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第8课 太阳钟
1. 一天中，阳光下物体影子方向的变化规律是____________,影子长短的变化规律是____________。
2.太阳的____________和____________决定了影子的方向和长短。
3.—天中最短的影子出现在____________。
4.古代人早就注意到太阳的移动与阳光下物体影子的变化有关系，而且这种变化是有规律的，于是制造出了计时工具。这一类计时工具在西方被称为____________，在中国被称为____________。
：基础过关练
一、选择题
1．当太阳快到头顶时，估计是（ ）。
A．早上6时 B．上午11时 C．下午3时
2．如果我们观察到现在的影子朝向西边，可以推断现在是（ ）。
A．下午 B．上午 C．中午
3．一天中，阳光下同一物体的影子在正午时最短，此时的太阳高度角（ ）。
A．最小 B．最大 C．大小不一定
4．一天中，阳光下同一物体影子的长短变化规律是（ ）。
A．长→短→长 B．短→长→短 C．长→短→短
5．太阳高度角可以表示太阳的高度，下列有关太阳高度角描述不正确的是（ ）。
A．太阳高度角可以用直尺直接测量
B．中午12点的太阳高度角很大
C．上午9点和下午3点高度角相似
6．关于摆的快慢，下列正确的一项是（ ）。
A．摆长越长，摆越快B．摆长越长，摆越慢C．摆锤质量越大，摆越慢
二、填空题
7．阳光照射到地面上，阳光与地平面的夹角就是 ，用 可以表示太阳的高度。
8．影子的形成跟 有关。影子一般情况下都是 的。
9．一天中太阳位置的变化规律是：从 到 ，太阳的高度变化规律是 、 、 。
10．摆线越 ，摆越 ；摆线越 ，摆越 。
11．阳光照射到地面，光线与地平面的夹角就是太阳 。
三、判断题
12．太阳的高度可以用尺子直接测量。( )
13．不可以用尺子直接去测量太阳的高度。( )
14．一天中，太阳的高度和方向都会发生变化。( )
15．日晷是我国古代的一种计量时间的仪器。( )
16．太阳的高度越高，物体的影子越长。( )
：拓展培优练
四、简答题
17．根据研究物体影子的长短与方向的变化和我们生活中观察到的现象说明太阳的位置变化对物体影子有什么影响？
18．你知道有哪些日晷？它们有什么不同？（举出三个例子）
五、实验题
19．研究物体影子的长短与方向的变化
用手电筒模拟太阳，观察物体影子的长短与方向是怎样随“太阳”的位置变化而改变的。
根据给出的内容完成下列实验。
太阳的位置变化对物体影子有什么影响？
太阳在天空中的位置变化轨迹呈 ，阳光 下物体影子的方向随着太阳方向的改变而改变，影子的方向总是和太阳的方向 ；阳光下物体影子的长短随着太阳高度的变化而变化，太阳位置最高时影子 ，正午 时，物体影子最短。太阳位置最低时影子 。
20．研究阳光下小棒影子的变化情况。
（1）实验器材：小棒、铅笔、橡皮、木板、指南针。
（2）实验步骤：①把小棒插在橡皮上，固定在记录纸的 上。选择空旷处放置，不要移动。
②利用指南针确定 ，并在记录纸上标出来。
③每隔1小时在记录纸上标出小棒的影子，并记下时间。
（3）实验结论：影子长短的变化，是随着太阳在天空中的 变化而变化的。太阳在天空中位置最 时，影子最短；太阳在天空中位置最 时，影子最长，且影子的方向与太阳的位置 。
六、综合题
21．清晨，太阳从东方慢慢升起，新的一天开始了。太阳慢慢西沉，夜色渐渐降临，太阳也休息了。四年级的A同学发现，操场上的一颗树的影子在这一天中的方向都不相同。
（1）太阳慢慢西沉，夜色渐渐降临，太阳也休息了。这种说法对吗？为什么？
（2）影子的长短、方向和太阳的位置之间有什么关系？
22．太阳会发光发热，是个大火球。它的温度很高，表面温度有5700摄氏度，钢铁碰到它，也会变成汽；内部温度更是高达1600万摄氏度。请根据所学知识回答下列问题：
（1）太阳高度可以用太阳高度角表示，太阳高度角是指光线与 之间的夹角。
（2）科学兴趣小组测量并记录了一天中不同时刻的太阳高度和物体影长，具体数据如下表所示。
时间 8：00 10：00 12：00 14：00 16：00 18：00
太阳高度（度） 15度 36度 89度 68度 45度 20度
影子长度（厘米） 21cm 16cm 8cm 11cm 17cm 20cm
分析这些数据，可以发现：
① 时太阳高度最大， 时影子最长。
②18：00以后，物体的影子将 （填“大于”、“小于”或“等于”）20厘米。
③从上述观察记录中可以发现，不同时间阳光下同一物体的影子的变化规律是 （用文字和箭头表示）。
（3）有太阳的时候，我们可以利用太阳来辨认方向。早上太阳在 方，傍晚太阳在 方。
1. 由西到东 由长变短再到长
2. 位置 高度
3. 中午
4. “太阳钟” “日晷”
1．B
详解：根据对计时工具的认识，需要利用某些物体相对稳定的运动规律，比如太阳的东升西落具有周期性，我们就可以利用太阳来计时。观察发现太阳快到头顶，此时大约是上午11时。
2．B
详解：一天中，物体影子方向变化是西一北一东， 如果我们观察到现在的影子朝向西边，可以推断对应的时间是上午。
3．B
详解：一天中阳光下物体影子长度的变化是长→短→长，是随着太阳高度的变化而变化的。早上太阳位置低，则阳光下物体影子长，随着太阳位置升高，影子逐渐变短，中午时太阳高度最大，影子最短；下午太阳逐渐西落，物体影子逐渐变长。
4．A
详解：一天中阳光下物体影子长度的变化是长→短→长，是随着太阳高度的变化而变化的。早上太阳位置低，则阳光下物体影子长，随着太阳位置升高，影子逐渐变短，中午时太阳高度最大，影子最短；下午太阳逐渐西落，物体影子逐渐变长。
5．A
详解：由于地轴倾斜，地球在围绕太阳公转时，太阳光线的直射点有规律的在南北回归线之间来回移动，各地正午太阳高度也随之发生有规律的变化。阳光照射到地面，光线与地平面的夹角就是太阳高度角，它可以表示太阳的高度。中午12点的太阳高度角很大，上午9点和下午3点高度角相似。用量角器可以测量太阳的高度；太阳钟、直尺都用不到。
6．B
详解：摆是由摆长和摆锤组成的，意大利科学家伽利略首先发现了摆的秘密。同一个摆，摆摆动的快慢与摆长有关，与摆锤无关。摆长越长，摆摆动得越慢，反之摆长越短，摆摆动得越快，B正确；AC错误。
7． 太阳高度角 太阳高度角
详解：在地球绕太阳公转的过程中，太阳光在地球上某地的入射方向和地平面之间的夹角在不断变化，这个夹角叫太阳高度角，也叫太阳高度。用太阳高度角可以表示太阳的高度。一天当中，太阳高度角是随时间的变化而变化的。日出时，太阳在地平面上，太阳高度角为0°；随着时间的推移，太阳高度角逐渐增大；正午时太阳高度角达到最大值，之后太阳高度角逐渐减小；日落时，太阳又落在地平面上，太阳高度角减小至0°
8． 光和不透明的物体 黑色
详解：影子的形成必须有光源、遮挡物和屏幕。影子的长短、方向与光源的位置、方向有关。影子的形成跟光和不透明的物体有关。影子一般情况下都是黑色的。
9． 东 西 低 高 低
详解：一天中太阳位置的变化规律是：从东到西。太阳的高度变化规律是：低→高→低。影子位置的变化规律是：从西到东，影子的长短变化规律是：长→短→长。
10． 长 慢 短 快
详解：真正的摆长是固定点到摆锤重心的距离。通过反复实验发现，摆在每分钟来回摆动的次数与摆幅大小无关，与摆锤重量无关。摆在每分钟来回摆动的次数与摆长有关，同一个摆，摆长越长摆动越慢，摆长越短摆动越快。
11．高度角
详解：在地球绕太阳公转的过程中，太阳光在地球上某地的入射方向和地平面之间的夹角在不断变化，这个夹角叫太阳高度角，它可以表示太阳的高度。
12．×
详解：日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷“指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，太阳的高度可以用太阳高度测量器来测量，也可以用简单的日晷方法来测量，不能用尺子直接测量太阳的高度。
13．√
详解：日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷“指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，太阳的高度可以用太阳高度测量器来测量，也可以用简单的日晷方法来测量，不能用尺子直接测量太阳的高度。
14．√
详解：一天中太阳的高度和方向都会发生变化，位置变化是从东到西。太阳的高度变化规律是：低→高→低。
15．√
详解：日晷又称日圭，日晷是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，其原理是根据阳光下直立物体影子移动的规律制作的，通常由晷针和晷面（带刻度的表座）组成。
16．×
详解：阳光下物体影子长短的变化是随着太阳在天空中的位置改变而变化的，太阳位置最高时，影子最短；太阳位置最低时，影子最长。
17．太阳位置变化会改变影子长短和方向。
详解：阳光下物体影子的方向和角度随着太阳位置和高度的变化而变化，一天中，阳光下物体影子长短的变化规律是先变短，再变长。早上影子比较长，然后慢慢变短，过了中午后，影子又慢慢变长。
18．常见的日晷有赤道日晷、立式日晷、地平日晷。牛顿钟属于地平日晷，根据竖立在平坦地面的竿子在不同时刻的影子和线条的相对位置，直接读取时刻，是最原始的地平日晷。后来的地平日晷的晷针始终指向北极星，也就是晷针与晷盘的夹角是当地的纬度。立式日晷的晷盘垂直于地平面，晷针的反向延长线指向北极星。赤道日晷的晷盘平行于赤道面，晷针指向北极星。
详解：古代人早就注意到太阳的移动与阳光下物体影子的变化有关系，而且这种变化是有规律的，于是制造出了计时工具。这一类计时工具在西方被称为太阳钟，在中国被称为日晷。常见的日晷有赤道日晷、立式日晷、地平日晷。牛顿钟属于地平日晷，根据竖立在平坦地面的竿子在不同时刻的影子和线条的相对位置，直接读取时刻，是最原始的地平日晷。后来的地平日晷的晷针始终指向北极星，也就是晷针与晷盘的夹角是当地的纬度。立式日晷的晷盘垂直于地平面，晷针的反向延长线指向北极星。赤道日晷的晷盘平行于赤道面，晷针指向北极星。
19． 半圆形 相反 最短 12 最长
详解：光照到不发光、不透明的物体就会产生影子。物体影子的变化与太阳在天空中的位置有直接关系，影子与太阳的位置是相反的，与阳光照射的方向相同，物体影子长短不但与物体高度有关，也与光线的照射角度有关。一天中太阳位置变化的规律是从东到西；影子的位置变化规律是从西向东，影子的长短变化是长--短--长。一天中，太阳位置最高时（正午）影子最短，太阳位置最低时（清晨和傍晚）影子最长。阳光下物体影子的方向随着太阳方向的改变而顺时针改变，影子总是和太阳的方向相反。
20． 观察点 方向 位置 高 低 相反
分析：阳光下物体影子的长短随太阳在天空中的位置变化而变化，太阳位置最高时影子最短。影子的方向总是和太阳的方向相反。
详解：阳光下物体影子的长短随太阳在天空中的位置变化而变化，一天中，阳光下物体影子的变化规律是早上到中午由长变短；中午到傍晚由短变长影子长，正午时候影子最短，所以影子的长短变化规律是长-短-长。
（2）实验步骤：①把小棒插在橡皮上，固定在记录纸的上。选择空旷处放置，不要移动。②利用指南针确定方向，并在记录纸上标出来。③每隔1小时在记录纸上标出小棒的影子，并记下时间。
（3）根据实验过程可以得出的实验结论是：影子长短的变化，是随着太阳在天空中的位置变化而变化的。太阳在天空中位置最高时，影子最短；太阳在天空中位置最低时，影子最长，且影子的方向与太阳的位置相反。
21．（1）不对。太阳时刻都在发光发热，地球是个不透明的球体，同一时间，太阳只能照亮半个地球。被地球照亮的半个地球是白天，没有被太阳照亮的半个地球是黑夜，由于地球自转，就形成昼夜交替现象。
（2）物体影子的方向总是和太阳的方向相反。太阳位置越低，影子越长；太阳位置越高，影子越短。
分析：一天中影子方向和长度与太阳的方向和位置有关。随着时间的变化，影子的长短和方向都会慢慢地发生变化。
详解：（1）地球是一个不发光且不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个地球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜，昼夜交替现象是地球自转形成的。由于地球自转一周是一天，所以地球上只会出现一次昼夜交替的现象。所以太阳没有休息。
（2）一天中，影子的方向总是和太阳的方向相反，早上的时候太阳从东方升起，影子在西；随着中午的到来太阳逐渐到了南方，影子朝向北方；到了下午太阳西下，影子朝向东。所以太阳一天的方向变化是东-南-西，所以阳光下物体影子的方向变化的规律是：西→北→东。阳光下物体影子的长短随太阳在天空中的位置变化而变化，一天中，阳光下物体影子的变化规律是早上到中午由长变短；中午到傍晚由短变长影子长，正午时候影子最短，所以一天中影子的长短变化规律是长→短→长。
22． 地平面 12：00 8：00 大于 长→短→长 东 西
分析：阳光下物体影子的长短随太阳在天空中的位置变化而变化，一天中，阳光下物体影子的变化规律是早上到中午由长变短；中午到傍晚由短变长影子长，正午时候影子最短，所以影子的长短变化规律是长-短-长。
详解：（1）日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。太阳高度可以用太阳高度角表示，太阳高度角是指光线与地平面之间的夹角。
（2）分析科学兴趣小组测量并记录的一天中不同时刻的太阳高度和物体影长的具体数据可知，
①12：00时太阳高度最大，8：00时影子最长。
②18：00以后，物体的影子将大于20厘米。
③从上述观察记录中可以发现，不同时间阳光下同一物体的影子的变化规律是长→短→长。
（3）太阳在天空中的位置变化是有规律的。太阳东升西落，当我们早上面对太阳升起的方向时，前面是东，后面是西，左边是北，右边是南。我们可以利用太阳的位置来辨别方向。

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