【课堂无忧】2.8 太阳钟 教学设计

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名称 【课堂无忧】2.8 太阳钟 教学设计
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文件大小 946.6KB
资源类型 试卷
版本资源 苏教版(2017秋)
科目 科学
更新时间 2025-02-26 14:07:49

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文档简介

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【课堂无忧】新课标同步备课 四年级科学下册(苏教版)
8.太阳钟(教学教案)
核心素养
科学观念:※知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。
科学思维:※知道日晷是古代人根据日影变化规律发明的计时工具。
探究实践:※会制作简易日晷,并了解日晷的种类和工作原理。
态度责任:※知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。重点
※制作简易日晷,并了解日晷的种类和工作原理。难点
教学内容
本课属于技术设计课,教学内容分三个部分。
第一部分,研究影子形成的条件以及影子的长短、方向的变化规律,利用手电筒做光源,探究光源、物体、影子三者之间的关系。
第二部分,先用手电筒模拟太阳,观察物体影子的长短与方向随着“太阳”位置的变化而变化,并且发现这种变化是有规律的。然后组织学生进行真实环境下的影子测量,研究阳光下小棒影子变化的规律,这是一个长时间的测量,连续测量需要一整天。通过记录相关数据,综合分析这些数据,发现在一天中,被太阳照射到的物体投下的影子在不断有规律地变化。
第三部分,日晷的制作与使用。通过观察了解日晷的构造,通过阅读了解日晷的种类和工作原理,并通过动手制作,实际体验日晷的作用。人类发现太阳运行以及阳光下影子变化的规律,运用这一规律发明了日晷和圭表,来记录时间,最终形成历法。从探究影子变化的规律开始,到探究阳光下照射物体影子变化的规律,都需要学生在阳光下实际测量,收集影子长短和方向变化的数据。这些活动有助于学生理解科学活动的本质:通过实作,收集相关信息;通过分析,发现信息的内在联系;通过模型和数字化,形成技术产品,进而影响人类生活。
教学准备
教师材料:相关视频和图片。
学生分组材料:铅笔、手电筒、灯、影子模拟器、影子观察器、橡皮、指南针、影子观察记录纸、硬卡纸。
教学过程
活动一 研究影子方向与长短变化的规律
实验材料:手电筒、铅笔橡皮。
实验步骤:(1)用手电筒光照射一支竖立的铅笔,可以将铅笔竖直放在橡皮上,观察它的影子。
(2)改变照射的方向和高度,观察铅笔的影子有什么变化。
(3)试试在什么情况下,影子会不见。
实验现象:用手电筒照射铅笔能够看到影子,并且影子总是与手电筒光源的方向相反。当改变照射方向时,影子的方向也随之改变。当改变照射的高度时,影子的长短也会改变,照射高度越高,影子越短;照射高度越低,影子越长。
实验结论:光源与影子总在相对的方向上,当改变光源照射方向时,影子的方向也随之改变。当改变光源照射的高度时,影子的长短也会改变,照射高度越高,影子越短;照射高度越低,影子越长。
设计意图:
本活动意在结合学生的已有经验,通过模拟实验了解影子长短和方向变化的规律,为学习日晷的原理打下基础。
活动二 模拟阳光下物体影子的变化
1.用手电筒模拟太阳,观察物体影子的长短与方向是怎样随“太阳”的位置变化而改变的。
实验目的:探究影子的变化与太阳位置的关系。
实验材料:手电筒竹篾、小标杆(铅笔)。
实验步骤:(1)将小标杆放在桌子中央,接下来把竹篾弯成弧形放在小标杆的上方并固定在桌子上,在竹篾上标注好相应的整点时刻。
(2)把手电筒用细绳挂在竹篾上,打开手电筒,沿着竹篾的弧形移动,照射桌子中央的小标杆,观察小标杆影子的变化。
实验分析:实验中,手电筒代表太阳,竹篾代表太阳相对地球运动的轨迹。小标杆的作用是产生影子,代表地球上能产生影子的物体。在模拟实验中我们可以观察到,阳光下物体影子的方向随着太阳方向的改变而改变,影子的方向总是和太阳的方向相反。阳光下物体影子长短的变化是随太阳在天空中的位置变化而变化的。
实验结论:太阳位置最高时影子最短,太阳位置最低时影子最长。影子的方向和太阳的方向相反。
2.太阳的位置变化对物体影子的影响。
分 析 (1)影子的方向和太 阳位置的关系。早上太阳东升,影子朝西。随着中午的到来,太阳升至正南方向,影子朝北。下午太阳西下,影子朝东。影子的方向一直和太阳的方向相反。
(2)影子的长短和太阳高度的关系。早晨,太阳东升,影子朝西,太阳高度角小,影子长。随着中午的到来,太阳高度角慢慢变大,影子越来越短,到正午时太阳在正南方向,影子最短。傍晚,太阳西下,太阳高度角越来越小,影子越来越长。
结 论 阳光下物体影子的方向随着太阳方向的改变而改变,影子的方向总是和太阳的方向相反 ;阳光下物体影子的长短随着太阳高度的变化而变化,太阳位置最高时影子最短,太阳位置最低时影子最长。
设计意图:
从模拟实验到真实情境下的实际观察,发现阳光下物体影子变化的规律。
活动三 研究阳光下小棒影子的变化情况
1.研究阳光下小棒影子的变化。
探究问题:阳光下小棒影子有什么变化?
实验材料:小棒(可以用铅笔或筷子代替)、橡皮、记录纸、指南针、笔。
实验步骤:(1)把小棒插在橡皮上,固定在记录纸的观察点上。选择空旷处放置,不要移动。
(2)利用指南针确定方向,并在记录纸上标出东、南、西、北四个方向。
(3)每隔1小时在记录纸上标出小棒的影子(画出阳光下小棒影子的长度和位置),并记下当时的时间。
实验记录:
阳光下物体影子的长短方向和温度的变化记录表
时间 8时 9时 10时 11时 12时 13时 14时 15时 16时
太阳方向 东 东 东偏南 东偏南 南(头顶上) 南(头顶斜上方) 南偏西 南偏西 偏西
影子方向 西 西 西偏北 西偏北 北 北 北偏东 北偏东 偏东
影子长度/厘米 21.7 13.8 10.2 8.3 8 9.2 12.1 18.6 32.8
实验分析:影子长短的变化是随着太阳在天空中的位置变化而变化的,太阳位置最高时(正午)影子最短,太阳位置最低时(傍晚)影子最长;同时在实验中也可以发现,上午影子逐渐变短,正午(太阳正当头顶时)影子最短,下午影子逐渐变长。但要注意的是当地的12时可能并不是太阳位置最高的时候。这是由于地球自西向东自转,各地的经度不一样,昼夜到来的时间也就不一样,正午的时间也会有所不同。
实验结论:影子的方向一直和太阳的方向相反,太阳的方向变化是东→南→西;影子的方向变化是西→北→东。 太阳的高度变化是低→高→低;影子的长短变化是长→短→长。
2.小棒影子的长短、方向与太阳的位置变化的关系
正午,太阳位置最高,影子最短,此时太阳的方向为南;上午,太阳逐渐升高,影子逐渐缩短,太阳的方向由东向南移动;下午,太阳逐渐下降,影子逐渐变长,太阳的方向由南向西移动。
活动四 了解日晷
1.日晷。
古代人早就注意到阳光下物体影子的变化与太阳的移动有关系,而且这种变化是有规律的,于是制造出了计时工具。这一类计时工具在西方被称为太阳钟,在中国被称为日晷。
日晷中的“日”指“太阳,晷”指“影子”,日晷的意思“太阳的影子”。日晷又称“日规”,是古代人们利用日影测得时刻的计时器。它是最古老的计时仪器之一。
虽然世界各地有许多不同类型的日晷,但是基本的构造却是相同的,都有一个晷针和承接晷针影子的晷面,晷面上刻着时刻的刻度。根据晷面所放角度不同可分成以下几种:
2.认识几种不同的日晷。
你认为这些计时工具是怎么工作的?它们有什么共同点?
(1)牛顿钟。
著名科学家牛顿小时候做过一个太阳钟,他在空地上垂直插一根小木棍,每隔两小时,在木棍的投影处放一块石头作为记号,并记下时间。他的太阳钟据说用了70年。人们把这个太阳钟称为“牛顿钟”。
特点:晷面为地面,晷针与地面(晷面)垂直。
(2)立式日晷。
这种日晷也称为“垂直式日晷”,一般安置在墙上。垂直式日晷分为三种,即“垂直向南日晷”“垂直向北日晷”“垂直向东和向西日晷”。
如今欧洲的一些国家,在一些古代或现代华丽的中层建筑的向南和向北(东西方向)以及向东和向西(南北方向)的墙上,附近有各种不同色调、大小和风格相异的日晷雕塑。
特点:晷面与地面垂直,晷针与晷面有一定角度。
(3)地平日晷。
地平日晷的重要特征是晷面必须严格水平。日晷的产生是从观察阳光下竖直物体影子的方向变化而开始的,最早的日晷就是地平日晷,它必须在使用其他计时工具进行精确计时的条件下,根据表影随时间变化的实际情况来进行刻画,这显然是不方便的,但如果采用均匀刻画的方法又会带来相当大的计时误差,这就是地平日晷的重大缺陷。
特点:晷面与地面平行,晷针与晷面有一定角度(通常与当地纬度值相同)。
无论是哪种日晷,其工作原理都是一样的:当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷盘(面),太阳由东向西移动,于是投向晷盘的晷针影子慢慢地由西向东移动。移动着的晷针影子好比现代钟表的指针,晷盘则好比钟表的表面,用来显示时刻。以中国古代日晷为例: 早晨,针影投向晷盘西端的卯时附近;当太阳到达正南最高位置(上中天)时,针影位于正北(下)方,指示当地的午时;午后,太阳西移,日影东斜,依次指向未、申、酉各个时辰。
设计意图:
通过阅读认识日晷,体会古人创造计时工具的智慧。
3.用硬卡纸和指南针制作一个地平日晷。
制作材料:硬纸板(卡纸)、指南针、量角器、圆规、笔、剪刀、胶水。
制作步骤:(1)如图所示,在一张半圆形的硬卡纸上标明刻度和方向。
(2)从左到右依次写上6~18,最中间的那条线正好代表中午12时。
(3)从一张硬纸板上剪下一块三角形的硬纸板作为晷针,其中一个角为当地纬度值。
(4)把三角形硬纸板竖直粘在印有刻度的半圆形卡纸上,并指向正北方。
(5)利用指南针确定方向,根据三角形硬纸板的投影,就可以确定当时的时间。
活动手册
课堂总结
本课通过实验和观察,了解物体影子的长短与方向随着太阳的位置的变化而变化,并发现这种变化是有规律的。本课通过学习了解各种日晷后,模仿古代人制造一个自己的日晷,知道日晷的工作原理是日影有规律的变化,感受古代人们探索科学世界的过程。
板书设计
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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