《地球概论》教案。
主讲孙汉群。
江苏教育学院地理系。
第一章地理坐标与天球坐标。
教学目的】了解地球位置的表示方法（地理坐标）和天球上位置的表示方法（天球坐标），掌握常用的天球坐标系（地平坐标系、赤道坐标系和黄道坐标系）表示天体位置的方法，明确不同天球坐标系的使用条件和优缺点，能正确使用天球坐标表示天体的位置及其相互关系。通过本章的学习，还要使学生的空间想象能力和作图能力有较大的提高。
教学要求】1、正确识别坐标系中的圈和点：天球、天赤道、地平圈、黄道、子午圈、二分圈、二至圈、南点与北点、东点与西点、春分点、秋分点、冬至点、夏至点。正确理解经度、纬度、高度、方位、时角、赤纬、赤经、仰极高度、上中天、下中天、天体的周日运动、恒星时等基本概念。
能正确表示地球上不同地点的地理坐标、不同天体四种天球坐标、判断地球上和天球上的方向，能进行恒星时的计算。
2、使学生理解：六时圈、卯酉圈、无名圈、上点、下点、无名点、天北极、天南极、天顶、天底，纬线、经线、基圈、始圈、终圈、原点、极点、介点、黄纬、黄经、天体的周日运动与周年运动的方向、速度、周期、路线。各种天球坐标的区别与联系。
3、使学生了解：大圆、小圆、天顶距、周日圈，赤道和本初子午线的来历，地球上的直线距离与角距离的换算。
教学重点】地理坐标系、球面坐标系的一般模式、四种天球坐标系。天球上各种天球坐标的计算及其它们之间的相互换算。
教学难点】天体在天球上位置的表示方法，天球上点、圈的绘制、天球坐标（经度和纬度）的含义和表示方法。地理纬度和天球坐标的联系和表示方法。地球上的方向的判断及天球上的方向的判断。
教学过程和方法】
启发式教学：从简单的地理坐标（系）出发，引出球面坐标的一般模式；从天球的定义和学生的实际经验出发，提出天体在天球上位置的表示方法问题，通过地球和天球的联系，引出天球上的点、圈（大圆），再分别给出四种不同天球坐标系的坐标（经度和纬度）的定义（先给出地平坐标系中坐标的定义，并用它们表示天体的坐标，再提问地平坐标系的缺点和不足，给出第一赤道坐标系和第二赤道坐标系、以及黄道坐标系）。
图形与实践教学：绘制天球坐标立体图形，讲解天球坐标的表示；学生练习作图表示天体的天球坐标。
教学手段】地球仪、天球仪演示、多**课件投影演示。
教学课时】
6课时。教材分析】
本章内容是关于地理位置和天体位置的表示方法——地理坐标系和天球坐标系。天球坐标系是认识和理解地球在宇宙中地方位置以及不同天体位置关系和天体运动规律的工具，正确理解和掌握天球坐标系对学习地球概论后面各章的内容，培养学生的观察能力、想象能力和空间思维能力，具有重要作用。地理坐标系和天球坐标系都是球面坐标系。
认识和理解球面坐标系需要有较强的空间想象能力和将空间位置关系用图形表示的能力。由于学生对球面坐标的内容比较陌生，加之新的概念较多，因此本章内容比较抽象难懂。因此，教学本章内容需要借助实物教具和多**投影，以帮助学生理解不同天体在天球上的位置关系，通过观测实践和作图练习，加深对空间位置关系的理解，达到能正确使用天球坐标这一数学工具来表示天体的位置关系，特别是地球和天体位置关系的目的。
在教学中还要引导学生克服畏难情绪。
教学内容】第一节地理坐标。
一、经线和纬线。
1、地理定位的需要。
二直线相交于一点，每一地点都可看作特定的经线和纬线的交点。
2、经线和纬线都是地面上的圆：大圆：同一球面上最大的圆，其圆心即为球心；小圆：大圆以外的圆。
3、纬线(parallel)：垂直于地轴的平面同地球相割而成的圆：纬线相互平行，大小不等； 赤道(equator)是纬线中唯一的大圆，将地球分为南北半球；
4、经线(meridian)：通过地轴的平面同地球相割而成的圆：经线都是大圆（通常指它的半圆），都在两极相交，大小相同；本初子午线(prime meridian)，通过英国格林尼治天文台的经线（1884年确定）。
5、地球上的方向：
南北方向（经线方向），有限方向；东西方向（纬线方向），无限方向；理论上亦东亦西；实际上非东非西。
6、地球上的距离：因地球是一个球面，两点之间的距离实际上是角距离，通常用海里表示。1海里等于经线一分的长度（赤道全长=21600海里）
二、经度和纬度。
1、经度和纬度是经线和纬线的“编号”，本身代表一种角度。
2、纬度：一地相对与赤道平面的南北方向和角度；纬度是一线里两角，即本地法线与赤道平面的交角。纬度在本地经线上度量，南北纬各分90度。
3、经度：本地子午面的东西方向和角距离；经度是两面角，本初子午面为起始面；
本地子午面为终面；经度通常在赤道上度量，东西经各分180度。
三、经（纬）度与经（纬）线的关系。
经度和纬度用来区分不同的经线和纬线；经线即等经度线，纬线即等纬度线。
四、地理坐标。
一地的经度与纬度相结合，叫做该地的地理坐标；
同地理坐标相联系的三个大圆。书写时：先纬度，后经度；数字在先，符号在后。例如：北京（39o57’n,116oe）。
第二节天球与天球坐标
一、天球和天穹
1、天球：以地心为球心，半径为任意的假想球体，表示天体视运动的辅助工具。（是整球和圆球；分地心天球和日心天球。通常是地心天球。如图：
2、天穹：地平以上的半个天球（是半球和扁球）
3、天球上的圆和点。
1）地平圈；天赤道；黄道。
地平圈：过地心且垂直于地面法线的天球大圆。它把天球分成可见部分和不可见部分。
天赤道：就是地球赤道平面无限扩大，同天球相割而成的天球大圆，把天球分成南北两半球。
黄道：就是地球绕日公转轨道平面无限扩大，同天球相割而成的天球大圆。
（2）、大圆的极点：地平圈两极：天顶和天底；天赤道的两极：天北极和天南极；黄道的两极：黄北极和黄南极。
（3）、大圆的交点：天赤道交地平圈：东点和西点；黄道交天赤道：春分点和秋分点。
（4）、大圆的大距点：地平圈对于天赤道：南点和北点；天赤道对于地平圈：上点和下点；黄道对于天赤道：夏至点和冬至点；天赤道对于黄道：无名点。
4、天球上的方向和距离。
东西方向：俯视，逆钟向为东。
距离：只有角距离。例如：牛郎星与织女星相距16.4光年，但是在天球上用它们相距35o角度来表示。
二天球坐标。
一）、球面坐标系的一般模式。
1、圈。以基圈，始圈和终圈构成一球面三角形；纵座标即纬度；横座标即经度。任何一点的位置，都可以用一定的经度和纬度的结合来确定。
2、点。原点：始圈与基圈的交点。介点：终圈与基圈的交点。极点：始圈与终圈的交点。
对于某颗星的天球坐标可表示为：*（纬度，经度）
天文学上常用的天球坐标系有：地平坐标系、第一赤道坐标系、第二赤道坐标系、黄道坐标系。前两类叫右旋坐标系（向西旋转），后两类叫左旋坐标系（向东旋转）。
二）地平坐标系。
1、用途：表示天体在天空中的高度和方位；
2、系统：地平圈，子午圈，卯酉圈；
子午圈：通过南北两点的地平经圈。分为：子圈和午圈。
卯酉圈：通过东西两点的地平经圈。以天顶和天底为界分卯圈和酉圈；
3、 基本要点：
基圈：地平圈；原点：南点；始圈：午圈；纬度：高度；经度：方位（方位0到360度，自南点向西沿地平圈度量）
三)第一赤道坐标系（也称时角坐标系）
1、用途：用于时间度量；
2、圆圈系统：天赤道，子午圈和六时圈；
时圈：天球上一切通过天北极和天南极且垂直于天赤道的大圆。也叫赤经圈。
六时圈：就是通过东点和西点的时圈。以两极为界分东六时圈和西六时圈。
3、基本要点：
基圈：天赤道；原点：上点；始圈：午圈；纬度：赤纬；经度：时角（经圈改称时圈 ）
自上点沿天赤道向西度量。卯酉圈；（为使天体的时角“与时俱增 ”）
四）、第二赤道坐标系。
1、用途：表示天体在天球上的位置；
2、圆圈系统：天赤道，二分圈和二至圈；
3、基本要点：基圈：天赤道；
原点：春分点；始圈：午圈；纬度：赤纬；经度：赤经，自天赤道向东度量（为使春分点沿天赤道向东度量，即当时的“恒星时”）
五）、黄道坐标系：
1、用途：表示日月行星的位置及其运动；
2、圆圈系统：黄道，无名圈（通过春分点的黄经圈）和二至圈；
3、基本要点：基圈；黄道；原点：春分点；始圈：无名圈；纬度：黄纬；经度：黄经，自春分点沿黄道向东度量（为使太阳的黄经“与时具俱增”）
三、各种天球座标的区别：
1、地平坐标系和第一赤道坐标系：
始圈相同（午圈）但基圈不同，因而高度不同于赤纬，方位不同于时角。二者的具体差异与当地的纬度有关。 仰极高度体现地平系统与第一赤道向系统的关系：仰极高度＝天顶赤纬＝当地纬度。
2、第一赤道坐标系和第二赤道坐标系：
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