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5.影长的四季变化
实验记录单
年级 班 实验组别： 小组长：
实验合作者：
指导老师： 实验日期： 年 月 日 第 节
实验名称：观察 影的四季变化
实验器材：自制的圭表。
实验步骤：1.取圭表放在正午时分太阳可以照射到的窗边，让表的影 投射在圭面刻度上。2.在圭面刻度上读出影 的 度。3.在其他季节，也进 测量和记录。4.记录了四个季度后，正午时间物体的影 会怎样有规律地变化呢？
实验现象：
实验结论：
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科学
教科版六年级上册
第二单元 地球的运动
5.影长的四季变化
1．正午时，物体影子随季节变化呈有规律的变化。
2．圭表是中国古代测量正午时刻的日影长度的天文仪器。
1．能复制古代天文仪器，模拟测量四季的影长。
2．能通过实验收集数据、分析数据帮助我们发现四季影长的变化规律。
有创新精神，勇于采用新的方法和新的材料有创意地完成圭表的制作。
1．了解科学技术可以让我们更好地改造生存环境，顺应自然规律，减少自然灾害对人类生活的影响。
2．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。
教学目标
科学观念
科学思维
探究实践
态度责任
新知导入
我们曾经观察过阳光下物体影长的变化，知道日影变化与太阳在天空中的位置变化有关。
聚 焦
新知导入
太阳越高，影子是越短还是越长？
新知导入
一天中影子的长短变化规律
早晨
中午
傍晚
早晨和傍晚，太阳高度低，影子长。
正午时，太阳正头顶，影子短。
影子方向与太阳方向总是相反
新知导入
四季交替，年年循环，日影变化会随着季节有规律地变化吗？
新知讲解
探 索
查阅资料，说一说：
1. 古人是使用什么仪器来观察日影的四季变化的？
2. 通过这一仪器古人发现了什么规律？
新知讲解
探索一：了解古人是如何观察日影的四季变化规律的。
新知讲解
从表格中你发现了什么？
夏季太阳高度最高，冬季太阳高度最低，春季和秋季的太阳高度适中。夏季影子最短，冬季影子最长，春季和秋季影子适中。
新知讲解
日晷
关于影子的天文仪器
圭表
新知讲解
圭表
圭表是古代科学家发明的度量正午时刻日影长度的一种天文仪器。
早在公元前20世纪，陶寺遗址时期，中国就开始使用了。
远古时的人们，日出而作，日没而息，从太阳每天有规律地东升西落，直观地感觉到了太阳与时间的关系，开始以太阳在天空中的位置来确定时间。但这很难精确。据记载，三千年前，西周丞相周公旦在河南登封县设置过一种以测定日影长度来确定时间的仪器，称为圭表。这当为世界上最早的计时器。
河南登封观星台
知识拓展
元代科学家郭守敬的观星台
观星台由两部分组成，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，台顶可放置天文仪器，如简仪、仰仪等，以观测日、月、星辰。台顶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。
石圭：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。
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。
新知讲解
基本构造
圭表由“圭”和“表”两个部件组成。
直立于地面测日影的标杆，叫做表；正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。
当太阳照着表的时候，圭上出现了表的影子，根据影子的方向和长度，就能读出时间。
表
圭
新知讲解
我国位于北半球，正午时，太阳一般位于正南方，圭表中的圭尺朝南北方向放置，垂直的表因太阳照射形成的影子正好落在圭面上。
新知讲解
作用
圭表测定正午的日影长度以定节令，定回归年或阳历年。在很长一段历史时期内，中国所测定的回归年数值的准确度都居世界第一。通过进一步研究计算，古代汉族学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样，圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期，作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。
圭面上有刻度，不同的刻度可以代表不同的节气。
新知讲解
从夏到冬，逐渐变长；
从冬到夏，逐渐变短。
一天中日影的长度变化规律：
长-短-长
一年中正午日影的长度变化规律：
新知讲解
正午的影长真的会随着季节的变化而变化吗？
春夏
秋冬
自制圭表
新知讲解
实验材料：
纸条、卡纸、长尺、双面胶、剪刀、手电筒、“春分、秋分、夏至、冬至”的标志物。
探索二：制作简易的圭表，观察日影的四季变化
新知讲解
实验步骤：
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。
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。
新知讲解
（1） 把圭表放在桌面，准备好“春分秋分、冬至、夏至”的标志物。
（2） 两位同学拿着“春分秋分、冬至、夏至”的标志物，分别找到相应的太阳的位置。
（3） 一位同学拿着手电筒，分别在“春分秋分、冬至、夏至”的标志物的位置照射圭表，并分别测量、记录影子的长度。
探索三：根据太阳在同一地点正午时分随四季而位置变化的特点，模拟影子长度变化。
新知讲解
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？
夏天的太阳比较高
冬天的太阳比较低
春秋的太阳高度在夏冬之间，适中
新知讲解
模拟测量四季影长变化实验记录表 春 夏
秋 冬
我的发现：影长会随着季节变化有规律地发生变化。同一地点，正午影子在夏天最短，冬天最长，春秋在两者之间。
新知讲解
探索四：实际观察
把自制的圭表放在正午时分太阳可以照射到的窗边，每月一次测量、记录影子的实际长度，坚持一年。
新知讲解
长度 cm
日期
（月）
1
2
3
4
7
6
5
8
9
10
11
12
正南正北放置圭表，测量正午时分的影子长度，记录到班级大统计表上。
新知讲解
夏至日
秋分
冬至日
春分
夏至日
正午时刻影子长度cm
秋分
影长的四季变化
研讨
夏至→秋分→冬至：影子越来越长
冬至→春分→夏至：影子越来越短
夏至影子最短
冬至影子最长
物体正午的日影长度在四季有规律地变化着
研 讨
四季交替，正午时分物体的影长会怎样有规律地变化？
知识拓展
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
知识拓展
白昼时间最长
白昼时间最短
正午太阳位置最高
正午太阳位置最低
不同季节，昼夜长短也不同。
知识拓展
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。
知识拓展
同一地点，不同季节，日出时间、日落时间、正午太阳仰角等有相同也有不同，且变化有一定的规律。
夏至→秋分→冬至：白昼变短
冬至→春分→夏至：白昼变长
冬至白昼最短
夏至白昼最长
昼夜长短变化规律
课堂总结
知识点总结
正午时，物体的影子，随季节变化有规律的变化着：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。
圭表是中国古代科学家发明的度量正午时刻日影长度的一种天文仪器。
课堂总结
课堂小结
课堂总结
课堂练习
1.下列关于圭表的说法错误的是（ ）
A.圭表是世界上最早的计时器
B.人们最早使用圭来观察影长变化
C.圭表在农业生产发展中起着重要作用
2.制作圭表时，圭和表的位置应（ ）
A.相互平行 B.相互垂直 C.随意摆放
3.北半球同一地点，从春季到冬季，一年中物体影长的变化是（ ）
A.先变短，后变长 B.先变长，后变短 C.长度始终不变
4.正午太阳仰角越大，日影长度（ ）
A.越长 B.越短 C.适中
5.日影最长的季节是（ ）
A.春秋 B.夏 C.冬
A
B
A
B
C
课堂练习
（1）从夏至日到冬至日再到夏至日，影长的变化先______后______。
（2）从夏至日到秋分，从冬至日到春分，影长______。
二、观察下面表格，回答。
变长
变短
相同
课堂练习
作业布置
课后作业
完成对应课时练习
谢谢
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课程基本信息
版本 教科版 学科 小学科学 年级 六年级 学期 第一学期
课题 《影长的四季变化》
学生信息
姓名 学校 班级 学号
课后练习
一、填空题。1.日影变化与太阳在天空中的____________变化有关。2.太 阳 的 ____________在 变 化 :冬 天 ____________， 阳 光 ____________； 夏 天____________，阳光____________。太阳高度周期性的变化，造成周期性的直射和斜射。3.同 一 地 点 ， 正 午 ____________影 子 短 ， ____________影 子 长 ， ____________和____________影子适中。4.正午的日影长度变化规律是“从夏到冬，逐渐____________；从冬到夏，逐渐____________”。5.____________是中国古代测量正午时刻的日影长度的天文仪器。6.早晨和傍晚，太阳高度____________，影子____________。正午时，太阳位置____________，影子____________。二、判断题。(对的画“√”,错的画“×”)1.圭表由圭和表组成。圭是有刻度的平面，表是立在圭上面的一根柱子。( )2.同一地点，一年四季正午时分，太阳的位置是相同的。( )3.夏至日影最短；冬至日影最长；春分、秋分日影适中。( )4.圭表要南北放置。( )5.日影变化与太阳在天空中的位置变化无关。( )6.同一个地点，同一根木棍在正午时间，影子的长短随着季节的不同而变化。( )7.早晨，阳光下物体的影子是一天中最短的。( )8.中午,阳光下物体的影子最长。( )三、选择题。1.可以测量日影长度的天文仪器是( )。A.圭表 B.地球仪 C.望远镜2.同一地点，正午影子在( )最短，( )最长。A.冬天 夏天 B.夏天 冬天 C.秋天 春天3.从夏至到秋分再到冬至影子逐渐( ),从冬至到春分再到夏至影子越来越( )。A.变短 长 B.变短 短 C.变长 短4.同一地点，夏季太阳位置( )，影子( )；冬季太阳位置( )，影子( )；春季和秋季太阳位置适中，影子长短适中。A.高 短 低 长 B.高 长 低 短 C.低 短 高 长5.下列节日中，杭州市黑夜最长的是( )。A.元宵节 B.儿童节 C.教师节6.小明测得正午学校操场上旗杆杆影最短的一天是( )。A.春分 B.夏至 C.冬至7.下图是杭州不同季节正午物体影长变化情况，属于冬天的是( )。A. B. C.四、简答题。四季交替，正午时分物体的影长会有怎样的变化 五、探究活动。看表回答问题。（1）______________白昼时间最长，______________黑夜时间最长。（2）______________正午太阳仰角最大，影子最______________；______________正午太阳仰角最小，影子最______________。（3）观察上面表格中的数据，你有上面发现？参考答案一、1.位置2.高度 低 斜射 高 直射3.夏季 冬季 春季 秋季4.变长 变短5.圭表6.低 长 高 短二、1.√2.×3.√4.√5.×6.√7.×8.×三、1.A2.B3.C4.A5.A6.B7.C四、同一地方，正午影子长度呈有规律的变化，夏至一秋分一冬至影子逐渐变长，冬至一春分一夏至影子又逐渐变短。夏至日影最短，冬至日影最长，春分、秋分日影适中。五、（1）夏至 冬至（2）夏至 短 冬至 长（3）一年四季中，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、秋分日出时间相同、日落时间也相同。我还发现太阳仰角夏至最高，冬至最低,春分、秋分太阳仰角是一样的。
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5.影长的四季变化
【教材简析】
本课是六年级上册《地球的运动》单元的第5课。本单元的5~7课都是基于课程标准的 “地球自西向东围绕太阳公转，形成四季等有规律的自然现象”学习目标而设计的。内容编排分别是影长的四季变化规律研究，四季变化成因初探，了解地球公转与四季变化的关系，最后回归生活，了解四季变化对地球生物的影响。
我们常说的四季变化是指平均气温的四季变化、正午影长的四季变化、日出时间的四季变化、太阳高度的四季变化等自然现象，都是与地球公转有关的。学生在低中年级已经有过四季变化规律和一天中气温变化的学习，本课选取“探究正午影长的四季变化规律”作为主题，是基于课程标准关于学习目标选定的，教科书还在拓展部分提供了日出时间变化规律和太阳仰角变化规律的学习资料。
圭表是中国古代测量正午时刻的日影长度、定节气用的天文仪器，它由圭和表两部分组成，圭面上有刻度，不同的刻度代表不同的节气。
【学生分析】
学生的知识基础是低中年级时，知道“四季的不同”主要是气候的变化以及部分动植物的四季变化。学生知道一天中影长的变化，但是关于影长的四季变化却不了解，关于圭表更是知之甚少。所以本课引入了圭表的学习及制作，旨在让学生关注到中国古代一些先进的观测技术。有条件的学校可以提供足够多的材料给学生制作简易圭表，激发学生创造出各种各样的作品。
【教学目标】
科学观念
1．正午时，物体影子随季节变化呈有规律的变化。
2．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
1．能复制古代天文仪器，模拟测量四季的影长。
2．能通过实验收集数据、分析数据帮助我们发现四季影长的变化规律。
探究实践
有创新精神，勇于采用新的方法和新的材料有创意地完成圭表的制作。
态度责任
1．了解科学技术可以让我们更好地改造生存环境，顺应自然规律，减少自然灾害对人类生活的影响。
2．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。
【教学重难点】
重点：了解圭表的工作原理，制作圭表并测量影长四季的变化。
难点：确定四季正午时刻太阳的位置高度。
【教学准备】
为学生准备：A3纸条、卡纸、长尺、双面胶、剪刀、手电筒、“春分、秋分、冬至、夏至”的标志物。
教师准备：学生实验材料一套、教学课件。
【教学过程】
一、聚焦
1．看图引入。
同时展示两幅图，一幅早晨的太阳照射下的树和树影，一幅正午时刻太阳照射下的树和树影。提问：请说出图片分别是在一天中什么时候拍摄的？两幅图太阳高度与影子长度有什么变化规律？
早晨和傍晚时，太阳高度比较低，物体的影子很长；正午时，太阳在正头顶，物体的影子很短。
2．过渡。
谈话：同学们，日影长度在一天中有规律地变化。那么，一年四季，春夏秋冬，影子长度会有规律地变化吗？
设计意图：通过复习一天中太阳高度的变化规律以及一天中日影长度的变化规律，引出本课的研究主题。
二、探索
活动一：查阅资料，了解圭表
1. 提问：四季中同一时刻的影子长度会有规律地变化吗？呈什么样的规律？
学生发表观点。
2．明确阅读要求。
关于日影的四季变化，中国早在汉代就有人发明了一种名叫“圭表”的天文仪器观测一年四季日影的变化。下面请同学们查阅资料，了解一下圭表的结构特点以及工作原理。
3．学生阅读资料。
4．分享阅读心得。
汇报圭表的结构特点以及工作原理。
5. 小结：中国古代使用名叫“圭表”的天文仪器观测日影长度，圭表由圭和表组成，圭是有刻度的平面，表是立在圭面上的一根棍子。正午时，表会在圭面上投射出暗影，经过长期观测记录，人们发现影子长度在四季会呈规律变化，人们还根据影子长短制定了中国古代的二十四节气。
设计意图：此环节增加了分享阅读心得，既可以检查学生的阅读效果，也可以让每一位学生对圭表有较好的认识，只有这样才能确保后续的学习顺利进行。
活动二：制作简易的圭表
1．过渡。
科学讲究实证精神，所以我们一起复制古人制作圭表，并测量验证影子的四季变化规律好吗？
2．出示并介绍制作的材料；学生思考如何有创造性地利用这些材料。
鼓励学生发挥创新精神，在保证圭表的基本结构与基本功能同时，制作有个性的圭表。
活动三：利用圭表模型测量日影的四季变化规律
1．确定正午时刻太阳的位置。
（1）提问：平时，我们有观察过一年四季太阳的位置变化吗？学生回答。
（2）阅读教材内容，了解每一个季节正午的太阳位置。
2．播放实验示范操作。
一位同学观察并记录，要求把实验结果记录到活动手册中，另一位同学手拿手电筒模拟太阳，两人确定“春分、秋分、冬至、夏至”的太阳位置。
3．学生模拟实验。
4．学生汇报实验结果。
5．学生分析全班实验结果，并进行小组研讨，得出日影四季变化规律的结论。
同一地方，正午影子长度呈有规律的变化，夏至——秋分——冬至影子逐渐变长，冬至——春分——夏至影子又逐渐变短。
设计意图：实验结束后，让学生基于测量数据进行分析，得出变化规律，最终得出日影的四季变化规律。
活动四：实验观察
我们的结论是通过模拟实验得出的，模拟实验在一定程度上模拟了事实，但它毕竟不是事实。为了结论的严谨性，我们还要把圭表放到太阳底下，实际观察四季的变化规律是否跟我们模拟实验的结论一致，让我们拭目以待。
设计意图：培养学生长期观测自然规律的习惯，也是培养学生严谨的科学态度。
三、拓展
1．过渡。
观察教科书第32页右边“北京地区日出日落时间和正午太阳仰角变化表”表格中的数据，你有什么发现？
2．学生观察数据。
3．学生发表观察的结果。
4．小结：同一地点，不同的季节，日出时间、日落时间、正午太阳仰角等有相同有不同，使得物体的影长呈一定变化规律。
设计意图：让学生全方位、多角度地了解影长的四季变化。
四、课堂小结
通过本课的学习，我们知道了圭表是中国古代观测日影长度的天文仪器，圭表由圭和表组成，圭是有刻度的平面。我们通过模拟实验发现同一地方，正午影子长度呈有规律的变化，夏至——秋分——冬至正午影长逐渐变长，冬至——春分——夏至正午影长又逐渐变短。我们还了解到了日出、日落时刻以及正午太阳仰角的四季变化规律。
【板书设计】
同一地方，
正午影子长度呈有规律的变化，
夏至——秋分——冬至正午影长逐渐变长，
冬至——春分——夏至正午影长又逐渐变短。
【活动手册使用说明】
活动手册中有春夏秋冬四个相同的圭表和不同高度的太阳，用来记录模拟实验过程中的数据。建议教师指导学生用射线连接太阳与表的最顶端，并延长至圭面上，表示影子长度，并在圭面上标明实际测量的长度。
活动手册对教材的三个探究活动都有对应的实验现象和结果的记录。活动一，当“地球”转动方向是自西向东时，北京先看到“太阳”；当“地球”转动方向是自东向西时，乌鲁木齐先看到“太阳”。活动二，当“地球椅”由西向东转时，观察到“太阳”东升西落；当“地球椅”由东向西转时，观察到“太阳”西升东落。结合我们平时看到的太阳是东升西落的，可以确定地球是自西向东转的。活动三，学生按自西向东模拟实验时，实验结果是北京先迎来黎明。
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课程基本信息
课例编号 12 学科 科学 年级 六年级 学期 第一学期
课题 5.影长的四季变化
教科书 书名：《科学》 出版社：教育科学出版社
学生信息
姓名 学校 班级 学号
学习目标
根据物体一天的影长变化，推测影长的四季变化
课前学习任务
观察一天中影长的变化
课上学习任务
【学习任务一】画出四季正午太阳的位置及影长太阳位置物体影长我发现冬至春分夏至秋分 春季 夏季 秋季 冬季【学习任务二】模拟正午太阳位置观察影长实验记录单
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