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六年级下科学教参(宇宙)

发表时间:2015-1-5  浏览次数:2966  
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一、单元概述
与学生交流过程中,我们会发现学生们已经知道了许多有关地球、太阳、月亮、星球的知识,甚至还可以讲出黑洞、超新星爆炸、类星体等科学词汇来。我们都会惊叹学生所接触的信息面之广泛,也会慨叹人类对宇宙奥秘孜孜不倦的追求与探索,以至留下如此丰富多彩的智慧成果。
但仅仅停留在学生已有的认知层面是不够的,我们应该思考:学生有没有观察过月亮的阴晴圆缺?对于各种词汇,他们理解吗?探究宇宙的方法一观察、推理与发现,学生了解与体验过吗?这个单元的教学就是要让学生在星空下来感知宇宙,在感知的基础上,在所提供信息的基础上,进行有关太阳系、一些星座、星系等模型的建构,形成初步的、浅显的、有系统的对宇宙的认识。在头脑中形成有一定解释力的宇宙的体系或结构模型。
当然,在这一单元中培养学生对天文的兴趣,也是重要的教学日标。
本单元包括这样几课。
第一课,“地球的卫星一月球”。让学生对月球的基本情况、运动方式以及人类对月球探索的过程有一定的了解,完成一张自己的月球卡的制作。
第二课,“月相变化”。让学生通过画月相的活动,了解月相的变化,在对月相进行排列的过程中对月相变化的规律有所认识,并通过模拟活动试着解释月相变化的原因。最后,让学生观察白天的月相,对月相变化的情况进行实践检验。
第三课,“我们来造环形山”。通过一个有趣味的活动一造环形山,让学生在制作月球环形山模型的过程中,对环形山的成因展开探究。
每四课,“日食和月食”。让学生对有趣的天文现象一日食和月食展开探究,这需要学生运用前面所学的有关日、月、地三天体运动模式的知识,模拟再现日食和月食,从而明白这两种现象发生的原因。
第五课,“太阳系”。让学生了解太阳系的构成,并在此基础上,根据数据表处理数据,并建立太阳系模型。学生将惊奇地发现,所建太阳系模型与有关太阳系示意图相差甚远。
第六课,“在星空中(一)”。学生将实际做一个星座模型,从而明白星座实际是远近不同、彼此没有联系的恒星在天空中形成的视觉构图。
第七课,“在星空中(二)”。学生将了解夏季主要星座的特点,并根据制作的星图去实际观察天空中的星座。这将有助于培养学生的观察能力和对天文的兴趣。
第八课,“探索宇宙”。学生将了解宇宙的组成、规模、运动变化等,同时了解人类对宇宙探索的成果,人类探索宇宙的过程和所付出的努力。
通过这八课的学习,希望学生认识到,宇宙是一个系统,由大小不同的星系构成;组成宇宙的星系或星体都在运动变化,分布在不同的宇宙空间并有不同的特征;宇宙是庞大的,但是可以被人类探索、发现和认识的。
在实际的教学活动中,为了增强单元教学的活动性,教科书设计了一些探究性活动,如画月相、造环形山、日食的模拟实验、建太阳系的模型、建北斗一七星模型、制作活动星图等,使学生对宇宙的理解建立在一些丰富多彩的科学探究活动的基础之上。这是本单元的特色之一。
另外,教科书还设计了一些课后的活动,如观月、观星、收集资料等,希望这些活动能激发和培养学生学习天文的兴趣。
本单元在活动的开展过程中会遇到许多困难。主要来自两个方面:一、客观存在的观察障碍,如天气、灯光等;二、夜间观察活动较难组织、开展。这对教师来说是一个挑战,需要我们在教学实践中采用多种方法加以解决。
二、单元教学目标
科学概念
.月球是地球的卫星,月球在运动方式、体积大小、引力大小、表面特征等方面有别于其他星球。
.太阳、地球、月球的运动变化导致日食和月食现象。
.星座是远近不同的恒星在天空中形成的视觉构图。
.宇宙是由类似太阳系、银河系、河外星系等大小不同的天体系统组成的庞大的系统,它在不断的运动变化。
.宇宙是可以被人类认识的,人们通过不断地改进各种观测技术发现了越来越多的宇宙奥秘。
过程与方法
多渠道收集、整理信息,按照科学探究的要求进行信息交流和讨论。
根据已有的现象进行简单的逻辑推理并做出假设。
.初步学习利用模型来解释自然现象,并对如何建立模型、如何让模型更具解释力有所认识。
.对模拟实验中的现象进行细致的观察,根据现象进行逻辑推理,探究天文现象或事物的成因。
.用合理的形式展示自己的观点或看法。如画简图、示意图、结构图或做实物模型
情感态度价值观
.认识到在讨论交流中对信息进行分析比较,对于丰富、修正、完善原有的认识是必要的。
.认识到科学是永无止境的探索宇宙是可以被我们认识的。体验科学实验的严谨、客观和乐趣,对探究宇宙天文产生较浓厚的兴趣。意识到模拟实验及推测与客观真实是有一定距离的。
三、分课时教学建议
第1课地球的卫星
月球
(一)背景和目标
在茫茫宇宙的无数天体中,月球只是一个小天体。但是,由于月球距地球最近,对于地球来说,除了太阳之外,天空中没有任何天体比月球对地球的影响更加显著。因此,月球同人类的关系是非常密切的。
月球是地球以外留下人类足迹的第一个天体,也是日前人们最熟悉的天体。月球与地球之间的距离约为38万千米。月球公转的周期是:恒星月27.5天;朔望月29.5天。月球公转与自转的方向是自西向东的,公转速度为1.02千米/秒。月球的体积相当于地球体积的1/49,月球质量约是地球的1/81,月球引力大约只有地球引力的1/6,因此,同一个物体在月球上要比在地球上轻得多。月球没有大气层存在,处于一种高度的真空状态,连声音都无法传播。月表的温度变化非常剧烈一白天最热时,温度可达12'70C;夜间最冷时,温度则可降到一1830C0
月球表面有数量众多的环形山。
月球上没有水,没有生命存在。
当然,这些有关月球的基础知识,不是要求每个学生都记忆的,而是希望学生在查阅资料的过程中,对这些有所了解。在交流过程中,对月球形成一个概括性的认识一月球在诸多方面的特征都与地球不同。
科学概念
.月球是地球的卫星,在运动方式、体积大小、引力大小、表面特征等诸多方面同地球不同。
过程与方法
.利用多种渠道收集有关月球的信息。
.按照科学探究的要求进行信息交流、讨论,并且整理有关的信息。
情感态度价值观
.知道对信息进行分析比较,尝试对信息的可信度进行判断是必要的。
.知道科学的进步需要永无止境的科学探索精神。
.发展对宇宙天文探索的兴趣。
(二)教学准备
为每个小组学生准备:有关月球的书籍、图片、记录卡片。
为全班学生准备:有关月球的多媒体资料
(三)教科书说明
第一部分:人类对月球的探索
1.几组图片反映人类对月球的探索认识过程:从远古开始的用肉眼观察月球,用石头、木碳等来作观月记录;用望远镜来观察月球;无人探测器近距离对月球进行科学探测:人类登月进行科学考察与实验。
2.这一个历时几千年的过程,不仅仅是探测工具不断改进的过程,更重要的是一个科学不断推进,人类锲而不舍、不断追求精神的写照。
3.可采用多种方法来进行教学,如看录像资料、诵吟诗词、讲登月故事等。
第二部分:我的“月球卡”
1.让学生课前搜集有关月球的资料,在课堂上进行交流并记录在“月球卡”上,这是本课的一个重点内容。这是一个信息交流的活动,也是一个知识不断扩展、形成“头脑风暴”的过程。
2.教科书中将学生信息交流的主题集中在月球的运动、月球的地形、月球与地球的对比、月球的其他情况这四个主题上。当然这只是几个可供参考的主题。在教学过程中这几个主题可以平行展开,也可以有所侧重展开,可以是分小组展开,也可以集中进行交流,总之教师在教学实践中完全可以按照自己班级的情况灵活开展活动。
3.教师让学生围绕几个有关月球的主题开展讨论交流活动时,学生们会把不同地方收集到的有关月球的知识“广而告之”,收集到的有关月球的知识可能是相同的,也有可能会出现差异,这正是交流的价值所在,它其实就是一个科学探究的过程。学生会因为知识的相同而加深印象,也会因为差异产生分歧而产生探究的兴趣。如月球的公转周期有几种,其中包括常说的恒星月和朔望月二种周期。恒星月周期为27.5天,也就是月球绕地球运动的真正的周期;朔望月周期是29.5天,是两次朔月或望月的周期,是月球围绕随太阳公转的地球一周的时间。学生也许不会真正理解这两者之间差异的原因,也不需要在课堂上真正让学生理解,而是让学生产生弄清楚二者差异的兴趣。
4.与书中四个交流主题有关的信息罗列如下。
月球公转周期:恒星月周期为27.5天;朔望月周期是29.5天;月球的公转与自转的方向是自西向东的,公转速度为1.02千米/秒。
月球基本数据:与地球的平均距离为38.4万千米,直径3476千米,表面积有3800万平方千米,质量为7350亿亿吨。月球的地形:主要有两种,月海和环形山。月海是由凝固的熔岩构成的盆地,是无一滴水的“海”;环形山为数众多,直径超过1千米的就有33000多个。
人类登月:1969年7月20日美国“阿波罗11号”宇宙飞船在月球表面着陆,宇航员阿姆斯特朗在月球上印下了人类的第一个足印。其后又有十多位宇航员先后登上了月球。
5.教学中,可让学生阅读教科书中的补充资料。该资料十分形象地说明了月球的一些特征。
(四)教学建议
1.引人。
.同学们,我们都知道地球有一个卫星,那就是月球。有关月球的诗歌、神话故事有许多,你能不能背一首诗或讲一个故事给大家听一听?
.从同学们的诗或故事中,说明自古以来,人们就特别关注这个离我们最近的星球,月球到底有哪些奥秘,人们又是怎样去探索认识月球的呢,我们就开始今天的学习。
2.人类对月球的探索。
.先请同学们看几张图片,说一说图片的主要内容。
.问一问大家,图中观察月球的工具分别是什么?从这些工具的发展过程,你知道了些什么?
.对这些工具,你有没有补充的内容,说出来给大家听一听。
3.我的“月球卡”。
.课前让大家收集有关月球的信息,你收集到的是月球的哪个方面的信息?
.从大家收集的信息主题来看,主要集中在几个方面:一是月球的基本情况数据;二是月球的运动;三是月球的地形;四是有关人类登月的事。下面就分四个大组进行这四个方面情况的交流,你可能根据你收集的信息或你感兴趣的方面选择参加哪一小组。
.在小组信息交流之前,问一问大家,小组交流时如何进行发言,发言中有的信息会有冲突该怎么办,比如说有的同学收集到月球的公转周期是27天,有的是29天,到底我们该相信谁的,遇到这样的问题如何处理。
.经过大家的讨论,交流时的规则是:轮流发言,发言者要说明信息的来源;资料有冲突的地方,这节课不解决,但要记下来。
.分小组讨论交流。教师巡视指导。
.交流后个人完成基本信息卡的制作,将有关的信息填写在书中。
4.课后扩展。
.你们还想进一步收集有关月球资料吗?在讨论中产生了哪些分歧,如何解决呢?
.阅读教科书的补充资料
第2课月相变化
(一)背景和目标
在地球上观察到的月球明亮部分的多种形象叫做月相。月相变化是有周期性的,由朔到望再到朔的演变过程就是月相变化的一个周期。月球的规律性的圆缺变化与它和太阳、地球的相对位置有密切的关系。由于月亮本身不发光,所以它无论转到什么位置,总是对着太阳的一面明亮而背着太阳的一面黑暗。因而,在月球绕地球转动的过程中,由于太阳、地球、月球的相对位置不同,看到的月球明亮部分的形象也就不同,因而出现了不同的月相。
本课主要是让学生认识到月相是变化的,变化是有规律性的。农历上半月由缺到圆,下半月再由圆到缺。在模拟月相变化的实验中,让学生初步认识到月相变化跟月球不发光有关,跟太阳照射有关,跟月球在围绕地球公转有关。而月相变化的根本原因,日、月、地三者转动产生的位置关系变化,不是本课要研究的内容。
月相变化的规律,学生不一定都能在课堂上形成认识,故教科书安排了一个课后观察月相的活动,希望学生在实际观察中验证并形成较稳固的认识。从教学的难度上看,本课和以前的教科书相比,大大降低了,但对观察的要求提高了一要求学生持续一个月进行观察,在观察过程中详细记录月相的形状、月相所在天空的位置、月相的农历时间、太阳在天空的位置。这对发展他们的科学探究精神和方法是有利的。
科学概念
.月相在一个月的不同时期有不同的形状。
.月相变化是月球围绕地球公转过程中形成的,变化是有一定规律的。
过程与方法
.持续地观察月相的变化过程。
.根据已有的现象进行简单的逻辑推理而做出假设,同时能在小组学习中收集整理别人的观点,并且根据一定的事实对自己的假设进行调整。
.初步学习利用模型来解释自然现象。
情感态度价值观
.初步意识到宇宙是一个变化的系统。
.培养自主性和合作意识。
(二)教学准备
为每个小组学生准备:圆纸片、笔、剪刀等。
(三)教科书说明
第一部分:画月相
1.让学生根据曾经观察过的月相情况将月相画出来,也就是说是写实的,不需要艺术想象或加工。
2.让学生找出判断月相正确与否的标准,其意义在于让学生认识月球的一个特征--一个不发光的天体,并为后面的模拟活动打下基础。
3.如何判断所画月相是否正确呢?所画月相明暗相接的圆弧的半径稍大于圆的半径。因为月球不发光,球体的一半被阳光照亮。这样,学生就会知道美术课中所画的弯弯的月亮,实际上并不存在。如图所示。
第二部分:给月相排序
1.该活动的内涵是促进学生学会思考:所画的月相是什么时间发生的?该放在哪一个时间段内的圆圈中?月相变化是否有规律性,有什么样的规律性?
2.学生在贴月相纸片的过程中,会发现诸多问题,如:为什么同一时间的圆纸片中所贴的月相不同?为什么有的时间的圆纸片中没有贴月相?为什么有的时间的圆纸片中贴了许多月相?所贴的月相所放的时间会不会有错?为什么有的月相是亮面在下,有的在上,有的在左,有的在右,谁对谁错呢?有了这些问题,会进一步推动学生去反思,去评判,去辩论。这时教师可以顺理成章地让学生去寻找真正的答案一模拟月相变化,并提出观察的要点:月相亮面大小如何变化、月相亮面的方向。
3.月相变化的规律是:上半月,由亏到圆;下半月,由圆到亏,亮面始终朝向太阳的方向。也可以说上半月,人们看到的月亮亮面面积逐渐变大,直至满月,亮面在右侧;下半月,人们看到的亮面面积逐渐变小,直至朔月,亮面在左侧。这部分规律学生总结起来有难度,可让学生在课后观察中加以总结。
第三部分:模拟月相变化
1.模拟实验成功的关键在于:用来模拟月球的半明半暗的球体,它的明亮一面始终向着“太阳”。即“月球”围绕“地球”转动一周时,它只自转了一周。
2.教科书要求处于“地球”位置的学生做好几个观察点的记录。这几个月球运行轨道的观察点,可以在一定程度上帮助学生认识到月相变化的规律,同时也对月相变化形成的原因有所认识。
3.月相的成因不要求学生认识清楚,但通过这个模拟活动让学生认识到:月相变化是月球围绕地球公转过程中形成的,跟月球不发光、太阳只能照亮它的一半有关。
4.模拟活动中,可让几个学生同时处于地球的位置,同时观察记录,并对记录的结果进行比较。
第四部分:观察白天的月相
1.让学生在夜间坚持一个月观察月相是有一定的难度的,也不够安全。因此教科书设计了让学生观察白天的月相,更具操作性。
2.教科书中只画了一张图,实际上是需要学生用两张记录纸,各记录上、下半月的月相。记录的要求书中已经写明。
3.教科书中要求学生在每天的下午放学和上午上学时观察。教师还可以结合当地实际,具体要求每天的几点钟开始观察,比如上午7,30分。因为同一时间观察月相,对于月球这时在天空中的位置的记录才准确。学生才能够发现月相在天空中的位置随时间推移逐渐偏东的规律,即月球在绕地球自西向东公转。
4.教科书中还请学生在同一天的不同时刻观察月相。即夜间7点,8点,9点分别观察一次,学生会发现月相也会逐渐西移。这主要是地球自西向东自转,月球的相对视运动的结果。
5.观察活动中,会遇到一个具体的问题,就是受天气的影响观察不到天空中的月相。观察不到月相时该如何记录?记录下来的月相是否正确?让学生们自行解决他们的问题。学生们会去推测月相是如何变化的,同时也会知道如果观察到的月相越多,则已知的证据越多,而根据月相做出的推测就越可靠。
6.观察白天的月相,既是一个课外观察活动,又是一个课堂延伸的实证活动,有利于帮助学生完成科学概念的建构,有利于培养学生良好的科学思维和科学态度。
(四)教学建议
1.引人。
.教师背诵古诗,引人月相。
.学生说说自己曾经见过的月相。
2.画月相。
.教师给每位学生几张相同大小的圆纸片,请学生在纸上画月相,然后把它剪下来。
.让几位学生把画月相的纸片贴在黑板上,请学生观察:这些月相相同吗?有哪些不同?你认为生活中能否见到这样的月相,为什么?
.请学生判断黑板上所画月相的正误,并说明理由。
.教师出示一个半明半暗的皮球,让它代表月球并让学生观察,提问:如何判断所画月相是否正确?
3.给月相排序。
.请每位学生再画一个月相,并剪下来。
.让学生在黑板上标有时间的圆圈内将月相贴上。
.观察:观察什么?有何发现?从黑板上所贴月相你想到了什么?
.把观察中的想法记人记录表中。
.小组交流。
.问:再请一位同学来对月相进行排序,你能行吗?你为什么要这样排序?月相变化有规律吗?
.教师小结这次活动。并指出交流活动中分歧所在。
4.月相变化模拟活动。
.请学生根据活动要求做模拟实验。
.请学生根据活动做好月相记录。
.全班交流:在不同的观察点,你画的月相是怎样的?为什么只能看到这样的月相?月相的变化跟什么有关?
5.观察白天的月相。
.在给月相排序中出现了许多分歧,如何判断谁对谁错呢?
.白天我们可以在清晨上学时或傍晚放学时观察月相,主要观察什么呢?
.教师指导如何进行观察记录:在白天将观察到的月相画在相应时间的圆圈内,并注意月相的亮面方向。
.问:有些时候我们观察不到天空中的月相,该怎么做观察记录呢?
6.教师总结
第3课我们来造“环形山”
(一)背景和目标
教科书共两页,分为四个部分。第一部分是“月球的地形特征一环形山”;第二部分是“造‘环形山”,;第三部分是“推测环形山的成因”;第四部分是“阅读资料一环形山的成因”。
广泛分布环形山,是月球表面突出的特征。环形山,又叫做月坑,形似圆形,中间地势低平,内侧比较陡峭,外侧较平缓。有些环形山的周围,还向外辐射出许多明亮的条纹。
在月球上到处可以看到环形山。无论是月球的正面,还是月球的背面,无论是明亮的高原,还是低平的月海,都有环形山分布。环形山的数量非常多,总数达5万多个。环形山的大小差别很大。较大的环形山直径达100千米以上,小的直径则在1千米以下。
让学生造环形山,是让学生以模拟实验的方式来探究环形山的成因。教科书中设计了两种方法:由内向外的喷射法和由外向内的撞击法。用两种方法造环形山,自然会让
学生联系到环形山成因的两种学说一火山喷发说和撞击说。让学生根据实验的情况开展对这两种学说的分析和讨论,有助于学生理解环形山的成因。
现在,大多数的科学家都认同撞击说。但教科书并没有强调学生只接受这种学说,希望学生认识到环形山的形成跟诸多因素有关,学生可以更自由地思考、推测和讨论。
本课根据学生的年龄特征,用造“环形山”的活动来帮助他们认识环形山,重点不是让学生真正找到环形山的形成原因,而是如何造一个相似的“环形山”,在“造山”过程中有所思,有所悟,能做出有根据的推测。本课还提示学生,建立模型,提出假说是科学探究的一种形式,也是学习科学的一种方法。
本课第四部分采用资料卡片的形式介绍月球上环形山的形成原因。这对学生来说是必要的,可以籍此对他们的推测进行比较和反思。
科学概念
环形山是月球地形的主要特征。
环形山的形成与许多因素有关,陨石撞击是主要原因。
过程与方法
建造月球环形山的模型,并提出有根据的推测。
根据现象推测环形山的成因。
.学习合理地控制多种因素,创造性地用多种方法造“环形山”。
情感态度价值观
体验科学实验的严谨、客观和乐趣,意识到设计科学研究方案的重要性。
能够大胆地想象,表达自己的想法。
.意识到模拟实验及推测和客观真实是有一定差距的。
(二)教学准备
给每组学生准备:沙、细石子、皮球、小铁球、玻璃球、注射器或打气筒、细胶管、水等。
(三)教科书说明
第一部分:月球上的环形山
1.关于环形山,教科书通过文字和图片进行了介绍,让学生自行发现环形山的特点:C1}分布杂乱随机;C2)数量众多;(3)大小和深浅不一。
2.提示学生要根据环形山的特点来合理“造山”,同时这对学生提出环形山的成因假说也是有帮助作用的。
第二部分:造“环形山”
1.造“环形山”有哪些方法呢?又该如何造“环形山”呢?需要用哪些材料呢?这是教师要引导学生思考的问题,即让学生设计好“造山”的方案。
2.“造山”活动本身绝不仅仅是一个游戏,而是一个科学探究的模拟实验,学生要借助这样一个实验弄清各种因素对实验现象的影响,这是一个寻找证据过程,也是一个从证据中提出假说的过程。
3.造“环形山”有哪些方法呢?书上用图片的形式提示有两种方法:一个是用撞击法,一种是用喷水法。在教学实际中,学生可能提出更多的方法,比如用泥沙直接堆塑,用球在沙上滚动。提倡学生用多种方法去造环形山,但需要学生对自己的模拟实验行为或研究行为进行选择。因为作为模拟实验,需要对月球上的自然条件进行模拟,这才是真正的科学研究方法。所以,让学生想一想在造环形山的方法中,哪些方法可能是模拟月球环形山的成因?哪些方法符合月球的客观环境?
4.造“环形山”教师需要准备哪些材料呢?泥沙、大小不同的皮球或其它圆球、喷射用的塑料水管(也可用打气筒代替)等。
5.根据月球的特征造出特征相似的环形山,又在造“环形山”过程中推测环形山成因,提出假说,这就是科学探究。学生的推测应该也必需以模拟实验为基础,在模拟实验中应该充分分析实验中的各种因素,只有这样学生所做出的推测才更为可靠。那么在这个模拟实验中到底有哪些影响因素,各种因素与环形山的形状、大小有何关系呢?
如果学生用撞击的方法做实验,撞击球的大小、撞击的速度是学生可以观察到的主要因素。学生也可以通过多次对比实验找出它们对环形山的影响:撞击球大,环形山的直径相对较大,撞击球小,环形山的直径相对较小;撞击的速度快,环形山相对较深,撞击速度较慢,环形山相对较浅。如果学生用喷水方法来做实验,喷射口的大小、喷射物的多少等这些因素会对环形山造成影响:喷射口相对较大,环形山的直径相对较大,喷射口相对较小,环形山的直径相对较小;喷射物越多,环形山的直径相对较大;喷射物较少,环形山的直径相对较小。当然,相对于撞击实验来说,对影响因素的控制难度较大,而且实验材料的准备也相对因难一些。
第三部分:推测环形山的成因
1.如何帮助学生在模拟实验的基础上提出他们关于环形山成因的推测呢?这需要将前一活动中有关环形山的特征结构起来。我们通过图片知道环形山分布随机,大小和深浅不一这一特点,故学生的模拟实验也要相应造出具有类似特点的环形山。
2.学生在提出推测前,需要进行讨论交流一推测环形山成因的证据。哪一种模拟实验方法能造出特征相似的环形山呢?如果用这种推测来解释环形山的成因,还有哪些地方需要进一步证实?如果让你到月球上去考察环形山的成因,你最需要考察什么来证实你的推测?总之,希望学生能用一种严谨的科学态度和方法来推测环形山的成因。同时,希望学生能意识到模拟实验也好,假说也好,和真正的客观事实是有一定的差距的。
第四部分:阅读资料一环形山成因
教科书的最后部分,让学生部分去阅读有关环形山成因的资料,其意图在于扩展学生的视野,让学生学会反思,将自己的推测与科学的假说进行对比:科学家提出了哪些假说?他们用了哪些证据来支持假说?有哪些证据是我们做模拟实验中没注意到的?这样一来,可让“造山”活动更有科学价值,学生也能更关注科学假说中的证据。
在教学实践中,应尽力避免学生将书中的资料不假思索地抄下来作为自己的假说。
(四)教学建议
1.引人。
.教师展示环形山图片,问:这是一张宇航员近距离拍摄下来的月球图片,从中你们观察到些什么?
2.认识环形山的特点。
.教师提问:为什么人们会将月球上的山脉称为环形山?
.进一步分析图片:你可以说说这些环形山有何特点?
.教师补充有关环形山的资料。小结环形山特点:分布杂乱,数量众多,有大有小,有深有浅。
3.设计方法。
制造“环形山"
.组织班级讨论:怎样来造“环形山”呢?你有多少种“造山”方法?
你认为哪些方法比较符合月球的实际情况?
.制订造“环形山”的计划:要选择哪些模拟实验的材料?如何做好这个实验,才能使我们造出来的“环形山”和月球上环形山的特点比较符合?
.学生以小组为单位造“环形山”。
.评价学生造的“环形山”。
4.交流,并提出环形山成因的假说。
.交流:你们小组是用什么方法来造环形山的?在造“环形山”的过程中,有什么发现?
.提出环形山成因的假说:
如果让你来推测月球上环形山的成因,你能吗?在你做出这样的推测时,有何依据?如果让你到月球上去考察,你认为有哪些证据是需要进一步去寻找的?.对学生的假说进行评价。
5.阅读有关环形山成因的资料。
.请学生阅读书中的资料。
.问:环形山的成因你了解了吗?
科学家提出假说时用了哪些证据?
你需要重新修改你的推测吗?如果需要,主要修改什么
第4课日食和月食
(一)背景和目标
教材共两页,分为两个部分。第一部分是‘旧食”;第二部分是“月食”。
日食和月食是学生已经听说过或观察过的天文现象。把这两个现象作为学生的学习主题,不仅仅对学生来说有趣、有吸引力,还在于日食和月食是地球、太阳、月球三者之间的运动造成的,有助于学生认识太阳系的组成和运行状态。同时,这两个现象都反映了一个事实一宇宙天体是运动着的,这对学生在本单元中建立起有关宇宙系统的模型是必需的。这一部分内容也是学生认识天体运动的典型素材之一。
日食和月食都是有规律的天文现象,它们只有在一定的条件下才能发生。日食和月食的出现,是由月球绕地球公转、地球绕太阳公转形成的,它们同月球和地球的影子有直接的关系。日食和月球的影子有关,月球影子投落到地球表面,是发生日食的原因。当月球影子扫过地表某一地方时,因太阳被月球所遮挡,这一地区的人们会看到太阳部分或全部变暗,这就是日食。日食分为三种,即日全食、日偏食和日环食。月食只有全食和偏食,而没有环食。月球不会发生环食,是由于地球比月球大得多,地球的本影长度远远大于月球本影的长度,也大大超过月球和地球之间的距离。
在本课中,主要是让学生认识到日食和月食是日、地、月三个天体运动形成的天文现象。日食发生时,月球处于太阳和地球的中间,处于月影中某一地区的人们就会看到太阳变暗,发生日食。也就是说,对于日食和月食的成因,教科书的重点是让学生认识到三个天体运行的位置关系,模拟实验可以较好地帮助学生认识到这些。教科书中日食成因图,虽也画出了月球的影子,但只是让学生有所关注就可以了,不需要深人探究本影、半影等。
科学概念
日食和月食是日、地、月三个天体运动形成的天文现象。
月球运行到太阳和地球中间,地球处于月影中时,因月球挡住了太阳照射到地球上的光形成日食。而月食则是月球运行到地球的影子中,地球挡住了太阳射向月球的光。
过程与方法
.运用模拟实验的方法研究日食和月食的成因。
.对模拟实验中的现象进行细致的观察。
.根据模拟实验中的现象进行逻辑推理,推测日食和月食的成因。
情感态度价值观
.体验科学实验的严谨、客观和乐趣,意识到设计科学研究方案的重要性。
.能够大胆地想象,表达自己的想法。
.意识到模拟实验及推测和客观真实是有一定差距的。
.意识到天文现象是可以被人们认识的。
(二)教学准备
给每组学生准备:乒乓球、手电筒、玻璃球等;观察记录表。
给全班学生准备:图片、录像资料。
(三)教科书说明
第一部分:日食
1.日食的发生
(1)教科书首先用一幅日食发生过程图形象地介绍日食发生的特点。让学生观察图片之后进行讨论和交流,希望学生能够总结有关日食发生的特点:①太阳被物体挡住;②挡光物体是球形或圆形;③地球、挡光物体和太阳差不多在一条直线上;④挡光物体在运动。这几个特点,其实在图中用几个学生对话的形式向学生暗示了,当然希望学生是能通过自己观察获得。教科书强调日食发生的特点,其实是为学生后面做日食的模拟实验做准备。
(2)有条件的学校,可以用日食的录像资料代替图片。
2.日食成因模拟实验
(1)日食模拟实验看似简单实际复杂。日食的模拟实验需要学生从日食发生的特点出发来模拟,要达到几点要求:所用的挡光物体要比被挡光物体小,挡光物体是运动的,挡光物体是球形或圆形的。也就是说,做模拟实验尽可能与要模拟的对象接近,这将有助于发展学生填密严谨的科学思维。
(2)模拟实验的方案希望由学生亲自设计。学生推测月球是挡光物体难度并不大,困难在于如何证实这种推测。在设计时,希望学生关注以下问题:用哪些材料来做模拟实验?这些材料模拟的对象是什么?如何操作?
(3)教科书中暗示了实验的材料和实验的方法,但并不详尽。如学生用玻璃球代表月球,乒乓球代表地球,电筒代表太阳,在电筒光照射下让玻璃球围绕乒乓球转动一周。在这一过程中,并不一定就会发生日食。只有玻璃球转到电筒光与乒乓球之间,三者在一条直线上,并且三者之间的距离合适时,保证玻璃球的影子落在乒乓球上时,才会发生“日食”现象。所以教师在教学中要询问学生:你观察到什么现象可以说明发生了日食?发生日食时三种物体处于何种状态?这些都要学生在模拟实验时注意。
3.日食成因
(1)教科书45页上有关学生的对话是十分有意义的,一学生说:“我看到了‘地球’上有‘月球’的影子”。另一学生说:“我还看到‘月球上’有‘地球’的影子。”它其实指明了日食和月食发生时三个天体的状态,这需要教师引导学生去进一步进行探究:三个天体的位置关系如何?处于月影中的人为什么会看到日食?这将有利于学生明白日食和月食的成因。
(2)示意图其实就是一种解释模型,它在本单元中多次用到,对学生学习来说十分重要。日食成因示意图不仅可以帮助学生做好模拟实验,更重要的是还可以帮助学生在头脑中建立有关日食成因的模型。
(3)教科书中用了一段文字来说明日食的成因,在教学中应先让学生用自己的语言说说日食的成因。交流后,再让他们来读读这段文字,对他们的语言表达、思维组织、科学概念的发展帮助更大一些。
第二部分:月食
1.有了日食的学习基础,让学生来推测和证实月食的成因就相对较为容易。所以教科书也只用了一小部分的篇幅来介绍这样的活动。当然,如果日食的教学花费了大量的时间,可将此部分内容作为课后研究的内容,也可简单地让学生说说做月食模拟实验的方法和月食的成因。
2.需要提示的是,教科书中有一句话,希望学生能“画出月食成因的示意图”。尽管学生有了前面日食成因示意图的基础,但如果让他们真正动手画,也会出现一些问题,
比如日、月、地三者的大小、位置如何画,光线如何画,影子如何等。因此,关于月食的教学活动是对日食教学的扩展和深化。
(四)教学建议
1.引人。
教师讲故事:古代战争与日食的故事。
教师播放有关日食的录像资料。
提问:你们知道这是一种什么天文现象吗?你认为是什么原因造成这种现象的呢?
2.认识日食发生过程、特点。
组织学生讨论:
.日食发生过程有什么特点,从这些特点中你有何推想。
.教师反复播放录像资料。
.小组汇报讨论结果,教师整理记录。
3.日食模拟实验。
.在小组讨论中,有人认为一定是月球挡住了太阳射向地球的光造成了日食。如果用模拟实验来证明,如何证明呢?
.分小组设计模拟实验,设计时注意:
用什么实验材料来做这样一个模拟实验?
如何做实验?
在实验中估计会出现哪些现象?
观察到哪些现象才能证明日食发生了?
.学生分小组进行模拟实验。
交流:
模拟实验是如何做的?
观察到哪些现象可以认为发生了‘旧食”?这时三个物体处于何种位置?
在什么情况下是不会发生日食的?
4.日食成因。
.请学生再说说:日食的形成原因是怎样的?和你前面的推测相同吗?
.教师出示日食成因示意图或多媒体课件,请学生再来讲解日食成因。
.从图中还有何发现?
5.月食。
.相对来说,月食发生的机会比日食要多一些。
.问:月食发生时,三个天体的位置是怎样的?
你能画图来解释月食的成因吗?
6.总结。
回想一下:你有什么收获?比如你对模拟实验有何认识
 第5课太阳系
(一)背景和目标
太阳系是一个以太阳为中心,包括受太阳引力作用而环绕其运动的其他天体在内的天体系统。太阳位于该系统的中心,并以其绝对优势的质量(占该系统总质量的99.800}其它一切天体只占0.200)所产生的巨大引力,像原子核对周围电子一样,控制着整个系统。同时太阳还是整个太阳系中唯一能够自身发光的天体。它所发出的光和热,照亮和温暖着整个太阳系。当然,作为一个系统,其他天体成员也都有自己的相应的位置,地球就是其中很具特色的成员。在太阳系中,除了中心天体一太阳以外,还包括八大行星、矮行星(冥王星等)、小天体(,J、行星、彗星、流星和其他星际物质等)。其中行星和行星的卫星是太阳系的重要组成成员。太阳系的基本结构,主要是由八大行星的运动和分布状况决定的,按它们距离太阳由近到远的顺序,依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
本课教材共两页,分为两个部分。第一部分“认识太阳系”;第二部分“建太阳系模型”。
学生在研究了日食和月食之后,这一课将扩展到对太阳系这一个天体系统的认识。
当然,有关太阳系中的其他天体是学生平时难以直接观察到的,用直接观察的方法来完成对太阳系的认识不再是有效的途径。利用一些资料来帮助学生认识太阳系,让学生在活动中建立太阳系的模型将是更有效的策略。
让学生根据八大行星距太阳的平均距离及各行星赤道直径数据表建立太阳系模型是本课的重要活动。学生根据处理后的数据建立的太阳系模型,可以清晰地认识到:八大行星在太阳系的空间分布不是均匀的;八大行星的大小差异很大;在太阳系中,八大行星是十分渺小的。这一活动,不仅含加深太阳和太阳系中的和组成天体在学生头脑中的印象,更重要的是可以培养学生的空间想象力和理解力,对建立有关宇宙空间的概念十分有益。
科学概念
.太阳和围绕它运动的行星、矮行星和小天体组成了太阳系。太阳系是一个较大的天体系统。
过程与方法
收集资料认识和了解太阳系。
按一定比例对数据进行处理,并在此基础上用一定的材料建立太阳系的模型。
情感态度价值观
.认识到收集和整理资料,并进行交流,是科学学习的一种方式。
.学会与他人合作,并能在合作中发挥自己的作用。
.意识到太阳系中天体的运动是有规律的,并可以逐渐被人们认识的。
(二)教学准备
给每组学生准备:八个铁丝制成的支架、直尺等。
给全班学生准备:媒体资料。
八大行星数据表、橡皮泥、小皮球、太阳系图片等
(三)教科书说明
第一部分:认识太阳系
1.让学生去认识太阳系,教科书提出了几个较为开放的问题。这几个问题是:还有哪些天体在围绕太阳运动?这些天体有什么特点?它们在排列上是怎样的?这些问题是让学生收集了相关的资料进行交流,是对交流的主题做出的指引。
2.对这些开放性的问题,教科书中有一些基本的要求。教科书的一段文字已经隐含了这样的要求,让学生至少知道:太阳系的组成天体有哪些?空间分布情况如何?比如有八大行星、小行星、卫星、流星、彗星。这些天体都在运动,而且是以太阳为中心在不停地运动。
3.如有条件,收集一些有关太阳系的图片或视频资料,将有助于学生形成太阳系的空间概念,也会由此感受到宇宙的魅力。
4.对于冥王星为何被取消了大行星的资格,可以有所涉及。学生可能对此比较感兴趣,这对认识太阳系的天体特征是有好处的。
第二部分:建一个太阳系的模型
1.本课明确提出了让学生建一个太阳系的模型。本课与前两课的建模活动是有所不同的:造环形山主要是根据事物的特点来模仿,日食和月食是根据事物的变化来模拟,而本课是根据数据来建模。表面上来看,这一课对建模的要求比较简单,但只要对照书中的数据表稍加分析就会发现,这一个建模活动有较大难度。其一,对这些数据进行理解有一定的难度。数据表中的数据项日较多,有行星与太阳的距离,行星的赤道直径,还有自转周期、公转周期。其二,处理数据有难度。在建模时,需要对这些数据进行处理,比如:如何按一定的比例缩小天体间的距离。其三,实际操作有一定难度。用什么材料来建模型?行星间的距离如何确定?由于需建立八个行星模型和一个太阳模型,数量多,在操作时较难。
2.为什么有相当大的难度还要让学生来建立这样一个太阳系模型?最主要的是借助建立模型让学生建立起对太阳系的一个新的认识。(1)让学生在活动中来认识太阳系,而不是在图片或文字中来认识太阳系。(2)让学生正确认识太阳系的构件和空间结构。学生在认识这八大行星时,或许就像上页图中知道了八大行星的排列顺序,或者就像别的图片那样知道了八大行星以太阳为中心,间距基本相等,在同心圆上做循环运动。但如果让学生真正地去建太阳系的模型,就会发现,这些图片与真实的太阳系相差得太远。(1>八大行星距离太阳的远近实在差异太大。如果说水星离太阳只有约6毫米,而海王星离太阳的距离就是约45厘米,一张普通纸是无法将它们同时画下来的。(2)如果以相同的比例缩小这两个行星,这两颗行星的直径大小就变成只有约0.0005毫米和约0.0002毫米,这两个行星在一张纸上是无法画出来的。这样的惊奇,这样的空间感,太阳系天体的大与小对比对学生的震撼是非常大的,这有利于学生建立起真正的正确的太阳系空间认识。(3)让学生重新认识数据和对数据进行处理。在五六年级,学生有了多次对数据的记录、分析和处理,从数据中寻找解释的依据,从数据中寻找规律,但让学生根据数据来建模型,这是让学生从另一个角度来认识数据的作用。另外,本次建模,需要学生利用已有的数学知识对数据进行处理,这对学生来说,也是一次新的有益的尝试。
3.本次建模活动有相当大的难度,如何指导学生建模才能达到预期的教学效果呢?要降低建模活动的难度,可以有步骤地进行:(1)按一组数据来建模。例如先对行星与太阳的距离的数据进行处理,按一定的比例缩小,再把橡皮泥粘在铁丝做成的支架上代表八大行星,在一张较长的桌面上按缩小的距离摆在相应的位置,让学生对行星与太阳的距离有一定的认识。也可以让一些学生只处理行星赤道直径的数据,学生可以直观地了解到行星大小的差异。(2)再对第二组数据赤道直径进行处理,让学生先按前一组数据的比例进行处理,让学生认识到如果要对橡皮泥球的大小按前一标准进行调整几乎是无法操作的,一张桌面上的行星小到无法用橡皮泥来表示。(3)假如按太阳直径缩小到14厘米算,让学生按比例缩小八大行星与太阳的距离,计算好之后到操场上活动,建一个太阳系模型。一般来说,当一组学生代表土星时,就发现自己已经距离“太阳”有143米了,一般学校的操场也就无法完成这样的建模活动了,学生对太阳系的空间也就有了较为真切的认识。(4)可以让学生代表八大行星,再按一定比例缩小与太阳的距离,让学生围绕“太阳”公转一周,以此体会一下八大行星公转一周的周期长短。
对本次建模活动,需要注意:先要处理数据,找到处理的标准;再是要按顺序一步一步来建模,可先在教室内进行,再到操场上进行,先处理行星距离再处理行星大小。
另外,本次建模活动可能不会用到教科书中后面两组数据,但教师可以提醒学生:给出自转周期与公转周期这两组数据,主要是让学生知道星体各有其运行的规律。学生在操场上活动时,也许就会领悟到如果离太阳越远,其公转的距离就越长,因此其公转一周所花的时间就越长。总之,提供后两组数据的日的不是让学生在此次建模中一定要使用,提供它是为了让学生对八大行星有更为全面的了解。
4.本次建模的所有活动,不是要在一节课中全部完成。教师可以根据学校和班级的情况进行灵活处理,可让学生在一些活动课中或课后再做,让学生经历一次十分有趣而且有价值的建模活动。
(四)教学建议
课前请学生收集有关太阳系的资料,小组内先进行交流。
1.认识太阳系。
.在课前请学生们收集有关太阳系的资料,课上在班级内进行交流,交流的内容主要是:
(1)还有哪些天体在围绕太阳运动?
(2)这些天体有哪些特点?
(3)它们是如何排列的?
.班级讨论中,收集资料的成果可以只是文字介绍,也可以用图片资料来补充。
.教师也将收集的资料展示给学生。
教师所用的资料,最好是有关太阳系的科普录像资料。
.小结:太阳系是以太阳为中心,由八大行星、矮行星、小天体组成的一个天体系统。
2.建一个太阳系的模型。
.对太阳系有了初步了解后,根据八大行星来建一个太阳系的模型。
.为了建好这个模型,我们应先了解八大行星的相关数据,这样才能保证我们建的模型相对准确。
.请阅读八大行星的有关数据表。
.尝试根据八大行星与太阳的距离来建模型:
先对行星与太阳的距离进行处理,如何处理呢?如果要在一张桌面上将八大行星摆列出来,数据又该如何处理呢?
试试将橡皮泥粘在铁丝制成的支架上代表八大行星,在桌面上建立模型。
建好之后有何发现?这与我们平时看到的太阳系的示意图有何不同?
.尝试组合八大行星与太阳的距离以及八大行星的赤道直径两组数据进行建模如果要利用八大行星与太阳的距离以及八大行星的赤道直径这两组数据来建造模型,如何处理数据呢?
处理数据后的结果如何?我们还能在桌面上建太阳系模型吗?为什么?
如果要建一个模型,怎么办?
.到操场上建造模型
简单介绍一下后面几组数据:
自转周期是行星自转一周所需的时间,公转一周是指行星围绕太阳转动一周所需的时间。我们在建模过程中,可以暂时不用考虑这些数据。
假若太阳的直径缩小到14厘米,其他行星的直径是多大?行星与太阳的距离是多远呢?我们能在操场上完成这样的游戏吗?
我们只按一定的比例来缩小八大行星与太阳系的距离,把我们自己当成八大行星,让我们围绕太阳转动一周,造一个动态的太阳系模型吧
3.小结。
在建太阳系模型的过程中你有何体会或发现
第6课在星空中(一)
(一)背景和目标
从本课开始,学生将展开对星座的认识。涉及星座的教学内容分为五部分:第一部分了解星座;第二部分建一个“星座”模型;第三部分认识夏季主要星座;第四部分开个观察交流会;第五部分制作活动星图。本课主要是开展前两部分的教学。
学生通过各种途径对星座已有一定的认识,还能说出一大串星座的名称来。但对星座的含义,星座的特征,可能是知之甚少。如何让学生建立正确的星座的概念,是本课学习的重要教学日标。本课采用建立模型的方法,引导学生建立一个北斗一七星的模型,让学生客观真实地去认识和了解星座,建立正确的有关星座的概念,同时培养和提高学生的空间想象力和推理能力。
北斗一七星,是大熊星座的主要标志。其实这一七颗星,离地球有远有近,远的离地球有近150光年,近的距地球也有50光年。活动中,让学生在一个纸板上挂七个橡皮泥球,投影出北斗一七星的图形,通过这一过程让学生建立起星座的正确概念一远近不同的恒星在视觉上形成的一个构图。
星座也有实用之处,它们相当于夜空的平面坐标。教科书中让学生根据北斗一七星寻找北极星以确定方向。由于北极星位于地球自转轴北端所指的中心,所以看上去北斗一七星和其他星座都在绕北极星转动一“斗转星移”。这些现象,如果指导学生作夜晚观察活动,都是可以观察到的,这对培养学生的天文兴趣具有很好的作用。
科学概念
.星座是远近不同、没有联系的恒星在天空中的视觉图像。如果从不同角度观察,图形不同。
.北斗七星是大熊星座的主要标志。
过程与方法
.制作星座模型,对模型进行合理推理并做出解释。
.尝试根据星座的特征观察星座,并用图画作好相关的记录。
情感态度价值观
.认识建立模型的重要性。
.培养对天文方面的兴趣,认识到较长时间内持续地观察星座是必要的。
.发展团结合作的意识。
(二)教学准备
给每组学生准备:纸板、细线、橡皮泥
给全班学生准备:全天星空图、投影机
(三)教科书说明
第一部分:了解星座
1.教科书中介绍了星座的由来一人们为了便于认星,把看起来不动的星星分成群,划分成不同的区域,然后命名,这些人为划分的区域就是星座。由此可见,星座是人类认识星空的产物,是人们约定俗成的,并非什么神话传说中所谓的神仙或其他动物的塑像,更不能决定人的命运等。这对树立学生正确的星座观有好处。
2.教科书出示了全天春夏星图。当然,不同的地区、不同的时刻,看到的星座在天空中的位置可能跟这幅图所标的位置有差异。因为观察者的角度不同,同时星座也做相对视运动。但星座的构图是一样的。
第二部分:建一个“星座”模型
1.建造星空的模型与前面建模活动的侧重点不同,这一活动的侧重点在于如何让学生明白模型所传递的意思。
2.纸板上的孔位和线长短的数据,实际上是根据北斗七星与地球的实际距离、一七颗星的相对位置关系来确定的。北斗七星离地球是有远有近的,在50光年一150光年之间。教科书设计让学生按要求去做纸模,打孔挂线吊小球。学生在制作过程中会明白:橡皮泥小球挂在纸板上的位置不同,有的离我们远,有的离我们近。
3.如有学生问:为什么要这样做?为什么孔打成这样?线为什么这样长?教师也不要急于解释,让学生在后面的观察活动去领悟。
4.让学生把做好的模型放到灯光中,再让学生观察投影屏幕上橡皮泥小球的影子,将它们画下来。学生会画下许多不同的图形。只有光从模型的一个侧面照射时,学生才会看到橡皮泥的影子构成了一个勺子形。
5.让学生根据记录下来的橡皮泥的影子图形进行讨论。如果教师再提示学生其中一幅图片就是今天要认识的北斗七星,学生也许就会恍然大悟,豁然开朗。
6.模型能传递出哪些信息呢?
(1)组成北斗七星的星体离我们有远有近;(2)北斗七星的形状是我们从地球这一个角度所看到的情况,如果从宇宙中其它不同的角度来看,它们的形状会不相同;(3)在转动模型的过程中,我们看到的一七颗星不同的图形,就如同我们坐了宇宙飞船绕这七颗星转动一周所看到的不同景象;(4)天空中的星星离我们也是有远有近的。有了这些认识,学生就会在头脑中形成教材所列出的星座的真正概念。这比前面的星座的概念,又大大前进了一步。
7.如果有的学校没有投影机、幻灯机之类的强光源,用几支手电照橡皮泥模型也是可行的。
第三部分:认识星座
1.让学生认识北斗七星和北极星所属的星座及它们的空间关系。
2.正如书中所讲,北极星是一颗不太亮的星,要在星空中找到它相对比较困难,利用北斗一七星就可以较容易找到北极星。如何找呢?由北斗七星勺子前沿的两颗星,向勺子前端直线延长,在这两颗星距离的五倍处找到的那颗星就是北极星。
3.学生在夜间如何去认识星座呢?教材介绍一个重要的方法,就是找亮星,根据亮星的位置所构成的图形来找星座。当然还有另一个方法,就是学会根据已知星座来找未知星座。
4.要认识星座,就要组织学生夜间观星。教师在组织学生观星时可以发挥自己的创造性。可以以学习小组为单位,可以按住家的远近组织观星小组,也可以定期让学生观察,也可以自由灵活地观察。一般来说,农村地区的观星活动质量会相对较高,城市的观星活动会受到灯光、建筑物等诸多因素的影响。但都需要教师用心去组织,对于后面开展的交流会,对于培养学生天文方面的兴趣都至关重要。
(四)教学建议
1.引人。
.在观察月相的过程中,我们会看到天空中闪烁的星星。有的同学可能还听说过有关星星的传说故事,有的同学可能还能说出一大串星座名称来。
.看看天空中的星图,你能说出星座名称来吗?星座又是什么呢?
.教师介绍星座的由来及其作用。
2.建立星座模型。
.做一个模型,所用的材料有纸板、细线、橡皮泥。
.投影制作方法,请学生按要求在纸上打小孔,按长短要求把细线剪好挂在小孔上,再把橡皮泥球挂在细线的下端。
.把模型放到投影机光中,转动模型,让光从四个角度照射模型,请学生分别将橡皮泥球的影子画在本子上。
3.讨论交流。
.从橡皮泥球的不同的影子图中,你看到了什么?你从中又领悟到了什么?
.假若将这些影子想象成天空中的星座,你对星座又有什么新的认识?
.如学生不能回答,请学生根据以下题日展开讨论:
组成星座的星星离我们的远近是否相同?
从星空中不同的角度来看星座,它们组成的形状相同吗?
星座中看起来比较亮的星星可能跟什么有关?
.小结交流情况
4.认识大熊星座和北极星。
假若你在夜晚迷了路,你有什么方法来辨认方向?
北极星可以帮助大家在夜间辨识方向,可是北极星是一颗不太亮的星星,但我们可以利用前面学习的北斗星较容易地找到它。
认识大熊星座:
大熊星座的主要标志是什么?如果要你在天空中找到大熊星座,你该怎么办?再让学生根据图片进行讨论,如何利用北斗星找到北极星?
4.组织夜晚观星计划。
成立观星小组:住家较近的同学自愿组成观星小组。
观星小组制订观星计划:观星时间,小组分工。
强调有关的安全事项。
5.小结并提出下节课开交流会的要求。[
第7课在星空中(二)
(一)背景和目标
本课在学生认识了星座并实际去观察了星座的基础上开展教学。教学内容主要针对观星观月活动。先是开个观察交流会,然后认识夏季主要星座的特征,最后是制作活动星图,帮助学生更有效地开展观星活动。
创造机会让学生开展观星观月交流活动,将有效地了解学生的实际观察情况,是对前面观月活动的一个小结,同时也可以更有针对性地开展观星活动。让学生认识星座的主要特征,然后根据亮星的位置关系去认识星座,这是最有效的方法。所以教科书设计了让学生认识夏季主要星座特征的活动。
制作活动星图,可以让学生了解到更多的星座,同时也可以帮助学生从不同星座的位置关系来认识星座,由此在实际观察中认识到星座在天空中有规律的运动变化一即因地球自转而形成的绕北极星转动,因地球公转而形成的星座逐渐西移现象。
科学概念
.随季节的变换,在天空中会出现不同的代表性星座。星座在天空中是运动变化的。
.亮星构成的图形是星座的主要标志。
过程与方法
.尝试根据星座的特征观察认识星座,并用图画作好相关的记录。
.制作活动观星图,并运用到实际的观察中去。
情感态度价值观
.培养对天文方面的兴趣,认识到较长时间内持续地观察星座是必要的。
.发展团结合作的意识。
(二)教学准备
给每个学生准备:活动星图、剪刀。给全班学生准备:夏季星空图。
(三)教科书说明
第一部分:开个交流会
1.学生观察了白天的月相,夜间又观察了星座,或者两者都同时在夜间观察了。这时需要学生展示他们的观察记录,相互交流观察过程中的体会和收获,教师也需要对学生的观察活动进行了解,以便进一步提高学生的观察质量和培养学生的观察技能和对天文的兴趣。因此,在课堂上开一个星空交流会是适时和必要的。
2.让学生展示他们近一个月观察所画的月相图,同时又将最近观察到的星座图展示出来。对于学生所画的月相图以及星座图,可能会因为各种原因呈现不同的状况,但教师都应以鼓励为主。毕竟学生从未学习如何作这样的记录,学生不知如何寻找参照物来确定方向或观察角度。教科书对此也没有太高的要求,只要学生认真地去观察了,有了记录就足够了。如果学生真有这方面的兴趣,教师可以以班级观星课外小组活动来传授这方面的知识,进一步培养学生这方面的技能。
第二部分:认识夏季主要星座
1.教科书中呈现了夏季的四个主要星座。让学生学会寻找星座的两种主要方法:利用亮星形成的图形特征和根据已知星座来确认未知星座。
2.织女星、牛郎星和天津四是夏季星空中有名的亮星,形成一个三角形,被称为“夏季大三角”。找到它们,也就找到了天琴、天鹅、天鹰三个星座。这三颗星,与可观察到的银河也相关联,“河,,东是牛郎,“河”西是织女,“河”中是天津四。另外,天蝎座形似蝎子,它的主要标志是心宿二,也称大火星,它是一颗耀眼的红色亮星。这些对学生最后一课的学习都有帮助。至于人马座,就可以不再指导。
3.教学中,可以用牛郎织女的民间故事来帮助学生认识星座的主要特征。织女星旁的四颗不太亮的星,就是押送织女的天兵;牛郎旁的两颗星,就是他担筐中的两个子女;银河就是阻隔他们的一条河流。这些可以形象地说明星座的特征。也可以激发学生观星的兴趣。
第三部分:制作活动观星图
1.如果学生还想认识更多的星座,就需要有观星图。观星图制作的难度并不大,但是对学生认识星座的水平提高,对学生对天文的兴趣培养都有极大的作用。一个班也许只有少部分学生会真正坚持去观察星座,观星图就是一个较好的媒介,可促动学生持续地观察认识星座。
2.活动星图,不仅延续了学生观察认识星座的活动时间,而且对学生认识星座的质量有所提高。比如,利用星图可以知道星座的视运动,知道星座与时间的关系等。所以有条件的学校可以将此活动好好地开展下去,对学生的发展有极大的促进作用。
3.如没有活动星图的学具,教师也可以采用简易的方法来让学生制作活动星图。找一张全天星图,然后复印下来,并将复印好的星图粘在圆形硬纸片上;另外再找一张大纸做成与星图圆盘一样大的面盘,将面盘剪去如书上所示一个椭圆,就可以制成一个简易活动星图。
(四)教学建议
1.开星空交流会。
.将观星小组的记录图表张贴在教室,同时将前段时间的月相记录也张贴出来。
.组织学生分小组参观其他小组的记录表。
.请个别小组来介绍一下观星或观月过程,并说说从中是否有所发现。
.小结月相的变化规律,并指出学生在观星中的优点和存在的问题。
2.认识夏季星座。
.出示图片,请学生观察,图中有哪些星座?它们有何明显的标志?
.教师介绍牛郎织女的故事,然后再请学生说说:天琴、天鹰星座的主要标志是什么?
.教师介绍其他星座的主要特征。
3.制作活动观星图。
.如果大家想认识更多的星座,那我们就需要制作一个活动星图。活动星图可以帮助我们在不同的时间,不同的季节认识不同的星座。
.介绍制作方法:
将全天星图剪下来做活动底盘。
另外将两张连在一起的纸片也剪成比底盘稍大一点的纸盘,其中一个剪下如书中所示的一个椭圆,然后用细线将纸盘与活动底盘以北极星为圆心组合起来。
.介绍星图的使用方法:
将星图举过头顶。
转动星图,让图中的北斗星与天空中的北斗星处于同一方向,再根据图中的其他星座来认识相应方向的天空中的星座。
4.根据学生情况成立班级观星课外小组,并在适当时间组织几次观星活动。
5.教师小结
第8课探索宇宙
(一)背景和目标
教科书共3页,分为三部分。第一部分是认识膨胀的宇宙;第二部分是认识充满活力的宇宙;第三部分认识人类对宇宙的探索。
探索宇宙的结构及其运动是天文学家们的主要课题之一。本课就是利用形象的资料展示科学家的一些重要探索成果:1.宇宙是由许多庞大的星系组成的,而且至今未发现其边界。2.20世纪20年代末期,美国天文学家哈勃在观测时注意到,几乎所有星系的光谱都呈现谱线红移现象。哈勃的发现等于向人们宣布,宇宙的某一部分正在不断地膨胀。3.恒星有一个较长而复杂的演变过程。通过这些,让学生对宇宙的结构和运动有一个初步的认识,在头脑中建立起有关宇宙系统的概念。如:宇宙是浩大深邃的,是由许多个庞大的星系组成的,星系奇异亮丽,恒星多彩变化,宇宙万物生生不息。总之,展现在学生面前的宇宙有着无穷的魅力。
教科书还展示了人类对宇宙的探索历程,还在资料页中展示了重要的科技成果,如各种望远镜和航天器等,让学生了解人类在探究宇宙过程中付出的艰辛努力甚至牺牲,有利于学生树立正确的宇宙观一宇宙是可以被人类逐渐认识和了解的。
科学概念:
.宇宙空间分布着大小不同的天体系统。
.宇宙是运动变化着的,膨胀着的,组成宇宙的天体也是运动变化着的。
过程与方法
.对提供的资料或自己收集的资料进行研究,发现一些有效信息。
.学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。
情感态度价值观
.从人类探索宇宙的历程中,认识到科学是不断发展的。
.意识到宇宙是运动和变化的。
(二)教学准备
给全班学生准备:资料图片、录像资料等。
(三)教科书说明
第一部分:膨胀的宇宙
1.这一部分分为二层。第一层是认识宇宙的结构和规模;第二层是了解宇宙的状态一在膨胀。
2.教科书从学生已经知道的太阳系开始,由近及远由小及大的展示了宇宙浩大而有序的结构。结构的第一级是类似太阳系一样的天体系统;第二级是由许多恒星组成的集团,如包含太阳系在内的银河系;第三级是银河系外和银河系一样大的星系集合一河外星系;最后一级是宇宙,包含已知和未知的星系。当然,可能还有些资料把已知星系称为总星系,也还有资料介绍什么星系团和超星系团,这些都反映了科学家们对宇宙结构的不同认识。但教科书呈现的内容是科学家们现阶段的共识。
3.教科书为了说明宇宙的结构,用了一系列的数据来说明宇宙规模。比如对银河系,既有数据来说明组成它的恒星之多,又有数据说明它的空间之广。银河系由1000^-2000亿颗恒星组成,直径达10万光年。当学生有了前面学习太阳系的空间感之后,再来想象银河系之大就有了基础。值得注意的是,本课引人一个天文的距离单位一光年,教师在教学中完全可以让学生计算一下1光年到底等于多少公里,当学生对于那一长串的零无法读出时就会悟到这个距离之大,也会悟到银河系之大,从银河系之大再感受到河外星系之大,再从120亿光年感受到宇宙之大。
4.有关宇宙在膨胀的理论,已经被恒星的红移现象所证实。当然教科书中只是用了一句话来说明。但这一句对学生的认识来说极为重要,这一句话既形象地说明了宇宙的状态,也对宇宙的结构进行了补充说明,让学生不至于僵化地认为宇宙的结构一成不变,还对宇宙之大有了进一步的认识。学生在读到这一句时,还会在头脑中产生许多与此有关的问题:比如宇宙的膨胀速度有多大?宇宙是不是无休止地膨胀下去?宇宙又何时停止膨胀?什么现象可以证实宇宙在膨胀?总之,这一句话,有着极为丰富的科学内涵和教育内涵。
第二部分:充满活力的宇宙
1.充满活力,这是对宇宙的运动变化的另一种描述。如果说前一部分主要让学生认识宇宙的结构、规模和状态。这一部分是让学生认识组成宇宙的主要物质一恒星的变化。
2.教科书中用拟人的手法形象地展示了恒星的一生。恒星的一生是怎样的呢?当宇宙中星云的气体和尘埃一旦紧缩成一颗原恒星时,一颗恒星就诞生了;当恒星的燃料开始消耗殆尽时,它就会膨胀而变成巨星或超巨星;巨星和超大型巨星可能爆炸成超新星,一些由小型或中等恒星变成的红巨星,会因燃料耗尽而缩小变成白矮星;超新星又有两种变化:一是质量最大的恒星遗留物会瓦解成为黑洞,即使光也无法从黑洞中逃走,另一变化是超新星的遗留物会变成中子星;白矮星还会因为能量的耗尽而变成黑矮星。在这些变化过程中,恒星的一些物质会扩散到太空,这些物质可能成为星云的组成部分,星云而后又会紧缩形成一个新的“转世”的恒星。从中可以发现恒星的一生充满了丰富多彩的变化。教科书中还用了两幅图,介绍了罕见的超新星爆炸。超新星爆炸时,会发出超过原来几百万倍的强光。
3.教师在介绍这样一个过程时,有许多学生会有各种各样的问题产生甚至会冲口而出,教师不要指望能解决学生们的所有问题,甚至可能不需要解决任何这方面的问题,重要的是能否让这些问题激励起学生探求的欲望。
4.教科书还用一段文字介绍了恒星的运动变化。如同人体的细胞,宇宙中每时每刻都有许许多多的恒星在诞生,同时也有许多的恒星在消亡,在新陈代谢。同时恒星在运动,恒星在变化着,}恒星又有不同的质量、体积、温度、亮度。每一个恒星,每一类恒星都有它们各自的特征,有些恒星自身在有节奏地膨胀和收缩,有的恒星在向外抛射物质……也正因为如此,宇宙充满了活力。
第三部分:人类对宇宙的探索
1.教科书让学生对宇宙有了一个粗略了解,同时,又以相当的篇幅展示了人类对宇宙的探索历程。
2.让学生了解到我国人民在宇宙探索中取得的成就。一是我国是世界上公认的火箭发源地;二是我国的航天技术在世界上占有重要的地位。相信许多的学生都知道载人飞船“神州”5号“神州”6号的发射成功,也知道我国登月计划中一部分一绕月卫星实验成功。这些都是极佳的爱国主义教育题材,同时也能激发起学生天文方面的兴趣。
3.让学生了解人类在宇宙探索中所取得的成就,同时又让学生认识探索的意义。探索意味着努力、付出、成功、失败等。教科书中用几幅图片展示了航天技术成果,运载火箭、航天飞机以及太空站,也展示了探索中有代表性的人物:爱因斯坦、挑战者号宇宙员。教师完全可以根据教学的需要,对航天技术、代表人物作选择性的详细介绍,或者让学生收集相关资料进行交流。
4.可让学生阅读教科书中的补充资料,有助于扩大学生的视野,了解一些宇宙空间技术的知识。
(四)教学建议
1.引人。
.回忆一下,太阳系是怎样一个星系?
.太阳系在宇宙中是唯一的吗?
2.认识宇宙的组成结构。
.天空中的每一颗恒星都类似太阳一样发光发热,也有可能组成类似太阳系一样的天体系统。看星空我们就知道有许多这样的系统。同时,我们的太阳系属于一个恒星集团一银河系。
.看看银河系的模样吧?
.你觉得银河系像什么?
.银河系中有多少颗恒星呢?太阳在银河系中的什么位置看得出来吗?
.银河系有多大呢?光年是一个什么单位?光年等于多少公里呢?我们一起来计算一下
.了解了银河系后,你有什么感受?
.类似银河系一样的星系还有100亿个,人们把它们统称为河外星系。
.我们的已知宇宙空间有多大?
.宇宙还处于青年时期,还在长大,还在膨胀。
.教师介绍红移现象。
3.认识恒星的运动变化。
.组成宇宙的恒星又是怎样的呢?我们来了解一下它的一生。
.组织学生看相关的录像资料。
.新星爆炸是怎么回事?你有没有收集过这样的资料。
4.了解人类对宇宙的探索。
.当我们看到这些资料和录像,实际上是人类不停地对宇宙进行探索的结果。
.了解一下,你们知道我国人民在宇宙探索方面取得了哪些成就?
.你还知道在人类探索宇宙的历程中有哪些代表人物?他们有什么贡献?
.根据学生的情况,老师补充一些相关资料。
5.教师小结。
四、评价建议
一、评价要求
1.学生在课堂教学过程中,是否乐意参与一系列的探究活动。
2.学生能否顺利完成各项活动,如建星座模型,建太阳系模型等。
3.学生能否在各种探究活动中仔细观察,并做好记录。如:在做日食模拟实验时,是否记录下所观察到现象和三球的位置关系等。
4.学生能否在探究中合理推理,并大胆解释所观察到的现象。如:用画图或别的方式对日食成因进行解释;提出环形山成因的假说等。
5.学生在科学概念的发展上是否有新进展。如:对天体的运动变化、天体之间的关系是否有所认识等。
二、评价方法
1.日常表现观察法:平时留意学生的综合表现,记录一些典型事例,作为学生的整体印象。
2.学生作品分析法:对学生作品(包括记录单、实验计划、画的示意图、做成的模型等)收集整理,并加以分析评价。
3.学生间的评价和自我评价:制定一些评价标准,对本单元的学习过程中期和后期进行评价。
4.单元前测和后测:针对本单元内容拟定一些调查内容,在上本单元前和单元后进行调查,从中可以观察出学生学习本单元后的发展变化。
三、本单元可以在以下几个方面给与特别关注:
1.学生的一些课前准备是否积极,如收集月球的资料等。
2.学生在做模拟实验时,是否根据要模拟对象的特征来进行操作。
3.学生如何建立模型以及如何利用模型来解释相关现象。
4.学生的综合分析能力是否提高
五、参考资料
与月球有关的资料
人类对月球的探索
在茫茫宇宙的无数天体中,月球只是一个微不足道的小天体。但是,由于月球距地球比较近,在地球上看来,它却是一个非常重要的天体。对于地球来说,除了太阳之外,天空中没有任何天体比月球更加显著。从对地球的影响来看,月球的作用,也是太阳以外的任何其他天体不可比拟的。因此,月球同人类的关系是非常密切的。
人类对月球进行科学的观测、研究,已有好几个世纪的历史。早在1609年,伽利略就已开始用望远镜观测月球,并绘制了月面图。几百年来,天文学家在对月球的观测、研究方面,获得了越来越多的成果。绘制的月面图也越来越详尽,甚至比地球上某些地区的地图还要详细。
在20世纪40年代以前,人们都是通过肉眼和望远镜来观测月球的。而且,人们只能在地球上观测月球。20世纪40年代以后,开始用射电雷达和激光等现代技术手段,对月球进行观测、研究。航天技术的发展,人类开辟了观测、研究月球的新纪元。1959年,
原苏联“月球”3号探测器拍摄了月球背面的照片,使月球背面的面貌第一次展现在人类眼前。自那时以来,已有几十个从地球上发射的月球探测飞行器,对月球进行了逼近飞行、轨道环行和着陆。1969年7月20日,美国“阿波罗”11号飞船,实现了人类登上月球的夙愿,第一次把宇航员送到月球上,并且还在月球的表面安装了月震仪、激光测距反射仪,迈出了人类对月球进行实地考察研究的第一步。到1972年12月11日,“阿波罗”号系列飞船,已在月球上成功地实现了六次载人登陆,先后共把12名宇航员送上月球。宇航员们在月球的风暴洋、亚平宁山等地区,安置了许多精密仪器,以利于更加全面、更加深人地对月球进行观测研究。
科学家们已在月球上进行了多种科学实验,并对“阿波罗”号系列飞船从月球带回的岩石、土壤等样品,进行了多方面的科学分析。通过这些实验研究,比较详细地揭示了月球表面的特征、物质成份和特性,以及月球重力、磁场和月震等现象,使人类对月球的认识水平,发生了飞跃性的变化。
月球是地球以外留下人类足迹的第一个天体,也是日前人们最熟悉的天体。但是,作为地球的近邻,月球至今仍然有许多奥秘,等待着人们去揭示。随着科学技术的不断发展,人类将会越来越详尽地认识月球,并把它作为第一个宇宙空间基地,去登临和探索更加遥远的星球。
地月距离
月球是距地球最近的天体,它与地球之间的距离为384404km,大约相当于地球半径的60倍。这是月地距离的平均数值。其实地月距离并不是一个固定的数值,而是在不断变化的。这是因为月球绕地球不停地转动着,其运行轨道是一个椭圆,地球位于这个椭圆的焦点之一位置上。这样,就使月地距离有时小,有时大,成为一个变量。月球距地球最近时(近地点)的地月距离,与月球距地球最远时(远地点)的地月距离,相差42200千米。
同其他任何天体相比较,月球离地球是很近的。因此,测定月地距离,要比测定其他天体与地球的距离更容易些,以至用地面上测量距离的方法,就能测得月地之间的距离。尽管如此,人们对地月距离的测量,也不过只有二百多年的历史。
最早测定地月距离所运用的是三角几何方法,即在同一条子午线上选择两个相距很远的地点,同时测出月球中心的地平高度角,再用三角函数的计算方法,求得地月距离。运用这种方法求得的结果,基本接近地月的实际距离。
本世纪中叶,雷达测距技术的应用,改变了地月距离的测定方法。人们在地面观测站通过巨大的雷达天线向月球发射无线电讯号,无线电波到达月球表面,再反射回到地面观测站。根据观测站记录的同一无线电讯号发射时刻(Ct,)和接收时刻(Cy,以及无线电波传播速度一光速(C>,就可以计算出地月距离(D)。用雷达测距的方法来测定地月距离比较简便,所求得的地月距离也更加精确。但是,仍然有士1km的误差。
激光技术的出现,为测定地月距离提供了更加先进的手段。1969年7月,“阿波罗”11号登上月球后,宇航员在月表安装了供激光测距用的光学后向反射器。自此以后,人们又开始用激光测距的方法,来测定地月距离。用激光测地月距离的原理与雷达测距一样,只是向月面发射的不是无线电波,而是脉冲激光。同雷达发射的无线电波相比较,激光在测距方面具有方向性好、光束集中等突出优点。因而用激光测得的地月距离精度进一步提高,其误差不超过10厘米。
月球的大小和质量
根据上述公式求得的月球平均线半径为1'738.2千米,约为地球平均半径的1/4。由月球线半径,可以求得月球表面面积约为3800万平方千米,大约等于地球表面积的1/14,同亚洲的面积大体相当。月球的体积约220亿立方千米,相当于地球体积的1/490太阳的线半径为70万千米,差不多相当于月球线半径的400倍。若论体积,月球与太阳之比大约为1}400j,即太阳约为月球的6400万倍。
在太阳系中,多数大行星都有卫星。一般来说,卫星的质量都是比较小的,只相当于其所绕行星的几十分之一到几万亿分之一。月球的质量为'7.35X1沪克,是较大的卫星之一,在太阳系的几十个卫星中居第六位。月球质量约是地球的1/81。月、地质量这一比值,在太阳系所有卫星与其围绕的行星质量比值中是最大的。换句话说,卫星与行星相比较,月地质量上的悬殊程度,在太阳系中是最小的。
根据月球的质量和体积,可以求得月球的平均密度为3.34克/厘米3,相当于地球平均密度的3/5。宇航员从月球上带回的岩石,平均密度约3克/厘米3,比月球的平均密度略小一点。
月球表面的重力加速度((1.62米/秒z},比地球表面的重力加速度(9.8米/秒2)小得多。由于月表重力大约只有地表重力的1/6,因此,同一个物体在月球上要比在地球上轻得多。例如,一个体重为60千克(在地表称量)的宇航员,如果在月球表面称量,就只有10千克重了。
月球表面的逃逸速度(2.36千米/秒),大约只相当于地表逃逸速度的1/5,气体分子很容易从月球上逃逸。因而在月球上,也就没有大气层存在。由于月球表面逃逸速度比较小,如果在月球和地球上发射同样的航天器,飞离月球要比飞离地球容易得多。
月球的表面结构
月球表面的环境,与地球表面的自然环境大不相同。月球上没有大气,处于一种高度的真空状态,连声音都无法传播。月球上也没有水,就是在对月球的岩石分析中,也没有发现水分。那里满日荒凉,毫无生气,是一个没有生命活动的世界。月球上没有大气层,月面直接暴露在宇宙空间,因而月表的温度变化非常剧烈。白天最热时,月表温度可达12'70C;夜间最冷时,温度则可降到一1830C0
没有大气,又没有水,月球上也就没有云雾雨雪等气象变化。因此,在地球上用望远镜观察月球,可以清楚地看到月表的各种形态。
满月时,在地球上用肉眼乍看月球,是一个洁白光亮的圆面。仔细观看,则会看到在明亮的月面上有许多黑色的斑纹。通过望远镜观察月球时,会清楚地看到月球表面的显著特征:有些区域明亮,有些区域暗黑,大大小小的亮区和暗区交错布满月球表面。早在几百年前,人们就已从望远镜中观察到了月球表面的这种特征。当时,人们以为那些大的暗区是月球上的海、洋,小的暗区则被当作是月球上的湖、湾,并以此给予命名。这些名称,直到今天还继续沿用。后来人们才知道,月球上的海洋和湖湾,与地球上的海洋和湖湾是完全不同的,那里连一滴水都没有。月球上的暗区(即所谓的海、洋、湖、湾),实际上是一些面积大小不同的平原和低地。由于那些地方广泛分布着熔岩流形成的比较年轻的岩石,又比较低洼,对太阳光的反射率较低,同周围地区相比,呈现为暗黑色。而月表那些亮区,则是月球上的高原和山脉。其组成物质主要是比较古老的岩石,对太阳光的反射能力很强,相比之下显得非常明亮。“阿波罗”号系列飞船在月球上实地考察的结果,证明这种对月面明暗区域的解释,是完全正确的。
在地球上看月球,只能看到月球的半个球面,而这半个球面基本上是月球的同一个半球的表面。这个总是朝向地球的半个月球面,叫做月球的正面。月球的另一个半球面,总是背着地球,叫做月球的背面。在地球上,人们是无法直接观察月球背面的。自从1959年月球探测器拍摄了月球背面的照片以后,人们才开始对那里的月面特征有所了解。绕着月球飞行的宇航员,则直接地看到了月球背面的景象。
在月球的正面,高原、山脉与平原、低地,差不多各占面积的一半。月球的背面,也分布着高原、山脉和“海”。与正面不同的是,背面的高原、山脉占据的区域非常广阔,而被称作海、洋的平原、低地,所占面积则比闲 ?br />   从整个月球表面看,月海约占总面积的2000。现在已经知道的月海有22个。在月球的正面,较大的月海有10个。其中,位于西部的有危海、丰富海、澄海、静海和酒海;位于东部的有风暴洋、湿海、雨海、云海和汽海。分布在月球背面的月海,主要有理想海、南海、史密斯海、边区海、莫斯科海、浪海、洪堡德海、齐奥尔科夫斯基海等。月海中最大的是风暴洋,其面积达500万平方千米。月海的周围被山脉所环绕,大多呈封闭的圆形。月球上的山脉,大多是用地球上的山脉名称来命名的。如亚平宁山脉、阿尔卑斯山脉、高加索山脉等。比较高大的山脉有十多条。其中,最长的是亚平宁山脉,其长度达1000千米。位于月球南极附近的莱布尼兹山,是月球上的最高峰,其高度达9000米,比地球上的最高峰还要高。
月球正面
环形山广泛的分布,这是月球表面最突出的特征。月球表面的环形山,又叫做月坑。月坑近似于圆形,与地球上的火山口地形很相似。环形山的中间,地势低平,有的还分布着小的山峰。环形山的内侧比较陡峭,外侧较平缓。有些环形山的周围,向外辐射出许多明亮的条纹。月球上的环形山,大多是用著名天文学家的名字来命名的,如哥白尼、开普勒、牛顿、柏拉图、第谷、祖冲之、张衡等环形山。
在月球上到处可以看到环形山。无论是月球正面,还是月球背面,无论在明亮的高原,还是在低平的月海,都有环形山分布。环形山的数量非常多,总数达5万多个。环形山的大小差别很大。较大的环形山直径达100千米以上,小的直径则在1千米以下。在月球的正面,直径超过1千米的环形山,就有33000个以上。其中,直径超过100千米的约有40个。南极附近的贝利环形山,直径达295千米,是月球上最大的环形山。月球正面的第谷、哥白尼、开普勒等环形山,周围都有很明显的辐射条纹。特别是位于南半球的第谷环形山,周围的辐射条纹最为壮观,数量多达100多条。其中最长的一条长达1800千米,一直延伸到北半球的澄海。在地球上,即使用最普通的望远镜,也能清晰地观察到那些较大的辐射条纹。
月面大部分地方的地势是平缓的,没有参差不齐的山峰和尖锐的岩石。在月球的表面,普遍覆盖着一层厚薄不一的碎屑物质。一般来说,高原、高山区碎屑覆盖物较厚,达1千米之多;而月海区域碎屑物较薄,多在1米左右。覆盖物主要是碎石,上面是浮土。
关于月球表面形态结构的形成原因,科学家们进行了多方面的研究。虽然日前尚无完全肯定的结论,但普遍认为,塑造月球表面形态的主要因素是:小型宇宙天体物质(小行星、彗星、流星等)冲击、熔岩喷发,以及剧烈的温度变化、太阳风的不断冲击等。科学家们通过对月球土、石样品以及其他资料的分析研究,描绘出了月球发展演化过程的大体轮廓,即:月球诞生的时间与地球一样,大约在46亿年前。月球诞生后,熔融的表面很快生成一层薄薄的外壳。随着较重元素向月心方向聚集下沉,外壳层逐渐加厚。经过化学分异后的外壳层,被大的陨星或彗星轰击,在月球表面形成了巨大的盆地。随着时间推移,外来天体物质对月球表面的轰击逐渐减少。被熔岩流填充的许多大盆地,即形成了现在的月海。小岩石块对月球表面的缓慢而不间断的剥蚀,一直持续到现在。科学家们认为,巨大的环形盆地一月海,是由小行星、彗星以及比月球小的卫星(在太阳系早期阶段,曾围绕地球转动的较小卫星)轰击月面而造成的。例如,月球正面的雨海,科学家们认为是被一颗直径为96千米的小行星撞击以后形成的。这些小行星等天体对月球表面的轰击,经历了相当长的时期。在39亿至40亿年前,是月球表面遭受轰击最剧烈的时期。在漫长的时期内,大量陨星对月球的撞击,形成了数量繁多的月坑。被轰击的过程中,月球表层物质在水平和垂直方向,进行了重新分与和组合。熔岩逐渐在一些盆地淤积,形成了月海;轰击时产生的大量溅射物,抛落到月面各处。各种物质的撞击过程,使月面受到了不断的磨损和剥蚀。
人类对月球的认识,有一个由肤浅到深刻、由片面到全面的过程。人们对月球进行的大量研究,特别是利用先进的空间技术,对月球进行更高层次的探索,使人类对月球的认识大大提高一步。但是,所有对月球的研究成果,都只能说是人类探索月球过程中,在现阶段的认识水平。这些成果还不足以充分解释月球表面结构形成的具体过程和原因。要真正科学地揭示这一过程和成因,还需要继续进行探索和研究。
朔望月
日月会合运动既然是月球、地球和太阳有规律的周期性绕转运动所产生的天文现象,因而它也具有一定的规律性和周期性。
从日月相合,经过日月相冲,再到日月相合,即月球中心自西向东连续两次通过日心与地心连线的时间间隔,叫做朔望月。朔望月就是日月会合运动的周期。
朔望月的长度是29日12小时44分3秒,即29.5306太阳日。由于月球在绕着地球公转的同时,还和地球一起绕日公转。当月球完成了3600公转(运行一个恒星月)时,地球已不在原来的位置,而是围绕太阳向东运动了大约270,因而此时月球尚未到达日地中心连线,还必须继续向东公转一段距离之后,方能完成一个朔望月。在月球继续运行完成这段公转历程的期间,地球也在继续向东运行,又前进了大约2。的距离。所以,实际上月球必须绕地球运行大约3890,才能真正回到日地中心连线的位置,即完成了一个朔望月。
实际上,地球在公转轨道上的位置变化,对恒星月这种周期,也有类似对朔望月那样的影响。由于恒星比太阳遥远得多,这种影响对于朔望月来说非常显著,必须加以考虑;而对于恒星月来说,则极其微小,是可以忽略不计的。因此,在恒星月的度量中,完全没有考虑地球公转这一因素的影响。这样,恒星月的长度也就比朔望月少了2.2089天。
朔望月和恒星月、近点月一样,是月球公转的一种周期。但是,它不是月球真正公转一周(3600)的周期。除此之外,交点月也是月球公转的周期。
为什么“月有阴晴圆缺”
宋代大词人苏轼有名句:“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全”。人的悲欢离合往往是无法预料的,但是,月的阴晴圆缺却有它的规律性,真是万古难改,任何人也左右不了。
我们知道,月亮自身是不全发光的,它的光来自月面反射的太阳光。因而,月亮的规律性的阴晴圆缺就与它和太阳、地球的相对位置变化有了密切的关系。
月亮在圆缺变化中会呈现各种形状,时圆时弯,这就叫月相。月相变化是有周期性的,一个朔望月就是月相变化的一个周期。由于月亮靠的是反射太阳光,无论转到相对地球的什么位置,总是对着太阳的一面明亮而背着太阳的一面黑暗。因而,在不同的时期,因为地球上的人看到的月球亮面面积大小的不同而出现了不同的月相。
通过上图,我们可以直观地了解月相的形成原因和变化规律:
当月球转到位置1时,恰好在地球和太阳之间,它对着我们的一面是背着阳光的,至使我们无法看到它,这是时的月相叫朔,也就新月,一般发生在农历初一。之后两三天,月球又在轨道上进了一步,向着地球的一面被太阳光照射了一个边缘,我们能看到一个弯弯的月牙,叫做峨眉月(位置2)。这以后,它的明亮部分越来越多地向着地球,到了初一七八时,月球处在位置3时,我们就可以看到半圆形的月亮,就是上弦月。上弦月之后,月亮渐渐地转到地球的另一面,向着地球的月面越来越多地被太阳光照亮,一天天地胖起来了,这时称为凸月(位置4)。当月球转到位置5时,被太阳光照亮的半球正好全部对着地球,我们可以看到一轮圆圆的满月,这是叫望月,一般在农历十五。从望月之后,月亮的对着地球的亮面慢慢缩小,到达位置6时,正好与位置4时的情况相反。随后是下弦月(位置'7),这时月亮的亮部弯向东方。之后月亮越来越瘦,经过残月(位置8),又回到朔,一个月相周期就结束了。
月相的周期变化很早就被人们认识到了,并根据其变化的周期来编制历法。我国的夏历(农历)日期变化就基本符合月相变化,因而,只要知道了农历的日期,就可以判断月相的形状,或者根据月相来判断当天的农历的日期。
与日食和月食相关的资料
日食和月食现象
朔日时,在地理上一定的区域内,有时会看到光辉夺日的太阳圆面一部分变得黑暗,甚至整个日面完全变暗。不一会,太阳又恢复了原来的光辉,这种现象叫做日食。
望日时,在地球上一定区域内,有时会看到洁白光亮的月面,部分或全部变暗。过一段时间后,又渐渐恢复了原来的一轮明月。这种现象叫做月食。
日食和月食都是有规律的天文现象,它们只有在一定的条件下才能发生。日食和月食的出现,是由月球绕地球公转、地球绕太阳公转的规律所决定的,它们同天体的影子有直接的关系。
天体的影子关系
在发光天体的照射下,邻近它的不发光天体背光方向,总会有一条长长的黑影,这就是天体的影子。地球和月球都是自身既不发光,又不透明的天体,在太阳光的照射下,它们的背日方向,都拖着一条很长的黑影。
由于地球和月球都比太阳小,它们的影子都分为本影、半影和伪本影三部分。她球(或月球)的影子
太阳、地球和月球的半径,都是固定不变的数值,而日地距离、日月距离都是不断变化着的数值,因此,本影的长度也在不断地变化着。当日地(或日月)距离增大时,本影随之增长;当日地(或日月)距离减小时,本影则随之缩短。
伪本影是影子较暗的部分,中心光线照射不到,而周围光线则能照射到,也呈圆锥形。
半影位于本影、伪本影的周围,一侧光线照射不到,另一侧的光线则可以照射到。日食和月食的种类及成因
日食和月球的影子有关。月球本影长度大于月地最近距离,而小于月地最远距离。这样,在月球、地球公转运动过程中,当月球到达太阳和地球之间,只要三者相互位置合适,月球又位于近地点时,月球的本影就会投落到地球表面。若月球此时在远地点,其本影到达不了地表,但半影或伪本影也还能投落到地表。地表被月球影子扫过的地方,因太阳被月球所遮挡,会看到太阳圆面部分或全部变黑暗。这就是日食。可见,月球影子投落到地球表面,是发生日食的直接原因。
日食分为三种,即日全食、日偏食和日环食。日全食和日环食也合称为日中心食。日食的种类主要同日、地、月三者的相对位置有关,也取决于它们之间的距离变化。在地球上,月球本影扫过的地区内,人们会看到日、月中心几乎重合,太阳全部被月球遮住,变成了一个黑色的圆面,这就是日全食。
当具备日食条件时,如果月球正处在远地点,它的本影不能到达地球,投落到地表的伪本影所扫过的范围内,人们会看到月球只遮住了太阳的中央部分,周围仍留下一个光亮的圆环,这就是日环食。
只有月球半影扫过地表,以及日全食(或环食)区以外地表一定范围被月球半影扫过时,在半影内会看到太阳圆面一部分被月球遮挡而变黑暗,这就是日偏食。
月食只有全食和偏食,而没有环食。月球不会发生环食,主要和地球本影长度有关。地球比月球大得多,地球的本影长度远远大于月球本影的长度,也大大超过月球和地球之间的距离。即使月球在远地点时,月地距离也不及地球本影最短时长度的1/3。这样,月球沿轨道运行的过程中,根本不会出现从地球伪本影中通过的机会。因此,也就不可能有月环食的现象发生。
当月球运动到地球公转轨道外侧,地球处在太阳和月球之间时,只要三者相互位置合适,月球将从地球本影中通过。如果月球全部从地球本影中通过,太阳射向月球的光线将完全被地球所遮挡。因太阳光的红光部分很少被地球大气吸收,太阳光通过地球大气层时,大气层把红光折射到月面上,使完全掩没于地球黑影中的月球,变成一个铜红色的圆盘。这就是在地球上看到的月全食。
如果月球只有一部分从地球本影中通过,射向月球的太阳光只有一部分被地球遮挡住。在地表月食区将会看到月面的一部分变得黑暗,这就是月偏食。
月球从地球的半影中通过时,月光虽有所变暗,但亮度变化很微弱,用肉眼观察很难察觉。因此,月面只被地球半影遮挡的现象,叫半影食,一般不算是月食。与太阳系有关的资料
太阳系
太阳系是一个以太阳为中心天体,包括受太阳引力作用而环绕其运转的其它天体在内的天体系统。太阳位于该系统的中心,并以其绝对优势的质量(占该系统总质量的99.800,其它一切天体只占0.200)所产生的巨大引力,像原子核对周围电子一样,控制着整个系统。太阳是整个太阳系中唯一能够自身发光的天体。它所发出的光和热,照亮和温暖着整个太阳系。当然,作为一个系统,其它天体成员也都有自己的相应的位置,地球就是其中很具特色的成员。
太阳系的组成
在太阳系中,除了中心天体一太阳以外,还有行星、卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质,其中行星和行星的卫星是太阳系中重要组成成员。太阳系的基本结构,主要是由八个大行星的运动和分布状况决定的。
在太阳系中,日前已经发现的大行星有八个。按它们距离太阳由近到远的顺序,依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。八大行星自身都不能发出可见光,只能靠表面反射太阳光,才显得明亮。有的看上去比其它恒星还要亮,那是由于它们距离地球很近的缘故。另外,由于行星质量同太阳相差极大,所以在太阳的巨大弓}力下,它们都共同围绕着太阳旋转。
太阳
在亿万颗恒星中,论其半径、质量、温度和光度等物理参量太阳只是一颗普通的恒星。但是,由于太阳距离地球最近,所以对于人类和地球上一切生命来说,它又是一颗极其重要的恒星。
1.日地距离
日地距离又称太阳距离。指的是日心到地心的直线长度。由于地球绕太阳运行的轨道是个椭圆,太阳位于一个焦点上,所以这个距离是变化的。其最大值为15210万千米(地球处于远日点);最小值为14'710万千米(地球处于近日点);平均值为14960万千米;这就是一个天文单位。19'76年国际天文学联合会把它确定为14959'78'70千米,并从1984年起用。按此距离计算,太阳光到达地球表面只需8分18秒。
2.太阳的大小和质量
在日地距离已知的条件下,只要通过仪器测得太阳视圆面直径的张角,即可计算太阳的体积。通过测定,太阳的半径约70万千米,是地球半径(63'71千米)的109倍。太阳的体积约为1.4X10'8立方千米,是地球的130万倍。
在日地距离和太阳体积已知的条件下,通过万有引力定律,可以间接地推算出太阳的质量。太阳的质量约为2XlOz'吨,相当于地球质量(6XlOz'吨)的33万倍。
通过太阳的体积和质量,可推算出太阳的密度,其平均值为1.牡克/厘米3,只相当于地球密度(5.52克/厘米3)的1/40
3.太阳的热能和能源
太阳质量巨大,成为一颗发光放热的典型恒星,不断地通过电磁波和粒子流等形式,向外辐射能量。太阳究竟放射出多少能量?地球是个球形天体,被太阳照射的半球所获得能量,等于以地球半径为半径的圆面上,阳光直射时所获得的能量。其数值为1050亿亿焦/分,仅等于太阳向宇宙空间辐射总能量的二十二亿分之一。但是,这对地球来说,是绝对重要的。太阳每年给地球的热能,相当于100亿亿度电力,为日前全世界总发电量的几十亿倍,成为地球上生命活动的基本能源。
太阳辐射能量这样巨大,足以说明其表面温度是很高的。因为任何物体的表面温度越高,向外辐射的能量也越多。计算结果表明,太阳表面平均温度为5770K,即约为55000C。而太阳内部温度还要高得多,据理论计算太阳核心温度可达1500万K。太阳如此高温,组成物质只能是高度电离的气态物质。
太阳一千几百万度的中心温度和几十亿年来以每分钟二万三千多亿亿亿焦耳的能量输出,说明太阳是一个极其强大的能量系统。这么巨大的能量究竟是怎样产生的呢?本世纪初,爱因斯坦相对论创立后,这个问题才算找到了答案。在爱因斯坦狭义相对论中指出:质量和能量是一个事物的两个方面,可以互相转化。物质的质量与能量的关系公式为:
E=mcz
式中E表示能量(单位为尔格),m表示质量(单位为克),〔、表示真空中的光速(约为3X10'。厘米/秒)。按此公式计算,1克物质可以产生约8.3736X10'j焦耳的能量。这种物质转化成能量的过程,在一般条件下是不能进行的,只有在原子核反应中才能进行。因为原子核反应需要极高的温度,所以称热核反应。
太阳内部有高达一千几百万度的温度,仿佛是一个巨大的原子能工厂,不断地进行着由氢变氦的核聚变反应,从而释放出巨大的原子能。这是因为,太阳内部的氢原子在这样的温度下,会失去核外电子变成质子,质子在这样环境里以极大的运动速度,克服静电斥力而产生猛烈碰撞,在碰撞中2个质子结合成一个氦核。在此核聚变反应中,以消耗掉一点点物质质量为代价,却辐射出惊人的能量。