内容正文:
地球运动的延伸知识一赤道式日晷
导入:故宫里的神秘计时器
北京市故宫太和殿前, 立着一座古代仪器。它没有
电池,但是可以精准的报时--这是是什么神奇的工具?
"古人没有手机、手表,是如何对时间的呢?
1.日晷分类
【探究一】认识日晷
任务1:什么是"日晷"?它利用了什么原理来测量时间?
任务2:为什么日晷在阴雨天和黑夜无法使用?
任务3:日晷可以分为哪些类型?最常见的是哪一种?
“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻。由于日晷必须依赖日照,因此不能用于阴雨天和黑夜。
2.日晷组成
观察图片,赤道式日晷由哪几个关键部件组成?
3.日晷的放置
【探究二】日晷如何放置?(一)
任务1:赤道式日晷的晷盘与哪个平面平行?
任务2:晷针与地面的夹角等于当地的哪个地理参数?
任务3:试推导晷盘与地面的夹角 = ?
赤道式日晷的晷盘与赤道平行。如上图示意,晷针与地面的夹角等于当地的纬度角。晷盘与地面的夹角=90°-当地纬度。
3.日晷的放置
【探究二】日晷如何放置?(二)
任务4:在我国,晷盘放置的方位是什么?
任务5:什么是"上晷盘"和"下晷盘"?
任务6:坐南朝北的放置方式与太阳运动有何关系?
在我国,晷盘放置的位置是坐南朝北。我们把朝上的晷盘称之为上晷盘,另外一面称之为下晷盘。
4.日晷的使用
【探究三】日晷如何读时?
任务1:春秋分正午,太阳光线与晷盘是什么关系?晷针影子在哪里?
任务2:夏至日正午,太阳高度比春秋分高还是低?
任务3:此时晷针的影子落在哪个晷盘面上?
图 晷盘的面与二分日正午太阳光线平行
由于春分、秋分时太阳直射赤道,因此当地在春分秋分日的正午太阳高度=90°-纬度差(赤道与当地纬度之间的)=90°-当地纬度。
而“90°-当地纬度”也等于赤道式日晷的晷盘与地面之间的夹角。
4.日晷的使用
【探究三】日晷如何读时?——冬半年
任务4:太阳高度角 < 春秋分正午太阳高度时,太阳更低了还是更高了?
任务5:此时上晷盘处于什么状态?为什么?
任务6:我们应该站在日晷的哪一侧观察?
图 晷盘的面与二分日正午太阳光线平行
因此,当太阳高度角小于春秋分正午太阳高度时,相当于太阳很低,其实上晷盘是处于黑乎乎的阴影中。虽然它是朝上的面,但是它确实不会被照亮。此时,我们观察晷针的影子会投在下晷盘面上。那我们就只能站在日晷的南侧从南向北看日晷。
5.日晷的运动轨迹
【探究四】晷针的影子如何运动?(三)——总结
任务1:夏半年站在北侧朝南看上晷盘,影子是顺/逆时针?
任务2:冬半年站在南侧朝北看下晷盘,影子是顺/逆时针?
任务3:如果把日晷搬到南半球,规律会改变吗?
5.日晷的运动轨迹
夏半年,站在日晷北侧朝南看上晷盘,影子是顺时针转动;
冬半年,站在日晷南侧朝北看下晷盘,影子是逆时针转动。
课堂练习
日晷是古代先民利用日影测得时刻的一种计时仪器,晷针投影由晷针和晷盘组成,晷针垂直于太阳视运动的轨道平面。在晷盘面上刻画出 12 格(子丑寅卯……),每格代表两个小时,当太阳光照在日晷上时,晷针的影子投向晷盘面,并以此来显示时刻。小明同学去北京故宫观察了安放在太和殿前的日晷,并绘制了当时的“日晷计时示意图”。
据此完成下列各题。
1.晷针和晷面朝向
A.东 B.南 C.西 D.北
2.小明同学观测日晷的时间最可能为
A.9 时 B.11 时 C.13时 D.15小时
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