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理论依据或意图分子动理论 一、教学目标 1在物理学问方面要求： （1）知道分子的动能，分子的平均动能，知道物体的温度是分子平均动能大小的标记。 （2）知道分子的势能跟物体的体积有关，知道分子势能随分子间距离改变而改变的定性规律。 （3）知道什么是物体的内能，物体的内能与哪个宏观量有关，能区分物体的内能和机械能。 （4）知道做功和热传递在变更物体内能上是等效的，知道两者的区分，了解热功参量的意义。 2在培育学生实力方面，这节课中要让学生建立：分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念，又要让学生初步知道三个物理规律：温度与分子平均动能关系，分子势能与分子间距离关系，做功与热传递在变更物体内能上的关系。因此，教学中着重培育学生对物理概念和规律的理解实力。 3渗透物理学方法的教化：在分子平均动能与温度关系的讲授中，渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。 二、重点、难点分析 1教学重点是使学生驾驭三个概念（分子平均动能、分子势能、物体内能），驾驭三个物理规律（温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系）。 2区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点；分子势能随分子间距离改变的势能曲线是教学上的另一难点。 三、教具 1压缩气体做功，气体内能增加的演示试验： 圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。 2幻灯及幻灯片，展示分子间势能随分子间距离改变而改变的曲线。 四、主要教学过程 （一）引入新课 我们知道做机械运动的物体具有机械能，那么热现象发生过程中，也有相应的能量改变。另一方面，我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢？这是今日学习的问题。 （二）教学过程的设计 1分子的动能、温度 物体内大量分子不停息地做无规则热运动，对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同，因此，各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果，所以探讨个别分子运动的动能是没有意义的。而探讨大量分子热运动的动能，须要将全部分子热运动动能的平均值求出来，这个平均值叫做分子热运动的平均动能。 学习布朗运动和扩散现象时，我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系，温度越高，布朗运动越激烈，扩散也加快。依照分子动理论，这说明温度上升后分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明，就是温度上升，分子热运动的平均动能增大。假如温度降低，说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看，温度是物体分子热运动的平均动能的标记。“标记”的含义是指物体温度上升或降低，表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变，就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标记。但是，温度不是干脆等于分子的平均动能。 另一方面，温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应，对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。 我们知道，温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度，而它又是大量分子热运动平均动能大小的标记，这是温度的微观含义。 2分子势能 分子间存在着相互作用力，因此分子间具有由它们的相对位置确定的势能，这就是分子势能。 假如分子间距离约为10-10m数量级时，分子的作用力的合力为零，此距离为r0。 既然分子势能的大小与分子间距离有关，那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小改变状况呢？假如对于确定的物体，它的体积改变，干脆反映了分子间的距离，也就反映了分子间的势能改变。所以分子势能的大小改变可通过宏观量体积来反映。 3物体的内能 （1）物体中全部分子热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成，因此任何物体都是有内能的。 提问学生：宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标记？ 依据学生的回答，引导到一个确定的物体，分子总数是固定的，那么这物体的内能大小是由宏观量温度和体积确定的。假如不是确定的物体，那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来确定。 课堂探讨题：下列各个实例中，比较物体的内能大小，并说明理由。 一块铁由15上升到55，比较内能。 质量是1kg50的铁块与质量是0.1kg50的铁块，比较内能。 质量是1kg100的水与质量是1kg100的水蒸气，比较内能。 （2）物体机械运动对应着机械能，热运动对应着内能。任何物体都具有内能，同时还可以具有机械能。例如在空中飞行的炮弹，除了具有内能，还具有机械能动能和重力势能。 提问学生：一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气，当汽车以60km/h行驶起来后，气瓶内氧气的内能是否增加？ 通过此问题，让学生相识内能是全部分子热运动动能和分子势能之总和，而不是分子定向移动的动能。另一方面，物体机械能增加，内能不肯定增加。 4物体的内能变更的两种方式 （1）列举锯木头和用砂轮磨刀具，锯条、木头和刀具温度上升，说明克服摩擦力做功，可以使物体的内能增加。假如外力对物体做功全部用于物体内能变更的状况下，外力做多少功，物体的内能就变更多少。假如用W表示外界对物体做的功，用E表示物体内能的改变，那么有W=E。功的单位是焦耳，内能的单位也是焦耳。 演示压缩空气，硝化棉燃烧。说明外力压缩空气过程，对气体做功，使气体的内能增加，温度上升到棉花的燃点而使其燃烧。 以上实例说明做功可以变更物体的内能。 （2）在炉灶上烧热水，火炉烤热四周物体，这些物体温度上升内能增加。这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能变更。物体汲取热量，内能增加。物体放出热量，物体的内能削减。假如传递给物体的热量用Q表示，物体内能的改变量是E，那么，Q=E。 热量的计算公式有：Q=mct，Q=ML，Q=m（后面的两个公式分别是物质熔解和汽化时热量的计算式）。热量的单位是焦耳，过去的单位是卡。 所以做功和热传递是变更物体内能的两种方式。 （3）做功和热传递对变更物体的内能是等效的。 一杯水可以用加热的方法（即热传递方式）传递给它肯定的热量，使它从某一温度上升到另一温度。这过程中这杯水的内能有肯定量的改变。也可以实行做功的方式，比如用搅拌器在水中不断搅拌，也可以使这杯水从相同的初温度上升到同一高温度，这样，水的内能会有相同的改变量。两种方式不同，得到的结果是相同的。除非事先知道，否则我们无法区分是哪种方式使这杯水的内能增加的。 因此，做功和热传递对变更物体的内能是等效的。 （4）虽然做功和热传递对变更物体的内能是等效的，但是这两种方式的物理过程有本质的区分。做功使物体内能变更的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移，没有能量形式的转化。 课上练习： 1推断下面各结论是否正确？ （1）温度高的物体，内能不肯定大。 （2）同样质量的水在100时的内能比60时的内能大。 （3）内能大的物体，温度肯定高。 （4）内能相同的物体，温度肯定相同。 （5）热传递过程肯定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。 （6）温度高的物体，含有的热量多，或者说内能大的物体含有的热量多。 （7）摩擦铁丝发热，说明功可以转化为热量。 答案：（1）、（2）是对的。 2在标准大气压下，100的水汲取热量变成同温度的水蒸气的过程，下面的说法是否正确？ （1）分子热运动的平均动能不变，因而物体的内能不变。 （2）分子的平均动能增加，因而物体的内能增加。 （3）所汲取的热量等于物体内能的增加量。 （4）分子的内能不变。 答案：以上四个结论都不对。 （三）课堂小结 （1）这节课上新建立了三个物理概念：分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道这三个概念的准确含义，更为重要的是能够区分温度、内能、热量，知道内能与机械能的区分和联系。 （2）要驾驭三个物理规律：分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能变更上的关系。 （四）说明 这节课是概念性很强的课，又不是从物理试验或物理现象干脆得出结论的课。对于概念要知道引入的目的、准确含义、与其他概念的区分和联系。所以课上要讲分子热运动平均动能、内能、热量等概念的意义，并且要通过实际例题，让学生通过推断、推理来加深对这些概念的相识。 气体分子动理论 教学目标 学问目标1、知道气体分子运动的特点2、知道分子沿各个方向运动的机会均等，分子速率按肯定规律分布，这种规律是一种统计规律3、知道气体压强的微观说明以及气体试验定律的微观说明 实力目标通过用微观说明宏观，提出统计规律，渗透统计观点，以提高学生分析、综合、归纳实力 情感目标通过对气体分子定律以及气体试验定律的微观说明，尤其是统计规律的渗透，让学生体会其在科学探讨中的作用培育学生树立科学的探究精神 教学建议用微观的方法说明宏观现象，对学生来说，这是第一次接触，应从实际动身，通过模拟和举例来帮助学生理解统计规律的意义理解气体压强的产生并说明气体的试验定律是本节的重要内容，也是提高学生分析、综合、归纳实力的有效途径 教学设计示例 （一）教学总体设计 1、老师应借助物理规律和课件展示，精确讲解，留意启发点拨，以学生自己探讨归纳 2、学生应主动思索、仔细视察、参加探讨、总结规律、说明现象 老师通过动画模拟引入微观对宏观的说明、渗透统计思维，指导学生视察动画、分析特点，总结统计规律，说明有关现象 （二）重点·难点·疑点及解决方法 1、重点：气体压强的产生和气体试验定律的微观说明 2、难点：用统计的方法分析气体分子运动的特点 3、疑点 （1）气体分子运动与固体、液体分子运动有什么区分 （2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素确定 4、解决方法 用小球模拟分子碰撞器壁，联系实际，从实例动身理解气体压强的产朝气理，并分析影响气体压强的因素 （三）教学过程 1、气体分子运动特点（条件允许，可以播放动画进行模拟演示） 在老师引导下得出结论： 气体分子间距较大 气体分子充溢整个容器空间 气体分子运动频繁碰撞 气体分子向各个方向运动的机会均等 分析气体分子运动特点及联系试验得出： 气体分子间距大，作用力小（可认为没有），所以气体没有肯定的形态和体积（由容器确定） 分子沿各个方向运动的机会均等 速率分布是中间大两头小的规律其速率分布与分子数的关系如图所示 2、气体压强的微观说明 大量气体分子对器壁频繁碰撞，就对器壁产生一个持续的匀称的压强器壁单位面积上受到的压力，就是气体的压强 例如：雨滴撞击雨伞的例子 再比如：用一小把针刺手心，当针刺的频率很高时，手心的感觉就不是痛一下，而是成为一种连续的匀称的痛感了 气体的压强与气体的密度和气体分子的平均功能有关经过试验和理论计算得出： 为气体单位体积内的分子数，E为气体分子的平均动能 3、对气体试验定律的微观说明 （1）玻意耳定律 （2）查理定律 （3）盖·吕萨克定律 4、总结、扩展 （1）气体分子运动有什么特点？ （2）气体的压强是怎样产生的？它的大小由什么因素确定？ （3）怎样从微观的方法说明气体三试验定律？ 5、板书设计 五、气体分子动理论 1、气体分子运动特点 2、对气体压强的微观说明 3、对气体试验定律的微观说明 教学设计示例参考 气体试验定律的微观说明 一、教学目标 1、学问目标： （1）能用气体分子动理论说明气体压强的微观意义，并能知道气体的压强、温度、体积与所对应的微观物理量间的相关联系 （2）能用气体分子动理论说明三个气体试验定律 2、实力目标：通过让学生用气体分子动理论说明有关的宏观物理现象，培育学生的微观想象实力和逻辑推理实力，并渗透“统计物理”的思维方法 3、情感目标：通过对宏观物理现象与微观粒子运动规律的分析，对学生渗透“透过现象看本质”的哲学思维方法 二、重点、难点分析 1、用气体分子动理论来说明气体试验定律是本节课的重点，它是本节课的核心内容 2、气体压强的微观意义是本节课的难点，因为它须要学生对微观粒子困难的运动状态有丰富的想象力 三、教具 计算机限制的大屏幕显示仪；自制的显示气体压强微观说明的计算机软件 四、主要教学过程 （一）引入新课 先设问：气体分子运动的特点有哪些？ 答案：特点是：（1）气体间的距离较大，分子间的相互作用力非常微弱，可以认为气体分子除相互碰撞及与器壁碰撞外不受力作用，每个分子都可以在空间自由移动，肯定质量的气体的分子可以充溢整个容器空间（2）分子间的碰撞频繁，这些碰撞及气体分子与器壁的碰撞都可看成是完全弹性碰撞气体通过这种碰撞可传递能量，其中任何一个分子运动方向和速率大小都是不断改变的，这就是杂乱无章的气体分子热运动（3）从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的（4）大量气体分子的速率是按肯定规律分布，呈“中间多，两头少”的分布规律，且这个分布状态与温度有关，温度上升时，平均速率会增大 今日我们就是要从气体分子运动的这些特点和规律来说明气体试验定律 （二）教学过程设计 1、关于气体压强微观说明的教学 首先通过设问和探讨建立反映气体宏观物理状态的温度（T）、体积（V）与反映气体分子运动的微观状态物理量间的联系：温度是分子热运动平均动能的标记，对确定的气体而言，温度与分子运动的平均速率有关，温度越高，反映气体分子热运动的平均速率（）越大 体积影响到分子密度（即单位体积内的分子数），对确定的肯定质量的志向气体而言，分子总数N是肯定的，当体积为V时，单位体积内的分子数与体积V成反比，即体积越大时，反映气体分子的密度n越小 然后再设问：气体压强大小反映了气体分子运动的哪些特征呢？ 这应从气体对容器器壁压强产生的机制来分析 先让学生看用计算机模拟气体分子运动撞击器壁产生压强的机制： 首先用计算机软件在大屏幕上显示出如图1所示的图形： 向同学介绍：如图所示是一个一端用活塞（此时表示活塞部分的线条闪耀35次）封闭的气缸，活塞用一弹簧与一固定物相连，活塞与气缸壁摩擦不计，当气缸内为真空时，弹簧长为原长假如在气缸内密封了肯定质量的志向气体由于在任一时刻气体分子向各方向上运动的分子数相等，为简化问题，我们仅探讨向活塞方向运动的分子大屏幕上显示图2，即图中显示的仅为总分子数的，（图中显示的“分子”暂呈静态）先看其中一个（图2中涂黑的“分子”闪耀23次）分子与活塞碰撞状况，（图2中涂黑的“分子”与活塞碰撞且以原速率反弹回来，活塞也随之颤抖一下，这样反复演示35次）再看大量分子运动时与活塞的碰撞状况： 大屏幕上显示“分子”都向活塞方向运动，对活塞连绵不断地碰撞，碰后的“分子”反弹回来，有的返回途中与别的“分子”相撞后变更方向，有的与活塞对面器壁相碰变更方向，但都只显示垂直于活塞表面的运动状态，而活塞被挤后有一个小的位移，且相对稳定，如图3所示的一个动态画面时间上要显示1530秒定格一次，再动态显示1530秒，再定格 得出结论：由此可见气体对容器壁的压强是大量分子对器壁连绵不断地碰撞所产生的 进一步分析：若每个分子的质量为m，平均速率为v，分子与活塞的碰撞是完全弹性碰撞，则在这一分子与活塞碰撞中，该分子的动量改变为2mv，即受的冲量为2mv，依据牛顿第三定律，该分子对活塞的冲量也是2mv，那么在一段时间内大量分子与活塞碰撞多少次，活塞受到的总冲量就是2mv的多少倍，单位时间内受到的总冲量就是压力，而单位面积上受到的压力就是压强由此可推出：气体压强一方面与每次碰撞的平均冲量2mv有关，另一方面与单位时间内单位面积受到的碰撞次数有关对确定的肯定质量的志向气体而言，每次碰撞的平均冲量，2mv由平均速率v有关，v越大则平均冲量就越大，而单位时间内单位面积上碰撞的次数既与分子密度n有关，又与分子的平均速率有关，分子密度n越大，v也越大，则碰撞次数就越多，因此从气体分子动理论的观点看，气体压强的大小由分子的平均速率v和分子密度n共同确定，n越大，v也越大，则压强就越大 2、用气体分子动理论说明试验三定律 （1）老师引导、示范，以说明玻意耳定律为例教会学生用气体分子动理论说明试验定律的基本思维方法和简易符号表述形式 范例：用气体分子动理论说明玻意耳定律 肯定质量（m）的志向气体，其分子总数（N）是一个定值，当温度（T）保持不变时，则分子的平均速率（v）也保持不变，当其体积（V）增大几倍时，则单位体积内的分子数（n）变为原来的几分之一，因此气体的压强也减为原来的几分之一；反之若体积减小为原来的几分之一，则压强增大几倍，即压强与体积成反比这就是玻意耳定律 书面符号简易表述方式： 小结：基本思维方法（具体文字表述格式）是：依据描述气体状态的宏观物理量（m、p、V、T）与表示气体分子运动状态的微观物理量（N、n、v）间的相关关系，从气体试验定律成立的条件所述的宏观物理量（如m肯定和T不变）推出相关不变的微观物理量（如N肯定和v不变），再依据宏观自变量（如V）的改变推出有关的微观量（如n）的改变，再依据推出的有关微观量（如v和n）的变与不变的状况推出宏观因变量（如p）的改变状况，结论是否与试验定律的结论相吻合若吻合则试验定律得到了微观说明 （2）让学生体验上述思维方法：每个人都独立地用书面具体文字叙述和用符号简易表述的方法来对查理定律进行微观说明，然后由平常物理成果较好的学生口述，与下面正确答案核对 书面或口头叙述为：肯定质量（m）的气体的总分子数（N）是肯定的，体积（V）保持不变时，其单位体积内的分子数（n）也保持不变，当温度（T）上升时，其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体压强（p）也增大；反之当温度（T）降低时，气体压强（p）也减小这与查理定律的结论一样 用符号简易表示为： （3）让学生再次练习，用气体分子动理论说明盖·吕萨克定律再用更短的时间让学生练习具体表述和符号表示，然后让物理成果为中等的或较差的学生口述自己的练习，与下面标准答案核对 肯定质量（m）的志向气体的总分子数（N）是肯定的，要保持压强（p）不变，当温度（T）上升时，全体分子运动的平均速率v会增加，那么单位体积内的分子数（n）肯定要减小（否则压强不行能不变），因此气体体积（V）肯定增大；反之当温度降低时，同理可推出气体体积肯定减小这与盖·吕萨克定律的结论是一样的 用符号简易表示为： （三）课堂小结 1、本节课我们首先明确了气体状态参量与相关的气体分子运动的微观物理量间的关系着重从气体分子动理论的观点相识到气体对容器壁的压强是大量分子连绵不断地对器壁碰撞产生的，且由分子的平均速率和分子密度共同确定其大小 2、本节课我们重点学习了用气体分子动理论的观点来说明气体三个试验定律的方法 五、说明 1、本节课设计用计算机模拟气体分子对器壁碰撞而产生压强是为了使学生有一点感性相识，帮助学生想象，其中有两点须要说明，一是弹簧的形变（活塞的位移）说明活塞受到了压力，二是图中所示的“分子”数只是示意图，其“大量”的含义是无法（也没必要）用详细图形表示 2、本节课用气体分子动理论说明试验定律的侧重点在于教会学生“说明”的方法，它是一种从宏观到微观，又由微观到宏观的有序而又严密的推理因此对三个定律说明方式是先老师示范，讲清方法，再让学生独立思索，自行体验，最终反复练习，娴熟驾驭既采纳具体表述又用符号简易表示，其目的也是为了训练学生既严密又简练的逻辑思维 3、由于温度只是气体分子平均动能的标记，它与分子平均速率v只能推出定性的相关关系，中学阶段无法得到定量的相关关系，因此对查理定律和盖·吕萨克定律也只能进行定性说明，不能定量的推出正比关系 生物进化理论 第2节生物进化理论教学目标:1.说明现代生物进化理论的主要内容。2.概述生物进化理论与生物多样性的形成。教学重点和难点：1.运用数学方法探讨种群基因频率的改变。2.运用生物进化观点说明一些生物现象。 自主学习与要点讲解：一、拉马克的进化学说拉马克：法国博物学家第一个提出比较完整的进化学说1.观点：地球上全部的生物都不是神创建的；是由更古老的生物由低等到高等渐渐进化来的；各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传2.拉马克进化学说的进步性：反对神创论和物种不变论局限性：几乎否认物种的真实存在，认为生物只存在连续变异的个体学说多来自主观推想二、达尔文的自然选择学说事实1：生物都有_过度繁殖的倾向事实2：物种内的个体数能保持稳定推论1：个体间存在着生存斗争事实3：资源是有限的事实4：个体间普遍存在差异事实5：很多变异是可以遗传的推论2：具有有利变异的个体，推论3：_有利变异逐代积累，生存并留下后代的机会多生物体不断进化出新类型1.由以上演绎模型总结达尔文自然选择学说的主要内容是：过度繁殖；生存斗争、遗传变异、自然选择。2.自然选择学说的进步性：使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上科学的轨道；揭示了生命现象的统一性是由于全部的生物都有共同的祖先；生物的多样性是进化的结果；生物界千差万别的种类之间有肯定的内在联系_，促进了生物学各个分支学科的发展。3.局限性：限于当时科学发展水平的限制，对于_遗传变异的本质，不能做出科学的说明。其次注意个体的进化价值而忽视群体作用。 三、达尔文以后进化理论的发展随着科学发展，关于遗传和变异的探讨，从性状水平发展到分子水平，自然选择的作用的探讨也从以生物个体为单位发展成以种群为基本单位。这样形成了以自然选择学说为核心的现代生物进化理论。 四、现代生物进化理论（一）种群是生物进化的基本单位1、种群（1）概念：生活在肯定区域的同种生物的全部个体。（2）特点：不是机械地集合在一起。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。所以种群也是生物繁殖的基本单位。2、基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。3、基因频率：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。 例1、某同学计算这样一个例子：从某种生物的种群中随机抽出100个个体，测知其基因型分别为AA、Aa、aa的个体分别为20、60和20个，问(1)其中A基因频率为多少?(2)a基因频率为多少?A基因频率=_a基因频率=_依据孟德尔的分别规律计算：亲代基因型的频率AA(20%)Aa(60%)aa(20%)配子的比率A()a()子一代基因型频率AA()Aa()aa()子一代基因频率A()a()子二代基因型频率AA()Aa()aa()子二代基因频率A()a()(3)产生新的等位基因A2,种群的基因频率会改变吗？基因A2的频率可能会怎样改变？。 （二）突变和基因重组产生生物进化的原材料1、变异类型2、在自然状况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？例如：每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少?基因突变数是2×107。这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率变更的基础。而且突变的有利或有害并不是肯定的，它取决于生物的生存环境。3、突变和基因重组产生的变异有方向吗？由于突变和基因重组都是随机、不定向的，因此它们只是供应了生物进化的原材料，不能确定生物进化的方向。 （三）自然选择确定生物进化的方向：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向变更，导致生物朝着肯定的方向不断进化。 答案:例1.50%；50%亲代基因型的频率AA(20%)Aa(60%)aa(20%)配子的比率A(50%)a(50%)子一代基因型频率AA(25%)Aa(50%)aa(25%)子一代基因频率A(50%)a(50%)子二代基因型频率AA(25%)Aa(50%)aa(25%)子二代基因频率A(50%)a(50%)(3)可能。增加或者削减，取决于生活的环境。 地球运动原理其示意图的判读 专题一地球运动原理其示意图的判读 学问梳理 一、地球自转与公转的方向和周期、速度 1、方向 地球自转的方向：自西向东。地轴北端始终指向北极星。 留意：经纬线形态、极点、赤道和旋转方向。 地球公转的方向：自西向东，从北极上空看，地球沿逆时针方向绕太阳运转。 2、周期： 自传：地球自转一周（360）所需的时间。1恒星日为23时56分4秒。1太阳日为24小时。 恒星日：须要人为规定一个参照点宇宙中的任一颗恒星都可以。地球自转一周后，因公转离开原地，E1到E2是地球一天中公转的弧长，但是，此弧长与地球到恒星的距离之比几乎为零，地球公转已被忽视，故三颗恒星对地球而言实为一颗恒星。E1P到E2P地球自转360，时间为23时56分4秒。恒星日是地球自转的真正周期。 太阳日：即地球从E1到E2没有完成以太阳为参照物的周期运动，至E3P点才再次与太阳重合，就地球自转而言，旋转了360°59”，称一个太阳日周期为24小时。太阳日是生活周期，古人云：日出而作日没而息。 公转：轨道椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 周期：一个回来年=365天5小时48分46秒，每年的365天是回来年的近似值，一年扔掉近6小时，故4年一润，闰年为366天。（太阳周年运动为参照） 1恒星年=365日6时9分10秒（以恒星为参照物） 3速度 地球自转： 线速度：单位时间走过的线长。赤道周长约4万千米，线速度最大（约为1670km/h），向高纬递减，两极为零。纬度为°的某地其线速度约为1670km/h×cos° 角速度：单位时间转过的角度。旋转体速度快慢的计量值。地球各地角速度相等，15°小时，两极为零。 地球公转速度 （1）公转角速度：绕日公转一周360°，需时一年，大致每日向东推动1°。 （2）公转线速度：平均每秒约为30千米。 （3）1月初过近日点，7月初过远日点。 地球在轨道上的位置有近日点、远日点之分。大约每年1月初过近日点，7月初过远日点。日地距离的远近对地球四季的改变并不重要，因为一年中日地距离最远是1.52亿千米，最近是1.47亿千米，这个改变引起一年中全球得到太阳热能的微小值与极大值之间仅相差7%。而由于太阳直射点的改变，南北半球各自所得太阳的热能，最大可相差到57%。可见，太阳直射点的位置是确定地球四季改变的重要缘由。当地球过近日点时，太阳直射南半球，南半球所获得的太阳热能超过北半球，因此，南半球正值夏季，北半球自然是处于冬季了。同样道理，地球过远日点时，太阳直射北半球，北半球所获得的太阳热量超过南半球，所以北半球为夏季，南半球处于冬季。此外，地球公转速度也有影响作用，地球过近日点时公转速度很快，过远日点时公转速度慢。 二、地球自转与公转的地理意义 （一）地球自转的地理意义 1昼夜更替：此处须要留意，学生简单理解为自 转产生了昼夜现象，但地球不自转仍有昼夜现象，在一 年中地球公转也会使某一地有一次昼夜改变，只有地球 不停地自转，才会产生昼夜更替现象。 在晨昏线上各地，太阳高度为0； 太阳直射光线与晨昏线成90； 直射点A与晨昏线和最小纬线圈切点 B的纬度之和等于90； 如当太阳直射在北回来线（2326N）时， 切点B的纬度为6634N或6634S。 当太阳直射在20S时，切点B的纬度为 70N或70S。 2地方时与区时：随地球自转，一天中太阳东升西落，太阳经过某地天空的最高点时为此地的地方时12点，因此，不同经线上具有不同的地方时。相邻15度经线内所用的同一时间是区时（本区中心经线上的地方时），全世界所用的同一时间是世界时（0度经线的地方时）。区时经度每隔15度差一小时，地方时经度每隔1度差4分钟。 北京时间：东八区的区时，120E的地方时。离北京所在的东八区较远的地区，作息时间与北京不同。例如，新疆的乌鲁木齐市，人们一般10点钟上班，14点吃午饭。因为乌鲁木齐在东6区，与北京时差为2小时，假如乌鲁木齐的人们运用东6区的区时，作息时 间会与北京相同，但乌鲁木齐运用的是东8区的区时“北京时间”，所以他们的作息就在“北京时间”的基础上延迟了2小时。（图解） 3、物体水平运动的方向产生偏向。地球上水平运动的物体，无论朝哪个方向运动，都会发生偏向，在北半球偏右，在南北半球偏左。赤道上经线是相互平行的，无偏向。 4、自转对地球形态的影响。 地球在自转过程中，球上各质点都在围着地轴作圆周运动。因此，就会产生惯性离心力。这种离心力随着物体距离地轴半径的增大而增大，也就是说，从赤道向两极，惯性离心力渐渐减小。使得地球由两极向赤道渐渐膨胀，长期作用使地球变成两极稍扁、赤道略鼓的椭球体形态。 （二）地球公转的地理意义 （1）黄赤交角及其影响。 1、地球在公转过程中，有两个重要的特点： 地球是斜着身子绕日公转的。因此，地球公 转轨道平面（即黄道平面）同赤道平面不重合，它 们之间的交角就是黄赤交角。目前，黄赤交角是 23°26。 地轴在宇宙空间的方向不因季节而改变。而 太阳与地球的相对位置随时在变，这就引起了太阳 直射点纬度位置的周年改变。 2、黄道与地球的交点：太阳直射点。此交点位于最北是夏至，最南为冬至，位于赤道为春秋分。 3黄赤交角的影响：由于黄赤交角的存在，并且地轴在宇宙空间的方向不因季节而改变，因而，太阳直射点相应地在南北回来线之间来回移动。 （2）引起正午太阳高度的改变 太阳光线对于地平面的交角，叫做太阳高度角，简称太阳高度（用H表示）。同一时刻正午太阳高度由直射点向南北两侧递减。因此，太阳直射点的位置确定着一个地方的正午太阳高度的大小。在太阳直射点上，太阳高度为90°，在晨昏线上，太阳高度是0°。 正午太阳高度改变的缘由：由于黄赤交角的存在，太阳直射点的南北移动，引起正午太阳高度的改变。 正午太阳高度的纬度改变规律：正午太阳高度就是一日内最大的太阳高度，它的大小随纬度不同和季节改变而有规律地改变。 （2）昼夜长短随纬度和季节改变 地球昼半球和夜半球的分界线叫晨昏线（圈）。晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧。由于黄赤交角的存在，除二分日时晨昏线通过两极并平分全部纬线圈外，其它时间，每一纬线圈都被分割成不等长的昼弧和夜弧两部分（赤道除外）。地球自转一周，假如所经验的昼弧长，则白天长；夜弧长，则白昼短。昼夜长短随纬度和季节改变的规律见下表： （3）四季更替 从天文四季：夏季就是一年中白昼最长、正午太阳高度最高的季节。以24节气中的立 春、立夏、立秋、立冬为起点。地球在公转轨道上的运行会产生天气和季节的有规律改变，传统农业中农夫依此进行农业生产，有如：“谷雨前后种瓜点豆”的谚语。 黄赤交角是影响天文四季的干脆缘由。这是因为： 正午太阳高度随纬度分布是：低纬大而高纬小，春秋二分，从赤道向两极递减；夏至日，从北回来线向南北两侧递减；冬至日，从南回来线向南北两侧递减。随季节改变是：北回来线以北，夏至日前后正午太阳高度达最大值，冬至日前后达最小值。南回来线以南则相反。南北回来线之间地带，太阳每年直射两次。 气候四季包含的月份。春（3、4、5月）、夏（6、7、8月）、秋（9、10、11月）、冬（12、1、2月） 西方四季：春分、夏至、秋分、冬至为起点。比我国天文四季晚一个半月。 （4）五带划分：以地表获得太阳热量的多少来划分热带、温带、寒带。 热带：南北回来线之间有太阳直射机会，接受太阳辐射最多。 温带：回来线与极圈之间，受热适中，四季明显。 寒带：极圈与极点之间，太阳高度角低，有极昼、极夜现象 三、有关地理问题的计算 时间的计算 地方时：不同经度的时间。驾驭东加西减、东早西晚的原则，每相差15度，时间上相差1小时，4分钟相差1度。依据已知时间求经度时，留意用时间的早晚来确定经度的东西方位。 区时：各地没有特别说明状况下运用的时间。先驾驭时区的计算，区时的计算方法与地方时的原则相同，每相差一个时区时间相差一个小时。留意地方时与区时的相互转换。 标准时：各国统一运用的时间。绝大部分国家只有一个标准时，多采纳这个国家东部时区的区时，也有采纳半区时的国家，如印度等；少数大国有两个标准时，如中国、美国、俄罗斯等。留意一个国家的任何地区，所运用的时间都为标准时，除非有特殊说明是所在时区的区时或所在经线的地方时时例外。