刍议浙江卷天体观测类试题的解题策略

2020-11-18浙江

教学考试(高考地理) 2020年5期

浙江

新高考以来，天体观测类试题备受青睐，俨然已经成了高频考点。但是与之前相比，其考查方式有所转变，能力要求逐渐提高，考生得分率明显降低。从“静态观测”到“动态推演”，对学生的空间想象力、运用示意图的能力提出了较高的要求，需要教师多加指导，以提升学生的解题能力，并潜移默化地让学生多抬头仰望星空，培育其地理实践力。

一、考情变化考生折戟

浙江卷自新高考2017年11月学选考以来，天体观测类的试题逐渐成为常态，此类试题层出不穷。尤其是在地理核心素养背景下，天文观测是对地理实践力的完美诠释，因此，对天文观测、月相等相关知识的考查也摆脱了考纲的羁绊，显得名正而言顺。于是乎，各地市的模拟卷纷纷效仿，此类试题数量瞬间暴增，不胜枚举。平心而论，由于缺少专门的研究(教材缺失)，于老师而言，也是摸着石头过河，边研究边总结。因此，对于学生而言，更是苦不堪言，增加了一个学习的难点。按照观测对象(天体类型)来看，可以将天文观测分为恒星的观测、行星的观测和卫星的观测。由于篇幅所限，本文我们着重分析一下行星及卫星(即月相)的观测类试题。

天文观测类试题考查方式和能力要求都悄然发生了变化，让学生非常不适应，导致失分率很高，详见表1。

表1 浙江选考卷中天文观测类试题对比

从上述表格来看，浙江选考试题中对有关天文观测类试题的考查方式有所变化，能力要求逐渐提高。通过隐藏轨道示意图(天体的空间位置关系图)以及添加天体的运动趋势，学生需要脑补出天体间的公转关系(空间位置关系)并结合天体运动趋势，由此增加了试题难度。

二、静态观测试题解题技巧

【真题展示】(2018年4月浙江选考卷，24，25题)2018年2月8日，南天区出现流星雨。如图为当天从北极上空看到的太阳系部分行星位置示意图。完成24，25题。

24.流星发亮的原因是流星体

( )

A.吸收地面长波辐射

B.捕获太阳带电粒子

C.摩擦地球稠密大气

D.反射太阳短波辐射

25.当天晚上，地球上能够观察到火星、木星、土星位置关系正确的是

( )

【参考答案】24.C 25.A

【试题解析】第24题，流星发亮主要原因是流星体进入大气层与大气摩擦发光、发热。故选C。第25题，由于八大行星的共面性，我们所观测的行星在天球上的投影呈一条直线，故排除B，D选项。A和C选项，我们通过下文详细解释。

【解题技巧】解答此类静态观测类试题，学生需要理解“方向”+“四观”，即观测点、观测时间、观测方位、观测角度。为了更好地解释上述问题，请参照图1。

图1 对2018年4月真题的图解

1.方向：需要关注到材料所提示的(直接或间接的)自转或公转方向，例如，在上题中，“北极上空观测”(间接信息)可以判断出图中天体逆时针绕太阳公转，在观测方位判断时，需要借助自转或公转方向。

2.观测者位置(画地平切线)：这里所指的观测者位置有两层含义，其一是材料中所指的宏观位置，例如，材料中我国某中学兴趣小组、浙江某兴趣小组或南半球某地区等。考虑到黄赤夹角(23°26′)、黄白夹角(5°09′)、天体赤纬等因素，一般情况下，中星(上中天的星宿)大多位于“天南”，夜半太阳沉入“地北”。北温带地区观测大多数的天体在南方天空上中天(即上中天时朝南观测)，南温带则相反。其二是指在天体的空间关系图中的微观位置，即(图1的左边放大图)观测者大致的观测时间判断，关键点在于学会画地平切线，判断可视天区。由于部分试题需要考生自主判断观测者大致的观测时间，观测者的位置会决定可视天区的范围，例如，图1中ab线的地平面则可以同时观测到火星、木星、土星三颗天体，而cd线的地平面的可视天区中不包括上述三颗天体。

3.观测时间：根据太阳和地球之间的空间位置关系，考试需要画出光照图(图1的左边放大图)，或者根据所给的光照图，判断出晨昏线及12时、0时所在经线等基本信息。

4.观测方位(先定东西，再定南北)：结合自转或公转方向，可以先确定东西方位；南北方向的确定则需要结合太阳视运动和太阳的升落方位(笔者认为，天体空间位置关系属于三维立体景观，而试卷纸张只能表达二维平面，因此南北方向难以直接判断)。由于月球及行星本身不发光，其反射太阳光射向地球(由于距离遥远视为平行光)。当然，地内行星和地外行星在观测时有所差异，表现为：

①地内行星

由于地内行星的轨道不会跑到地球背面，且其反射的太阳光射向地面，由此，观测地内行星一定是往太阳所在方位观测。(上、下合不便于观测，大距时便于观测)清晨时分太阳偏东升，偏东边天区被照亮，因此，清晨观测地内行星一定往偏东方向看(反之，向东观测到地内行星则一定是清晨时分)。傍晚时分太阳偏西落，偏西天区被照亮，因此，观测地内行星一定往偏西方向看。

②地外行星

地外行星则会绕到地球背面，则其反射的太阳光到达地表，此时天体和太阳分别位于地球的两侧，不妨以冲日现象为例(当日、地和地外行星成一条直线时，称之为冲日，类似于满月现象，此升彼落)。

5.观测角度：观测角度可以借鉴太阳高度角等相关知识，高度角大小决定了天体的视位置的高低，观测角度越大，天体的视位置越高；观测角度越小，天体的视位置越低(贴近地平面)。例如，上题中土星的观测角度最小，在天空中的视位置最低，火星其次，木星观测角度最大，视位置最高。

三、动态推演试题解题技巧

【真题展示】(2020年1月浙江选考卷，19，20题)月球与八大行星一样作自西向东公转，在地球上的观测者可以观测到月球、地内行星经过太阳表面的天象，且前者比后者经过日面的时间短。如图为甲地观测到的正午、子夜太阳高度年内变化示意图。完成19，20题。

19.若h为11°，则该地夏至日正午太阳高度为

( )

A.18° B.23.5° C.29° D.34.5°

20.若观测者在甲地某日先后观测到月球、水星经过太阳表面的天象，则第二天正午三大天体在星空中的位置可能是

( )

【参考答案】19.C 20.D

【解题策略】此类试题解题一般建议遵循两步走策略。

第一步，学生根据试题中所涉及的天体，通过所学知识，尽量画(脑补)出天体的公转轨道关系示意图及公转方向，并绘制光照图。例如，上题中涉及的天体包括：太阳、地球、水星和月球，其公转关系如图2。

图2 天体公转轨道、公转方向及光照图复原

第二步，根据材料所给的信息(观测时间、观测方位等)，修正天体的空间位置关系图，见图3。例如，上题中由“在地球上的观测者可以观测到月球、地内行星经过太阳表面的天象”可知，此时太阳、水星、月球、地球处于同一条直线，且水星和月球位于地球和太阳之间。其次，根据观测时间为“第二天正午”，可知观测者地方时为12时，画出地平切线，并判断出东西方位；最后，根据“且前者比后者经过日面的时间短”，可知月球绕地公转速度快于水星绕日公转速度，则经过一天的时间，各自在轨道上跑过的角距离月球大于水星。因此，月球(往东跑)离太阳距离远，且观测高度角小，即视位置低，水星则相反。

图3 根据材料信息修正、完善后的天体位置关系图

四、反思与小结

星空观测类试题对学生的空间想象力、空间方位感要求高，属于高中教学的新热点，也是新难点，需要师生共同研究，教学相长。教无定法，贵在得法。所谓教学策略、解题方法，只是教师解题经验的总结归纳而已，只有学生真正理解并内化，才能逐步融入自己的认知，才会培养创造思维。笔者在教学时，时常将浙江未来几天能够看到的一些天文现象及时地告知学生，与学生共同仰望星空，发现规律，探索宇宙奥秘，极大地激发了学生的学习热情，将理论学习和现实观测不断论证并加深理解，取得了不错的效果。例如，2020年4月下旬，金星伴月的天文现象备受瞩目，浙江省天空作美，笔者带领学生连续多天观测，与学生共同命制了相关试题：

【原创试题】2020年4月下旬时常可见金星伴月现象(注：金星绕日公转周期为87.9天)。左图为4月26日19时某地理教师拍摄的金星伴月景观图，右图为模拟示意图。据此材料，回答1～3题。