资源简介

3.5 影长的四季变化
01 本节导航　　02 教材精研　　03 避坑指南　　04 实战演练　　05 巩固拓展
模块01　本节导航·目标清单
【目标导航】
① 知道：一年四季正午影长有规律地变化，影长变化与正午太阳高度有关。
② 会做：了解古人观测方法，会制作简易圭表并进行实际观测。
③ 会实验：用手电筒模拟不同高度的太阳，发现太阳高度与影长的关系。
④ 会分析：结合北京地区数据，说出影长四季变化的规律。
【方法指导】
查阅古人观测方法 → 制作简易圭表 → 模拟四季影长变化 → 实际观察 → 研讨归纳规律
模块02　教材精研·内容全解
考点01　圭表与古人的观测发现
1. 聚焦问题
在同样的上学时间，季节不同，影子的长度也不同。四季变化，年复一年，影子长度的变化有规律吗 它和太阳高度的变化有什么关系呢
2. 古人的观测发现
查阅资料，了解古人是怎样观察日影的四季变化规律的。古人的观测发现：夏季太阳高度最高，影子最短；冬季太阳高度最低，影子最长；春季和秋季太阳高度适中，影长中等。圭表是度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成：垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”；通过垂直于地面立一根杆，观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。北京古观象台保存有圭表。
【温馨提示】 夏至影最短、冬至影最长、春秋分影居中；太阳高度越高，影子越短。
考点02　制作简易圭表与模拟实验
1. 制作简易圭表
学习制作简易圭表，观察日影的四季变化。制作方法：用纸带作圭面，在上面画刻度；再用一块纸板作表，并在表的顶端打一个小孔。我们怎样确定圭面的长度呢 圭面的长度要大于等于当地冬至正午的最大影子长度，保证一年四季正午的影子都能完整落在圭面上，不会超出刻度范围。表顶端小孔的作用是什么 利用小孔成像，太阳光透过小孔，会在圭面上形成清晰的太阳光斑，影子的边界会变得清楚，方便精准读出影子的长度，减小测量误差。
【知识扩展】为了便于观察，可以在相应的刻度值上画出横线；为了方便固定，可以对折卡纸，用双层卡纸制作圭表。
2. 模拟实验
太阳在同一地点正午时分的位置随四季而变化，根据这个特点，模拟物体影子长度的变化。用手电筒模拟不同高度的太阳，观察影子长度的变化。实验现象：圭表上的影长随手电筒的位置变化而变化，模拟冬至时光斑大，影子长；模拟夏至时光斑小，影子短。实验结论：同一物体正午影长和太阳高度成反比，太阳高度越高，影子越短；反之影子越长。一年里夏至正午影长最短，冬至最长，春秋分影长居中。
【温馨提示】 圭面长度按冬至最大影长确定；小孔成像让光斑边界清晰，读数更准。
考点03　影长四季变化的规律与实际观测
1. 影长四季变化的规律
四季交替，正午时分物体的影长会怎样有规律地变化 在北半球，春分到夏至影子由长变短，到夏至时，影子达到最短，太阳直射北回归线；过了夏至，影子由短变长，到冬至时，影子达到最长，太阳直射南回归线；春分、秋分影长居中。原因是：同一地点，一年四季正午时分太阳的位置不同，太阳照射地面的角度也不同。
2. 实际观测的注意事项
正午时分，把自制的圭表放在太阳可以照射到的地方，记录影子的实际长度。在其他季节，也进行测量和记录。如果不在正午时分进行观察可以吗 应该注意什么 可以不在正午时分观察，但要严格控制变量：每次观测要固定同一时刻、同一摆放位置、同一圭表角度，对比不同季节相同时刻的影长变化。
3. 北京地区的数据分析
仔细分析表格中的数据，你有什么发现 北京地区：春分日出6:16、日落18:27、正午太阳高度角50°；夏至日出4:46、日落19:46、正午太阳高度角73.5°；秋分日出6:03、日落18:10、正午太阳高度角50°；冬至日出7:33、日落16:53、正午太阳高度角26.5°。夏至白昼最长、正午太阳高度角最大、影子最短；冬至白昼最短、正午太阳高度角最小、影子最长。
【温馨提示】 太阳高度大→影长短，太阳高度小→影长长；北半球夏至白昼最长、冬至白昼最短。
模块03　避坑指南·易错辨析
【易错1】混淆圭表和日晷。圭表测量正午日影的长度，用来确定季节的变化；日晷观察晷针影子的方向，用来确定时刻。
【易错2】以为太阳高度越高影子越长。正好相反：太阳高度越高，影子越短；夏至正午影长最短，冬至正午影长最长。
【易错3】以为影长变化没有规律。同一地点正午影长随季节有规律地变化：春分到夏至由长变短，夏至到冬至由短变长。
【易错4】观测影长时不控制变量。对比不同季节的影长，要固定同一时刻、同一摆放位置、同一圭表角度。
【易错5】圭面长度随意确定。圭面的长度要大于等于当地冬至正午的最大影子长度，否则冬季最长的影子会超出刻度范围。
模块04　实战演练·随堂检测
一、选择题
1. 我国古代测量正午日影长度的天文仪器是（　）。
A. 圭表　　　B. 日晷　　　C. 华表
2. 可可连续几天观察圭表影长的变化，发现正午影长正逐渐变短，这说明此时很可能是（　）。
A. 5月份　　　B. 8月份　　　C. 10月份
3. 可可测得正午学校操场上旗杆杆影最短的一天是（　）。
A. 春分　　　B. 夏至　　　C. 冬至
4. 导致同一地点，一年四季正午时分物体的影长不同的原因是（　）。
A. 观察方法不同　　　B. 物体的热胀冷缩　　　C. 太阳在天空中的位置不同
二、实验探究题
5. 2021年6月21日是夏至，夏至是二十四节气中最早被确定的一个节气。公元前7世纪，古人采用土圭测日影，就确定了夏至日。民间有“吃过夏至面，一天短一线”的说法，意思是从这一天开始白天时间越来越短。（1）夏至在一年中白昼时间________；（2）夏至这一天，物体的影子有可能是（　）。　A. 影子最短　　　B. 影子中等　　　C. 影子最长
模块05　巩固拓展·课后提升
【拓展活动】分析北京地区的数据
观察北京地区日出日落时间和正午太阳高度角的变化表：春分日出6:16、日落18:27、正午太阳高度角50°；夏至日出4:46、日落19:46、正午太阳高度角73.5°；秋分日出6:03、日落18:10、正午太阳高度角50°；冬至日出7:33、日落16:53、正午太阳高度角26.5°。仔细分析表格中的数据，你有什么发现 夏至白昼最长、正午太阳高度角最大、影子最短；冬至白昼最短、正午太阳高度角最小、影子最长。课后和同学们进行交流你的发现。
【衔接下一课】
一天中影子的方向在变化，一年中正午影长也在变化，这些现象都和地球的运动有关。地球是怎样围绕太阳运动的？下节课我们研究“地球的公转”。
参考答案（实战演练·供自评）
一、选择题：1. A　　2. A　　3. B　　4. C
二、实验探究题：5.（1）最长；（2）A（夏至正午太阳高度最高，影子最短）。
AIGC标识: 04a8f612-50e5-4a32-ba6b-3f4b3c1a2403

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