师：今天我们来学习地球的自转和公转的第一课时。大家可能看过摄影爱好者通过长时间曝光拍摄的绚丽星轨照片。请思考两个问题：为什么这些恒星在天空中看起来都围绕北极星附近做圆周运动？北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系？要弄清楚第一个问题，得知道到底是天上的星星在转，还是照相机随着地球在转。
经过初中学习，大家都知道是地球在自转。但历史上很长一段时间，因科学技术水平限制，人们认为是日月星辰绕着地球转。历经无数科学家探索，才有了我们今天的认知。那我们一起来学习地球运动的第一种形式——地球的自转。地球绕其自转轴的旋转运动叫地球的自转，其旋转中心叫地轴。在地球仪上能清楚看到地轴，但地球上实际没有这根轴，它是假想轴，无论地球怎样运动，其北端始终指向北极星附近。
那北极星相对地平线的高度与拍摄地点的纬度有什么关系呢？如图，过a点做一条地球表面的切线，此时角一就是a点观看北极星的仰角。因为角2等于角3，所以角一等于角4。因此，北极星的仰角等于当地的纬度。利用这点，可以通过照片中北极星的高度大致判断拍摄地的纬度。
地球自转是有方向的，从不同角度看，自转方向有不同表述。从赤道上空看，地球自西向东自转。从两极上空看，是顺时针还是逆时针旋转呢？有地球仪的同学可以用手自西向东转动地球仪，没地球仪的同学可用水杯代替。把水杯杯顶看作地球仪北极，杯底看作南极。自西向东转动时，将地球仪北极慢慢朝向自己，会发现此时地球呈逆时针旋转；将南极慢慢朝向自己，会发现此时地球呈顺时针旋转。我们可以把地球自转方向归纳为自西向东、北逆南顺，方便记忆。
地球自转一周需要多长时间呢？地球自转一周需要一天时间，但因参照物不同，一天的长度也不同。我们都知道一天有24个小时，这是以太阳为参照物计算的时长，叫太阳日。生产生活中，我们都以太阳日作为一日时长。以遥远恒星为参照物时，一日时间长度为23小时56分4秒，叫恒星日。
为什么要有太阳日和恒星日的区分呢？哪一个才是地球自转的真正周期？以太阳为参照物时，因地球在自转的同时还绕着太阳公转，所以一个太阳日地球自转360度59分。以遥远恒星为参照物时，因地球与该恒星距离非常遥远，地球绕日公转的距离可忽略不计，所以一个恒星日地球自转360度。因此，恒星日才是地球自转的真正周期。
恒星日常用于科学研究计时。太阳日与恒星日为什么有区别并非重点。大家只需掌握恒星日是地球自转的真正周期，日常生产生活用的是太阳日即可。知道了地球自转周期，就可以计算地球自转速度。地球自转速度可用角速度和线速度表示。同学们在物理课上学过角速度和线速度概念，我们回顾一下。
角速度指物体单位时间转过的角度，线速度指物体单位时间转过的距离。地球自转一周转过的角度是360度，所用时间是一个恒星日，时长为23小时56分4秒，为计算方便，近似看作24小时。因此，除南北两极点外，任何地点的自转角速度都相等，约为15度每小时。因不同纬度的纬线圈长度不同，所以不同纬度地区的自转线速度有差异。请同学们思考，地球自转线速度由赤道至两极有什么变化规律？
由于赤道是地球上最长的纬线，所以赤道处线速度最大。正所谓“坐地日行八万里”，指的就是赤道周长约4万千米。用赤道周长除以地球自转一周所需时间得出，赤道线速度为1670千米每小时。用同样方法计算，可得南北纬30度线速度为1447千米每小时。南北纬60度纬线长度约为赤道一半，所以南北纬60度线速度也约为赤道线速度一半，为837千米每小时。因纬度越高，纬线圈越短，相同时间转过距离越短，所以自转线速度由赤道至两极逐渐递减。这里重点掌握自转线速度随纬度的变化规律，而非不同纬度线速度具体数值。
刚刚说除南北两极点外，任何地点自转角速度都相等，为什么要强调除南北两极点外？南北两极点的角速度和线速度分别是多少？因为极点作为一个点，理论上没有角度和距离，所以自转的角速度和线速度都为零。
地球自转的同时还绕着太阳不停地公转，这是地球运动的第二种形式。和研究地球自转一样，我们从方向、周期、速度三个方面研究地球公转。
首先看地球公转的方向和周期，宇宙中无东西南北之分，如何描述地球公转方向呢？实际上我们以太阳为参照物，把太阳升起方向确定为东方，落下方向确定为西方。地球自转是自西向东，因地球公转与自转方向一致，所以地球公转方向也是自西向东。从北极上空看地球公转方向为逆时针，从南极上空看为顺时针。同学们可借助地球仪等物品模拟地球自转与公转，观察验证以上结论。