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3.5 影长的四季变化
课题 影长的四季变化 课型 新授课
课时 1 课时 年级 六年级
教材 教科版《科学》
六年级上册
第三单元地球的运动
第5课 学科 科学
使用说明 本导学案请在课前预习、课堂探究、课后反思时自主完成
一、学习目标
1. 我知道一年四季正午影长有规律地变化，知道影长变化与正午太阳高度有关。
2. 我能通过查阅资料了解古人观测方法，能制作简易圭表并模拟不同太阳高度下的影长变化。
3. 我能感受古人的智慧，培养长期观察和记录的科学态度。
二、学习重难点
【重点】通过模拟实验发现正午太阳高度与影长的关系，认识影长四季变化的规律。
【难点】建立“太阳高度大→影长短，太阳高度小→影长长”的因果关系，理解圭表测影的原理。
三、课前预习（我先行）
1. 请学生分享预习中观察的影长变化。
2. 想一想：本课研究什么问题？
我的记录：______________________________________________________
我的发现：__________________________________________________________
四、课堂探究
活动一　了解古人观测日影四季变化的方法
1.聚焦：四季变化，影子的长度也随之变化；影长变化与太阳高度有关。
2.任务：教师出示北京古观象台圭表图片，组织学生阅读教材资料，了解圭表的结构和用途。
提问：圭表由哪几部分组成？表顶端小孔的作用是什么？
【预设回答】圭表由圭面和表组成，圭面有刻度，表是立杆，表顶端小孔用于透光测量。
教师出示四季正午太阳高度与影长对照图，引导学生观察。
【预设回答】春季影长中等、夏季影长最短、秋季影长中等、冬季影长最长。
小结：冬季太阳低、影长最长；夏季太阳高、影长最短；春秋季居中。
【思考】“古人为什么要坚持不懈地记录影长？”引导学生体会规律需要长期观测才能发现。
【易错点】学生容易混淆圭与表的作用，强调圭是水平放着的带刻度板面，表是竖直立着的杆。
小结：圭表是我国古代测量正午日影长度的仪器。
【预设回答】阅读教材资料，观察北京古观象台圭表图片。；生：圭表由圭面和表组成。；观察四季正午太阳高度与影长对照图。；生：冬季影长最长，夏季影长最短，春秋居中。；体会古人长期观测的智慧。
【发现】圭表由圭面（带刻度）和表（立杆）组成；古人观测发现：冬季正午影长最长，夏季正午影长最短，春秋居中。
活动二　制作简易圭表
1.任务：教师出示材料，讲解制作方法：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。
提问：我们怎样确定圭面的长度呢？
【预设回答】圭面的长度要能容纳一年中最长的影子。
提问：表顶端小孔的作用是什么？
【预设回答】让光透过小孔，便于对准和观察。
组织学生分组制作简易圭表，提醒注意表的顶端与圭面垂直。
巡视指导，检查刻度是否均匀、表是否立正。
【思考】“为什么表要和圭面垂直？”引导理解表倾斜会导致影长测量不准。
【易错点】学生画的刻度容易不均匀、表立得不垂直，提醒对照直尺画刻度，用直角检查垂直。
小结：圭面有刻度、表与圭面垂直，才能准确测量影长。
【预设回答】用纸带作圭面，画上均匀刻度。；用纸板作表，在顶端打一个小孔。；讨论圭面长度的确定依据。；生：要能容纳一年中最长的影子。；分组制作简易圭表，保证表与圭面垂直。；互相检查制作质量。
【发现】制作简易圭表：纸带作圭面画刻度，纸板作表顶端打小孔；圭面长度要容纳一年中最长的影子，表要与圭面垂直。
活动三　模拟物体影长的四季变化
1.任务：讲解：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。
演示：教师用手电筒模拟不同高度的太阳，照射立起的表，观察影长变化。
提示观察：光斑大，影子长；光斑小，影子短。
组织学生分组实验，用手电筒模拟春分、夏至、秋分、冬至四个季节正午的太阳高度。
组织学生完成记录单，记录不同“季节”的影长。
组织学生汇报。
【预设回答】夏至影长最短，冬至影长最长，春分秋分影长居中。
小结：影子长度的变化与正午太阳高度有关，太阳高度大影长短，太阳高度小影长长。
【思考】“手电筒举得越高，影子怎样变化？”引导发现高度与影长的反向关系。
【易错点】学生容易移动手电筒的位置而不是只改变高度，提醒每次只改变太阳高度这一个条件。
小结：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。
【预设回答】理解模拟方法：手电筒模拟不同高度的太阳。；分组实验：分别模拟春分、夏至、秋分、冬至的正午太阳高度。；观察影长变化，发现光斑大小与影子长短的关系。；完成记录单，记录不同季节的影长。；生1：夏至影长最短。生2：冬至影长最长。；归纳：太阳高度大影长短，太阳高度小影长长。
时间 影长（圭面读数结果）
春分
夏至
秋分
冬至
【发现】太阳高度大影长短，太阳高度小影长长；夏至影长最短，冬至影长最长，春分秋分影长居中。
活动四　实际观察
1.任务：教师引导学生思考：我们也可以在实际生活中观察和测量。
讲解方法：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。
提示：在其他季节，也进行测量和记录，坚持长期观测。
组织学生讨论观测的注意事项。
【预设回答】要在正午同一时刻观测，圭表摆放方向和位置要固定，读数要准确。
【思考】“为什么要坚持在不同季节都测量？”引导体会四季变化需要长期数据才能发现。
【易错点】学生容易在不同时刻随意测量，提醒固定时刻、固定位置才能比较。
小结：实际观测要控制条件、长期坚持，才能发现影长的四季变化规律。
【预设回答】思考实际观测的可行性。；了解观测方法：正午把圭表放在阳光下记录影长。；讨论并明确观测注意事项。；生：同一时刻、同一位置、方向固定。；制定长期的观测计划。
【发现】实际观测影长要在正午时分进行，圭表摆放位置和方向要固定，坚持在不同季节测量记录。
活动五　研讨交流
1.任务：组织研讨问题1：四季交替，正午时分物体的影长会怎样有规律地变化？
【预设回答】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。
组织研讨问题2：如果不在正午时分进行观察可以吗？应该注意什么？
【预设回答】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。
结合拓展表格讲解：北京地区春分正午太阳高度角约50°，夏至约73.5°，秋分约50°，冬至约26.5°。
【思考】“影长的变化曲线和太阳高度的变化曲线有什么联系？”引导学生发现两者此消彼长。
【易错点】学生容易认为影长变化是影子自己“伸缩”，强调变化的根本原因是正午太阳高度随季节改变。
小结：正午影长随季节有规律地变化，与太阳高度密切相关。
【预设回答】完整表述影长四季变化的规律。；生：夏至最短、冬至最长，太阳直射点随季节移动。；研讨非正午观测的条件。；生：固定同一时刻、同一位置、同一角度。；分析北京地区太阳高度角数据。；发现影长与太阳高度反向变化。
【发现】北半球春分到夏至影长由长变短，夏至最短；夏至到冬至影长由短变长，冬至最长；非正午观测要固定同一时刻、同一位置、同一圭表角度。
活动六　归纳总结
1.任务：结合板书带领学生梳理：圭表由什么组成？影长四季变化的规律是什么？
请学生看着板书回答，再指名2~3名学生按四季顺序说出影长变化。
布置任务：课后坚持用自制的圭表在正午测量影长，把数据记在记录单上。
【预设回答】看着板书回答：圭表由圭面和表组成。；生：夏至影最短，冬至影最长，春秋分影中等。；按四季顺序复述影长变化。；课后坚持正午观测并记录。
【发现】影长的四季变化：圭面（刻度）加表（立杆）构成圭表；夏至影最短，冬至影最长，春、秋分影中等。
五、当堂达标检测（我能行）
1. 选择：我国古代测量正午日影长度的天文仪器（　　）。
A. 圭表　　B. 日晷　　C. 华表
2. 选择：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. 选择：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. 选择：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
5. 实验探究：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________。
六、拓展延伸（我能探）
【拓展·数据观察】观察课本第85页北京地区日出日落时间和正午太阳高度角的变化表，课后和同学们进行交流你的发现。
七、学习反思与评价（我收获）
圭表由圭面（带刻度）和表（立杆）组成；古人观测发现：________，夏季正午影长最短，春秋居中。
制作简易圭表：________，纸板作表顶端打小孔；圭面长度要容纳一年中最长的影子，表要与圭面垂直。
我的课堂自评：☆☆☆☆☆
参考答案（当堂达标检测·供自评）
1. A　　2. A　　3. B　　4. C
5. ①最长。
学习反思（填空参考）
冬季正午影长最长
纸带作圭面画刻度

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