位于該地的正南或正北方向,太陽光和地面的夾角最大（即太陽高度最大）。（2）一年中正午桿影的長度和方向的變化：同一地點的桿影長度年變化同一時間、不同緯度的桿影變化北半球中、高緯度地區,夏季正午的桿影要比冬季的桿影短同一天,緯度不同地區的正午桿影的長度不一樣。正午太陽高度隨著太陽直射點向南、北兩側遞減,桿影也隨之越來越長典例6

針對春分、夏至、秋分和冬至四個節氣的太陽高度，小金畫了如下四幅圖，分別表示四個節氣正午時同一豎桿在水平地面上的影子及太陽光（從正東方向觀察），其中能表示杭州夏至日的是(

)

AA.

B.

C.

D.

解析：杭州位于北回歸線以北（我國位于北半球,且大部分地區位于北回歸線以北），一年中冬至日的正午桿影最長，正午太陽高度最??；夏至日的正午桿影最短，正午太陽高度最大；春分日和秋分日的正午桿影長度，介于冬至日和夏至日的正午桿影長度之間。1.晝夜長短變化的概況概念一年中白天和夜晚的時間長短有規律變化的現象原因地球公轉導致太陽直射點的移動，使得南北半球冬夏兩季晝夜長短不一規律空間變化當太陽直射點位于北半球時，北半球各地晝長于夜，南半球與之恰好相反。越接近極地，晝與夜的時間長度差值越大。春分日與秋分日時，太陽直射點位于赤道上，此時全球各地晝夜等長規律時間變化以北半球為例____________________________________________________________________________________________注：赤道上全年晝夜等長

（1）空間變化，即在同一時間，晝夜長短隨緯度的變化而變化（同時不同地）。地球自轉的中心與公轉的中心不重合，故太陽直射點的不同導致在同一時間內，全球各地晝夜長短隨緯度的不同而不同。（即越靠近極地，晝夜長短變化越大;越靠近赤道，晝夜長短變化越小）（2）時間變化，即在同一地點，晝夜長短隨季節的變化而變化（同地不同時）。2.極晝和極夜（1）有些地方有時太陽會整日不落，這種現象稱為極晝；有時太陽會整日不出，這種現象稱為極夜。（2）只有在南北極圈及其以內才會出現極晝和極夜現象。

教材第155頁我國科學家去南極考察一般選在北半球的冬季比較好。此時為南半球的夏季,太陽直射南半球,南極地區晝長于夜,且許多地方有極晝現象,有利于科學家進行科學考察活動。典例7

（原創題