4.5北极星“不动”的秘密 教案

北极星“不动”的秘密
教学目标：
让学生认识到北极星处于旋转的天体形成的同心圆的中心。
天空中星星围绕北极星顺时针旋转，北极星相对“不动”是地球自转产生的现象。
意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和生活实践中一些现象类比，从已知出发进行推理。
二、教学重、难点
1. 重点要学生通过实验认识北极星处于视线旋转的中心，所以保持不动。
2. 认识地轴始终以一定的顷斜度指向北极星。
三、教学准备：
毎组学生：南北极天体夜间图片两张，硬纸板一张，地球仪一个，皮球一个，陀螺一个。
全班学生：转椅一把，四季星座运行图一张。
教学过程:
引入。
人们在夜间观星时都会发现一个奇怪的现象：北极星“不动”，其它的星星都围绕着北极星旋转，这是怎么回事？今天我们就来一起探讨解释这一现象。
请同学看书上的两张图片，这是人们在较长时间内对着北极和南极天空拍摄的两张图片。
请学生看图片分析这两张图片有什么相同之处。
师：如果大家不能较快地发现相同之处，我提示大家：
星星们都在怎样运动？是否有一个运动的中心？
星星自转的中心是否在天顶方向、是不是与地面保持一定的倾斜角度？
教师总结：（1）、两张图片都有一个圆心；（2）、星星旋转并形成以该圆心为中心的许多圆环；（3）、圆心不在正中天顶，距地平线有一定的高度：（4）、星星都在以某一点为圆心做圆周运动，圆心附近的亮点就是北极星。
3．图片反映了星星在夜间运动的实际情况，为什么只有北极星保持“不动”呢？先请同学们分组讨论，并初步交流各组形成的观点。
4. 指导学生如何解释北极星“不动”。
大家交流的观点还不够准确全面，天文知识本身就抽象复杂的，难以理解，因此我们用模拟实验的方法让大家加深理解。下面我们作几个模拟实验。
用一张纸板，在较中间的位置画上一颗北极星，然后在它的周围不同的地方随意画上一些星星，同时将北极星的点用图钉固定在黑板上。请学生观察：旋转纸板、北极星保持“不动”，而其它的星体都围绕它旋转。再用一张纸板代表地平线，挡住画有星星的纸板下半部分，再旋转图钉固定的纸板，观察哪一些星体可以被观察到，哪一部分星体观察不到了？从这个现象中可以想到什么？
学生回答：
教师小结：一部分离北极星较近的星体在转动过程中不会沉到地平线下，而另一部分离北极星较远的星体在转动过程中会沉到地平线下。这就是人们常说的东升西落。这个实践活动我们大家是不是观察到了星体在旋转，而北极星的位置“不动”。
我们已经知道地球在不停地自转，所以夜间人们在地球上会观察到星星不停地旋转，并且旋转的方向与地球自转的方向相反。怎样才能在自转的地球上看到北极星“不动”呢？我们再做一个模拟实验，用一把转椅代表地球，我们坐在转椅上，怎样才能看到北极星“不动”呢? 请部分学生试试。（教师提示学生尽量保持头部不动，让视线直对着“北极星”。）北极星定位在天花板上。
这个活动可以让学生明白，“北极星”处于视线旋转的中心，所以可保持不动。
那么地球会不会有这么一个视线旋转中心呢？
让我们再来做一个活动：用一个转动的陀螺来解释。陀螺是你们常玩的一种玩具，俗称“牛儿”。当它转动起来时，我们会看到越在外围的点，线速度转得越快，越靠近中间的点线速度越慢，中间的一点，看起来完全不动，中间这一点就是陀螺的轴心。我们还时常看见陀螺身体倾斜着转动时，陀螺仍可以旋转，且中间那点是不会动的。
这个活动可以帮助我们想象地球自转有轴心，轴心相对不动，轴心是可以倾斜着的。
以上三个实验让我们明白，凡旋转着的物体，处在中间（中心）位置的那一点都看起来不动。那我们可以想想我们的地球自转是不是也有一个轴心，地球的轴心也可以倾斜着转动。
请同学们再做这样一个活动，在小球上贴几个小纸人，让球沿某一个轴心逆时针自转，轴心倾斜着对着北极，球上的小纸人会看到北极星不动，而其它的星星围绕北极星顺时针转动。
5、北极星一年四季保持“不动”。
北极星一年四季基本保护不动，其原因在于地球的自转轴北端在一年四季中都基本上指向北极星，并且保持倾斜方向不变，这是四季成因中相当重要的一个条件。从图中可以知道，同一时刻，星座在天空中的位置不同，如春分时，北斗七星在天空偏东的方向，到夏至时，它的位置已偏西。这个图说明，北斗七星在天空中的位置随季节变化而逐渐西移，它始终是围绕着北极星在移动。北极星在一年四季中始终位于中心且保持“不动”。
6、北极星“不动”的秘密。
（1）学生阅读书中关于北极星“不动”的解释。
（2）教师出示地球仪，让学生观察，地球仪有何特点（是把地球按一定的比例缩小后，制造出来的一个模型，把南北两极安装在支架上可以旋转），地球仪中间保持不动的铁轴代表什么？（地轴）为什么地球仪要做成倾斜的样子呢？（因为地球本身在运动过程中始终保持球体倾斜约23度：而不是完全正立着的）倾斜着的地轴北极始终指向北极星。
小结：北极星“不动”的秘密就是北极星就处在地轴的延长线上。地球转动时，地轴始终倾斜着指向北极星。人在旋转着的地球上观看北极星，北极星始终处于旋转视线的中心位置，因此人们看到的北极星是不动的。
7、知识延伸：
师：北极星真的不动吗？
请同学们阅读91页资料库里的第二个问题，然后回答：
教师小结整理：不是完全不动而是位置变化的幅度小，时间漫长，我们的肉眼不可能观察出来的。
板书设计：
北极星“不动”的秘密
北极星处于视线旋转的中心
地球在不停地自转
地轴始终倾斜着指向北极星