芻議浙江卷天體觀測(cè)類試題的解題策略

浙江

新高考以來(lái)，天體觀測(cè)類試題備受青睞，儼然已經(jīng)成了高頻考點(diǎn)。但是與之前相比，其考查方式有所轉(zhuǎn)變，能力要求逐漸提高，考生得分率明顯降低。從“靜態(tài)觀測(cè)”到“動(dòng)態(tài)推演”，對(duì)學(xué)生的空間想象力、運(yùn)用示意圖的能力提出了較高的要求，需要教師多加指導(dǎo)，以提升學(xué)生的解題能力，并潛移默化地讓學(xué)生多抬頭仰望星空，培育其地理實(shí)踐力。

一、考情變化 考生折戟

浙江卷自新高考2017年11月學(xué)選考以來(lái)，天體觀測(cè)類的試題逐漸成為常態(tài)，此類試題層出不窮。尤其是在地理核心素養(yǎng)背景下，天文觀測(cè)是對(duì)地理實(shí)踐力的完美詮釋，因此，對(duì)天文觀測(cè)、月相等相關(guān)知識(shí)的考查也擺脫了考綱的羈絆，顯得名正而言順。于是乎，各地市的模擬卷紛紛效仿，此類試題數(shù)量瞬間暴增，不勝枚舉。平心而論，由于缺少專門的研究(教材缺失)，于老師而言，也是摸著石頭過(guò)河，邊研究邊總結(jié)。因此，對(duì)于學(xué)生而言，更是苦不堪言，增加了一個(gè)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。按照觀測(cè)對(duì)象(天體類型)來(lái)看，可以將天文觀測(cè)分為恒星的觀測(cè)、行星的觀測(cè)和衛(wèi)星的觀測(cè)。由于篇幅所限，本文我們著重分析一下行星及衛(wèi)星(即月相)的觀測(cè)類試題。

天文觀測(cè)類試題考查方式和能力要求都悄然發(fā)生了變化，讓學(xué)生非常不適應(yīng)，導(dǎo)致失分率很高，詳見(jiàn)表1。

表1 浙江選考卷中天文觀測(cè)類試題對(duì)比

從上述表格來(lái)看，浙江選考試題中對(duì)有關(guān)天文觀測(cè)類試題的考查方式有所變化，能力要求逐漸提高。通過(guò)隱藏軌道示意圖(天體的空間位置關(guān)系圖)以及添加天體的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，學(xué)生需要腦補(bǔ)出天體間的公轉(zhuǎn)關(guān)系(空間位置關(guān)系)并結(jié)合天體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，由此增加了試題難度。

二、靜態(tài)觀測(cè)試題解題技巧

【真題展示】(2018年4月浙江選考卷，24，25題)2018年2月8日，南天區(qū)出現(xiàn)流星雨。如圖為當(dāng)天從北極上空看到的太陽(yáng)系部分行星位置示意圖。完成24，25題。

24.流星發(fā)亮的原因是流星體

( )

A.吸收地面長(zhǎng)波輻射

B.捕獲太陽(yáng)帶電粒子

C.摩擦地球稠密大氣

D.反射太陽(yáng)短波輻射

25.當(dāng)天晚上，地球上能夠觀察到火星、木星、土星位置關(guān)系正確的是

( )

A.

B.

C.

D.

【參考答案】24.C 25.A

【試題解析】第24題，流星發(fā)亮主要原因是流星體進(jìn)入大氣層與大氣摩擦發(fā)光、發(fā)熱。故選C。第25題，由于八大行星的共面性，我們所觀測(cè)的行星在天球上的投影呈一條直線，故排除B，D選項(xiàng)。A和C選項(xiàng)，我們通過(guò)下文詳細(xì)解釋。

【解題技巧】解答此類靜態(tài)觀測(cè)類試題，學(xué)生需要理解“方向”+“四觀”，即觀測(cè)點(diǎn)、觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方位、觀測(cè)角度。為了更好地解釋上述問(wèn)題，請(qǐng)參照?qǐng)D1。

圖1 對(duì)2018年4月真題的圖解

1.方向：需要關(guān)注到材料所提示的(直接或間接的)自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)方向，例如，在上題中，“北極上空觀測(cè)”(間接信息)可以判斷出圖中天體逆時(shí)針繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，在觀測(cè)方位判斷時(shí)，需要借助自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)方向。

2.觀測(cè)者位置(畫地平切線)：這里所指的觀測(cè)者位置有兩層含義，其一是材料中所指的宏觀位置，例如，材料中我國(guó)某中學(xué)興趣小組、浙江某興趣小組或南半球某地區(qū)等?？紤]到黃赤夾角(23°26′)、黃白夾角(5°09′)、天體赤緯等因素，一般情況下，中星(上中天的星宿)大多位于“天南”，夜半太陽(yáng)沉入“地北”。北溫帶地區(qū)觀測(cè)大多數(shù)的天體在南方天空上中天(即上中天時(shí)朝南觀測(cè))，南溫帶則相反。其二是指在天體的空間關(guān)系圖中的微觀位置，即(圖1的左邊放大圖)觀測(cè)者大致的觀測(cè)時(shí)間判斷，關(guān)鍵點(diǎn)在于學(xué)會(huì)畫地平切線，判斷可視天區(qū)。由于部分試題需要考生自主判斷觀測(cè)者大致的觀測(cè)時(shí)間，觀測(cè)者的位置會(huì)決定可視天區(qū)的范圍，例如，圖1中ab線的地平面則可以同時(shí)觀測(cè)到火星、木星、土星三顆天體，而cd線的地平面的可視天區(qū)中不包括上述三顆天體。

3.觀測(cè)時(shí)間：根據(jù)太陽(yáng)和地球之間的空間位置關(guān)系，考試需要畫出光照?qǐng)D(圖1的左邊放大圖)，或者根據(jù)所給的光照?qǐng)D，判斷出晨昏線及12時(shí)、0時(shí)所在經(jīng)線等基本信息。

4.觀測(cè)方位(先定東西，再定南北)：結(jié)合自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)方向，可以先確定東西方位；南北方向的確定則需要結(jié)合太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)和太陽(yáng)的升落方位(筆者認(rèn)為，天體空間位置關(guān)系屬于三維立體景觀，而試卷紙張只能表達(dá)二維平面，因此南北方向難以直接判斷)。由于月球及行星本身不發(fā)光，其反射太陽(yáng)光射向地球(由于距離遙遠(yuǎn)視為平行光)。當(dāng)然，地內(nèi)行星和地外行星在觀測(cè)時(shí)有所差異，表現(xiàn)為：

①地內(nèi)行星

由于地內(nèi)行星的軌道不會(huì)跑到地球背面，且其反射的太陽(yáng)光射向地面，由此，觀測(cè)地內(nèi)行星一定是往太陽(yáng)所在方位觀測(cè)。(上、下合不便于觀測(cè)，大距時(shí)便于觀測(cè))清晨時(shí)分太陽(yáng)偏東升，偏東邊天區(qū)被照亮，因此，清晨觀測(cè)地內(nèi)行星一定往偏東方向看(反之，向東觀測(cè)到地內(nèi)行星則一定是清晨時(shí)分)。傍晚時(shí)分太陽(yáng)偏西落，偏西天區(qū)被照亮，因此，觀測(cè)地內(nèi)行星一定往偏西方向看。

②地外行星

地外行星則會(huì)繞到地球背面，則其反射的太陽(yáng)光到達(dá)地表，此時(shí)天體和太陽(yáng)分別位于地球的兩側(cè)，不妨以沖日現(xiàn)象為例(當(dāng)日、地和地外行星成一條直線時(shí)，稱之為沖日，類似于滿月現(xiàn)象，此升彼落)。

5.觀測(cè)角度：觀測(cè)角度可以借鑒太陽(yáng)高度角等相關(guān)知識(shí)，高度角大小決定了天體的視位置的高低，觀測(cè)角度越大，天體的視位置越高；觀測(cè)角度越小，天體的視位置越低(貼近地平面)。例如，上題中土星的觀測(cè)角度最小，在天空中的視位置最低，火星其次，木星觀測(cè)角度最大，視位置最高。

三、動(dòng)態(tài)推演試題解題技巧

【真題展示】(2020年1月浙江選考卷，19，20題)月球與八大行星一樣作自西向東公轉(zhuǎn)，在地球上的觀測(cè)者可以觀測(cè)到月球、地內(nèi)行星經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面的天象，且前者比后者經(jīng)過(guò)日面的時(shí)間短。如圖為甲地觀測(cè)到的正午、子夜太陽(yáng)高度年內(nèi)變化示意圖。完成19，20題。

19.若h為11°，則該地夏至日正午太陽(yáng)高度為

( )

A.18° B.23.5° C.29° D.34.5°

20.若觀測(cè)者在甲地某日先后觀測(cè)到月球、水星經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面的天象，則第二天正午三大天體在星空中的位置可能是

( )

A.

B.

C.

D.

【參考答案】19.C 20.D

【解題策略】此類試題解題一般建議遵循兩步走策略。

第一步，學(xué)生根據(jù)試題中所涉及的天體，通過(guò)所學(xué)知識(shí)，盡量畫(腦補(bǔ))出天體的公轉(zhuǎn)軌道關(guān)系示意圖及公轉(zhuǎn)方向，并繪制光照?qǐng)D。例如，上題中涉及的天體包括：太陽(yáng)、地球、水星和月球，其公轉(zhuǎn)關(guān)系如圖2。

圖2 天體公轉(zhuǎn)軌道、公轉(zhuǎn)方向及光照?qǐng)D復(fù)原

第二步，根據(jù)材料所給的信息(觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方位等)，修正天體的空間位置關(guān)系圖，見(jiàn)圖3。例如，上題中由“在地球上的觀測(cè)者可以觀測(cè)到月球、地內(nèi)行星經(jīng)過(guò)太陽(yáng)表面的天象”可知，此時(shí)太陽(yáng)、水星、月球、地球處于同一條直線，且水星和月球位于地球和太陽(yáng)之間。其次，根據(jù)觀測(cè)時(shí)間為“第二天正午”，可知觀測(cè)者地方時(shí)為12時(shí)，畫出地平切線，并判斷出東西方位；最后，根據(jù)“且前者比后者經(jīng)過(guò)日面的時(shí)間短”，可知月球繞地公轉(zhuǎn)速度快于水星繞日公轉(zhuǎn)速度，則經(jīng)過(guò)一天的時(shí)間，各自在軌道上跑過(guò)的角距離月球大于水星。因此，月球(往東跑)離太陽(yáng)距離遠(yuǎn)，且觀測(cè)高度角小，即視位置低，水星則相反。

圖3 根據(jù)材料信息修正、完善后的天體位置關(guān)系圖

四、反思與小結(jié)

星空觀測(cè)類試題對(duì)學(xué)生的空間想象力、空間方位感要求高，屬于高中教學(xué)的新熱點(diǎn)，也是新難點(diǎn)，需要師生共同研究，教學(xué)相長(zhǎng)。教無(wú)定法，貴在得法。所謂教學(xué)策略、解題方法，只是教師解題經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)歸納而已，只有學(xué)生真正理解并內(nèi)化，才能逐步融入自己的認(rèn)知，才會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)造思維。筆者在教學(xué)時(shí)，時(shí)常將浙江未來(lái)幾天能夠看到的一些天文現(xiàn)象及時(shí)地告知學(xué)生，與學(xué)生共同仰望星空，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，探索宇宙奧秘，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將理論學(xué)習(xí)和現(xiàn)實(shí)觀測(cè)不斷論證并加深理解，取得了不錯(cuò)的效果。例如，2020年4月下旬，金星伴月的天文現(xiàn)象備受矚目，浙江省天空作美，筆者帶領(lǐng)學(xué)生連續(xù)多天觀測(cè)，與學(xué)生共同命制了相關(guān)試題：

【原創(chuàng)試題】2020年4月下旬時(shí)?？梢?jiàn)金星伴月現(xiàn)象(注：金星繞日公轉(zhuǎn)周期為87.9天)。左圖為4月26日19時(shí)某地理教師拍攝的金星伴月景觀圖，右圖為模擬示意圖。據(jù)此材料，回答1～3題。

1.該教師拍攝時(shí)面朝的方位為

( )

A.西北 B.西南

C.東南 D.東北

2.與圖示時(shí)刻天體間的位置關(guān)系相符的是

( )

A.

B.

C.

D.

3.不考慮天氣因素，未來(lái)幾天在同一地點(diǎn)同一時(shí)刻可觀測(cè)到的現(xiàn)象是

( )

A.月亮的位置升高，金星可見(jiàn)的時(shí)間變長(zhǎng)

B.月亮的位置降低，金星可見(jiàn)的時(shí)間變長(zhǎng)

C.月亮的位置升高，金星可見(jiàn)的時(shí)間變短

D.月亮的位置降低，金星可見(jiàn)的時(shí)間縮短

【參考答案】1.A 2.C 3.C

【試題解析】第1題，由于金星、月亮本身不發(fā)光，被人們所看到是因?yàn)槠浞瓷涮?yáng)光。4月份日落西北(地平方向)，西北天區(qū)的天體被照亮，故在黃昏時(shí)應(yīng)該面朝西北拍攝。

第2題，根據(jù)19時(shí)可知觀測(cè)點(diǎn)在昏線附近，其次根據(jù)蛾眉月形態(tài)可知大概在農(nóng)歷初四左右，最后根據(jù)金星和月亮的空間位置關(guān)系，即觀測(cè)仰角等信息，可知答案為C。

第3題，未來(lái)幾天，相同地點(diǎn)相同時(shí)刻，由于月亮繞著地球自西向東逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，傍晚時(shí)月亮逐漸接近上中天，位置將逐漸升高；金星繞日逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致其與觀測(cè)點(diǎn)的地平觀測(cè)角度逐漸降低，故觀測(cè)時(shí)間縮短。

貝特森指出，學(xué)習(xí)力的形成過(guò)程是“學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)的過(guò)程”。陶行知也曾說(shuō)過(guò)，教師的責(zé)任不在于教，而在于教學(xué)生學(xué)。興趣是最好的老師，當(dāng)學(xué)生真正愛(ài)上了天文觀測(cè)，一切的難題也就迎刃而解。由此也論證了地理實(shí)踐力培養(yǎng)的重要意義。