第二单元《地球、月球与太阳》实验教案小学科学四年级下册苏教版

四年级下册教材第二单元《地球、月球与太阳》 《太阳钟》实验教案 本文改进的实验是《太阳钟》一课中的实验，我将从从以下几点分析介绍： 一、实验目标分析 该实验选自苏教版四年级下册教材第二单元《地球、月球与太阳》的第四课，是本单元的延伸课程。学生在前面的课程中已经了解到太阳一天中的视运动变化规律，为第四课学习日影变化的规律以及规律的应用奠定基础。学生对于日影变化规律还停留在生活经验上，想让学生模型化认识日影变化规律，理解太阳钟的工作原理是有难度的，比较抽象的。 考虑到学生的实际情况，以及教材的安排，我将本实验的目标定为以下几点：知识目标，能归纳出一天中阳光下物体影子的变化规律；能力目标，能制作简易日晷和地平式日晷，通过测量分析交流，发现不足，提出改进意见；情感目标，感受人类对时间的测量的探索过程，，重温古人对太阳钟的研究历程。 二、教学过程设计 本节课首先通过手电筒作光源，探究光源、物体、影子三者之间的关系。然后用手电筒模拟太阳，观察物体的影子的长短与方向随着太阳位置变化的而怎样改变的。接着带学生正午时间在真实环境下进行影子测量，接着利用我制作的太阳日影仪进行模拟探究太阳日影运动变化规律。最后通过对简易太阳钟的思考，引出地平式日晷和赤道日晷。 三、实验改进 我改进了三个实验。 （一）实验一：用手电筒模拟太阳，观察物体影子的长短与方向是怎样随着太阳位置变化而改变的 我用圆木板平放在桌面模拟地平圈，用弧形磁性小车轨道两端置于圆木板直径两侧，包裹地平圈（圆木板），模拟学生最初认知的太阳视运动轨迹，也就是一个这样一个半圆形。（圆木板在搬家途中遗失，暂用图纸代替） 图一 厚圆木板模拟地平圈，红色小车轨道模拟太阳轨道 然后将手电筒粘附在小车上，小车在轨道上自动运行的过程就可以模拟太阳一天的运动过程。将小木棒摆放在地平圈中央位置，手电筒随着小车运动时，小木棒的影子随之改变。这个过程中，小车可以随时停下，吸附在小车轨道上，学生便可以随时观察小木棒的影子。 图二 简易太阳视运动模型一 （二）实验二：研究阳光下小棒影子的变化。 由于这个实验需要长时间观测，而且在室外观测记录纸不能移动，操作难度大。如果能运用简易太阳视运动模型在室内进行观测，就方便学生实验探究。 但是太阳视运动轨迹和地平圈是有一定夹角的。特别当学生利用指南针矫正方向，使记录纸上的南北基准线与指南针指示的南北一致之后，于正午十二点，在真实阳光环境下描绘小木棒的影子，学生会发现，正午十二点，阳光直射时，小棒的影子在北方，虽然很短，但并没有消失。 所以我查阅资料，发现南京地区纬度大约在北纬32.07左右，所以我就取整，打算制作北纬40度地区的太阳视运动模型。 图三 北纬四十度地区二分二至日正午太阳高度和昼夜长短 太阳视运动轨迹所在的平面与地平圈所在平面所夹的二面角，当地纬度互余，也就是倾角是50度。在简易太阳视运动模型中，我们可以通过旋钮调节二面角的大小。    图四 简易太阳视运动模型中调节二面角的旋钮 在夏至这天，太阳约在四点半升起，七点半落下，太阳每一个小时运动15度，这个太阳的轨迹直径是45厘米，所以太阳每小时运动的弧度约为5.9厘米。可以在轨道上标注上时间的标签。 图五 简易太阳视运动模型中标注时间的标签 将小车倒吸在轨道上，打开粘附在小车上的手电筒，就可以在室内运用简易太阳视运动模型研究阳光下小棒影子的变化。 图六 研究阳光下小棒影子的变化 （三）实验三：简易太阳视运动模型下太阳钟的变化 日晷的原理比较抽象难懂，需要一定的空间方位想象能力，但是在实验二中，我们已经制作了简易太阳视运动模型，那我们就可以通过应用简易太阳视运动模型，模拟应用使用日晷，学生就容易的通过模型模拟认识到日晷的奥秘，并逐步认识到地平日晷的优缺点，和赤道日晷的原理 1.   首先向同学们解释牛顿钟的局限性，模拟认知地平式日晷的优缺点 以北纬36°的泰安为例，夏季的时候太阳会从东北方升起，冬季的时候又从东南方升起；夏天中午影子很短，冬天中午影子很长。更让人崩溃的是低纬度地区，中午的时候有的季节影子朝北，有的季节影子朝南，有的季节干脆没了影子——太阳就在正头顶。所以，直接插根棍子在地面上是不行的，一年四季影子长短、方向变化太大，实在是没法测量时间。怎么解决这个烦人的问题呢？科学家们想出了一个绝妙的好主意。我们只需要让这根小棍平行于地轴，这样不管太阳的高度怎么变化，我们都能保证小棍的影子长度不变。想象一下，假如你就住在赤道上，你用绳子将一根小木棍水平挂起来观察影子，是不是一年四季影子的长短都不会变化呢？在地球上的其他地方，也是一样的，只要我们保证木棍指向北极星，那么木棍就一定平行于地轴。这根木棍，就是日晷上的晷针。学生通过制作地平式日晷，利用太阳日影模型，观察太阳一天当中位置发生变化时，长度是不是没有发生变化。