初一综合课教案编写者：陈鹭虹任教者：陈鹭虹、蔡一建课题：宇宙的起源教学目的：1介绍宇宙的起源假说2各种宇宙起源反对者的意见重点：大爆炸理论难点：支持“大爆炸”理论和反对者的理论所用的公式前言前百年来，人类一直在探素宇宙的秘密在中国有盖天说、浑天说和宣天说。盖天说-认为天圆地方浑天说-浑天说把天和地比作鸡弹壳与蛋黄的关系，地就是蛋黄，小而圆；天就是蛋壳包在蛋黄的外面。宣天说-认为天无限高远，没有形也没有质,日、月、星辰浮在空中。在西方有地心说、日心说。地心说-认识地球在宇宙中心，太阳、月球、行星和恒星都围绕地球运转。托勒密体系日心说-认为太阳是宇宙的中心，地球和其他天体都绕着太阳运动的学说。哥白尼讨论下列日心说的支持者的公式及观察数据对日心说的确定作用。开普勒的行星运动规律的开普勒三大定律。伽利略制成了第一架望远镜，观察天空，出版了星空使者 。牛顿的万有引力天体力学。一宇宙的起源宇宙的定义：广袤空间和其存在的各种天体。淮南子原道训 “四方上下曰宇，古往今来曰宙” 。“大爆炸论”认为，宇宙是由大约 150 亿前发生的一次大爆炸形成的-伽莫夫 1946 年创。在大爆炸之前，宇宙内所有物质和能量都聚集在一起，并浓缩成为很小的体积，温度较高，密度极大，之后发生大爆炸。支持理论：万有引力：F=(Mm)/R 2 力的来源。离宇宙中心越远，速度越快。阅读：爱因斯坦的遗憾1917 年，爱因斯坦的相对论就包含宇宙不恒定论，但爱因斯坦不认为，以为是自己计算有误差，因此自己否定了。“大爆炸”理论的反对者“大爆炸”之前是什么？与热力第一定律（能量守恒定律）矛盾。“大爆炸”速度远远超过相对论的光速极限，循环论的反对者用万有引力加以反对F=(Mm)/R2 当 R时 / 万有引力趋向于零，因此不可能收缩。思考：“大爆炸”理论的支持者和反对者的理论都使用万有引力，为什么同一种公式会有两种截然不同的假设？课题：恒星的形成教学目的：1了解恒星形成过程2知道恒星的物质组成重点：恒星的形成及物质组成难点：恒星的发光和发热教学过程二恒星的形成17 世纪牛顿提出：散布于宇宙中的弥漫物质可以在万有引力作用下凝聚为恒星。复习：星际空间的物质，气体和尘埃。稀薄的物质凝聚成星云，并进一步收缩成为原恒星，原恒星恒星。因此星云和恒星是宇宙中最基本的天体。那么，行星又是如何旋转的？观察表明：星际空间存在气体和尘埃组成的巨大分子云，万有引力克服向外压力是，将迅速收缩向中心，F=(Mm)/R 2 R 越小，引力越大。如果气体云有足够的旋转，就会形成类似盘状的天体，物质不足落在盘中央，形成恒星，而旋转臂的物质收缩形成行星。恒星的定义是：恒星是指宇宙中靠核聚变产生的能量而自身能发热发光的星体，一般质量和体积都较大。为什么恒星会发光、发热？万有引力使中心区域受到强烈的压缩释放热量升温，形成热辐射，当中心温度上升到一千万度，引发热核反应。就是 4 个氢原子聚变为 1 个氦原子，产生了大量的光和热。物质受热膨胀，这时内部压力与万有引力处于相对平衡。热核反应强烈时，恒星光趋向紫色，热核反应弱时，光趋向红色。内部压力减弱，万有引力作用使恒星再收缩。介绍小质量恒星、中质量恒星、大质量恒星。质量小于太阳质量的 3 倍为小质量恒星，质量为太阳的 3-8 倍为中质量恒星，质量大于太阳质量 8 倍为大质量恒星。大质量恒星的形成有两种理论，都是得不到观察结果的证实。思考：1距离地球最近的恒星是什么星？2夜晚所能看到的距离地球最近的恒星是什么名称？属于哪个星座？课题：最近的恒星-太阳教学目的：1太阳的物质组成和圈层2太阳的一些基本数据重点：太阳的物质组成和圈层难点：不同参照系中的太阳大小 教学过程：三最近的恒星-太阳恒星是宇宙中基本的天体，距离地球遥远。其处在不断的运动中，但我们人类看恒星似乎基本不动，所以称为恒星。距离人类最近的恒星是太阳，它不属于任何星座。太阳为小质量恒星，由炙热的气体组成，主要成分是：氢、氦。太阳能量来源为核聚变。想一想：核聚变需要哪些条件？阅读材料：核聚变是指由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压） ，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。原子核中蕴藏巨大的能量，原子核的变化（从一种原子核变化为另外一种原子核）往往伴随着能量的释放。如果是由重的原子核变化为轻的原子核，叫核裂变，如原子弹爆炸；如果是由轻的原子核变化为重的原子核，叫核聚变，如太阳发光发热的能量来源。核聚变对地球的影响：太阳稳定地向宇宙发射能量，其中约有 22 亿分之一的能量到达地球，为地球光和热的主要来源。作用：维持地球表面的温度，为生产和生活提供能源。太阳的外部圈层：我们所看到的太阳表面为光球，是太阳光的主要来源，光球以上是色球，色球外围为日冕，三个圈层合起来构成太阳大气。那么，太阳有多大？太阳在宇宙中属于小质量的恒星，但与地球比较，它又是很大。太阳基本数据如下：直径为地球的 109 倍，体积为地球的 130 万倍，密度仅为地球的 1/4，质量为地球的 33 万倍，重力加速度为地球的 28 倍。想一想：为什么说万物生长靠太阳？如果把太阳比做篮球，那么，地球应该用什么来比较？课题：太阳系教学目的：1能说明太阳系的组成2九大行星的基本特征重点：太阳系的组成难点：开普勒行星运动规律教学过程：四太阳系太阳系是由太阳万有引力约束的天体组成的系统，最大范围可延伸到 1 亿光年以外。太阳系的主要成员有：太阳、九大行星、小行星、彗星、气体和尘埃。太阳：质量占太阳系总质量的 99.8%，是太阳系的中心天体，它引力控制着整个太阳系。复习太阳的基本数据。九大行星：距太阳远近依次为 水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、冥王星。九大行星的运动特征共面性：九大行星绕日公转几乎在同一平面。同向性：九大行星公转方向与地球公转方向相同。近圆性：公转轨道同圆接近的椭圆形。阅读材料九大行星都在接近同一平面的近圆轨道上，朝着同一方向公转。多数自转方向与公转方向相同。九大行星的结构特征根据九大行星的质量、大小、化学组成等结构特征的共性和差异。将九大行星划分为三类与地球类似的称之为类地行星，体积和质量都大的称之为巨行星，第三类是距离太阳远称之为远日行星。类地行星：包括水星、金星、地球和火星；由石质和铁质组成，半径、质量小，密度大。巨行星：包括木星和土星；体积大，密度小，卫星多，有光环。远日行星：包括天王星、海王星、冥王星；密度介于类地行星和巨行星之间，温度低。冥王星体积最小，比月球还要小。资料：国际天文学联合会第 26 届大会刚刚通过了新的行星定义，根据决议，冥王星被从太阳系九大行星中“除名”后，为表示该含义建议将其中文译名改为冥神星，以体现低于天王星、海王星，而与谷神星、緍神星等同属矮行星的含义。开普勒行星运动定律第一定律（椭圆定律）：所有行星绕太阳运动轨道是椭圆，太阳位于椭圆上的一焦点。第二定律（面积定律）：连接行星和太阳的直线在相等时间内扫过的面积相等。第三定律（周期定律）：行星绕太阳运动的公转轨道平均半径立方成正比。思考：为什么地球在近日点速度较快，在远日点速度较慢？（地球近日点 0.9823 日地距离、地球远日点 1.0167 日地距离）小行星的发现17 世纪初，天文学家开普勒发现，在火星轨道与木星轨道之间，似乎存在一个太阳系行星的“空缺” ，这里应该有一个未知的行星存在。18 世纪德国数学家提丢斯能十分精确计算各行星之间的数学公式，并由柏林天文台台长波得公布于众，a n=4+32n-2 这公式被称为提丢斯波得法则。但“提丢斯定则”中 28 位置上没有发现行星，直到 1800 年 1 月 1 日意大利天文学家皮茨在观测是偶然发现名叫“谷神星”的小行星后，天文学家又发现三千多颗小行星，小行星带被确认下来。探究：上网搜索小行星带的成因假说。 （行星爆炸说、木星引力说）海王星的发现：海王星的发现是根据天王星运行的摄动用数学公式推算出来的。1845 年英国亚当斯计算出海王星运行轨道交给皇家天文台，皇家天文台不以观察，失去了发现海王星的机会。1846 年法国勒威耶也独立算出海王星的运行轨道，交给柏林天文台，由伽勒博士观测到，因此获得发现荣誉。阅读材料确定八大“行星 ”行星必须要符合三个条件：该天体要绕着太阳公转；有足够大的质量，要能够依靠自身的重力作用，通过流体静力学平衡，使自身形状达到近似球形；该天体在公转区域中起着支配性的作用，不受轨道上相邻天体的干扰。按照该方案，金星、土星、木星、水星、地球、火星、天王星、海王星为太阳系八行星。矮行星须具备四个条件：该天体要绕着太阳公转；有足够大的质量，要能够依靠自身的重力作用，通过流体静力学平衡，使自身形状达到近似球形；该天体在公转区域中不具备支配性的作用，受轨道上相邻天体的干扰；该天体不是卫星。据此，冥王星、谷神星、卡戎星和 2003UB313（齐娜星）将被归入矮行星行列。 课题：地球的公转教学目的：1理解地球公转的现象2理解地球公转的地理意义重点：地球公转的地理意义难点：开普勒行星运动第二定律正午太阳高度的计算 0 3 6 12 24 48 964 7 10 16 28 52 100水星 金星 地球 火星 ？ 木星 土星 教学过程：复习旧课宇宙定义：广袤空间和其中存在的天体无穷空间，无限时间以 宇宙大爆炸循环理论解释：时间不知什么时候开始，也不知什么时候结束。空间有多大？无穷大！我们所认识的宇宙是有限的；由无数个类似银河系的星系所组成，我们称为总星系。天体指 恒星、星云、行星、卫星、彗星、气体和尘埃。宇宙间基本天体是恒星和星云。恒星与星云的区别：在于质量、体积、密度。恒星能够发光和发热（核聚变） 。太阳的大气分层：光球、色球、日冕。光球是可见光的源地。太阳的活动是黑子和耀斑。太阳系的组成：以太阳为中心，由太阳引力约束的天体。太阳的质量占太阳系总质量的 99.8%。九大行星的结构特征：类地行星（水星、金星、地球） ，巨行星（木星、土星） ，远日行星（天王星、海王星、冥王星） 。但冥王星与最为接近它的海王星缺乏相似性：海王星是巨大的气体行星，冥王星由冰和岩石构成，体积小；这行星轨道面偏离 17，轨道较扁（1979年 1 月开始-1999 年 2 月比海王星距离太阳近） 。最近冥王星被降级为矮行星，名称改为冥神星。 讲解新课：五地球的公转阅读材料：开普勒第二定律（面积定律）：从太阳到行星所连接的直线在相等时间内扫过同等面积。1地球公转的定义：地球在自转同时又倾斜着身子绕太阳进行旋转，叫地球公转。2公转的数据日地平均距离 14960 万千米。回归年 365 日 5 时 48 分 46 秒。恒星年 365 日 6 时 9 分 10 秒。恒星年是地球公转的真正周期。回归年是季节变化周期，生活中用回归年。平均线速度为 30 千米/秒（近日点 29.3 千米/秒、远日点 30.3 千米/秒） 。平均角速度1/天。3公转的地理意义昼夜长短的变化：倾向太阳一侧的半球昼半球大于夜半球，地轴倾斜方向保持不变，而太阳直射角不断的变化，造成了昼夜长短不断的变化。正午太阳高度的变化：由直射点向南北两侧递减（直射点在南北回归线之间来回移动） 。公式：太阳高度90当地纬度直射点纬度太阳直射点的纬度夏季取正值、冬季取负值例：北京（3954N）春、秋分 太阳高度9039540506夏至日 太阳高度90395423267332冬至日 太阳高度903954（2326）2640四季的变化：由于正午太阳高度角有的时段大，有的时段小；白昼时间也是有的时段长，有的时段短。我们把正午太阳太阳高度最大、白昼时间最长的季节称为夏季；我们把正午太阳