一、新课导入 .
(一)同学们,我们已经知道,波兰天文学家哥白尼曾提出了一个有名的学说,叫做——日心说。谁来说说日心说中地球和太阳之间的运动方式?地球绕着太阳转,我们把这种运动方式叫公转。(板书:公转)如果用图画来表示,处在中心的是太阳,而地球绕着太阳转。(教师画出地球公转)
(二)哥白尼提出了日心说,但当时很多人都怀疑这一学说,很多人在问同一个问题:地球在公转吗?(板书课题)
二、探究地球围绕太阳公转的证据 .
(一)建立假说
1.引入:如果地球会公转,那么在运动的过程中观察天空中远近不同的两颗星,会有一种变化,你知道是什么变化吗?小组讨论。
2.交流讨论结果,提出假说:如果地球存在公转,那观察远近不同的两颗星时,会发现这两颗星之间的位置关系会发生变化。
小游戏:1.两眼睁开,食指靠近鼻子放在眼线中间。2.先后闭上左眼或右眼观察手指的位置。3.说说看观察后的发现,引出视觉差,并请学生说一说为什么会出现视觉差(因视线位置发生了变化)。
(二)模拟实验
1.说明模拟实验方法:在教室前后画两个椭圆轨道(标出A点和B点),圆圈中放一个红色小圆片,代表太阳;两个标杆,上面分别贴上一个发光星星,分别代表恒星,其中一颗星星离地球近,一颗星星离地球远;在远处的星星顶竿上固定一木尺,每隔5厘米贴一个记号。
2.明确模拟实验要求
(1)每位同学代表地球,在公转轨道上背对太阳模拟夜晚观察星星。学生在从A点运动到B点的过程中,仔细观察两颗星的位置,并做好记录。1-4组在近星轨道上观察,5-8组在远星轨道观察,之后交换位置观察并记录。
(2)观察记录后,两组交换远近轨道(观察完近时的到远时观察,观察完近处的到远处观察),每人两次对比观察两颗星的位置变化,边观察边记录。
(3)坐回位置分析比较两次观察的数据,小组讨论后汇报。
3.学生进行模拟实验
4.模拟实验交流研讨
交流汇报中渗透人类的科学发现历程。
(1)当地球公转运动时,星星怎么运动?(发生了偏转,有视觉差。这说明什么?为什么会这样?这和哈雷的发现是一样的,称之为恒星自行)
(2)当地球运动到A、B两点时,星星的位置有什么变化?(恒星的星象位置在一定范围内摆动,这和布拉得雷发现的光行差类似!在哈雷发现之30年后的新发现。)(贝塞尔在哈雷发现恒星自行之后的100多年,贝塞尔使用新制的望远镜成功测出了一颗恒星的视差。)
(3)当星星离我们更远时,位置又有什么变化?(极远,视差位移极小,体会古人对恒星周年视差的发现之旅是这么漫长而又艰难)
三、恒星的周年视差 .
(一)了解恒星周年视差
资料阅读,了解恒星周年视差知识和相关科学史。
在1838年,德天文学家贝塞尔就是像我们一样,在观察远近不同的星星时,发现星星之间产生的视觉上相对位置差异,因为我们看到的星星绝大部分都是像太阳一样发光发热的恒星,所以我们把这种差异叫做恒星周年视差。(板书:恒星周年视差)
(二)体验恒星周年视差角度的变化
1.在同一平面高度绕恒星的标杆拉两条绳(两绳长度相同,均16米拉到教室最后面),一条绳子拉在近星轨道两侧,另一条绳子拉在远星轨道两侧,轨道AB两点距离相同,即绳子两头的距离相同,对比角度大小的不同。(尽量保持在同一平面高度,对比角度大小的变化。)
2号恒星
1号恒星
地球绕太阳公转轨道(近)
地球绕太阳公转轨道(远)
2.如果轨道离星星更远一些,角度将发生怎样的变化?远到离这两颗星在1078531亿千米之外呢?引出视差单位“角秒”,让学生理解视差小到怎样一个程度,并认识到人们为何很长一段时间内未能发现恒星周年视差,找到地球公转的证据。
教师小结:在实际的宇宙空间中,地球公转轨道的直径大约是3亿千米,但恒星更加遥远,像贝塞尔发现的那颗有恒星周年视差的天鹅座61星,在距离太阳1078531亿千米的宇宙空间深处,而它的视差实在太小了,因为很难被观测到。举例说明这一视差的大小(相当于把一元硬币放在16千米远处,所看到的宽度)。
(三)回顾恒星周年视差发现的历程
在贝塞尔发现恒星周年视差前,有人就提出了存在这种视差的假设。这个假设成为了当时众多科学家努力的目标,最终贝塞尔通过月复一月的观察取得了成功。由此可见,建立假设是探究实验中非常重要的环节,而寻找证据又需要执着的科学精神!
(四)了解更多地球公转的证据
随着科学技术的进步,你知道人们现在还能用什么方法观测地球公转吗?
小结:利用现代科学技术,我们也可以通过太空望远镜、人造卫星等,离开地球,能直接观察到地球确实在围绕太阳公转。
四、整理归纳 .
关于昼夜现象的解释,我们保留哪一种?为什么?