3.3 自制日晷 教学设计

3.3 自制日晷
一、教学目标
1.科学知识：让学生了解日晷是古人利用太阳投影方向测定、划分时刻的重要工具，知道日晷计时的原理，即根据一天中阳光下物体影子的变化规律进行计时。
2.科学探究：通过利用材料制作日晷模型，培养学生动手实践能力和技术与工程实践能力；让学生在制作和使用日晷模型过程中，学会观察、分析，发现阳光下影子的变化规律与时间的关系。
3.科学态度、STSE：在好奇心的驱使下，使学生对制作日晷模型、使用日晷模型计时表现出探究兴趣；感受到日晷给古代人类生活带来的便利，对古人的研究成果产生敬佩之情，体会科学技术对人类生活方式的影响。
二、教学重难点
1.教学重点：理解日晷计时的原理，掌握自制日晷的方法和步骤。
2.教学难点：准确调整日晷对应当地时间，理解日晷针与日晷盘的倾斜度与当地纬度的关系。
三、教学准备
1.教师准备：制作日晷模型的材料（如硬纸板、竹签、量角器、指南针、直尺、剪刀、胶水等 ）、教学课件、日晷实物模型（如有）。
2.学生准备：记录笔、活动手册。
四、教学过程
（一）教学导入
1.提问：“在钟表发明之前，古人怎样测量时间呢？”引导学生思考并讨论。
2.课件展示并介绍日晷：“日晷是古人利用太阳投影方向测定、划分时刻的重要工具。早在汉代，我国已使用赤道式日晷。赤道式日晷的晷面与晷针垂直，其时间刻度是均匀的。”激发学生对制作日晷的兴趣和探究欲望。
（二）新课学习
1.日晷的故事
让学生阅读资料“日晷的故事”。
组织学生讨论与交流：“从这个故事中，你学到了什么？”引导学生思考古人发明日晷的过程和智慧。
小结：人们最初测量竖直立杆的日影来计时存在偏差，为消除偏差，让立杆倾斜指向正北发明了赤道式日晷。赤道式日晷的晷针上端总是指向北极星，日晷晷针与地平面的夹角等于当地的地理纬度。
2.制作日晷
课件展示日晷制作材料及组装方法，向学生详细讲解：
制作晷面：用硬纸板剪出一个圆形或方形的晷面，在晷面上用直尺和圆规画出刻度。例如，把360度的圆平均分到24个小时，每隔15度点一个小点作为标记，连接这些点并标注上对应的时刻（0-23），也可在相应位置标注十二时辰。
制作晷针：选择一根坚硬的竹签或细木棍作为晷针，确保晷针垂直插入晷面的圆心位置。
制作底座：用硬纸板或其他材料制作一个稳定的底座，用来放置晷面。
组装：将晷面固定在底座上，注意保持晷面水平。
学生分组组装制作日晷，教师巡视指导，提醒学生使用工具时注意安全，鼓励学生遇到问题相互讨论解决。
3.讨论交流用自制日晷测量计时的使用方法
提问引导学生思考：“使用日晷要注意什么？怎么确定日晷盘与地面是平的？如何使日晷对准北方？根据什么来调整日晷盘与日晷底座的倾斜程度？”组织学生讨论。
总结使用要点：使用日晷时，要将日晷放置在阳光充足且平坦的地方；可以借助水平仪等工具确保日晷盘与地面水平；利用指南针使日晷对准北方；根据当地的地理纬度来调整日晷盘与日晷底座的倾斜程度，使晷针与地平面的夹角等于当地纬度。
4.交待任务：让学生用自制日晷连续观察一天内太阳下晷针影子的位置并画在活动手册上 。同时引导学生继续观测并思考：“在每天相同的时间，我们的日晷晷针影子的方向相同吗？”
五、整理
指导学生整理制作日晷的材料和工具，培养学生良好的实验习惯。