宇宙中的地球
第一课时地球的宇宙环境及圈层构造
【考试说明要求】
【设计思路】
人类生存在地球上，为求得更好的生存和发展，需要认识人类的生存环境，首先要认识地球所处的宇宙环境，形成科学的宇宙观。
了解地球所处的宇宙环境，目的不是要系统学习天文知识，而是要为认识地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星打基础。
太阳对地球的影响是多方面的，我们关注的主要是太阳辐射对地球的影响以及太阳活动对地球的影响两个方面。
地球呈现出圈层结构学习中要以“宇宙环境—地球—自然环境”的认识思路，在了解地球圈层结构的基础上认识自然环境的组成，即在空间范围上把自然环境放在地球圈层结构中认识。
本讲内容比较抽象，空间范围大，需要充分发挥想像力。
宇宙中天体及天体系统主要说明宇宙的物质性和运动性，这需要建立空间概念，培养和发挥空间思维能力和想象力。
本讲基础性知识多，要善于运用图表、数据分析地理问题。
【知识构建】
本讲的主要知识内容包括：地球是宇宙中的一个天体、地球的宇宙环境、地球是太阳系中一颗普通又特殊的行星、日地关系、地球在太阳系在的位置、地球上存在生命的
原因；太阳能量的来源及其对地球的影响、地球的圈层构造。
【教学目标】
1、掌握天体和天体系统的概念，知道主要天体的显著特征，并能说明地球在宇宙中的位置。
2、运用有关太阳系八大行星运动特征和结构特征的资料，说明地球是颗普通的行星，并学会比较分析的学习方法。
3. 运用相关学科知识，从温度、水、大气等方面，分析地球上存在生命物质的条件。
4、学会运用各种类型的地理图像和多媒体动画，采用比较和综合分析的思维方式，从时空的角度归纳太阳辐射的纬度变化规律、时间变化规律和全球太阳辐射时空分布的特点。
提高观察、分析问题的能力。
5、学会从具体生活、生产实例的讨论入手，分析太阳辐射、太阳活动对人类的影响，培养理论联系实际的能力。
6、了解地球的圈层结构及其相互联系、相互渗透、相互制约的关系。
【重难点分析】
1．教学重点
根据考试说明结合近年高考考查内容，可将本讲的教学重点确定为两点：一是“分析地球上存在生命物质的条件”，因为在太阳系八大行星中，从质量、体积、运动等方面看，地球只是其中的普通一员，但是，存在生命尤其是高级智慧生命又使地球成为太阳系中特殊的一员。
很显然，地球上为什么适宜于生命生存和繁衍是考点的重点要求。
二是“太阳辐射和太阳活动对地理环境和人类活动的影响”，因为存在于宇宙环境中的地球势必要受到宇宙环境的影响，而这种影响又以太阳的影响最为突出。
太阳对地球的影响是多方面的，没有太阳就没有地球上的—切。
人类生存的地理环境中，有大气、水、生物等要素，这些要素本身和要素之间是在不断变化的，其根本动力就是太阳辐射。
从能量的角度看问题，自然地理环境中大多数的运动和变化，本质上就是太阳能如何分配、再分配和转移。
从对地理环境和人类活动的影响来看，我们关注
的主要是太阳辐射对地球的影响以及太阳活动对地球的影响两个方面。
2．教学难点
本讲的知识内容在专题复习时并非难点，而从时间和空间维度归纳太阳辐射的纬度变化规律、时间变化规律和全球太阳辐射时空分布的特点，以辩证的思维看待太阳对地球的影响。
需要采用比较、综合分析和系统思维方式，以提升观察、分析问题的能力，这是教学的难点所在。
【课前准备】
主要突出“回扣教材、夯实基础”的目的，对知识内容、体系进行梳理和建构。
方法上可采用对主干知识的再认、知识网络构建（如设计天体系统简明框图）等。
同时列出在前期学习中存在的主要疑问和困惑。
【课堂活动设计】
探究活动1：北京时间2015年7
月24日凌晨美航天局确认发现首颗位于“宜居带”上体积最接近地球大小的行星（代号为“开普勒-452b ”），这是人类在寻找另一颗地球的道路上的重要里程碑。
“开普勒-452b ”的发现使已确认系外行星的数量增加到1030颗。
“宜居带”是指行星距离恒星远近合适的区域，在这一区域内，恒星传递给行星的热量适中，既不会太热也不太冷，能够维持液态水的存在。
“开普勒-452b ”位于地球1400光年的“天鹅座”方向，直径只比地球大60%。
公转周期为385个地球日，比地球绕太阳一周的时间多出5%。
其所围绕的中央恒星无论大小、亮度都与我们太阳非常相似，年龄大约在60亿岁，比太阳大15亿岁。
运用相关学科知识，从温度、水、大气等方面，分析“开普勒-452b ”上如果存在生命物质需要具备哪些条件?
表1 地球上存在生命的条件及其成因
［内容解析］“开普勒－452b”行星如果存在生命物质，其条件应该与地球相似。
分析地球上存在生命的条件，应从地球所处的宇宙环境及自身条件两方面进行研究。
地球所处的宇宙环境是指以地球为中心的宇宙环境，可以从宏观和微观两个层面理解。
宏观层面是指地球在天体系统中所处的位置，即地月系—太阳系—银河系—总星系；微观层面是指地球在太阳系中所处的位置。
从地球的所处的位置而言，地球与其他八大行星相比，并没有什么特殊的地方。
地球只是一颗普通的行星。
但由于地球具备了生命存在的基本条件：充足的水分，恰到好处的大气厚度和大气成份，适宜的太阳光照和温度范围等，加之其所处的安全的宇宙环境，在地球上产生了目前所知道的唯一的高级智慧生命——人类。
从这种意义上说，地球是宇宙中一颗特殊的行星。
探究活动2：从时空的角度归纳太阳辐射的纬度变化规律、时间变化规律和全球太阳辐射时空分布的特点。
表2 影响太阳辐射分布的因素
［内容解析］没有太阳就没有地球上的—切。
人类生存的地理环境中，有大气、水、生物等要素，这些要素本身和要素之间是在不断变化的，其根本动力就是太阳辐射。
从能量的角度看问题，自然地理环境中大多数的运动和变化，本质上就是太阳能如何分配、再分配和转移。
要系统全面地认识太阳辐射对地球的影响，必须首先采用比较和系统分析的思维方式，从时空的角度归纳太阳辐射的纬度变化规律、时间变化规律和全球太阳辐射时空分布的特点。
学会具体问题具体分析，充分认识太阳辐射的区域差异和动态变化。
此部分内容可为学习其他知识提供必要的知识储备和能力养成。
探究活动3：读图4，说明地球的圈层结构及其相互联系、相互渗透、相互制约的关系。
［内容解析］地球呈现出圈层结构，可以划分出内部圈层和外部圈层。
内部圈层包括地壳、地幔和地核，外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈。
岩石圈靠近外部圈层，是地球内部圈层的一部分，包括地壳和上地幔顶部，即软流层之上的固体岩石部分。
这里要首先搞清楚地理学上所说的自然环境所包括的空间范围及其组成。
它主要是指人类活动所涉及的主要空间范围，是由相互交错、重叠的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈组成的地球表层系统，上至大气圈对流层顶，下至岩石圈软流层。
学习中要以“宇宙环境—地球—自然环境”的认识思路，在了解地球圈层结构的基础上认识自然环境的组成，即在空间范围上把自然环境放在地球圈层结构中认识。
【典型例题1】阅读材料，完成下列问题。
材料：设想在距离地球5×105亿千米的地方有一颗存在生命物质的行星。
有一天，地球上某太空信息接收站收到了该行星发来的求救信号：“亲爱的外星朋友，你们好！
我们是X星球上的居民，我们的星球将于10年后毁灭，因此我们打算移居外星球。
如果贵星球愿意接纳，请给予回复，并告知你们的位置，以便我们寻找。
万分感谢你们的援助！”
(1)X星球上有生命存在，猜想它应该具备哪些条件？
(2)假如地球愿意接纳X星球上的居民，你将怎样告知外星朋友地球在宇宙中的位置？
(3)外星朋友最终能收到地球上发出的援助消息吗？为什么？(提示：①计量天体间距离的基本单位是光年，1光年表示光在一年中传播的距离，光在真空中的传播速度为3×105千米秒。
②远距离传递信息主要靠电磁波，电磁波在真空中的传播速度等于光速。
)
答案：(1)这颗行星应该离它所在的天体系统中心天体的距离适中，使它具有适合生物生存的温度；有适当的体积和质量，其引力使它的外围形成大气层，大气中有适合
生物呼吸的成分；处于一个相对稳定和安全的宇宙环境之中。
(2)地球位于银河系中的太阳系，离中心天体太阳1.5亿千米处，是太阳系八大行星中离太阳由近到远数的第三颗行星。
(3)不能。
因为1光年相当于9.460 8×1012千米，该行星距离地球50万亿千米，即距离地球超过5光年。
远距离传递信息靠的是电磁波，电磁波传播的速度等于光速，即信息从该行星传到地球已用了5年多时间，从地球传到该行星又需要5年多时间，已超过10年。
思路点拨：本题主要考查地球是太阳系中一颗既普通而又特殊的行星的相关知识。
第(1)题，针对地球上存在生命的原因等知识进行问题设计，分析时应重点从该行星的自身条件与其所处的宇宙环境两方面入手。
第(2)题，主要是考查对地球在宇宙中的位置的认识。
第(3)题，考查了计算能力。
【典型例题2】图5是“中国局部地区太阳年辐射总量分布图”。
Ⅰ区太阳年辐射总量比Ⅳ区高，主要因为Ⅰ区( )
A．夏季大气逆辐射强
B．年平均气温比较高
C．正午太阳高度角大
D．天气晴朗且海拔高
答案： D
思路点拨：本题主要考查影响太阳辐射的主要因素。
由图中经纬网可知Ⅰ为内蒙古高原，Ⅳ为四川盆地。
由于内蒙古高原为温带大陆性气候，晴天多、太阳辐射强，且海拔高、空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多；而四川盆地为亚热带季风气候，又加之是盆地地形，云雾较多，日照时数少，太阳辐射少。
【典型例题3】图6是“秀丽的黄果树瀑布景观图”，完成1—4题。
1.该图景观体现出的地球圈层的个数是( )
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
2.构成该景观的主体要素属于的圈层是( )
A．生物圈 B．水圈 C．岩石圈 D．地壳
3.在景观图中，代表自然地理系统中最活跃的圈层的要素是( )
A．瀑布 B．岩石 C．树木花草 D．大气
4.该景观的形成过程，充分说明了( )
A．图中各圈层都是连续而不规则的，且都相互联系
B．图中的各圈层之间存在着物质迁移和能量转化
C．图中的各圈层是独立发展变化的
D．图中各圈层的内部物质运动的能量都来自太阳辐射能
答案：1. C 2. B 3. C 4. B
思路点拨：景观图中涉及的圈层有水圈、生物圈、岩石圈、大气圈；该景观的主体要素是瀑布，应归属于水圈；生物圈是最活跃的圈层；该瀑布的形成说明地球的圈层之间是相互联系，相互影响的，它们之间不断进行着物质迁移与能量转化。
其所需能量主要来自三个方面，分别是地球内能、重力能、太阳辐射能。
【重点图像1】“太阳系示意图”
【读图解析】教师可以引导学生获取如下信息：
1、八颗行星按距离太阳由近及远的顺序排列的名称。
2、小行星带的位置。
3、八颗行星按照结构特征的分类。
4、八颗行星的运动特征。
5、地球存在生命的条件和原因。
【重点图像2】我国年太阳辐射总量的空间分布图
【读图解析】
(1)总体特征
我国太阳能资源的时空分布差异较明显，高值和低值的中心都处在北纬22°～35°之间，高值的中心在青藏高原，低值的中心在四川盆地。
北纬30°～40°地区，随纬度增高太阳辐射能增加。
而北纬40°以北，由东向西太阳辐射能逐渐增加，呈东西向分布。
②特例分析
青藏高原成为太阳辐射高值中心的原因：纬度较低，太阳高度大；海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射削弱作用小；晴天多，日照时间长；大气中尘埃含量少，透明度高，到达地面的太阳辐射能量多。
四川盆地成为低值中心的原因：盆地地形，水汽不易散发，空气中含水汽多，阴天、雾天较多，对太阳辐射削弱作用强。
分析我国某些特殊地区太阳辐射分布规律和特点，就可以结合表格说明如下：
【方法技巧】
1.图示法理解影响地表获得太阳辐射能多少的因素
2.太阳辐射差异的影响因素分析
(1)首先要分析纬度因素，纬度因素决定太阳高度角和昼夜长短，太阳高度角是影响
太阳辐射强度大小的最主要因素，如海南岛和东北地区比较，主要是纬度差异的结果。
(2)其次要看地势和天气状况，纬度相同或相差较小的地区，要分析地势和天气状况的差别。
如海南岛、台湾东侧年太阳辐射总量少于西侧，主要是降水天气不同的结果。
青藏高原和四川盆地的太阳辐射量的差异，在于地势差别太大。
(3)最后还要根据具体条件，看大气的透明程度。
3.分析到达地面太阳辐射强弱的方法
太阳辐射量的大小与纬度呈负相关。
纬度越高，太阳辐射越弱；纬度越低，太阳辐射越强。
太阳辐射量的大小与海拔(地势)呈正相关。
海拔越高，太阳辐射越强；海拔越低，太阳辐射越弱。
太阳辐射量的大小与云量呈负相关。
云量越大，太阳辐射越弱；云量越少，太阳辐射越强。
太阳辐射量的大小也与坡向有关。
阳坡太阳辐射强于阴坡；背风坡太阳辐射强于迎风坡。
