人類對地球形狀的認識過程

:古時候的人,由于活動的范圍很小,,,,局(棋盤..為,,,,而應(yīng)該是彎曲呈弧形的.,,桅帆.在陸地上旅行的人,,,.,.,從,.當(dāng)時,由.功千4.11.簡單說：天圓地方天圓如張蓋,地方如棋局大地不是平的麥哲倫環(huán)球航行，地球是圓的人造地球衛(wèi)星照片，地球是球體古時候人們認為天圓地方后來人們又認為大地彎曲呈弧形公元前500年前后畢達哥拉斯設(shè)想大地是球形約100年后亞里士多德通過月食推斷大地是球形我國東漢年間張衡提出地如雞中黃”15—16世紀麥哲倫通過環(huán)球航行證實大地是球形17世紀牛頓推斷地球為扁球體卡西尼認為地球是個長球體18世紀法國科學(xué)家測量出地球為扁球體現(xiàn)在赤道半徑為6378140米，極半徑6356755米，扁率為1/298.2這是一個認識上的進步，有人比喻為第一級近似。到18世紀末，人們普遍認識到地球為極軸方向扁縮的橢球，這是第二級近似。為了數(shù)學(xué)上計算方便，來代表地球的形狀。所謂旋轉(zhuǎn)橢球體是將一個橢圓以它的短軸為軸旋轉(zhuǎn)而成的球體。地球因自轉(zhuǎn)而變扁，這符合邏輯和事實，但地球不是流體，所以旋轉(zhuǎn)橢球體的后來通過重力測量采用“大地水準體”（Geoid）這個概念來代表地球的形狀，這是第三級近似。大地水準體是指由平均海面所封閉的球體形狀。海面上的重力位各處都是相等的，即海面在重力作用下是一個等位面，把這個等位面延伸通過大陸，就形成一個封閉曲面，這個曲面叫大地水準面。由于地球表面有71％為海洋所占據(jù)，所以在一定程度上講，大地水準面代表了地球的形狀，而且這個面是一個實際存在的面。但它仍然是介于旋轉(zhuǎn)橢球體和地球真實形狀之間的一個中間形態(tài)。近年來，由于人造衛(wèi)星等空間技術(shù)的發(fā)展，大大地推動了關(guān)于地球形狀的深入研究，取得了一些新的數(shù)據(jù)。概括說來，有以下幾個方面的認識：(1)大地水準面不是一個穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)橢球面，而是有地方隆起，有地方凹陷，相差可達100m20°和東經(jīng)為430m;比較，位于南極的南極大陸比基準面凹進24m；而位于北極的沒有大陸的北冰洋卻高出基準面14m。同時，從赤道到南緯形狀是一個近似“梨”的形狀。這一認識是到目前為止對于地球認識的一個新階段。這種認識說明地球的形狀及反映這種形狀的內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)還未達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。當(dāng)然，今后衛(wèi)星測量還必須結(jié)合大地測量、重力測量和天文測量等綜合手段，才能獲得進一步精確的數(shù)據(jù)。人類對地球形狀認識趣談現(xiàn)在人們對地球的形狀已有了一個明確的認識：地球并不是一個正球體，而是一個兩極稍扁，赤道略鼓的不規(guī)則球體。但得到這一正確認識卻經(jīng)過了相當(dāng)漫長的過程。在我國，早在二千多年前的周朝，就存在著一種“天圓如張蓋、地方如棋局”的蓋天說。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人類活動范圍的擴大，各種知識的積累，人們終于發(fā)現(xiàn)，有一些客觀現(xiàn)象是無法用早期的那種直觀而質(zhì)樸的觀念來解釋的。實踐迫使人們不得不修改原來的錯誤觀念，于是便有人提出了拱形大地的設(shè)想。這就產(chǎn)生了“渾天說”。著名的漢朝科學(xué)家張衡在所作的《渾天儀注》中寫道：“渾天如雞子，天體圓如彈丸，地如雞中黃，孤居于內(nèi)，天大而地小。天表里有水，天之包地，猶殼之裹黃。天地各乘氣而立，載水而浮。”公元前3世紀，球形大地的觀念就已經(jīng)產(chǎn)生，但這畢竟沒有直接的證據(jù)，所以人們對此并沒形成共識。直到1519年，葡萄牙人麥哲倫率領(lǐng)的船隊完成環(huán)球航行，進一步證實地球確實是個球體。從此，人們才一把我們居住的“大地”稱為“地球”。麥哲倫環(huán)球航行的實現(xiàn)，是人類最終證實地球是個大圓球的里程碑。當(dāng)時西班牙國王送給航海家們一個最好的禮物，就是一個人類共同擁有，然而又不被人們真正認識的彩色地球的模型──地球儀。上面刻著一行寓意深刻的題字──“你首先擁抱了我”。大地是圓球形狀，到了16世紀，已經(jīng)沒有什么可以爭論的了。但人類對地球形狀的認識，并沒有終止。地球是個怎樣的球體呢，是渾圓體還是橢圓體，是扁球體還是長球體，是規(guī)則的還是不規(guī)則的？英國著名物理學(xué)家牛頓于17世紀80年代提出了萬有引力定律。他從這個理論出發(fā)，提出地球由于繞軸自轉(zhuǎn)，因而就不可能是正球體，而只能是一個兩極壓縮，赤道隆起，像桔子一樣的扁球體。也就是說地球的半徑隨緯度的增加而變短，赤道的半徑最長，極半徑最短。法國天文學(xué)家里希爾在南美洲進行天文觀測時發(fā)現(xiàn)，擺鐘是受地面重力作用才擺動的，在法國巴黎和在南美洲擺動的周期不同。他認為這是因地面上重力不同引起的，并進而說明地面重力變化的情況。他的推測與牛頓的理論完全吻合，里希爾便正式反對牛頓理論的代表人物，是當(dāng)時巴黎科學(xué)院所屬的巴黎天文臺第一任臺長卡西尼父子。他們曾對從巴黎到其以北的城市敦刻爾刻之間的子午線進行過很不精確的弧度測量。他們的測量結(jié)果與里希爾的結(jié)論完全相反。因而伏爾泰在文章里說：“關(guān)于地球的形狀，在倫敦認為是個桔子，而在巴黎卻把它想象成一個西瓜?！钡搅?8世紀30年代，關(guān)于地扁和地長的爭論更加激化。法國巴黎科學(xué)院分為兩派，擁護牛頓在理論上確定的扁球?qū)W說的人，在科學(xué)院內(nèi)形成了強大的力量。為了解決這個爭端，法國國王路易十四派出兩66魯?shù)貐^(qū)（南緯2度）。這是18世紀科學(xué)史上一大壯舉。南美遠征隊經(jīng)過10年工作，才回到巴黎。這次精密的子午線測量結(jié)果一公布，便轟動了巴黎科學(xué)院，也轟動了整個科學(xué)界，因為他們用事實證明了牛頓的扁球說理論是完全正確的。為此伏爾泰風(fēng)趣地寫道：兩個遠征隊用最雄辯的事實，“終于把兩極和卡西尼都一起壓下去了”。最早算出地球大小的，應(yīng)該說是公元前3世紀的希臘地理學(xué)家埃拉托斯特尼。他成功地用三角測量法測量了阿斯旺和亞歷山大城之間的子午線長，算出地球的周長約為25千米），與實際長度只差340千米，這在2000多年前實在是了不起的。20世紀50年代后，科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，為大地測量開辟了多種途徑，高精度的微波測距，激光測距，特別是人造衛(wèi)星上天，再加上電子計算機的運用和國際間的合作，使人們可以精確地測量地球的大小和形狀了。通過實測和分析，終于得到確切的數(shù)據(jù)：地球的平均赤道半徑為6738.14千米，極半徑為6356.76千米，赤道周長和子午線方向的周長分別為40075千米和39941千米。測量還發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)約高出18.924～30身”；北極有點放尖，像個“梨蒂”；南極有點凹進去，像個“梨臍”，整個地球像個梨形的旋轉(zhuǎn)體，因此人們稱它為“梨形地球”。確切地說，地球是個三軸橢球體。教學(xué)背景分析：本課是學(xué)生學(xué)習(xí)地球概貌等知識后，雖然對地球有很多感性認識，但是對于地球的直觀感受和間接資經(jīng)歷“平面→凸面→球體赤道略鼓、兩極稍扁的不規(guī)則的球體”的學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生了解認識地球的形狀的過程是一個漫長的過程，從而不斷發(fā)展學(xué)生的認識，體驗認識過程，發(fā)展認識事物的能力；教學(xué)中以學(xué)生身邊的事物——書本和筆作為模擬實驗的材料，大大簡化了實驗要求，從而使每一位學(xué)生參與到每一次活動中來。教學(xué)目標(biāo)：1、知識與能力：a)了解人類認識地球形狀的漫長歷程；b)知道不同時期人們對地球有不同的認識。2、過程與方法：由直觀感覺到理性模擬實證，逐漸認識地球的形狀。學(xué)習(xí)認識事物的兩種視角。3、情感態(tài)度和價值觀：知道人類對客觀事物的認識是無窮盡的，以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對人類生產(chǎn)和生活的重要性，培養(yǎng)學(xué)生認真學(xué)習(xí)的態(tài)度和探求科學(xué)奧秘的志趣。教學(xué)重點：人類認識地球形狀過程中的假設(shè)與實證。教學(xué)難點：通過學(xué)習(xí)體會出人類對自然事物的認識要經(jīng)歷一個漫長的過程。教學(xué)準備：學(xué)生準備：人類對地球認識的相關(guān)資料。教師準備：2、）與資料板書設(shè)計：研究視角：[問題]這種認識有無科學(xué)依據(jù)？沒有科學(xué)依導(dǎo)致錯誤理解[問題]你發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？實驗得出地面如果是平的，不是平面而是船身和桅桿曲面的兩種可能：凸面和凹用書本來模擬證明地面是凸[活動]用書從凸面到一個封閉體種類考證圓的個球體[問題]從外太空看地球是球形的，但古代的人只能在地球上看天空，人們看到了什么？它們是什么形狀的？外視角：從地球上看月亮和太陽引出：