高中地理中图版 (2019)必修 第一册第一节 地球所处的宇宙环境学案设计

第一节　地球所处的宇宙环境

一、宇宙

1.宇宙:是时间、空间和万事万物的总称。

2.天体:星云、恒星、行星、流星体、彗星以及星际物质,是宇宙间物质存在的形式。

3.天体系统:

(1)概念:运动中的天体相互吸引、相互绕转,构成天体系统。

(2)层次。

二、太阳系

1.组成:包括太阳、八颗行星及其卫星、众多的小行星、彗星、流星体和行星际物质等。

2.八颗行星:

(1)距日由近及远的顺序为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

(3)共同的运动特征:围绕太阳,在几乎同一平面上沿近似正圆的椭圆轨道上自西向东运行。

三、地球

1.地球的普通性:

(1)与其他七颗行星一起围绕太阳公转。

(2)与水星、金星和火星都是类地行星,有许多相似之处。

2.地球的特殊性:

(1)特殊性的表现:是目前人类发现的太阳系中唯一有生物的天体。

(2)存在生命的条件。

①地球本身条件。

②所处的宇宙环境——安全。

　　与其他行星绕日公转的轨道均呈椭圆形,轨道面几乎在同一平面上,绕日公转的方向是自西向东。大、小行星各行其道,互不干扰,宇宙环境比较安全。

四、太阳辐射对地球的影响

1.太阳的外部结构:

　太阳大气层从里到外分为光球层、色球层和日冕层三个圈层。

2.太阳辐射:太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射能量的现象。

3.太阳辐射对地球的影响:

(1)为地球提供光和热,维持着地表温度,是地球上水、大气运动和生命活动的主要动力。

(2)为人类生活、生产提供能量。

五、太阳活动对地球的影响

1.太阳活动:

(1)概念:太阳大气各种活动和变化的总称。

(2)太阳活动的重要标志:太阳黑子和耀斑。

2.对地球的影响:

【对点连线】

【实践探索】

　2020年6月23日,我国成功发射北斗系统第55颗导航卫星,这标志着北斗全球卫星导航系统全球组网成功。

(1)当导航卫星在发射架上时,是否属于天体?

提示:不是,因为卫星在发射架上时没有脱离地球大气层,所以不属于天体。

(2)当卫星进入预定轨道后,是否属于天体?

提示:是,当卫星进入预定轨道后已经脱离地球大气层,所以属于天体。

【填图绘图】

结合太阳系结构示意画图。

1.填出八颗行星名称。

2.用箭头画出八颗行星的公转方向。

3.画出小行星带位置(用黑点代表)。

提示:

【质疑批判】

判断下列说法的正误

1.太阳系八颗行星都是自西向东公转。 (√)

2.八颗行星公转轨道是圆形。 (×)

3.在八颗行星中地球是一颗普通的行星,但是有其特殊性。 (√)

【对点连线】

【实践探索】

我们日常生活中应用的哪些能源属于太阳能?试举两例。

提示:石油、煤炭、天然气等。

【质疑批判】

判断下列说法的正误。

1.太阳辐射强的地区,热量一定丰富。 (×)

2.地球上的能量全部来自太阳辐射。  (×)

3.到达地球的太阳辐射能量只是太阳辐射总能量中非常少的一部分。 (√)

4.汽车常用的汽油、柴油等燃料都是来自太阳辐射的能量。 (√)

【填图绘图】

结合太阳外部大气层和太阳活动示意画图回答。

1.太阳大气分层:A光球层,B色球层,C日冕层。

2.太阳活动类型:①太阳黑子,②耀斑,③日珥。

【质疑批判】

判断下列说法的正误。

1.太阳黑子是黑色的。  ( × )

2.极光现象出现在高纬地区的夜晚。 ( √)

3.太阳活动产生的地理现象只会给人类带来不利影响。  ( × )

能力一　天体和天体系统的判断

【能力形成】

1.天体的判断——“三看法”判断某一物体是否属于天体:

　　一看空间位置:看其是否位于地球大气层之外,只有在地球大气层之外的才是天体。进入地球大气层或落回地面的物体、未发射的卫星等都不属于天体。

　　二看物质形态:看其是不是宇宙间的物质,一些自然现象不属于天体,如流星现象、陨石等。

　　三看运转轨迹:看其是否在一定的轨道上独自运转。依附在其他天体上运行的物体不属于天体,如在火星上考察的火星车、已经着陆月球的月球车等。

2.判断天体系统的“两个技巧”:

　　一是要相互绕转。不相互绕转不能构成天体系统。如月球与地球相互绕转形成地月系;北斗七星之间没有相互绕转不能形成天体系统。

　　二是要有等级差别。如地球和月球分属行星和卫星,有等级差别,构成天体系统;北斗七星都是恒星,属于同一等级,不能构成天体系统。

　　　　　　　【知识拓展】彗星那些事

　　彗星由彗核、彗发和彗尾,彗尾背向恒星,离恒星越近,彗尾越长。中国民间把彗星贬称为“扫帚星”、“灾星”。

【典题训练】

　　“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四个部分组成。于2020年11月24日成功发射,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球。据此完成(1)、(2)题。

(1)“嫦娥五号”所绕转的天体属于 (　　)

A.卫星　　　B.行星　　　C.恒星　　　D.星云

(2)进入月球轨道的“嫦娥五号”属于 (　　)

①河外星系 ②地月系

③银河系 ④太阳系

⑤可观测宇宙

A.①② B.①②③④

C.②③④⑤ D.①②③④⑤

【解析】(1)选A,(2)选C。第(1)题,“嫦娥五号”是绕月的,月球是地球的卫星。第(2)题,进入月球轨道的“嫦娥五号”还在地月系中,但不在河外星系中。

【类题再练】

　　国际天文学家近期发现,太阳系中存在一对像彗星一样活跃的双小行星。这对小天体一边相互绕转,一边向宇宙中喷射气体和尘埃。这是人类首次发现如此活跃的双小行星。据此完成(1)、(2)题。

(1)双小行星的运行轨道可能介于 (　　)

A.地球和金星之间 B.火星和木星之间

C.木星和土星之间 D.地球和火星之间

(2)比太阳系高一级,比可观测宇宙低一级,且不包含双小行星的天体系统是 (　　)

A.地月系   B.银河系

C.河外星系  D.可观测宇宙

【解析】(1)选B,(2)选C。第(1)题,根据所学知识可知,太阳系中的小行星主要分布在小行星带,而小行星带位于火星和木星轨道之间,因此双小行星的运行轨道可能介于火星和木星之间。地球和金星之间、木星和土星之间、地球和火星之间很少有成群结队的小行星出现。第(2)题,根据所学知识可知,目前我们发现的天体系统从高到低依次有可观测宇宙、银河系和河外星系、太阳系和其他恒星系统、地月系和其他行星系统。比太阳系高一级,比可观测宇宙低一级的天体系统是银河系和河外星系。材料信息表明,双小行星位于太阳系,则双小行星位于银河系。由此推断,比太阳系高一级,比可观测宇宙低一级,且不包含双小行星的天体系统是河外星系。

　　　　【补偿训练】

　　 “天上星,亮晶晶,我在大桥望北京……”一首清脆的儿歌传唱几十年,引发了人们无限的遐想和憧憬。据此回答(1)、(2)题。

(1)材料中的“天上星”指的是 (　　)

A.彗星　　B.行星　　C.恒星　　D.星云

(2)依据材料可推知,在观察到的“亮晶晶”世界里共有几级天体系统 (　　)

　　A.一级　　B.二级　　C.三级　　D.四级

【解析】(1)选C,(2)选C。第(1)题,夜晚恒星的亮度最高,平时夜晚用肉眼看到最多的天体应是恒星。第(2)题,我们观察到的“亮晶晶”世界就是银河系,包含三级天体系统。即银河系——太阳系——地月系。

能力二　行星能否存在生命的条件分析

【能力形成】

生命存在条件的分析思路

【特别提醒】

地球生命存在的条件可分为内部条件和外部条件。内部条件包括温度、大气、水,外部条件包括安全的宇宙环境和稳定的太阳光照。

　　　　　　　【知识拓展】大气层对地球的三大作用

(1)大气是地球的防弹衣;地外物质进入大气层后会燃烧。

(2)大气是地球的保护伞;地球臭氧层可以吸收紫外线。

(3)大气是地球的天然空调;白天大气削弱太阳辐射,晚上大气可以保温。

【情境探究】

　　2020年7月23日12时41分,中国“天问一号”火星探测器,在海南文昌航天发射场点火升空。“天问一号”将一次完成“环绕、着陆、巡视”三大目标。如果任务成功,中国将成为世界上首次探索火星即完成软着陆任务的国家。

探究

(1)据所学知识分析火星表面与地球环境特征差异。(区域认知:对区域的特征、问题进行分析)

提示:火星表面温度与地球最接近;火星自转周期与公转周期也与地球相差不大,其温度变化也不是很大。

(2)若在火星上生存,需要改造哪些环境条件?(综合思维:要素的综合)

提示:火星是太阳系中距离太阳第四近的行星,它离太阳的距离远于地球,因此温度条件比地球要差;此外,火星的质量和体积比地球小,可能吸引住的大气也比地球少,大气密度小于地球;火星上也没有水。因此温度、大气和水都需要改善。

【典例示范】

　　(2021·营口高一检测)电影《流浪地球》讲述太阳即将毁灭,人类面临绝境。因此人类将开启“流浪地球”计划,地球最终将泊入比邻星宜居轨道,成为比邻星的行星。下图为地球泊入比邻星轨道示意图。读图完成(1)、(2)题。

(1)地球在流浪过程中依次经过的天体运行轨道是 (　　)

A.水星、金星、火星、木星

B.金星、木星、火星、天王星

C.火星、木星、土星、天王星

D.木星、土星、海王星、天王星

(2)关于地球泊入比邻星宜居轨道后的推测,不可信的是 (　　)

A.地球与比邻星距离适中,能保持适宜的温度

B.地球表面有坚硬的岩石,能避免星际物质撞击

C.比邻星性质较为稳定,能提供稳定的光照条件

D.宜居轨道能提供较为安全、稳定的宇宙环境

【思路点拨】解答该题的思路如下:

【解析】(1)选C,(2)选B。第(1)题,太阳系自内向外依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。地球流浪至比邻星需要远离太阳,自内向外运行。要经过火星、木星、土星、天王星、海王星轨道。第(2)题,地球最终将泊入比邻星宜居轨道,说明该地有适宜生命存在的条件。若地球与比邻星距离适中,则会使地球保持适宜的温度,液态水能够存在;星际物质运行速度较快,大陨星与地球碰撞会对地球造成巨大破坏;稳定的光照条件安全稳定的宇宙环境,大小行星各行其道、互不干扰,是生命存在的条件。

　　　　【补偿训练】

　　 行星LHS　1140b距离地球约39光年,它围绕一颗红矮星运行,其位置刚好在这颗红矮星周围的宜居带范围内,但宜居带上的行星并非都宜居,要诞生智慧通常应具备“金锁链条件”。据此完成(1)、(2)题。

(1)行星LHS　1140b所在天体系统是 (　　)

A.地月系   B.太阳系

C.银河系   D.河外星系

(2)下列不属于生物生存“金锁链条件”的是 (　　)

A.生物生存所需的液态水

B.适宜的温度

C.较厚的大气层

D.稳定的太阳光照

【解析】(1)选 C ,(2)选D。第(1)题,材料信息表明,行星LHS　1140b距离地球约39光年,而地月系的平均直径仅38万千米;太阳系最大直径有2～6光年,最小直径约为2光年,因此该行星所在的天体系统不可能位于地月系、太阳系。银河系的直径介于10万光年至18万光年之间,而行星LHS　1140b距离地球约39光年,因此该行星所在天体系统可能在银河系。离地球最近的河外星系——仙女座大星系离地球约254万光年,而该行星距离地球约39光年,因此该行星不可能位于河外星系。第(2)题,金锁链条件是科学家给地球经过千百年环境演变后现有的、适宜生命生存的生态条件所起的名字,正是因为有了金锁链条件,人类及其他所有生命体才得以在地球上生存。金锁链条件是指地球上拥有可供生命生存所需的液态水、适宜的温度和比较厚的大气层等这些条件。因此不属于生物生存“金锁链条件”的是稳定的太阳光照。

能力三　太阳对地球的影响

【能力形成】

1.太阳辐射及其对地球的影响:

(1)影响太阳辐射的因素。

【特别提示】一天中太阳辐射强度也有变化,从日出到正午前后,太阳辐射强度逐渐增大,正午到日落,太阳辐射强度逐渐减弱。阴雨天气,大气削弱作用强,太阳辐射强度较小。

(2)全球年太阳辐射的分布规律。

①大体从低纬向高纬递减,南、北半球纬度值相同的地区太阳辐射量随月份变化的规律相反。

②同纬度地区,由沿海向内陆递增,地势高处太阳辐射强,地势低处太阳辐射弱。

③时间分布:夏季太阳辐射强于冬季。

(3)我国年太阳辐射总量的分布规律。

①总体特征:从东部沿海向西部内陆逐渐增强。如下图所示:

②特例分析。

2.太阳活动对地球的影响:

(1)太阳大气分层及其对应的活动类型。

 (2)太阳活动对地球的影响。

【典例示范】

　下表为我国四个城市12月与6月的太阳辐射强度表。据此完成(1)、(2)题。

(1)①、②、③、④代表的城市依次为 (　　)

A.哈尔滨、西宁、上海、北京

B.北京、上海、西宁、哈尔滨

C.西宁、哈尔滨、北京、上海

D.上海、西宁、哈尔滨、北京

(2)6月,③城市太阳辐射强度偏小的主要因素是 (　　)

A.太阳高度　B.天气状况　C.地形地势　D.下垫面性质

【思路点拨】解答该类题可从以下思路进行:

【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,我国太阳辐射强度西部大于东部,夏季大于冬季。②城市冬夏季都是四个城市中太阳辐射强度最大的,所以是西宁;①城市夏季和冬季太阳辐射强度差异大,影响因素主要就是纬度,故为哈尔滨。第(2)题,③城市在夏季的时候由于降水多,云层厚,大气的削弱作用强,到达地表的太阳辐射少。

【常见图形】

图形1　太阳系简化图

图形2　部分行星变式图

【探源母图】

1.图形实质:试题中的各种太阳系变式图实质都是教材图呈现的太阳系八颗行星的相对位置、小行星带的位置、行星的运动特征和结构特征、彗星的运动特征等知识。

2.学科素养:读懂此图需要具备一定的综合思维与地理实践力等学科素养。

【母图探究】

太阳系示意图

思考

(1)太阳系中主要的天体类型有哪些?

提示:恒星、行星、卫星、流星体、彗星等。

(2)太阳系八颗行星的运动有何共同特征?

提示:同向性、近圆性、共面性。

(3)小行星带位于太阳系中哪两颗行星之间?

提示:火星与木星之间。

　　(水平1)2020年12月,嫦娥五号月球探测器圆满完成我国首次月壤采样返回任务。小明为同学们讲解该任务时,绘制了从北极上空俯视的太阳系局部示意图。据此完成1、2题。

1.月球是距离地球最近的自然天体,它是 (　　)

A.恒星   B.行星

C.卫星   D.彗星

2.其他同学指出小明同学绘制的示意图和文字标注有个别错误,这些错误是 (　　)

①水星金星标注错误 ②行星公转方向错误

③远日行星标注错误 ④小行星带位置错误

A.①②  B.①③  C.①④  D.②④

【解析】1选C,2选B。第1题,月球是地球唯一的一颗天然卫星。第2题,八大行星按照距离太阳由近及远的顺序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星;图中水星金星标注错误;其中远日行星是:天王星和海王星,图中远日行星标注错误。

　　(水平1、2)宜居带是指一颗恒星周围适宜生命存在的理想区域,下图为太阳系的宜居带分布图。读图,完成3、4题。

3.位于太阳系宜居带的星球除地球外还有 (　　)

A.火星  B.木星  C.金星  D.水星

4.图中宜居带理想区域确定的主要依据是 (　　)

A.大气条件 B.生物条件

C.水分条件 D.温度条件

【解析】3选A,4选D。第3题,读图,根据太阳系行星分布规律,位于太阳系宜居带的星球,除地球外还有火星;其他行星不在宜居带内。第4题,图中宜居带理想区域确定的主要依据是日地距离适中,有适宜的温度条件;火星的水分、大气条件不适宜生命生存,没有发现生物存在。

　　(水平2)美国宇航局曾经捕捉到了惊人影像,疯狂24小时三次太阳耀斑巨大爆发,据此回答5、6题。

5.此次太阳耀斑对地球带来的影响可能包括 (　　)

A.全球出现大面积停电

B.许多地区的无线电短波通信中断

C.我国东北地区上空出现极光

D.全球许多国家出现强烈地震

6.上题所述影响最强的时刻可能出现在当地 (　　)

A.黎明 B.中午 C.傍晚  D.午夜

【解析】5选B,6选B。第5题,太阳耀斑增多时,其发射的电磁波会扰动地球大气的电离层,使地球上的无线电短波通信受到影响,甚至中断。第6题,一般情况下,太阳光线最强,相应地到达大气层的电磁波最多,对无线电短波通信的影响也最大。

　　(水平2)下图是我国30°N地区年太阳辐射总量分布图,读图,完成7、8题。

7.下列四地中,太阳辐射总量差异最大的两地是 (　　)

A.①地与②地 B.①地与③地

C.③地与④地 D.②地与③地

8.由图可知,下列四地最适宜建设太阳能发电站的地点是 (　　)

A.①地 B.②地  C.③地  D.④地

【解析】7选B,8选A。第7题,读图,根据图中经纬度信息判断,①地位于青藏高原,海拔高,空气稀薄,大气削弱作用弱,太阳辐射量最多,超过125亿J/m2;③地位于成都平原,阴雨天气多,太阳辐射量最小,约为105亿J/m2,两地太阳辐射总量差异最大。第8题,太阳能发电站应建在太阳能丰富的地区,图示①地太阳辐射量大,最适宜修建。

9. (水平1、2)读太阳系示意图,回答下列问题。

(1)在A、C、D、E、F五颗行星中,有生命物质存在的星球对应的字母是____________,其表面温度低于D、F, 由此可见,地球有适宜生命生存的温度主要得益于适中的____________。 

(2)图中扁长椭圆轨道是彗星轨道,请在 B 处画出彗尾和 C天体绕日公转方向。

(3)地球是太阳系中唯一存在生命的天体,请把地球上存在生命的条件按照因果关系连接起来。

【解析】本题主要考查太阳系模式图和地球上存在生命的条件。第(1)题,由图中小行星带的位置及距离太阳的远近可以判断出:A-地球,C-火星,D-水星,E-木星,F-金星。太阳系中八颗行星热量都来自太阳,所以表面温度随与太阳的距离减小而升高。第(2)题,彗尾的方向永远背离太阳,太阳系中八颗行星的公转方向均为逆时针。第(3)题,属识记性内容。

答案:(1)A　日地距离

(2)画图略(彗尾背离太阳,C公转方向为逆时针)。

(3)如下图所示: