六年级下册《宇宙》单元第2课
一、问题描述
六年级下册《宇宙》单元第2课《月相变化》,疑难的问题:
1.月相是怎样形成的?
2.月相变化的规律在空间方面与平面方位上的体现是什么?
3.为什么月球只有固定的一面朝着太阳?
二、原因分析
1.月相的变化需要持续一个月的观察、记录,经过科学思维推理才能发现它变化的规律。
2.教师原有的有关宇宙的知识储备不足。
三、针对性教学策略与补充相关资料
1.随着月亮每天在星空中自西向东移动一大段距离,它的形状也在不断地变化着,这就是月亮位相变化,叫做月相。“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,这里的圆缺就是指“月相变化”:在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。
由于月球本身不发光,在太阳光照射下,向着太阳的半个球面是亮区,另半个球面是暗区。随着月亮相对于地球和太阳的位置变化,就使它被太阳照亮的一面有时对向地球,有时背向地球;有时对向地球的月亮部分大一些,有时小一些,这样就出现了不同的月相。

2. 月相变化规律:
(1)约在农历每月三十或初一,月球位于太阳和地球之间,地球上的人们正好看到月球背离太阳的暗面,因而在地球上看不见月亮,称为新月或朔。此月相与太阳同升同落,即清晨月出,黄昏月落,只有在日食时才可觉察它的存在。
(2)新月过后,月球向东绕地球公转,从而使月球离开地球和太阳中间而向旁边偏了一些,即月球位于太阳的东边。月球被太阳照亮的半个月面朝西,地球上可看到其中有一部分呈镰刀形,凸面对着西边的太阳,称为蛾眉月。蛾眉月日出后月出,日落后月落,与太阳同在天空,在明亮的天空中,故看不到月相。只有当太阳落山后的一段时间才能在西方天空看到蛾眉月。
(3)约在农历每月初七、初八,由于月球绕地球继续向东运行,日、地、月三者的相对位置成为直角,即月地连线与日地连线成90°。地球上的观察者正好看到月球是西半边亮,亮面朝西,呈半圆形叫上弦月。上弦月约正午月出,黄昏时,它出现在正南天空,假设观察者位于北半球中纬度,下同,)子夜从西方落入地平线之下,上半晚可见。
(4)约在农历每月十一、十二,在地球上的观察者看到月球西边被太阳照亮部分大于一半,月相变成凸月,凸月正午后月出,黄昏时在东南部天空,月面朝西。然后继续西行,黎明前从西方地平线落下,大半晚可见。
(5)农历每月十五、十六,月球运行到地球的外侧,即太阳、月球位于地球的两侧。由于白道面与黄道面有一夹角θ(θ平均值为5°09′)通常情况下,地球不能遮挡住日光,月球亮面全部对着地球,人们能看到一轮明月,称为满月或望。满月在傍晚太阳落山时的东方地平线上升起,子夜时位于正南天空,清晨时从西方地平线落下,整夜都可以看到月亮。
(6)再过几天,农历每月十八、十九,月相又变成凸月,月面朝东。此时为黄昏后月出,正午前月落,大半晚可见。
(7)农历每月二十二、二十三,太阳、地球和月球之间的相对位置再次变成直角,月球在日地连线的西边90°,这时我们看到月球东半边亮,呈半圆形,月面朝东,称为下弦月。它在子夜时升起在东方地平线上,黎明,日出,时高悬,于南方天空,正午时从西方地平线落下,下半晚可见。
(8)再过几天,农历每月二十五、二十六,月相又变成蛾眉月,亮面朝东,此时子夜后月出,黄昏前月落,黎明前可见。
月球随后继续向东运行,又运行到太阳和地球之间,月相变为朔。
可见,月相的变化依次为新月→蛾眉月→上弦月→凸月→满月→凸月→下弦月→蛾眉月→新月。月球绕地球公转一周,月相由朔到下一次朔所经历的时间间隔,即月相变化的周期,叫做朔望月。
3.关于月相变化的规律体现,有一个口诀:上上上西西;下下下东东。
具体理解为:
上半月,月亮出现在上半夜,上弦月,出现在西边天空,西面部分亮;
下半月,月亮出现在下半夜,下弦月,出现在东边天空,东面部分亮。
一般学生在上学路上的时候能观察到的月相在下半月,在放学回家路上能观察到的月相在上半月。
4. 地球的自转周期与公转周期是不等的,前者为23时56分4秒(恒星日),后者为365日6时9分9.5秒,(恒星年),这意味着地球公转一圈的同时还绕地轴旋转了365圈多。与此不同的是,月球自转周期与公转周期则是完全相同的,即都是27.32166日(27日7时43分11.47秒),这个周期叫恒星月。两个周期相同,说明月球公转一圈的同时只自转了一圈,这样的结果是使月球总是以正面对着地球。
月球的自转周期与公转周期为什么相同?天文学家认为:这是地球对月球的吸引力所引起的月球表面潮汐摩擦作用的必然结果,而且这种情况早在几十亿年前当月球还处在熔融状态时就已经发生了。
大家知道,地球的质量相当于月球质量的81.3倍,当其强大的吸引力作用于熔融状态的月球时,在靠近地球最近处和最远处的月球表面上会产生两个隆起部分。由于熔融物质具有粘滞性,因此隆起部分并不立刻产生而是要在月球转过了一定角度以后才会产生。但是,地球对这隆起部分的吸引力,又力图将它转向地球,这种转动方向与月球自转方向正好相反,这样就使得隆起部分对月球表面产生潮汐摩擦作用尤如给月球自转施加“刹车”一样,结果使月球的自转速度变慢,自转周期逐渐加长,直到其中一个隆起部分永远对准地球为止,这时候月球的自转周期就正好等于公转周期了。
既然月球的隆起部分对准地球,则在这个方向上的月球直径应该长一些。观测事实证明,这个推测是正确的,不过在这个方向上的直径伸长的程度是极其微小的,大约只有0.36千米,仅及月球平均直径的万分之一左右。
同理,月球对地球的吸引力所产生的地球表面潮汐摩擦作用也会对地球自转起着“刹车”一样的作用,使地球自转速度变慢,周期逐渐加长。当然,加长的速度是非常缓慢的,很难以为人们所觉察。据研究,由于潮汐摩擦,地球上一天的长度每百年才加长0.0016秒。但正是这样一个不起眼的数字,在地质历史上却起了意想不到的累计效应。据推算,45亿年前,地球上的一天只有4小时,30亿年前已延长至18小时,一年日数减少到507天;5.7亿年前,一天约为21小时,一年约421天。按这样的速度变化下去,2亿年后,地球上的一天将延长为30小时,一年日数将减少为300天;50亿年后,地球上的一天将相当于现在的43天,而一年当中的日数将减少为8.5日,真是不算不知道,一算吓一跳!