第二單元 地球、月球與太陽8太陽鐘教學目標1.知道陽光下物體影子長短與方向的變化規律。2.知道日晷是古代人根據日影變化規律發明的計時工具。3.會制作簡易日晷，并了解日晷的種類和工作原理。教學重點知道陽光下物體影子長短與方向的變化規律。教學難點制作簡易日晷，并了解日晷的種類和工作原理。教學準備教師材料：相關視頻和圖片。學生分組材料：鉛筆、手電筒、燈、影子模擬器、影子觀察器、橡皮、指南針、影子觀察記錄紙、硬卡紙。教學過程一、導入新課1.當我們站在陽光下，就會發現我們的身前或身后有一道影子。2.其實，太陽照在任何物體上都會產生影子，影子是怎樣變化的？影子的變化又有什么規律呢？3.今天這節課，我們就來探討這個問題。板書課題：8太陽鐘二、探究活動一：做物體影子變化的模擬實驗1.教師引導：陽光下影子的方向與長短究竟是怎樣變化的？有沒有規律呢？下面我們通過模擬實驗來研究影子方向與長短變化的規律。2.出示課本22頁上面的模擬實驗插圖，引導學生看一看，想一想本次模擬實驗所需的材料、方法步驟及注意點。3.全班交流實驗材料：手電筒、鉛筆、橡皮等。實驗方法：用手電筒照射一支豎立的鉛筆,觀察它的影子。改變照射的方向和高度,觀察鉛筆的影子有什么變化。試試在什么情況下,影子會不見。出示學生活動手冊的第1題。4.學生分小組進行模擬實驗，初步研究影子的方向與長短變化的規律，并完成學生活動手冊。全班交流，各小組說一說看到的實驗現象。5.討論交流問題1：如果我們改變照射的方向和高度，鉛筆的影子會有什么變化？預設：改變照射的方向，鉛筆的影子的方向也會隨之變化。改變照射的高度，手電筒越高，影子越短；手電筒越低，影子越長。問題2：在什么情況下，影子會不見呢？當手電筒垂直于鉛筆照射的時候，桌子上就不會出現鉛筆的影子。問題3：影子的形成需要哪些條件？影子的形成需要三個條件：光源、不透明物體和承接影子的屏。6.教師引導：通過剛才這個模擬實驗，我們發現只要我們改變手電筒照射的方向和高度，鉛筆的影子就會發生變化，那么物體影子的長短與方向，是怎樣隨太陽的位置變化而改變的？下面我們繼續通過實驗來探究7.提出實驗要求：用手電筒模擬太陽，觀察物體影子的長短與方向是怎樣隨太陽的位置變化而改變的？8.出示課本22頁下面模擬實驗的圖片，學生仔細觀察圖片，想一想本次模擬實驗需要哪些材料？方法步驟是怎樣的？9.全班交流教師引導：太陽在天空中的位置變化軌跡呈半圓形，因此我們可以用竹篾和手電筒來模擬這個實驗。實驗材料：手電筒、鉛筆、橡皮、竹篾等等。實驗方法：將長竹篾彎成弧形，表示太陽的運行軌道（黃道），在竹篾上標注好相應的整點時刻，讓手電筒沿著竹篾移動，照向鉛筆，在整點時刻位置作停留，觀察鉛筆影子的變化。教師強調本次實驗的注意點：這個實驗需要一個比較暗的環境，教室應該進行遮光。10.學生分小組活動，探討物體影子的長短與方向是怎樣隨太陽的位置變化而改變的。全班交流，學生說一說本小組模擬實驗的情況，分享本小組得出的實驗結論。11.討論交流：太陽位置變化對物體影子的長短與方向究竟有哪些影響呢？預設：陽光下物體影子的方向隨著太陽方向的改變而改變,影子的方向總是和太陽的位置相反；陽光下物體影子的長短隨著太陽高度的變化而變化,太陽位置最高時影子最短,太陽位置最低時影子最長。12.教師小結：剛剛我們通過模擬實驗初步了解了影子的長短和方向是怎樣隨太陽位置的變化而改變的，知道了影子和太陽照射的方向正好相反，影子的長短隨著太陽高度的變化而變化，太陽位置最高時，影子最短，太陽位置最低時，影子最長。活動二：做陽光下物體影子變化的觀察實驗1.教師引導：剛剛我們探討了物體影子的長短和方向怎樣隨太陽位置的變化而改變，下面，我們來做一做陽光下物體影子變化的觀察實驗。2.出示課本23頁上面的兩幅圖片，引導學生仔細觀察圖片，了解這次實驗的材料、方法及注意點。3.全班交流實驗材料：小棒、橡皮、記錄紙、指南針、活動記錄表等等。實驗方法：把小棒插在橡皮上,固定在記錄紙的觀察點上。選擇空曠處放置,不要移動。利用指南針確定方位,并在記錄紙上標出來。每隔1小時,在記錄紙上標出小棒的影子,并記下時間。實驗注意點：本次實驗要選擇空曠處。在實驗過程中，小棒不要移動。中途每隔15分鐘，就要在記錄紙上畫出小棒的影子，并記下時間。說明：本次實驗活動所需的時間比較長，因此鼓勵學生利用空余時間記錄整個上午每個下課時間的影子數據，給學生半天的影子紀錄數據，讓學生推測下午的影子。4.學生分小組在空曠處進行實驗，及時記錄下小棒的影子，并想一想實驗結論。各小組展示本小組的記錄紙以及實驗報告。5.交流討論問題1：最長的影子會出現在什么時候？最短的影子會出現在什么時候？一般來講，最長的影子會出現在太陽升起和太陽落下的那一刻，最短的影子出現在太陽與小棒垂直的時候。問題2：早晨和上午的影子為什么都在西邊？而下午和傍晚的影子為什么都在東邊？因為影子與太陽的方向是正好相反的，早晨和上午太陽在東方，因此影子都在西邊，而下午和傍晚太陽在西方，因此影子是在東方。問題3：影子長短的變化是均勻的嗎？影子長短的變化不是均勻的，越接近正午，影子長短變化越慢，越接近太陽升起和太陽落下的時候，影子長短變化越明顯。問題4：小棒影子的長短、方向與太陽的位置變化有什么關系呢？預設：一天中,被太陽照射到的物體投下的影子在不斷有規律地改變著：(1)影子的長短有規律地變化。早晨的影子較長,隨著時間的推移,影子逐漸變短,一過正午它又重新變長。(2)影子的方向有規律地變化。在北回歸線以北的地方,早晨的影子在西方,正午的影子在北方,傍晚的影子在東方。6.教師小結：通過剛才的活動，我們初步探究了陽光下物體影子變化的規律，懂得了影子的長短變化是有規律的，影子的方向也是有規律的。活動三：認識日晷，了解其工作原理1.我們的祖先在很早很早以前就懂得利用太陽照射與地面物體影子的長短和方向的變化之間的聯系制造出了可以計時的工具，這個工具我們稱之為日晷。2.出示課本24頁上面的赤道日晷，引導學生看一看，初步了解赤道日晷的組成結構，再讀一讀旁邊的文字，了解赤道日晷制造原理。3.全班交流日晷是由哪幾個部分組成的？日晷是有晷盤和晷針兩部分組成，赤道日晷的晷盤平行于赤道面,晷針指向北極星。（1）晷盤：圓形，石制，盤面上有刻度，盤面與地平面成30角斜對正南方向。（2）晷針：鐵制細圓柱，安在晷盤中心，與盤面垂直。日晷的工作原理是怎樣的？“陽光”下，晷針影子投于晷盤，影子隨著太陽在天空中的移動而移動，古人根據晷針的影子落在晷盤上的刻度確定當時的時間時刻。4.引導學生繼續觀察日晷的晷盤，了解一刻鐘的來歷。教師問：一刻鐘等于多少分鐘？學生答：15分鐘。教師問：為什么一刻鐘會等于15分鐘呢？教師介紹一刻鐘的來源，問：一天有多少個小時？學生答：24個小時。引導學生仔細觀察日晷的晷盤上有多少大格？每一大格又有多少個小格？學生答：晷盤上一共有12個大格，每一大格又有8個小格。教師分析：晷盤上一共有12個大格，代表一天24小時，那么一大格就代表兩個小時，每一大格又有8個小格，這樣算下來一小格就是15分鐘。教師小結：晷針的影子經過晷盤上一刻度的時間為15分鐘，現代人便引用古人的說法，稱15分鐘為一刻鐘，一刻鐘的概念就是來源于日晷。5.教師引導：除了我們剛剛認識的赤道日晷之外，還有哪些日晷呢？6.出示課本24頁中間的三幅插圖，分別為牛頓鐘、立式日晷、地平日晷，引導學生仔細觀察這3插圖，了解牛頓鐘、立式日晷、地平日晷的外形特征，想一想，這些日晷是怎么工作的？他們有什么不一樣的地方？牛頓鐘屬于地平日晷,根據豎立在平坦地面的竿子在不同時刻的影子和線條的相對位置,直接讀取時刻,是最原始的地平日晷。地平日晷的晷針始終指向北極星,也就是晷針與晷盤的夾角是當地的緯度。立式日晷的晷盤垂直于地平面,晷針的反向延長線指向北極星。7.教師小結：不管是哪一種日晷，都是古人用來計時的工具，利用的原理都是影子的長短與方向跟太陽的位置之間的關系。活動四：制作簡易日晷1.教師引導：剛剛我們認識了一些日晷，也知道了日晷的工作原理，同學們有沒有興趣動手制作一個簡單的日晷呢？2.出示課本24頁下面的一幅插圖，引導學生仔細觀察，并讀一讀上面的文字，初步了解制作地平日晷的所需材料、方法。3.全班交流制作材料：硬卡紙、量角器、指南針等等。制作方法：在一張半圓形的硬卡紙上按左下圖標明刻度和方向。如右下圖所示,把一張三角形的硬卡紙豎直粘貼在半圓形硬卡紙上。確定好方向后,根據三角形硬卡紙的投影確定時間。教師強調，我們在制作地平日晷的時候，硬卡紙上的刻度一定要均勻，方向要準確。4.學生分小組活動，動手制作地平日晷，教師巡視，了解學生日晷制作情況，并且做適當的指導。5.全班交流，各小組展示本小組制作的地平日晷，教師引導：我們的簡易日晷已經制作好了，同學們有沒有興趣利用自己制作的簡易日晷來計時呢？三、課堂總結今天這節課，我們了解了影子形成的條件以及影子的長短、方向的變化規律，知道影子的長短與方向是隨著太陽位置的變化而變化的，同時我們還認識了古人的計時工具日晷，了解了它們的制作原理與工作原理。課后，請同學們利用自己制作的簡易日晷進行計時，看一看自己的日晷計時是否準確