近现代人们对地球形状的认识及地球的大小

近现代人们对地球形状的认识及地球的大小 自从麦哲伦环球航行证明了大地是圆球形状以来，400多年中，随着科学技术的不断进步，人们对地球形状的认识，也越来越深入和精确了。 1、扁球体。 地球是圆球形状被各国公认以后，人们又经过对大地测量发现，地球并不是一个正圆球体，而是一个两极稍扁、赤道略鼓的扁球体。人造卫星出现以后，测得的地球赤道半径和极半径数值，比过去更为精确了。 2、三轴扁球体。 经过精密的测量发现，地球赤道平面也不是正圆形。赤道的最大半径为6378.370千米,最小半径为6378.105千米,两者相差265米。这样，地球就成为由赤道长轴、赤道短轴和极轴三个不同长度的轴构成的球体，称为三轴扁球体。 3、不规则的扁球体。 近年来，通过人造卫星，进一步发现地球并不是以赤道平面为对称平面的球体，而是北半球稍微细长一点，南半球稍微短粗一点。地球的北极半径比南极半径(都以海平面为准)长40米左右。因此，地球是个不规则的扁球体。有人形容地球有点像梨状体。 地球的大小通常可用以下一些数据示: 赤道周长 约40076千米 经线周长 约40009千米 赤道半径 约6378.1千米 极半径 约6356.8千米 地球表面面积 约5.1亿平方千米 地球体积 约10800亿立方千米 地球的大小 人们对地球的形状有一个漫长的认识过程。古代东西方人由于受到生产力水平的限制，视野比较狭窄，所以认为天是圆的地是方的，即所谓的"天圆地方"。 公元前古希腊，人们已经开始注意很多现象，如:站得越高，看得越远;由远驶近的船只，总是先看见船的桅杆，再看到船身等等，对地球的形状产生直觉的推测。 公元前5、6世纪，古希腊哲学家毕达哥拉斯就提出地球是球形的观念，另一位古希腊哲学家亚里士多德根据月食时月球上的地影是一个圆，第一次科学论证了地球是个球体。 公元1522年，麦哲伦及其伙伴完成绕地球一周以后，才确立了地球为球体的认识。 最早算出地球大小的，应该说是公元前3世纪希腊地理学家埃拉托色尼。他成功地用三角测量出地球周长约为25万希腊里(39600千米)，与实际长度只差340千米，这在2000年前实在是了不起。 十七世纪末，牛顿研究了地区自转对地球形态的影响，从理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个赤道处略为隆起，两极略为扁平的椭球体。 1672年法国人里歇(J. Richex)用一单摆钟放在赤道附近的圭亚那的卡宴，这种在法国巴黎是准确的，现在却每天慢2分28秒。里歇研究了这一现象后认为，这说明地球在赤道附近凸起。于是得到结论:地球不是正球体，而是扁的椭球体。 本世纪50年代后，科学技术发展非常迅速，为大地测量开辟了多种途径，高精度的微波测距，激光测距，特别是人造卫星上天，再加上电子计算机的运用和国际间的合作，使人 们可以精确地测量地球的大小和形状了。通过实测，终于得到了确切的数据。测量还发现，北极地区约高出18.9米，南极地区低下去24-30米。所以有人说，地球像一个倒放着的大鸭梨。其实地球确切地说，是个三轴椭球体。 二、实施过程 (一)、谈话导入，实验探究 师:同学们，老师精心准备了一份礼物，想送给大1、谈问号提问题 家，猜猜它是什么, (学生自由发言，如玩具、苹果、科学等。) 师:同学们都没有猜对，到底是什么呢,看～(出示问号标志)喜欢不喜欢, 生:喜欢。 师:老师就把这份礼物送给大家。(贴黑板上)想一想，老师为什么要给大家这份礼物, 生:问号可以帮助我们开发智力。 生:老师想让我们带着问号上课，积极思考问题。 师:真不错，我们想到一块了。看到老师送的这份礼物，在课堂上你们想送给老师什么礼物, (学生自由发言，如认真听讲、仔细观察等。) 师:同学们的礼物我收下了，希望你们大胆想象，积极思考。因为提出疑问，解决疑问就是科学探究，许多科学家的科学探究就是从问号开始的。(出示牛顿像)你们认识这位科学家吗,牛顿从小就注意认真观察自然界的一切事物，他非常善于问题。(出示牛顿树下思考图)传说在三百年前的一天，牛顿正在苹果树下看书，忽然树上一个苹果落到地上， 使牛顿陷入了深深的思考之中，同学们猜一猜，他想到了什么问题, 生:苹果为什么落地, 生:苹果为什么向下落，不往天上飞, 师:你们的想象非常大胆，我们这节课就重点研究苹果为什么落地。(板书课题) 2、联系生活谈现象 师:要想研究科学现象，单凭苹果落地的一个现象来研究行不行,(不行)我们想一想，生活中还有哪些像苹果一样落地的现象, 生:把足球踢起来，足球会往下落。拧灯泡，一不小心灯泡落到了地上。 师:真不错，这位同学玩足球，玩出科学来了。 生:下雨时，雨点从天上落到了地上。向远处扔石头，它会落到地上。喝水时，一不小心水会流下来，落到地上。 生:秋天到了，杨树的叶子落到了地上。下冰雹时，冰雹落到了地上。打篮球时，我一拍球，它弹 起来了，后来又落到地上了。运动员跳高时，跳过杆去又落地上。 3、讨论实验 师:刚才我们都是说出了生活中像苹果一样落地的现象，你们能不能利用桌上的材料，设计出苹果落地的模拟实验,(能。) 师:设计实验时应注意什么, 生:要注意安全，同学之间不要争抢实验材料。 生:小组同学要团结合作，合理分工，认真观察实验现象。 师:实验中注意先讨论方法，再动手做，把观察的发现下来。 (各小组学生自由活动，师巡回指导，启发学生认真观察，讨论这些落 地现象有什么共同点,如物体位置、状态、受力等。) (二)、讨论猜想，得出结论 师:我发现同学们在实验探究中热情很高，大家一定1、汇报实验发现 会有不少的收获，我们来交流一下好吗, (各小组发言，一组:用手拿着篮球或乒乓球，然后松手，发现它会落到地上。扔纸盒或铁夹，落到了地上。二组:扔玩具熊、扔木块、玩帽子和泡沫板、羽毛、香皂。三组:扔矿泉水瓶，用手接，它有一种向下的趋势。这是一个铁架台，横杆上用细线挂着一个塑料圆柱。剪断细线，我们发现塑料圆柱落在桌面上，塑料圆柱相当于苹果，桌面相当于地面，看来苹果只能往地上落。手托排球，一松手会落到地上、钢笔。四组:扔纸飞机、钥匙串、铅笔盒都落到地上。用手提提包，感到很重，有一种向下拉的感觉。梳子。五组:踢毽子、扔易拉罐盒，手托哑铃，感到很重。) 师:大家观察得非常仔细。实验中，还有什么发现, 生:我们小组发现这些物体有的重，有的轻。(板书:重的、轻的) 师:能举例说明吗, 生:铁夹、木块、塑料圆柱、哑铃比较重(板书:铁夹、塑料圆柱、哑铃)，帽子、泡沫板、羽毛、纸飞机比较轻。(板书:帽子、泡沫板、羽毛、纸飞机) 师:还有什么重大发现,物体下落时有什么相同的地方, 生:我们小组发现这些物体都落到了地上。 生:重的物体是直直的落的，轻的物体不是直直的落的。 师:看来重的物体是竖直下落的，轻的物体不是竖直下落的。(板书:竖直下落、没有竖直下落) 师:让我们讨论一下，这些下落物体为什么都落到地面,2、磁铁实验 猜一猜可能是什么原因,生:因为地球有吸引力。(板书:吸引) 师:你怎么知道的, 生:我从科学书上见到的。 师:知道得真不少，这位同学的说法是正确的。下面让我们通过实验形象地说明这个道理。 师(出示铁架台，上有两根细线分别系着铁皮和磁铁):使它们靠近会怎样, 生:磁铁会把铁片吸过去。 师(演示):果然是这样，这说明什么, 生:磁铁对铁有一种吸引力。 师:如果把它们分开，我把系铁片的细线剪断，会怎样, 生:会落到地上。 师(演示):大家的判断非常正确。由此可以推想到什么, 生:铁片刚才受到的是磁铁的吸引力，现在受到的是来自地球的吸引力。 师:科学家研究发现，“任何物体之间都有吸引力，质量大的物体吸引质量小的物体”、“科学上把地球对地球上及地球附近的物体的吸引力叫做地球的重力。”(板书:重力) 3、方向实验 师:刚才同学们发现重的物体是竖直下落的。怎样证明重的物体竖直下落,老师为大家准备了一些实验材料，请各小组组长上台 选择材料，回去进行研究。(学生自由活动，师巡回指导。) 师:大家的研究热情很高，让我们交流一下。 生:我们小组把挂重锤的细线剪断，我发现重锤落在了地上的泡沫板上。我们用彩笔在泡沫板上作了个记号，再次做实验发现落在原处 师:这说明了什么?谁来补充一下, 生:重锤下落的方向是竖直向下的。 生:把铁圈竖直的拿好，从上面的口放入玻璃球，发现它竖直下落，它下落的轨迹是一条直线。 生:漏斗里的水向下流，就像一条直线。 师:以上实验说明了什么? 生:重的物体都是竖直下落的。 师:说到这里，轻的物体没有竖直下落是怎么回事, 生:可能与物体的重量轻有关。 生:可能与空气的阻力有关。 师:如果照他那样说的话，假设羽毛、树叶在没有空气的环境中下落会怎样, 生:竖直下落，因为没有空气的阻力。 师(放课件):下面让我们看看科学家用牛顿管做这个实验的情况。这是一个A端封闭，B端有开关的玻璃管。在B端放入羽毛后，抽光里面的空气 。打开 B 端的电源开关 ，B端的装置可以把羽毛吸住，把玻璃管倒立过来，断电后，羽毛从B端竖直落到A端。这说明了物体在真空中下落时不受阻力的。 师:假如把羽毛换成铁球，在牛顿管中下落会怎样, 生:也会竖直下落的。 师:通过以上研究，谁能概括一下我们的发现, 生:在地球上，无论轻的物体还是重的物体都受到重力作用，在不受空气阻力时都是竖直向下落的。 师:老师有个问题，地上的石头和天上的飞机是否受到重力作用呢,(生自由回答。) 生:石头受重力作用，如果不受重力作用，它就会飘到天上去。 生:飞机受这种力的作用，因为它可以降落下来。 师:除了石头和飞机，还有哪些物体受重力作用,(学生自由回答。) (三)、提出问题，猜想辩论 师:对于重力，我们还有哪些问题想研究, 生:月球是不是受地球重力的作用, 师:这个问题很有意思，我们可以在课下研究。 生:怎样知道物体所受重力的大小, 生:如果地球上没有重力，会怎么样, 师:同学们的问题很有研究价值，让我们围绕失重问题自由猜想。(学生自由猜想，师巡回指导。) 师:通过刚才的讨论，同学们一定有不少的收获，让我们来交流一下，好不好,(好～) (学生自由发言，跑步:人会飘浮起来。睡觉:站着睡觉和躺着睡觉感觉一样。踢足球:足球会飞离地球。写字:假如用地球上的习惯姿势写 字，整个身体就会被笔尖支撑起来，如果用力过度，也会使你不由自主的转换角度。交通:现有的交通秩序被打乱，如汽车一开就飘走了，会发生许多交通事故。) 师(播放动画):让我们看看在太空中小科学家失去重力后的情况。(指生谈体会) (四)、课堂评价，总结结课 师:同学们，通过今天这节课的学习，你们有什么收获,(学生自由发言)在今天这节课中，老师也有收获，同学们也送给我一份珍贵的礼物，那就是大胆猜想，积极动脑。希望同学们在今后的学习生活中保持与发展这种良好的研究状态，努力学习，深入探究，大胆实践，去探索科学的奥秘～ 一、 导入新课 1、简单介绍牛顿 2、讲述牛顿对落地苹果提出问题的故事 3、询问:你知道苹果熟了，为什么总是落向地面,(有的学生可能会答是由于地球引力， 那就直接进入什么是地球引力的探讨) 4、讨论:日常生活中，还有哪些和苹果落地相似的现象, 二、自主学习 1、认识重力 1)讨论:刚才我们说的这些现象有什么共同特征, 2)讲述:物体受到的这种拉向地面的力就是重力，方向竖直向下，是因为地球对它周围的 物体有引力而产生的。 3)引导学生讨论:悬在半空的物体受到地球引力吗, 2、认识重力的大小，学习测量重力 1)出示钩码:它受到多大的重力了, 2)讲述:用弹簧做的测力计可以测出力的大小。力的单位是牛顿。 3)认识单位，会使用。 4)测量各种物体的重力并汇报。(强调单位) 3、通过时间活动，研究重力平衡现象 1)分组玩小人，发现:怎样使小人站的稳。 2)汇报 3)讨论:你还知道哪些物体重力平衡的例子。 4)小结:物体的重心低，物体的支撑点在重心的作用线上，东西就能平衡。 三、巩固总结 1、提问:今天，你们有什么收获, 2、总结。 一、初步尝试，发现问题 师:大家一定在电视上看见过跳伞运动，那一个个五彩缤纷的降落伞就像在蓝天白云间盛开的美丽花朵，从天空中徐徐而降～看过跳伞运动之后，同学们对神奇的降落伞一定非常神往～大家想不想自己也来做一个美丽的降落伞呢, 生:想～ 师:我们可以利用桌子上的材料动手做一个降落伞，看老师先来做一个。 (教师利用材料制作一个降落伞，并把制作过程向学生进行详细介绍。) 师:请大家用各组的材料自制一个降落伞，再到后面的实验区玩一玩，比比哪组做得最快，玩得最好～(学生制作降落伞，并进行放飞试验。) 【教学反思:从教师的引导中，激发学生的学习兴趣，并提供一定的场地和材料，让学生自己动手制作一个降落伞，学生非常地开心。在这个过程中，学生的动手能力得到了充分的发挥。同时在学生制作降落伞之前，教师一定要制作过程介绍清楚，在学生制作的过程中教师还要注意指导，为后续的探究活动打好基础。】 二、师生交流，明确问题 师:同学们真棒～很快就做好了降落伞，而且玩得很开心。在玩的时候，你有什么发现吗,把你观察到的现象和疑惑说出来! 生:我想:我们组的降落伞为什么比第二组的快, 生:我想是不是风大，降落伞就降落得快些, 生:我想为什么有的降落伞降落得快，有的降落得慢, 师:是啊，为什么有的降落伞降落比较快、有的降落就比较慢,降落伞降落速度的快慢与哪些因素有关呢, 生:可能与伞面大小有关，伞面越大，降落伞就落得慢。 生:可能与伞的线长短有关。 生:可能与下面挂的重物的关。 生:可能与风有关，如果有风降落伞就可能下降比较慢～(教师板书归纳) 师:你们真了不起，想到了这么多可能与降落伞降落快慢有关的因素。今天老师给你们准备了一些材料，我们可以先从伞面大小、伞线长短、悬挂物体等三个方面开展研究。 【教学反思:问题是探究的开始。在学生尽情玩降落伞的过程中发现了现象，提出了问题。这些问题都是真实的，都是他们迫切想要了解的内容，此时学生的探究欲望已经被充分的调动起来了。】 三、设计实验，探究问题 师:那你想研究哪个问题，打算怎样研究,需要什么材料,请与你们组的同学商量一下，每组确立一个主要研究的问题～(学生分组讨论后回答。) 生:我们想研究“伞面大小”这个问题，我们打算做两个降落伞，伞面一大一小，但绳子和重物都是一样，然后从同样的高度同时放手，看谁先落地。 师:你们这个实验中哪些条件改变了,哪些条件没变,为什么, 生:我们这个实验主要是研究“伞面大小对降落伞下降速度的影响”，所以只能改变“伞面大小”这个条件，而其余条件都不能变，包括伞线的长短、重物、下落的高度、时间、场地等。 生:我们准备研究“伞线的长短与降落伞下降的快慢”这个问题，我们打算改变伞线的长短，用一长一短两组线来做降落伞，其他条件保持不变。 生:我们小组经过商量决定研究“重物的轻重与降落伞下降的快慢”这个问题，我们打算做两个一样的降落伞，一个伞挂一块橡皮，另一个伞挂四块橡皮。 师:看来同学们对实验的方法已经进行了深入的探讨，希望大家在实验中能遵守规则，这样实验的结论才更有科学性～(学生选取材料，再次进行制作和实验。) 【教学反思:实验需要一定的科学性和性～进行对比实验一定要让学生在实验之前明确“你研究的是什么问题,在试验中什么应该变化,什么不能改变,”，让学生初步学会控制各种变量之间的关系，才能进行有效的实验～同时充分的交流也是实验的保证～通过课堂中师生之间的双向交流，学生开始了第二次的制作，这次明显与上次不同，学生的制作具有了很强的目的性，也更具有规范性～】 师:你们组研究了哪个问题，有什么发现,让我们一起来交流一下吧～ 生:我们组研究了“伞面大小与降落伞下降快慢”的问题。我们一共做了五次实验，发现降落伞降落的快慢与伞面大小有关，伞面大的降落要慢一些，伞面小的降落就快一些。 生:我们组研究的是“伞线长短与降落伞下降快慢”的问题。我们一共做了七次实验，发现降落伞降落的快慢与伞线长短有关，伞线长的降落伞下降比较慢，伞线短的降落伞下降比较快。 生:我们主要研究“重物的轻重与降落伞下降快慢”的问题。我们一共做了四次实验，发现挂了四块橡皮的降落伞下降的速度要明显比挂一块橡皮的降落伞下降速度要快。由此我们知道:降落伞降落的快慢与重物的轻重也有关系。 师:同学们真聪明，通过实验我们发现了这么多关于降落伞的秘密。 【教学反思:在实际教学中，我为了不影响其他班级的正常教学，让学生就在教室实验区进行实验，许多学生站到课桌上伸直手臂让降落伞自由下落。由于实验的高度不理想，有些实验的效果不是很明显，尤其是研究“伞线长短对降落伞下降快慢影响”的小组，他们多次进行了对比实验。如果能在不影响其他班级教学的情况下，让学生从二楼走廊上放飞降落伞，观察对比的效果一定会更好～】 四、拓展延伸，解决问题 师:刚才我们一起对“影响降落伞下降快慢的因素”进行了研究，在研究中同学们的表现非常好～那你能做一个下降速度最慢的降落伞吗,小组之间比一比，看哪一组制作的降落伞下降速度最慢～(学生分组设计制作，积极进行比赛。) 师:请冠军小组的同学告诉我:怎样才能做一个下降速度最慢的降落伞, 生:我们首先找了一个最大的伞面，然后在材料区选了最长的绳子，重物我们则是用纸做的，因为它比橡皮轻～(学生鼓掌) 师:能不能概括一下～ 生:伞面要尽量大、伞线要尽量长、悬挂的物体要尽量轻～这样做出来的降落伞才能下降速度最慢～ 师:你们的表现真不错～在今天的课堂中，我们对“影响降落伞下降快慢的因素”做了深入的研究～关于降落伞你还想研究什么, 生:我想到室外有风的地方去做实验，看看是不是风越大，降落伞降得越快。 生:我还想用其他材料来做伞面，试试它们下落的速度会有什么变化。 生:我想在降落伞上打几个洞，看看它下落时的情况。(学生自由表达„„) 师:今天我们在课堂上制作的降落伞老师就送给大家～大家课后可以继续进行研究，别忘了把你的发现及时和老师、同学进行交流。下课～ 四、教学过程 (一)谈话导入 师:同学们，科学使人类实现了很多梦想，人们借助飞机可以到达几千米的高空， 也可以利用降落伞从几千米的高空安全落地。今天，老师就给大家带来了一 段跳伞运动员的精彩表演，大家想看吗, 生:想。 (学生看录像) 师:谁能用自己的语言给大家描述一下你看到的画面, 生:跳伞运动员从飞机上跳下，迅速下落。 生:降落伞打开以后，速度就慢了。 师:大家观察得真仔细，下降速度先快后慢。那在这一快一慢的变化中蕴含着什 么科学奥秘呢,今天，我们就一起来揭开降落伞的奥秘。(板书课题:降落 伞) (二)提出猜想 师:课前老师将我们学校学生自己制作的降落伞作为礼物送给了大家，你们喜欢 吗,我想大家一定对它进行了仔细的观察。哪个组愿意先给大家展示一下你 们组的降落伞呢, (学生展示，并做简单介绍，汇报三个组，剩下三个组。) 师:请其他组把你们的降落伞也拿上来让大家欣赏一番。 师:真不错，大家想不想让你们的降落伞也像影片里的一样，来一次飞行表演呢, 生:想 师:好，为了让大家看的更清楚，我们站在桌子上，模拟降落伞从高空降落的样 子。上面的同学两手捏住降落伞的两边，保持在同一高度，当听到下面同学 喊一、二、放时，同时放手，明白了吗, 下面的同学要仔细观察降落伞的下降过程。 (师与同学齐声发令) 师:降落伞下降的速度相同吗, 生:不相同，有快有慢。 师:是这样吗,我们再来一次。 (学生再次放飞降落伞) 师:真的有快有慢，为什么会这样呢,是什么影响了降落伞下降的快慢呢，大家 能不能猜一猜, (学生猜想，并说明自己的依据。教师板书学生的回答:伞面大小、悬挂物的 轻重„„) (三)设计实验，猜想验证 师:同学们通过认真的观察和思考，出现了这么多猜想，要验证这些猜想是否正 确，应该怎么办, 生:设计实验来验证 师:好～但是这么多的猜想，我们一下子研究不了，再加上老师所带材料的限制， 我们先研究伞面大小和悬挂物的轻重这两个问题，剩下的我们课后接着研 究，行吗, 师:现在每组选择一个猜想，小组讨论自己的验证。并完成实验表格前三步。 (课件出示)实验表格 师:哪些组选择“悬吊物的重量”来研究的,说说你们设计的验证方案。(同种 方案只汇报一组) 生:做一顶伞，只改变悬挂物的大小，用时间来测量„„ (教师强调:要从同一高度放飞) 师:大家觉得这种方法怎么样,还有没有别的方法, 生:做两顶伞，同样大小的材料，同样的绳长，不同重量的悬吊物，看降落的速 度。 师:剩下的组选择的就是“伞面大小”了,来说说你们设计的验证方案。 生:我们也要制作两顶伞，改变„„ 师:验证方案确定好了，根据你们的要求，老师为你们准备了所需材料，但在开 始之前，为了更顺利地完成我们的实验，我想给大家提几点小小的建议。 (课件出示实验要求) 1、组长合理分工，组员合作，迅速完成实验。 2、实验过程中要认真观察，记录员及时记录，实验完成后共同得出结论。 (完成记录表4、5步) 3、上下桌子一定要注意安全。 师:能接受吗,各组的材料员来领取你们所需的材料 (学生动手实验，教师指导) 师:通过刚才的制作和试飞，你们的猜想得到验证了吗,请各组选派一位代表上 台汇报你们的研究结论。(教师对学生进行评价) (四)总结深化 师:通过大家的验证，我们得出: 伞面大小和悬挂物的轻重都会影响降落伞下降的快慢。 (板书:伞面大小和悬挂物的轻重) 师:在同一条件下，伞面越大，下降速度越慢。这是为什么呢, 同样，在相同的条件下，悬挂物越重，下降速度就越快，这又是为什么呢, 谁能给大家解释一下其中的奥秘呢, 生:伞面越大，在空气中张开的面积就大，受到的空气阻力就越大，所以下降就 慢。 生:悬挂物越重，受到的向下拉的力就越大。 (教师根据学生的回答定义出空气阻力和重力，并用箭头表示出 方向) 师:这节课，同学们从观察、猜想到设计方案、动手验证并最终得出科学的结论， 你们真可以称得上是小小科学家了。现在，我可要向你们这些小小科学家们 提出一个更有挑战性的问题了。还记得刚开始的画面吗,谁能用我们说到的 力试着来解释下降过程中快慢变化的原因呢, 生:开始快是因为主要受到向下拉的力的作用，空气阻力很小，所以很快。后来 慢了是因为降落伞打开以后，空气阻力变大了，所以就慢了。 生:伞面大小定了以后，悬挂物越重，往下拽的力就越大，所以就降的快了。 师:说得真好，看来生活中的很多现象只要我们积极探索，都能得到一个科学的 解释。现在还有这么多种猜想没有得到验证，就请大家大家课后继续研究吧～