地球公转教学中学生演示活动启示

甘肃省陇西县第一中学（748100） 王瑞林

一、课前预设

1.课标要求

分析地球运动的地理意义（本节为公转的特点，为课标要求的基础性内容）。

2.活动建议

演示并表述地球公转运动过程。

3.三维目标

（1）通过演示总结地球公转的轨道、方向和速度的特点

（2）演示出公转运动的动态变化过程，从中认识并表述公转运动的特点

（3）通过演示激发学生探究天体运行规律的热情，试图钻研天体运行相关问题

4.教学方法：

小组为单位，每组选两人为一个演示组，采用组合动态演示。

5.教具

地球仪

6.预习提纲

（1）地球公转的方向

（2）地球公转的轨道特征，近日点，远日点及特点

（3）地球公转的周期，恒星年的概念，与自转周期比较

（4）地球公转的速度，角速度，线速度，平均状况及变化

（5）黄赤交角，目前夹角的度数

二、课堂生成

（课堂片段）

教师提出预习要求，展示预习提纲。

5分钟左右按安排的预习提纲预习课标要求内容；10～15分钟分组商讨如何演示地球公转过程，教师提出演示要求，要求学生除演示外解释演示过程代表的含义，演示时其余学生注意观察，并找出其存在问题，提出质疑；学生代表进行点评，重在指出每组存在问题；教师小结，侧重指出演示时各组的优势。

演示者：学生两人。

演示工具：地球仪。

演示片段：

课时进行到约15分钟时开始展示，共有三组同学到讲台前空地进行演示。

第一组：甲同学手拿地球仪，很随意，乙同学站到中间，一拳紧握成拳头状，伸平代表太阳；甲同学拿着地球仪绕乙同学逆时针转了一圈，画了个圆。随后将教材中方向、周期、速度等内容表述了一遍。

部分同学马上发现了问题，要求上前展示。

第二组：甲同学手握地球仪，并调整了地轴北端的方向，使其指向了本地正北方向；乙同学和第一组类似，居于中心，手握拳头。甲同学开始绕转，与第一组明显不同，拿的地球仪并不随自身转圈而同步转动，地轴北端始终指向一个方向，即当地正北方向，转动过程中调整了距离，使与甲同学的距离时远时近，逆时针转了一圈，画了个椭圆，然后解析说明：“地球绕太阳公转的方向是自西向东；轨道是一个椭圆，太阳位于其中的一个焦点上，因此绕太阳公转过程中，有时离太阳较近，有时离太阳较远，出现了近日点和远日点”。看来是看出了第一组的问题，吸取了第一组同学的教训，进行了改进。

如前，仍有同学指出问题，要求展示。

第三组：甲同学手握地球仪，调整好地轴北端的方向，指令乙同学站到一个特定位置（正好地板上此处有两条垂直的线条交叉，他让乙同学站到了该交叉点的右侧）；乙同学站到指定位置，有些特别，拿了个头盔，顶到头上，半蹲状，使头盔和甲同学手持地球仪保持同一高度。这时，甲同学在乙同学右边为起点，并不急着迈脚，而是不慌不忙地把地球仪拿到身前，使调整好的地轴方向保持不变，另一只手先是比划乙同学头盔位置，然后平移到地球仪位置，让同学们看到了是在赤道以南，随后将地球仪轻轻一拨，使其逆时针转了起来；然后迈脚向前绕乙同学转。同时解说：地球一边不停地绕自身的自转轴旋转，同时也在绕太阳公转，他们的方向都相同，都是自西向东；由于公转时地轴的方向始终不变，始终是斜着身子绕太阳公转，太阳有时直射北半球，有时直射南半球。解说到这里正好到了另外一侧，看位置他站到了和开始时距交叉点同样远的位置，明显地距头盔远了。一边解说，一边还脚下调整着，一开始快速碎步，逐渐减慢，到左侧附近时开始慢慢挪动，过后又慢慢加速，最后要结束时碎步小跑，惹得同学们大笑起来，趁此机会他马上就说明了公转速度变化以及太阳直射南北半球的时间，节气与速度快慢、季节的关系。

学生代表点评提出问题或不足：

第一组问题：没有远近之分，没有速度变化，握着的地球仪上地轴的方向也随着他身子绕转时同步转动，并没正确表示出公转过程中的自转状况。

第二组问题：展示时速度快慢并未表现出来，依旧未表达出公转时的自转运动过程。

第三组问题：展示说明很到位，但不同时间或节气太阳直射点的准确位置没有或无法展示出来。

在分析问题后随即对《普通高中课程标准实验教科书●地理必修1》（人教社）P.14读图思考“北半球夏半年的日数是186天，冬半年的日数是179天。造成这种日数差异的原因是什么？”做了解释。认为北半球夏半年地球距太阳较远，公转速度较慢，因此所花时间较长；北半球冬半年地球距太阳较近，公转速度较快，所花时间较短。这样原来教学中的难点问题迎刃而解。

我随即提出问题：“那么为什么地球公转到距太阳较远时公转速度较慢，较近时公转速度较快？”，本来是想让学生了解开普勒天体运行定律后思考探讨问题，学生对此好象并不了解。于是我就介绍了开普勒第二定律：对于任意行星，其与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。然后和同学们一起分析了为什么近日点附近公转速度快，远日点附近公转速度慢。没想到一位同学马上用能量守衡定律中动势能转化作了解释，同学们致以热烈掌声。

课后我将两种解析方法整理如下：

方法一：根据开普勒第二定律，行星与太阳相互绕转时单位时间内扫过的面积相等。

如图1所示：地球绕太阳公转轨道（黄道）是一个近似于圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，这样当地球绕太阳公转过程中，有时离太阳较远，有时离太阳较近，运行到A点时，离太阳最近，称近日点，运行到B点时，离太阳最远，称远日点。若单位时间内扫过的面积相等，则AOC和BOD面积相等，因而近日点附近时单位时间内走过的距离长，转过的角度大。故离太阳较近时，地球公转无论线速度和角速度都大于较远时。

图1 地球在公转轨道上速度变化示意图

方法二：用能量守衡定律来解释，根据能量守衡定律，物体运动时机械能总和不变，即动能和势能总和不变。天体相互绕转时，距离增大，则势能增大，故动能减小；距离减小时，势能减小，因而动能增大。

根据E=1/2mv2可得知，动能与运动速度的平方成正比，因而动能增大，则运动速度加快，反之动能减小，运动速度减小。所以当地球运行到距太阳较远的远日点附近时，势能增大，动能减小，因而运动速度减慢；反之地球运行到近日点附近时势能减小，动能增大，运动速度加快。故地球公转过程中在轨道上从春分点到秋分点经历时间长，而从轨道的秋分点到春分点经历时间短，即一年中太阳直射北半球经历的时间长，直射南半球经历的时间短，从而出现北极极昼期比极夜期长或北半球夏半年长于冬半年的现象。

三、课后回顾

1.学生所得

通过演示及归纳表述过程，明确了怎样绕转才能反映出地球公转方向；演示中怎样反映地球公转轨道特点及距太阳的远近；为什么在演示时不能匀速移动？从而明白距离不同速度不同；进而思考：为什么距离不同速度不同？角速度和线速度各有什么变化？北半球夏季和冬季绕转速度有何不同？为什么地球绕太阳公转时不同位置太阳有时直射北半球，有时直射南半球，有时直射赤道？进而思考太阳直射点南北移动产生什么现象。为后面的课标要求“地球公转的地理意义”提供基础和铺垫，使学生很自然地产生对地球公转地理意义探求的欲望和好奇心，从而潜移默化地引导学生进入主动探究过程。

2.教师感悟

与现代多媒体工具展示比较：不如多媒体形象、直观、准确，但参与性强，可操作性强，能激发学生的求知欲和好胜心；通过亲自操作、参与的过程体验，升华为求知探究的行为；体现了学生积极参与的地理实验性、探究性教学；多媒体只能作为教学辅助工具，但实体展示辅以引证说明可以成为教学中的主要手段。

3.启示

本节内容是为课标要求“分析地球运动的地理意义”作铺垫，属于基础性知识，若对本部分概念、特点了解和掌握不够，则无法真正理解，更谈不上分析其地理意义。以前授课时多注重分析而忽略了学生的认知层次和能力，说教较多，分析很细；看到学生也在积极思考，但始终似懂非懂，表情恍惚，从学生表情及课后的反映来看始终并未完全清楚。本节课让学生在自己演示中主动思考、分析、感受动态变化过程；掌握动与静的结合，如在拿着地球仪绕转时地轴方向始终不变，这样感受到公转轨道面（黄道平面）与自转轨道面（赤道平面）始终有一个夹角，即黄赤交角。这样在绕转过程中就有意识地注意保持这个交角，因而也就演示出了太阳有时直射北半球，有时直射南半球，因而能初步推理公转的地理意义，起到意想不到的效果。故从本节课的片段来看学生积极参与、自主学习、合作探究的课改理念的进一步落实十分必要，体验方式是现代化多媒体或是传统的直接体验方式并不重要，重要的是最终能激发学生的学习兴趣，训练思维，培养学生综合分析解决问题的能力和终身学习、发展的能力。