(共35张PPT)
第二单元：地球的运动
5.影长的四季变化
核心素养目标
核心素养目标
科学观念：通过阅读资料及模拟实验，知道同一地点正午时分，物体的影长会随着季节改变呈有规律的变化：并了解圭表是中国古代测量正午时刻的日影长度的天文仪器。
科学思维：用建构模型的方法，认识同一物体影长的四季变化规律。
探究实践：能利用身边的材料创新性地完成圭表的制作，在模拟实验中能用自制圭表模拟测量同一物体在四季的影长。
态度责任：通过复制古人仪器，感受古人的智慧，体验中国古代科学技术的先进。
科学聚焦
01
早晨和傍晚，太阳高度低，影子长。
正午时，太阳正头顶，影子短。
正午的影长，会随季节变化吗？
科学探究
02
探究一、认识圭表
①夏季太阳高度最高，冬季太阳高度最低，春秋季太阳高度适中。
从这份古人的观测资料中，你对古人的日影四季变化的观测有什么发现？
②夏季影子最短，冬季影子最长，春季和秋季影子适中。
古人是利用什么仪器测量日影的？
表
圭
圭表：竖直部分为“表”，底部为“圭”
圭表是中国古老而简单的一种天文仪器。千年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置了这样一个通过测定日影长度来确定时间的仪器——圭表。
清朝人们把铜叶置于表的上端，再在其中间开个圆孔，利用小孔成像的原理就可以使得正午时太阳的像投射到圭面，从而获得影子更为清晰的边缘，提高圭表的测量精度。
圭表包括“圭”和“表”两部分，互相搭配，用来量度正午日影长度。“圭”平置于南北方向，表垂直立于圭的南端。
正南正北摆放，正午的日影，正好落在圭面上。
圭面上有刻度，根据正午表影投射在圭面上的影长，来判断冬至日、夏至日与二十四节气。
现代考古表明，最晚在春秋时期，人们就懂得了使用圭表来确定二至日的方法，即将正午表影最长的那一天定为“冬至”，正午表影最短的那一天定为“夏至”。古人通过圭表测量正午时日影的长度，先确定冬至和夏至，继而确定回归年即人们常说的“一年”长度和历法起算点。
元代科学家郭守敬的观星台
它由两部分组成，一是梯台体建筑，二是由台身北壁凹槽向北平铺于地的石圭。梯台体建筑高8.9米，连台顶观测室通高11.96米，台底东西长16.85米，南北长16.37米，台顶东西长8.05米，南北长7.55米。台顶可放置天文仪器，如简仪、仰仪等，以观测日、月、星辰。两观测室之间水平放置一根长1.97米，直径为0.08米的铜棒，又叫横梁。横梁下方有一石圭，长 31.39米，宽0.53米，高出地面0.4米，由36块青石拼接而成。圭面有刻度，因而石圭又叫量天尺。石圭、凹槽、横梁组成圭表，可以观测日影。中午太阳升到上中天，也就是正南方时，横梁影子就投在圭面上某一刻度。连续观测横梁影子的长度，就可以推算出回归年长度和二十四节气时刻等。当年，郭守敬就是用这种测量方法测定出一回归年长度为365.2425日。
探索二、制作简易的圭表
A3纸条、卡纸、长尺、双面胶、剪刀、手电筒
制作材料
探索
选择材料需注意
◆白纸能制作刻度
◆卡纸有足够的硬度，立起后基本不弯曲
制作过程
第一步
制作圭面刻度
利用尺子在A3纸条上画出刻度，标上刻度值。为了便于观察，在相应的刻度值上划出横线。
第二步
在圭面上立表
选择有硬度的卡纸，底部固定在圭面的顶端，对准0刻度。为了方便固定，我们可以对折卡纸，用双层卡纸制作表。
视频演示
探究三、模拟实验
实验材料
◆自制圭表 ◆手电筒
◆ “春分、夏至、秋分、冬至”的标志物
探索
实验步骤
根据太阳在同一地点正午时分随四季而位
置变化的特点，模拟影子长度的变化。
仔细观察，同一地点，一年四季正午时分太阳位置有什么不同？
冬至——最低
春分、秋分——适中
夏至——最高
探索
①首先固定好四个季节的位置
②用手电筒模拟正午时分的太阳
③从四个季节的不同位置照射表
④观察表投射在圭上的影子长度变化
⑤做好观察记录。
视频演示
太阳的位置 物体影长 我的发现
冬至
春分 夏至 秋分 11cm
11cm
7cm
18cm
观察记录
在活动手册上画出四季日影的长度
在坐标图上画出四季日影的长度
长度
(cm)
季节
春分
夏至
秋分
冬至
5
10
15
20
●
●
●
●
春分
夏至
●
●
我的发现
◆物体正午时分的日影，在四季有规律的变化着：从夏到冬，逐渐变长；从冬到夏，逐渐变短。
◆夏至日影最短；冬至日影最长；春分、秋分日影适中。
探究四、实地观察
把自制的圭表放在正午时分太阳可以照射到的窗边。记录影子的实际长度，在其他季节，也进行测量和记录。
注意：正南正北放置
科学研讨
03
四季交替，正午时分物体的影长会怎样有规律地变化？
物体正午的日影长度在四季有规律地变化着：从夏到冬，日影逐渐变长；从冬到夏，日影逐渐变短；夏季日影最短，冬季日影最长，春秋日影适中。
观察表格中的数据，你有什么发现？
地平面与太阳光线的夹角
夏至日出时间最早,日落时间最晚；冬至日出时间最晚，日落时间最早；春分和秋分日出、日落时间相同。正午太阳仰角夏至最高，冬至最低，春分、秋分是一样的。
课堂总结
04
课堂小结
不同
夏至
春分
冬至
秋分
长度
有规律
日影长度
随堂训练
