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- 2021-09-13 发布
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第一章 宇宙中的地球
第一节 地球的宇宙环境
【热点链接】 2020年3月10日,我国首次火星探测任务无线联试在北京航天飞行控制中心圆满完成。这次试验充分验证了探测器与地面系统的接口匹配性和一致性,为中国飞船登陆火星打下了坚实基础。按照科学家的测算,每隔约26个月,会有一段时间是发射火星探测器的最佳窗口期。决定最佳窗口期的关键因素是什么?
提示 火星与地球的位置关系。地球和火星绕日公转,每隔约26个月,地球会运行到与火星最近的位置,此时是发射火星探测器的最佳窗口期。
课程标准
学业质量标准
核心素养定位
运用资料,描述地球所处的宇宙环境。
水平1:通过观察影像资料,辨认主要天体类型;通过地理资料,归纳地球的普通性和特殊性的含义。
水平2:通过图表资料,归纳主要天体的特征,说明天体系统的层级关系,描述地球在宇宙中的位置,指出八大行星运动特征和结构特征。
水平3:根据图表资料,判断天体类型,描述天体特征,绘制天体系统层次图,分析说明宇宙探索的意义。
水平4:通过图表资料,探讨存在生命的地理条件,探讨行星运动特征的形成机制。
人地协调观:通过探讨地球的宇宙环境对人类活动的影响,结合宇宙垃圾的危害,指出合理开发利用宇宙资源的途径,树立节约资源、保护环境的观念。
综合思维:分析行星运动特征,探讨存在生命的条件。
区域认知:运用地理位置的理论,描述地球在宇宙中的位置。
地理实践力:观察星空,辨认主要天体,说明其所属的天体系统。
一 人类对宇宙的认识
1.宇宙:宇宙是所有时间、空间和物质的总和,是物质世界的整体。
2.可观测宇宙:天文学家把人类已经观测到的有限宇宙,叫作“可观测宇宙”或“已知宇宙”。其半径约137亿光年。
3.光年:是天文学中的距离单位。
二 多层次的天体系统
1.天体和天体系统的含义
(1)天体:宇宙中的恒星、星云、行星、卫星等各种物质,通称天体。
(2)天体系统:运动着的天体因互相吸引和互相绕转,形成天体系统。
2.银河系和河外星系
共同点
主要由恒星等比较大的天体组成
关系
级别相同的恒星系统
联系
两者都是星系,所有星系合在一起,构成了最高一级的天体系统,称为可观测宇宙
3.太阳系
(1)组成
由太阳、行星、矮行星和卫星,以及小行星、彗星、流星体和行星际物质等太阳系小天体组成。
(2)八大行星的分类
①地内行星、地外行星:以C地球的轨道为界,常把A水星、B金星叫地内行星,D火星、E木星、F土星、G天王星和H海王星叫地外行星。
②巨行星:E木星、F土星。
③远日行星:G天王星、H海王星。
(3)八大行星的运动特征
同向性:绕日公转方向都是自西向东。
近圆性:绕日公转的轨道近似圆形。
共面性:轨道面大体在同一平面上。
4.地月系
(1)主要天体:地球和月球。
(2)月球的运动特征:月球公转、自转的方向和周期完全一样。
1.判断正误。
(1)光年是时间单位。(×)
(2)天空中漂浮的云朵、飞行的飞机属于天体。(×)
2.下列天体系统中不包括火星的是( )
A.地月系
B.太阳系
C.银河系
D.可观测宇宙
答案 A
解析 地月系包括地球和月球。火星不属于地月系。
3.任何天体之间都能构成天体系统吗?
提示 天体之间要构成天体系统,必须同时具备两个条件,即“两要”:一要相互吸引,二要相互绕转。只吸引不绕转不能构成天体系统。
三 特殊行星——地球
1.表现:在地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——人类。
2.存在生命的基本条件
(1)充足的水分。
(2)恰到好处的大气厚度和大气成分。
(3)适宜的太阳光照和温度范围。
1.判断正误。
(1)在太阳系行星中,地球的外观和所处的位置都比较普通。(√)
(2)太阳系中各大星系各行其道,互不干扰,所以地球上具有生命存在。(×)
2.能够证明地球是太阳系中的一颗特殊行星的是( )
A.地球上拥有适宜生物生存的温度条件、大气条件和液态水
B.地球恰好位于太阳系的中心位置
C.只有地球处在一个比较稳定和安全的宇宙环境中,利于生命形成、发展
D.地球是太阳系中唯一有卫星绕转的大行星
答案 A
解析 地球具有生命存在的条件是其特殊性的表现。
3.太阳系外行星存在生命所需的必要条件有哪些?
提示 该行星与其恒星距离适中,存在液态水,具有适宜的温度和大气。
主题探究 天体与天体系统
材料一 北京时间2020年3月9日19时55分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功发射北斗卫星导航系统第54颗导航卫星(北斗三号第29颗全球组网卫星)。卫星顺利进入预定轨道。上图为北斗卫星导航系统第54颗导航卫星发射景观图。
材料二 下图为天体系统示意图。
据此探究下列问题:
(1)图片中的北斗卫星是否属于天体?请说出判断依据。
(2)进入预定轨道的北斗卫星将和哪个天体组成天体系统,与该天体系统同级的天体系统名称是什么?
(3)判断材料二中四个天体系统名称。
(4)作为天体,地球和太阳的本质区别是什么?
[成果展示] (1)不属于。该卫星没有进入宇宙空间,还是地球的附属物,不是宇宙间的物质。
(2)地球。地月系。
(3)甲—可观测宇宙,乙—银河系,丙—太阳系,丁—地月系。
(4)太阳属于恒星,体积和质量大,能自身发光。地球属于行星,体积和质量小,不能自身发光,靠反射太阳光发亮。
1.天体的判断
(1)天体的判断
一看位置:它是不是位于地球的大气层之外,独立存在于宇宙中。进入大气层、落回地球、地表的物体不是天体。
二看实质:它是不是宇宙间的物质,一些自然现象不属于天体。
三看运转:它是否在一定的轨道上独自运动,依附在天体上运行的物质不属于天体。
例如,判断流星体、流星现象与陨星是否属于天体。
(2)天体类型的判断
据天体的结构特征和运动特征判断天体类型。
2.天体系统的层次与判断
(1)天体系统的判断
判断天体系统的条件:相互吸引、相互绕转。如地球和月球构成天体系统,北斗七星没有构成天体系统。
(2)天体系统的层次
基本方法:据中心天体和绕转特征判断。
北京时间2020年1月16日11时02分,我国在酒泉卫星发射中心使用快舟一号甲运载火箭,成功将第一颗5G卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。2月16日,卫星通信测试成功。下图为5G卫星模拟图。完成(1)~(2)题。
(1)属于天体的是( )
A.进入轨道的5G卫星 B.分离后的火箭
C.发射前的5G卫星 D.分离前的火箭
(2)与图示天体系统级别相同的是( )
A.地月系 B.太阳系
C.银河系 D.可观测宇宙
[科学思维] 天体和天体系统的分析思路
类题透析
思路点拨
天体的
判断
天体是宇宙间物质的存在方式,附着于某天体的物体不属于天体。
进入轨道的5G卫星属于天体。
天体系
统的
判断
根据中心天体和绕转特点判断。
图示天体系统的中心天体为地球,与其级别相同的天体系统为地月系。
[答案] (1)A (2)A
主题探究 特殊行星——地球
2019年11月18日
,美国研究人员在英国《自然·天文学》杂志上发表报告称,首次在木星卫星木卫二的大气中检测到水,为木卫二冰面数英里之下可能存在海洋提供了证据。木卫二是科学家寻找外星生命的主要目标,因为它可能为生命提供了宜居环境:其厚约10千米的冰壳下,是一个超过100千米深的液态水海洋。木卫二的直径为3 138千米,质量不足地球的1/100。右图为木卫二模拟图。
据此探究下列问题:
(1)为什么要证实木卫二上存在海洋?
(2)与地球相比,木卫二存在生命的不利条件是什么?
(3)试比较木星、地球的结构特征。
[成果展示] (1)木卫二存在生命需要具备与地球相似的条件,包括温度、大气、液态水等。如果木卫二上存在海洋,则具备了存在生命的条件之一。
(2)木卫二距太阳较远,表面温度低;木卫二体积、质量较小,大气层稀薄。
(3)木星属于巨行星,距太阳距离远,体积和质量大,密度小;地球属于类地行星,体积和质量小,密度大。
1.地球的普通性的判断——据运动特征和结构特征判断
(1)运动特征
(2)结构特征
地球在距日远近、质量、体积、密度、自转和公转周期、表面温度等方面与其他类地行星相似。如下图所示:
2.地球的特殊性——存在生命的行星
(1)地球存在生命的外部条件
外部条件主要是针对地球所在天体系统的宇宙环境而言。
(2)地球存在生命的自身条件
自身条件主要是指适宜的温度条件、适合生物生存的大气条件和液态水的存在。
据天文学家推算,2020年有多次行星冲日天文奇观。如7月14日木星冲日,7月21日土星冲日,10月14日火星冲日。下图为火星冲日形成示意图。完成(1)~(2)题。
(1)“火星冲日”时,太阳、地球、火星出现了图示位置特征,体现了太阳系行星运动的( )
A.同向性 B.近圆性
C.共面性 D.连续性
(2)火星虽然有适合生命存在的物质,但目前仍然没有发现生命存在,其原因最可能是( )
A.火星体积、密度较小 B.火星上没有液态水
C.火星表面温度高 D.火星上没有大气
[科学思维] 地球的普通性和特殊性的分析思路
类题透析
思路点拨
普通性
结构特征:八大行星分为类地行星、巨行星和远日行星;运动特征:行星运动具有共面性、近圆性和同向性。
图示火星、地球与太阳位于同一条直线上,体现了行星运动的共面性。
特殊性
存在生命的条件包括安全的宇宙环境和适宜的自身条件(温度、液态水和大气)。
与地球相比,火星表面温度低,大气稀薄,无液态水。
[答案] (1)C (2)B
教材活动巧点拨
[教材第8页探究]
思路点拨 1.我们看到的银河是横跨在星空中的一条乳白色光带,它并不是银河系的全貌,而是银河系的一部分。
2.略。
[教材第10页活动]
思路点拨 1.137亿光年。 9.460 5×1012千米/光年×137亿光年≈1.296×1023千米。
2.约500秒。 约8.64×1014倍。
[教材第14~15页活动]
思路点拨 1.为了清晰地观察月相,应选择在空旷、建筑物少,并且周围强光较少的地方,在家的同学可选择楼顶或野外高岗,在学校的同学可选择操场。
2.观察月相(见下图)。
3.本实践活动主要让我们观察和记录月亮的出没时间,在天空中的方位、地平高度、亮面凸出方向、观察日期和时间等内容。下面提供一些资料,以便于同观察结果相对照,看一看是不是一致。
月相
新月
上弦月
满月
下弦月
日期
初一
初七、初八
十五、十六
二十二、
二十三
同太阳出
没比较
同升同落
迟升后落
此起彼落
早升先落
月出
清晨
正午
黄昏
半夜
月落
黄昏
半夜
清晨
正午
夜晚见月
情形
彻夜
不见
半圆、上半
夜、西天
一轮明月
通宵可见
半圆、下半
夜、东天
月面(亮面)
朝向
—
半圆朝西
一轮明月
半圆朝东
4.见第3题。
5.结合自身实践,联系相关知识回答即可。
[教材第15~16页活动]
思路点拨 1.(1)地球与太阳的距离适中,使地球表面温度适宜;地球内部放射性元素衰变致热和原始地球重力收缩,使地球内部温度升高,结晶水汽化,最后形成原始海洋,使地球上有液态水的存在;地球的体积和质量适中,其引力可以使大量气体聚集在地球周围,形成厚厚的大气层。
(2)除地球外,太阳系的其他行星中有可能存在生命的是火星。理由:火星的结构特征、运动特征、与太阳的距离、表面温度等与地球最接近或类似。
(3)假如太阳的光照条件变得不稳定,地球温度将变得不稳定,过冷或过热,将不适合地球上的生物生存;如果太阳突然消失,地球温度骤然下降,也将变得不适合生物生存。
2.本题考查学生的实践能力,可任选一种方式完成该活动。
核心素养速提升
素养提升1 人地协调观与区域认知
宜居带是指一颗恒星周围适宜生命存在的理想区域,下图阴影区域为太阳系的宜居带分布图。完成1~3题。
1.位于太阳系宜居带的星球除地球外还有( )
A.火星 B.木星
C.金星 D.水星
答案 A
解析 读图,根据太阳系行星分布规律,位于太阳系宜居带的星球,除地球外还有火星,A项正确。
2.图中宜居带理想区域确定的主要依据是( )
A.大气条件 B.生物条件
C.水分条件 D.温度条件
答案 D
解析 图中宜居带理想区域确定的主要依据是与太阳距离适中,有适宜的温度条件,D项正确。
3.下列天体系统中,不包括地球的是( )
A.银河系 B.可观测宇宙
C.太阳系 D.河外星系
答案 D
解析 河外星系与银河系处于同一级别,地月系属于太阳系,太阳系属于银河系;河外星系中不包括地球,D项正确。
素养提升2 综合思维
轨道倾角是指其他行星公转轨道面与地球公转轨道面的夹角。偏心率是椭圆焦点到中心的距离与椭圆半长轴之比,它决定椭圆的形状。下图为行星绕日轨道倾角与偏心率曲线图。完成1~2题。
1.轨道倾角和偏心率最大的是( )
A.水星 B.土星
C.天王星 D.海王星
答案 A
解析 据图中曲线可知,水星的轨道倾角和偏心率最大。
2.根据曲线a、b可知,行星绕日运动具有的特征是( )
A.共面性,同向性 B.近圆性,特殊性
C.同向性,近圆性 D.共面性,近圆性
答案 D
解析 据图中曲线a、b可知,太阳系八大行星的轨道倾角不大,说明具有共面性,偏心率不大,说明具有近圆性。
素养提升3 地理实践力
1.夜晚星空的观察,寻找星空中的五大行星、北斗七星和北极星,描述其在星空中的位置特征,说出北斗七星斗柄朝向特点。
2.关注中国航天发射大事,说明与之相联系的天体和天体系统。
3.寻找天文事件,如流星雨、日食、月食等。
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