資源簡介

(共35張PPT)
第二單元：地球的運(yùn)動
5.影長的四季變化
核心素養(yǎng)目標(biāo)
核心素養(yǎng)目標(biāo)
科學(xué)觀念：通過閱讀資料及模擬實驗，知道同一地點正午時分，物體的影長會隨著季節(jié)改變呈有規(guī)律的變化：并了解圭表是中國古代測量正午時刻的日影長度的天文儀器。
科學(xué)思維：用建構(gòu)模型的方法，認(rèn)識同一物體影長的四季變化規(guī)律。
探究實踐：能利用身邊的材料創(chuàng)新性地完成圭表的制作，在模擬實驗中能用自制圭表模擬測量同一物體在四季的影長。
態(tài)度責(zé)任：通過復(fù)制古人儀器，感受古人的智慧，體驗中國古代科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)。
科學(xué)聚焦
01
早晨和傍晚，太陽高度低，影子長。
正午時，太陽正頭頂，影子短。
正午的影長，會隨季節(jié)變化嗎？
科學(xué)探究
02
探究一、認(rèn)識圭表
①夏季太陽高度最高，冬季太陽高度最低，春秋季太陽高度適中。
從這份古人的觀測資料中，你對古人的日影四季變化的觀測有什么發(fā)現(xiàn)？
②夏季影子最短，冬季影子最長，春季和秋季影子適中。
古人是利用什么儀器測量日影的？
表
圭
圭表：豎直部分為“表”，底部為“圭”
圭表是中國古老而簡單的一種天文儀器。千年前，西周丞相周公旦在河南登封縣設(shè)置了這樣一個通過測定日影長度來確定時間的儀器——圭表。
清朝人們把銅葉置于表的上端，再在其中間開個圓孔，利用小孔成像的原理就可以使得正午時太陽的像投射到圭面，從而獲得影子更為清晰的邊緣，提高圭表的測量精度。
圭表包括“圭”和“表”兩部分，互相搭配，用來量度正午日影長度。“圭”平置于南北方向，表垂直立于圭的南端。
正南正北擺放，正午的日影，正好落在圭面上。
圭面上有刻度，根據(jù)正午表影投射在圭面上的影長，來判斷冬至日、夏至日與二十四節(jié)氣。
現(xiàn)代考古表明，最晚在春秋時期，人們就懂得了使用圭表來確定二至日的方法，即將正午表影最長的那一天定為“冬至”，正午表影最短的那一天定為“夏至”。古人通過圭表測量正午時日影的長度，先確定冬至和夏至，繼而確定回歸年即人們常說的“一年”長度和歷法起算點。
元代科學(xué)家郭守敬的觀星臺
它由兩部分組成，一是梯臺體建筑，二是由臺身北壁凹槽向北平鋪于地的石圭。梯臺體建筑高8.9米，連臺頂觀測室通高11.96米，臺底東西長16.85米，南北長16.37米，臺頂東西長8.05米，南北長7.55米。臺頂可放置天文儀器，如簡儀、仰儀等，以觀測日、月、星辰。兩觀測室之間水平放置一根長1.97米，直徑為0.08米的銅棒，又叫橫梁。橫梁下方有一石圭，長 31.39米，寬0.53米，高出地面0.4米，由36塊青石拼接而成。圭面有刻度，因而石圭又叫量天尺。石圭、凹槽、橫梁組成圭表，可以觀測日影。中午太陽升到上中天，也就是正南方時，橫梁影子就投在圭面上某一刻度。連續(xù)觀測橫梁影子的長度，就可以推算出回歸年長度和二十四節(jié)氣時刻等。當(dāng)年，郭守敬就是用這種測量方法測定出一回歸年長度為365.2425日。
探索二、制作簡易的圭表
A3紙條、卡紙、長尺、雙面膠、剪刀、手電筒
制作材料
探索
選擇材料需注意
◆白紙能制作刻度
◆卡紙有足夠的硬度，立起后基本不彎曲
制作過程
第一步
制作圭面刻度
利用尺子在A3紙條上畫出刻度，標(biāo)上刻度值。為了便于觀察，在相應(yīng)的刻度值上劃出橫線。
第二步
在圭面上立表
選擇有硬度的卡紙，底部固定在圭面的頂端，對準(zhǔn)0刻度。為了方便固定，我們可以對折卡紙，用雙層卡紙制作表。
視頻演示
探究三、模擬實驗
實驗材料
◆自制圭表 ◆手電筒
◆ “春分、夏至、秋分、冬至”的標(biāo)志物
探索
實驗步驟
根據(jù)太陽在同一地點正午時分隨四季而位
置變化的特點，模擬影子長度的變化。
仔細(xì)觀察，同一地點，一年四季正午時分太陽位置有什么不同？
冬至——最低
春分、秋分——適中
夏至——最高
探索
①首先固定好四個季節(jié)的位置
②用手電筒模擬正午時分的太陽
③從四個季節(jié)的不同位置照射表
④觀察表投射在圭上的影子長度變化
⑤做好觀察記錄。
視頻演示
太陽的位置 物體影長 我的發(fā)現(xiàn)
冬至
春分 夏至 秋分 11cm
11cm
7cm
18cm
觀察記錄
在活動手冊上畫出四季日影的長度
在坐標(biāo)圖上畫出四季日影的長度
長度
(cm)
季節(jié)
春分
夏至
秋分
冬至
5
10
15
20
●
●
●
●
春分
夏至
●
●
我的發(fā)現(xiàn)
◆物體正午時分的日影，在四季有規(guī)律的變化著：從夏到冬，逐漸變長；從冬到夏，逐漸變短。
◆夏至日影最短；冬至日影最長；春分、秋分日影適中。
探究四、實地觀察
把自制的圭表放在正午時分太陽可以照射到的窗邊。記錄影子的實際長度，在其他季節(jié)，也進(jìn)行測量和記錄。
注意：正南正北放置
科學(xué)研討
03
四季交替，正午時分物體的影長會怎樣有規(guī)律地變化？
物體正午的日影長度在四季有規(guī)律地變化著：從夏到冬，日影逐漸變長；從冬到夏，日影逐漸變短；夏季日影最短，冬季日影最長，春秋日影適中。
觀察表格中的數(shù)據(jù)，你有什么發(fā)現(xiàn)？
地平面與太陽光線的夾角
夏至日出時間最早,日落時間最晚；冬至日出時間最晚，日落時間最早；春分和秋分日出、日落時間相同。正午太陽仰角夏至最高，冬至最低，春分、秋分是一樣的。
課堂總結(jié)
04
課堂小結(jié)
不同
夏至
春分
冬至
秋分
長度
有規(guī)律
日影長度
隨堂訓(xùn)練

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