資源簡介

(共42張PPT)
第二單元 地球的運動
2.5 影長的四季變化
核心素養目標
科學觀念：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改變呈有規律的變化：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。
科學思維：用建構模型的方法，認識同一物體影長的四季變化規律。
探究實踐：能利用身邊的材料創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。
態度責任：通過復制古人儀器，感受古人的智慧，體驗中國古代科學技術的先進。
這是早晨和正午拍攝的樹木和樹的影子，你知道哪張是早晨拍攝的嗎？為什么？
科學聚焦
我們曾觀察過一天中陽光下物體影長的變化，說說太陽位置與影子長短有什么關系？
早晨、傍晚太陽位置低，影子 ；
中午太陽位置高，影子 。
長
短
科學聚焦
四季交替，年年循環，日影變化會隨著季節有規律地變化嗎？
科學聚焦
探究一、認識圭表
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現？
②夏季影子最短，冬季影子最長，春季和秋季影子適中。
科學探索
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”
科學探索
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。
科學探索
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。
科學探索
圭面上有刻度，根據正午表影投射在圭面上的影長，來判斷冬至日、夏至日與二十四節氣。
現代考古表明，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。
科學探索
元代科學家郭守敬的觀星臺
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氣時刻等。當年，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。
科學探索
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
科學探索
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
科學探索
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，標上刻度值。為了便于觀察，在相應的刻度值上劃出橫線。
科學探索
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。
科學探索
視頻演示
科學探索
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”的標志物
科學探索
探索
實驗步驟
根據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
科學探索
探索
①首先固定好四個季節的位置
②用手電筒模擬正午時分的太陽
③從四個季節的不同位置照射表
④觀察表投射在圭上的影子長度變化
⑤做好觀察記錄。
科學探索
視頻演示
科學探索
太陽的位置 物體影長 我的發現
冬至
春分 夏至 秋分 11cm
11cm
7cm
18cm
觀察記錄
科學探索
在活動手冊上畫出四季日影的長度
科學探索
在坐標圖上畫出四季日影的長度
長度
(cm)
季節
春分
夏至
秋分
冬至
5
10
15
20
●
●
●
●
春分
夏至
●
●
科學探索
我的發現
◆物體正午時分的日影，在四季有規律的變化著：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。
科學探索
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，也進行測量和記錄。
注意：正南正北放置
科學探索
四季交替，正午時分物體的影長會怎樣有規律地變化？
同一地方，正午影子在夏至最短，在冬至最長。
科學研討
認識太陽仰角
地平面與太陽光線的夾角。
科學拓展
①同一個地點，一年四季中，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；春分和秋分的日出時間相同，日落時間也相同。
②同一個地點，正午太陽仰角夏至最大，冬至最小，春分和秋分相同。
科學拓展
課堂總結
一 選擇題
1. 下列因素中，會影響物體影子長短的是( ) 。
A. 物體所在的地理位置
B. 太陽在空中的位置
C. 以上都是
C
課堂練習
2. 從日出到正午，旗桿影長的變化規律是( ) 。
A. 逐漸變短
B. 逐漸變長
C. 先變短再變長
A
課堂練習
3. 古人用圭表觀察的是( ) 。
A. 正午時分物體影長的變化規律
B. 一天中物體影長的變化規律
C. 一天中物體影子角度的變化規律
B
課堂練習
4. 我們的家鄉，一年中白晝最長的一天是( ) 。
A. 立夏
B. 夏至
C. 冬至
B
課堂練習
5. 下列是天天在一年里四個不同季節的正午時分拍攝的照片，( ) 最可能是冬天拍的。
A. B. C.
B
課堂練習
二 填空題
1. 圭表是度量日影長度的一種天文儀器，由“ __________”和“__________”兩個部件組成。
2. 一年中，家中陽光最多的是__________季。古人研究四季的方法是 ______________________________ 。
3. __________地點， __________季節，太陽在正午時間的高度和日出日落時間有所不同。
圭
表
夏
使用圭表觀測日影長度變化
不同
不同
課堂練習
三 判斷題
1. 陽光的照射角度不同，造成了我們家鄉不同季節的氣溫不同。
( )
2. 用圭表測量時，圭表要放在向陽的地方，方向可以隨意。
( )
√
×
課堂練習
四 如圖是“圭表測量示意圖”，看圖回答以下問題。
1. 上圖中，有刻度的平面是 _________ ，垂直立起來的柱子是 __________ 。
圭
表
課堂練習
2. 每年夏至日，正午時的日影最( ) ；冬至日正午時的日影最( ) 。
A. 長 B. 短
3. 太陽位置比較高的季節是( ) ，位置比較低的季節是( ) 。
A. 夏季 B. 冬季
B
A
A
B
課堂練習
4. 通過實驗，我們發現四季形成的原因是( ) 。
A. 太陽離我們的遠近不同
B. 月亮的位置在不斷地移動
C. 地球的公轉使太陽光線照射在地球上的角度不同
C
課堂練習
五 觀察某地日出日落的時間和正午太陽仰角的變化，回答以下問題。
1. 分析表中數據可知，______________時晝夜平分。
節氣 日出時間 日落時間 正午太陽仰角
春分 6:10 18:10 50°
夏至 4:40 19:40 73°28′
秋分 6:10 18:10 50°
冬至 7:40 16:50 26°32′
春分、秋分
課堂練習
2. 正午影長的變化規律：
(1) _________時影長最短， _________時影長最長。
(2) 夏至→秋分→冬至：影長逐漸 _________ 。
冬至→春分→夏至：影長逐漸 _________ 。
夏至
冬至
變長
變短
課堂練習
3. 晝夜長短的變化規律：
(1) _________時白晝時間最短， _________時白晝時間最長。
(2) 夏至 →秋分 →冬至：白晝逐漸 _________ 。
冬至 →春分 →夏至：白晝逐漸 _________ 。
冬至
夏至
變短
變長
課堂練習

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