活动二 立杆测影小实验 课件 2026-2027学年北京版数学四年级上册

该小学数学课件围绕“立杆测影小实验”展开，核心知识点为影子长度与太阳高度的关系及古人用土圭定节气的智慧。课堂导入通过复习土圭组成和古人测影定节气的旧知，引出本节课自制土圭开展实验的新知，搭建起知识衔接的学习支架。 其亮点在于融合动手实践与科学探究，通过制作土圭（刻度绘制、垂直固定）、设计实验（固定位置时间、记录数据）培养学生数学眼光（空间观念）、数学思维（推理意识）、数学语言（数据意识）。例如连续观测记录影长变化分析规律联系节气，既让学生体验探究过程，又帮助教师落实跨学科教学。

北京版数学四年级上册 综合与实践 活动二 立杆测影小实验 [ 复习导入 同学们，上节课我们学习了哪些内容？ 土圭由两部分组成：直立于地面的标 杆是“表”，平卧的尺是“圭”。 古人利用土圭测量正午时太阳影子的长度，通过长期观测记录，判断每天的时间变化，同时确定一年中不同的节气与季节。 一年中影子最长的那天是冬至，影子最短的那天是夏至，由此确立了重要的节气节点。 [ 复习导入 这节课我们来学习土圭的制作原理与方法，使用自制土圭 开展实地科学观测。实验开始之前，你有什么问题吗？ 怎样进行这个小实验？ 实验中需要注意什么？ 影长会有什么变化？ 带着这些问题开始今天的课程。 [ 探究新知 这些材料分别 是做什么的？ 动手做土圭 准备材料 剪刀裁切，尺子度量，铅笔画线，胶带固定。 硬纸盒作为圭面，木棍作为表杆，这是构成土圭的核心骨架。 [ 探究新知 动手做土圭 装饰圭面并画刻度 从圭面一端起，用直尺辅助，每隔1cm画一条刻度线，并依次标注数字0、1、2……，刻度需均匀清晰，方便后续观测日影长度。 作为测量的基础“圭面”，边缘尽量平整，确保后续刻度绘制精准。 [ 探究新知 动手做土圭 在圭上打个洞 实际观测时，需将圭面严格按照南北方向摆放，使“表”杆的影子能投射在刻度线上。 将木棍垂直粘在圭面标注“0”的一端，作为“表”。用胶带多缠绕几圈固定牢固，保证木棍直立不倾斜，这是测量准确的关键。 组装圭表 [ 探究新知 动手做土圭 注意到下面几点，会让你制作的土圭更准确！ 01. 木棍要垂直 02. 刻度要清晰 03. 固定要牢固 04. 圭面要平整 确保木棍和圭面形成标准的90°夹角。 刻度线条粗细均匀、平直，数字标写工整、位置准确，便于读数。 轻触木棍无晃动，确保观测过程中位置不变。 将圭面平放在稳定的桌面或地面上，确保其处于水平状态。 [ 探究新知 设计小实验 提出问题：观察生活中的现象，确定我们想要探究和解决的具体科学问题。 作出假设：基于已有的知识和经验，对问题的答案提出有依据的预测和猜想。 设计实验：规划验证假设的具体方案，明确实验材料、方法和需要记录的数据。 进行实验：严格按照设计方案动手操作，细致观察实验过程，如实记录收集数据。 分析数据：对收集到的实验数据进行整理、分析和比较，寻找数据背后的规律。 得出结论：根据数据分析的结果，判断假设是否成立，总结实验发现的科学规律。 实验步骤如下。 [ 探究新知 设计小实验 观测地点选在哪里？ 应选择阳光充足、地面平坦且不会被建筑物或树木遮挡的开阔地带，保证光照能直射到土圭上。 观测时间固定在什么时候？ 每天的同一时间点进行观测（如上午10:00），并保持连续观测至少2周，这样记录的数据才具有对比性和参考价值。 [ 探究新知 设计小实验 土圭如何摆放？ 圭面需水平放置且严格沿南北方 向，每次实验位置需固定，可在 地面做记号标记。 怎样读取影长？ 观察木棍影子投射在圭面刻度上的位置，读数时视线需与刻度盘面垂直，以减少视觉误差，确保数据准确。 [ 探究新知 设计小实验 观测记录表可以包含观测日期、具体时间、当日天气以及影子长度等信息，最后别忘了填写观测人姓名。 观测日期 具体时间 当日天气 影子长度 观测人 制作一张记录表来记录数据。 [ 探究新知 设计小实验 组长：负责组织小组讨论与任务分配，时刻关注进度，确保每位成员都积极参与到实验的各个环节中。 记录员：负责如实填写实验记录表，核对每次观测的影子长度与时间，保证实验数据真实、准确、完整，为分析提供依据。 观测员：负责规范操作土圭装置，在指定时间点精准读取并报告影子的长度变化，是实验数据的直接获取者。 安全员：负责提醒成员不推挤、不直视太阳，检查实验器材放置稳固，及时制止危险行为，保障小组活动安全有序。 科学探究离不开团队协作。为确保土圭测影实验 顺利开展，我们将小组任务细化分工，明确每位成 员的责任，让每个人都能在团队中发挥独特的作用。 [ 探究新知 设计小实验 带上自制的土圭和观测记录表，在老师带领下有序 前往室外活动场地。 将土圭的圭面严格按照南北方向放置，确保观测准确。 我来选位置，要找阳光充足、地面平坦开阔的地方。 观察木棍影子投射在圭面的刻度，读取并记录下此时影子的长度，完成第一次观测数据采集。 观测时绝对不要直视太阳，以免灼伤眼睛；活动过程中保持安静，不推挤打闹，注意脚下安全。 [ 探究新知 设计小实验 完成第一次实地观测后，请同学们将观测到的各项关 键信息，如实、细致地填写在制作好的记录表中，清 晰完整的记录是我们后续分析和发现规律的重要基础。 影子长度1 影子长度2 影子长度3 影子长度4 影子长度5 小组1 小组2 小组3 小组4 [ 探究新知 设计小实验 通过立杆测影小实验，你有什么发现？ 若在春分至夏至期间连续观测，同一时间的影子会逐渐变短。这 是因为太阳直射点向北移动，正午太阳高度变高，光照更强烈， 影子随之收缩。 一日之中，正午时分太阳升至最高，影子最短；而在清晨日出与傍晚日落时，太阳位置最低，影子也就拉得最长。 影子长短的核心决定因素是太阳高度。太阳在天空中 的位置越高，影子就越短；太阳位置越低，影子则越长。 [ 探究新知 设计小实验 古人以土圭测日影，定四时，创 二十四节气。这一智慧结晶指导 农业生产千年，于2016年正式 列入联合国教科文组织人类非 物质文化遗产代表作名录。 [ 探究新知 知识拓展 圭表 日晷 由“表”和“圭”组成，是最古老的天文仪器之一，主要用于测量正午的日影长度，以此确定节气和一年的长度。 利用太阳的视运动轨迹，通过晷针投射在刻有时刻的晷面上的影子方向，来测定一天之中具体的时辰，是古代精密的计时工具。 核心区别：圭表测“节气”，定农时；日晷测“时刻”，知昼夜。 [ 基础练习 1.早在四千多年前，我国就创立了用立杆测影的方法来确定时间，下列计时工具中，也是用这种方法计时的是（ ）。 A [ 基础练习 2.小全计划做立杆测影小实验,以下是他的实验步骤,请找出错误之处,并进行修改。 ①先准备材料,制作简易的“土圭”,并在圭面上画好刻度。 ②实验时，每次观测都可以把土圭换一个位置摆放，方便记录。 ③为了记录数据，设计一张表格，记录不同观测时间的影子长度。 ④为了得到准确的规律，需要连续几天在同一时刻进行观测和记录。 ⑤实验只需要观测一次，就能发现影长的变化规律。 小全计划中错误之处是（ )。(填序号) ②⑤ [ 基础练习 2.小全计划做立杆测影小实验,以下是他的实验步骤,请找出错误之处,并进行修改。 ①先准备材料,制作简易的“土圭”,并在圭面上画好刻度。 ②实验时，每次观测都可以把土圭换一个位置摆放，方便记录。 ③为了记录数据，设计一张表格，记录不同观测时间的影子长度。 ④为了得到准确的规律，需要连续几天在同一时刻进行观测和记录。 ⑤实验只需要观测一次，就能发现影长的变化规律。 修改建议: ②:每次观测时，土圭的方向和位置不能改变,否则会影响影子长度的对比结果； ⑤:不能只观测一次,需要连续几天(或每周固定一天，持续两个月)在同一时刻观测记录，才能发现影长的变化规律。 [ 拓展练习 短 3.在做立杆测影小实验时，小全记录了连续两周同一时刻的影子长度，如下： （1）观察这组数据，你发现影子长度越来越（ ）。 （2）随着季节的变化在北半球,从秋分到冬至,同一时刻太阳在天空中的位置越 来越( )(填“高”或“低”),光线照射标杆的角度更缓,所以影子长度会随 之变( )。从春分到夏至，同一时刻太阳在天空中的位置越来越( )， 光线照射标杆的角度更陡,所以影子长度会随之变( )。 低 长 高 短 [ 课堂小结 $