地球公轉(zhuǎn)教學(xué)中學(xué)生演示活動(dòng)啟示

甘肅省隴西縣第一中學(xué)（748100） 王瑞林

一、課前預(yù)設(shè)

1.課標(biāo)要求

分析地球運(yùn)動(dòng)的地理意義（本節(jié)為公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，為課標(biāo)要求的基礎(chǔ)性內(nèi)容）。

2.活動(dòng)建議

演示并表述地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程。

3.三維目標(biāo)

（1）通過演示總結(jié)地球公轉(zhuǎn)的軌道、方向和速度的特點(diǎn)

（2）演示出公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)變化過程，從中認(rèn)識(shí)并表述公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

（3）通過演示激發(fā)學(xué)生探究天體運(yùn)行規(guī)律的熱情，試圖鉆研天體運(yùn)行相關(guān)問題

4.教學(xué)方法：

小組為單位，每組選兩人為一個(gè)演示組，采用組合動(dòng)態(tài)演示。

5.教具

地球儀

6.預(yù)習(xí)提綱

（1）地球公轉(zhuǎn)的方向

（2）地球公轉(zhuǎn)的軌道特征，近日點(diǎn)，遠(yuǎn)日點(diǎn)及特點(diǎn)

（3）地球公轉(zhuǎn)的周期，恒星年的概念，與自轉(zhuǎn)周期比較

（4）地球公轉(zhuǎn)的速度，角速度，線速度，平均狀況及變化

（5）黃赤交角，目前夾角的度數(shù)

二、課堂生成

（課堂片段）

教師提出預(yù)習(xí)要求，展示預(yù)習(xí)提綱。

5分鐘左右按安排的預(yù)習(xí)提綱預(yù)習(xí)課標(biāo)要求內(nèi)容；10～15分鐘分組商討如何演示地球公轉(zhuǎn)過程，教師提出演示要求，要求學(xué)生除演示外解釋演示過程代表的含義，演示時(shí)其余學(xué)生注意觀察，并找出其存在問題，提出質(zhì)疑；學(xué)生代表進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，重在指出每組存在問題；教師小結(jié)，側(cè)重指出演示時(shí)各組的優(yōu)勢(shì)。

演示者：學(xué)生兩人。

演示工具：地球儀。

演示片段：

課時(shí)進(jìn)行到約15分鐘時(shí)開始展示，共有三組同學(xué)到講臺(tái)前空地進(jìn)行演示。

第一組：甲同學(xué)手拿地球儀，很隨意，乙同學(xué)站到中間，一拳緊握成拳頭狀，伸平代表太陽；甲同學(xué)拿著地球儀繞乙同學(xué)逆時(shí)針轉(zhuǎn)了一圈，畫了個(gè)圓。隨后將教材中方向、周期、速度等內(nèi)容表述了一遍。

部分同學(xué)馬上發(fā)現(xiàn)了問題，要求上前展示。

第二組：甲同學(xué)手握地球儀，并調(diào)整了地軸北端的方向，使其指向了本地正北方向；乙同學(xué)和第一組類似，居于中心，手握拳頭。甲同學(xué)開始繞轉(zhuǎn)，與第一組明顯不同，拿的地球儀并不隨自身轉(zhuǎn)圈而同步轉(zhuǎn)動(dòng)，地軸北端始終指向一個(gè)方向，即當(dāng)?shù)卣狈较?，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中調(diào)整了距離，使與甲同學(xué)的距離時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，逆時(shí)針轉(zhuǎn)了一圈，畫了個(gè)橢圓，然后解析說明：“地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向是自西向東；軌道是一個(gè)橢圓，太陽位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上，因此繞太陽公轉(zhuǎn)過程中，有時(shí)離太陽較近，有時(shí)離太陽較遠(yuǎn)，出現(xiàn)了近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)”?？磥硎强闯隽说谝唤M的問題，吸取了第一組同學(xué)的教訓(xùn)，進(jìn)行了改進(jìn)。

如前，仍有同學(xué)指出問題，要求展示。

第三組：甲同學(xué)手握地球儀，調(diào)整好地軸北端的方向，指令乙同學(xué)站到一個(gè)特定位置（正好地板上此處有兩條垂直的線條交叉，他讓乙同學(xué)站到了該交叉點(diǎn)的右側(cè)）；乙同學(xué)站到指定位置，有些特別，拿了個(gè)頭盔，頂?shù)筋^上，半蹲狀，使頭盔和甲同學(xué)手持地球儀保持同一高度。這時(shí)，甲同學(xué)在乙同學(xué)右邊為起點(diǎn)，并不急著邁腳，而是不慌不忙地把地球儀拿到身前，使調(diào)整好的地軸方向保持不變，另一只手先是比劃乙同學(xué)頭盔位置，然后平移到地球儀位置，讓同學(xué)們看到了是在赤道以南，隨后將地球儀輕輕一撥，使其逆時(shí)針轉(zhuǎn)了起來；然后邁腳向前繞乙同學(xué)轉(zhuǎn)。同時(shí)解說：地球一邊不停地繞自身的自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也在繞太陽公轉(zhuǎn)，他們的方向都相同，都是自西向東；由于公轉(zhuǎn)時(shí)地軸的方向始終不變，始終是斜著身子繞太陽公轉(zhuǎn)，太陽有時(shí)直射北半球，有時(shí)直射南半球。解說到這里正好到了另外一側(cè)，看位置他站到了和開始時(shí)距交叉點(diǎn)同樣遠(yuǎn)的位置，明顯地距頭盔遠(yuǎn)了。一邊解說，一邊還腳下調(diào)整著，一開始快速碎步，逐漸減慢，到左側(cè)附近時(shí)開始慢慢挪動(dòng)，過后又慢慢加速，最后要結(jié)束時(shí)碎步小跑，惹得同學(xué)們大笑起來，趁此機(jī)會(huì)他馬上就說明了公轉(zhuǎn)速度變化以及太陽直射南北半球的時(shí)間，節(jié)氣與速度快慢、季節(jié)的關(guān)系。

學(xué)生代表點(diǎn)評(píng)提出問題或不足：

第一組問題：沒有遠(yuǎn)近之分，沒有速度變化，握著的地球儀上地軸的方向也隨著他身子繞轉(zhuǎn)時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并沒正確表示出公轉(zhuǎn)過程中的自轉(zhuǎn)狀況。

第二組問題：展示時(shí)速度快慢并未表現(xiàn)出來，依舊未表達(dá)出公轉(zhuǎn)時(shí)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程。

第三組問題：展示說明很到位，但不同時(shí)間或節(jié)氣太陽直射點(diǎn)的準(zhǔn)確位置沒有或無法展示出來。

在分析問題后隨即對(duì)《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書●地理必修1》（人教社）P.14讀圖思考“北半球夏半年的日數(shù)是186天，冬半年的日數(shù)是179天。造成這種日數(shù)差異的原因是什么？”做了解釋。認(rèn)為北半球夏半年地球距太陽較遠(yuǎn)，公轉(zhuǎn)速度較慢，因此所花時(shí)間較長(zhǎng)；北半球冬半年地球距太陽較近，公轉(zhuǎn)速度較快，所花時(shí)間較短。這樣原來教學(xué)中的難點(diǎn)問題迎刃而解。

我隨即提出問題：“那么為什么地球公轉(zhuǎn)到距太陽較遠(yuǎn)時(shí)公轉(zhuǎn)速度較慢，較近時(shí)公轉(zhuǎn)速度較快？”，本來是想讓學(xué)生了解開普勒天體運(yùn)行定律后思考探討問題，學(xué)生對(duì)此好象并不了解。于是我就介紹了開普勒第二定律：對(duì)于任意行星，其與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。然后和同學(xué)們一起分析了為什么近日點(diǎn)附近公轉(zhuǎn)速度快，遠(yuǎn)日點(diǎn)附近公轉(zhuǎn)速度慢。沒想到一位同學(xué)馬上用能量守衡定律中動(dòng)勢(shì)能轉(zhuǎn)化作了解釋，同學(xué)們致以熱烈掌聲。

課后我將兩種解析方法整理如下：

方法一：根據(jù)開普勒第二定律，行星與太陽相互繞轉(zhuǎn)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等。

如圖1所示：地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道（黃道）是一個(gè)近似于圓的橢圓，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，這樣當(dāng)?shù)厍蚶@太陽公轉(zhuǎn)過程中，有時(shí)離太陽較遠(yuǎn)，有時(shí)離太陽較近，運(yùn)行到A點(diǎn)時(shí)，離太陽最近，稱近日點(diǎn)，運(yùn)行到B點(diǎn)時(shí)，離太陽最遠(yuǎn)，稱遠(yuǎn)日點(diǎn)。若單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，則AOC和BOD面積相等，因而近日點(diǎn)附近時(shí)單位時(shí)間內(nèi)走過的距離長(zhǎng)，轉(zhuǎn)過的角度大。故離太陽較近時(shí)，地球公轉(zhuǎn)無論線速度和角速度都大于較遠(yuǎn)時(shí)。

圖1 地球在公轉(zhuǎn)軌道上速度變化示意圖

方法二：用能量守衡定律來解釋，根據(jù)能量守衡定律，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能總和不變，即動(dòng)能和勢(shì)能總和不變。天體相互繞轉(zhuǎn)時(shí)，距離增大，則勢(shì)能增大，故動(dòng)能減??；距離減小時(shí)，勢(shì)能減小，因而動(dòng)能增大。

根據(jù)E=1/2mv2可得知，動(dòng)能與運(yùn)動(dòng)速度的平方成正比，因而動(dòng)能增大，則運(yùn)動(dòng)速度加快，反之動(dòng)能減小，運(yùn)動(dòng)速度減小。所以當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到距太陽較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)日點(diǎn)附近時(shí)，勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，因而運(yùn)動(dòng)速度減慢；反之地球運(yùn)行到近日點(diǎn)附近時(shí)勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，運(yùn)動(dòng)速度加快。故地球公轉(zhuǎn)過程中在軌道上從春分點(diǎn)到秋分點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)，而從軌道的秋分點(diǎn)到春分點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間短，即一年中太陽直射北半球經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)，直射南半球經(jīng)歷的時(shí)間短，從而出現(xiàn)北極極晝期比極夜期長(zhǎng)或北半球夏半年長(zhǎng)于冬半年的現(xiàn)象。

三、課后回顧

1.學(xué)生所得

通過演示及歸納表述過程，明確了怎樣繞轉(zhuǎn)才能反映出地球公轉(zhuǎn)方向；演示中怎樣反映地球公轉(zhuǎn)軌道特點(diǎn)及距太陽的遠(yuǎn)近；為什么在演示時(shí)不能勻速移動(dòng)？從而明白距離不同速度不同；進(jìn)而思考：為什么距離不同速度不同？角速度和線速度各有什么變化？北半球夏季和冬季繞轉(zhuǎn)速度有何不同？為什么地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)不同位置太陽有時(shí)直射北半球，有時(shí)直射南半球，有時(shí)直射赤道？進(jìn)而思考太陽直射點(diǎn)南北移動(dòng)產(chǎn)生什么現(xiàn)象。為后面的課標(biāo)要求“地球公轉(zhuǎn)的地理意義”提供基礎(chǔ)和鋪墊，使學(xué)生很自然地產(chǎn)生對(duì)地球公轉(zhuǎn)地理意義探求的欲望和好奇心，從而潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動(dòng)探究過程。

2.教師感悟

與現(xiàn)代多媒體工具展示比較：不如多媒體形象、直觀、準(zhǔn)確，但參與性強(qiáng)，可操作性強(qiáng)，能激發(fā)學(xué)生的求知欲和好勝心；通過親自操作、參與的過程體驗(yàn)，升華為求知探究的行為；體現(xiàn)了學(xué)生積極參與的地理實(shí)驗(yàn)性、探究性教學(xué)；多媒體只能作為教學(xué)輔助工具，但實(shí)體展示輔以引證說明可以成為教學(xué)中的主要手段。

3.啟示

本節(jié)內(nèi)容是為課標(biāo)要求“分析地球運(yùn)動(dòng)的地理意義”作鋪墊，屬于基礎(chǔ)性知識(shí)，若對(duì)本部分概念、特點(diǎn)了解和掌握不夠，則無法真正理解，更談不上分析其地理意義。以前授課時(shí)多注重分析而忽略了學(xué)生的認(rèn)知層次和能力，說教較多，分析很細(xì)；看到學(xué)生也在積極思考，但始終似懂非懂，表情恍惚，從學(xué)生表情及課后的反映來看始終并未完全清楚。本節(jié)課讓學(xué)生在自己演示中主動(dòng)思考、分析、感受動(dòng)態(tài)變化過程；掌握動(dòng)與靜的結(jié)合，如在拿著地球儀繞轉(zhuǎn)時(shí)地軸方向始終不變，這樣感受到公轉(zhuǎn)軌道面（黃道平面）與自轉(zhuǎn)軌道面（赤道平面）始終有一個(gè)夾角，即黃赤交角。這樣在繞轉(zhuǎn)過程中就有意識(shí)地注意保持這個(gè)交角，因而也就演示出了太陽有時(shí)直射北半球，有時(shí)直射南半球，因而能初步推理公轉(zhuǎn)的地理意義，起到意想不到的效果。故從本節(jié)課的片段來看學(xué)生積極參與、自主學(xué)習(xí)、合作探究的課改理念的進(jìn)一步落實(shí)十分必要，體驗(yàn)方式是現(xiàn)代化多媒體或是傳統(tǒng)的直接體驗(yàn)方式并不重要，重要的是最終能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，訓(xùn)練思維，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析解決問題的能力和終身學(xué)習(xí)、發(fā)展的能力。