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《4.2 地球的转动（3）——昼夜长短和二十四节气》教学设计
课程名称 4.2 地球的转动（3）——昼夜长短和二十四节气 课程类型 新授课
教学目标 1.科学观念：知道当某地所在纬度的纬线处于昼半球的部分比处于夜半球的部分长时，该地昼长于夜，反之则夜长于昼；知道夏至日北半球昼最长夜最短、北极圈内出现极昼，冬至日北半球昼最短夜最长、北极圈内出现极夜，春分日、秋分日全球昼夜等长；知道极昼（太阳整日不落）和极夜（太阳整日不出）现象；知道二十四节气是根据地球在黄道上的位置划分的（从春分点出发每前进15°为一个节气，一周360°为一回归年），2016年“二十四节气”被列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。 2.科学思维：通过模拟实验观察昼半球、夜半球所占纬线长短的变化，归纳昼夜长短随直射点移动的规律，发展基于模型的推理能力；通过比较不同纬度昼夜长短数据表，发现“纬度越高，昼夜长短变化幅度越大”的规律；理解二十四节气与太阳周年运动的关系。 3.探究实践：能用圆盘（经纬网）和透明薄膜（昼夜半球）完成模拟昼夜长短变化的实验，逐一观察直射北回归线、赤道、南回归线时的纬线长短情况；能查找当地春分、夏至、秋分、冬至四天的日出日落时间，比较一年中白昼长短的变化并与数据表对照。 4.态度责任：通过了解二十四节气这一中华传统文化瑰宝及其申遗成功，增强文化自信；通过南极科考季节选择、圭表观测仪等实例，体会昼夜长短知识在科考和传统天文仪器中的应用。
教学重难点 （一）教学重点： 1.昼夜长短变化的规律：夏至（北半球昼最长、北极圈内极昼）、冬至（北半球昼最短、北极圈内极夜）、二分日（全球昼夜等长）。 2.极昼和极夜现象。 3.二十四节气的划分依据（黄道、每15°一个节气、一回归年360°）。 （二）教学难点： 理解“昼半球所占纬线长→昼长于夜”的判断方法并在实验中运用；理解昼夜长短变化幅度随纬度增大而增大的规律（从数据表中归纳）；圭表（二十四节气观测仪）的摆放与使用原理。
教学过程 【环节一】情景导入 你居住的地方夏季日出时间大约是几点？冬季日出时间大约又是几点？不同季节日出时间相同吗？你知道这是为什么吗？从生活中“夏天天亮得早、冬天黑得早”的经验出发，引入昼夜长短变化的研究。 【环节二】新知探究 一、探究实践——模拟昼夜长短变化 （1）核心知识点 / 学生活动： 制作材料：①用纸板剪一个圆盘，画上经纬网；②剪一块透明薄膜，其中圆的半径与地球的半径一致，并画上夜半球、昼半球和太阳平行光。 组装：将透明薄膜覆盖在圆盘上，并用线在P点处将它们串接起来，使透明薄膜可围绕P点转动。 实验操作：根据地球公转运动的规律，转动透明薄膜，依次将太阳光直射位置对准北回归线、赤道、南回归线、赤道、北回归线，逐一观察昼半球和夜半球所在部分的纬线长短情况。 判断方法：当某地所在纬度的纬线处于昼半球的部分比处于夜半球的部分长时，该地就昼长于夜；反之，则夜长于昼。 实验观察：夏至日（直射北回归线）——北半球昼半球比夜半球所在部分的纬线长，南半球昼半球比夜半球所在部分的纬线短；春分日、秋分日（直射赤道）——全球昼半球与夜半球所在部分的纬线等长；冬至日（直射南回归线）——北半球夜半球比昼半球所在部分的纬线长，南半球夜半球比昼半球所在部分的纬线短。 （3）教师指导：强调“比较同一纬线昼、夜两段弧长”是判断昼夜长短的核心方法；提示南北半球昼夜情况相反。 二、昼夜长短变化的规律（思考与讨论） （1）核心知识点： 北半球什么时候昼长于夜，什么时候夜长于昼？哪一天昼最长，哪一天夜最长？什么时候昼夜平分？ 夏至日：太阳直射北回归线，北半球昼最长夜最短，南半球昼最短夜最长，北极圈内出现极昼现象。 冬至日：太阳直射南回归线，北半球昼最短夜最长，南半球昼最长夜最短，北极圈内出现极夜现象。 春分日、秋分日：太阳直射赤道，全球昼夜等长。 （2）学生活动： 结合模拟实验结果和公转示意图，完成“节气—直射点—南北半球昼夜长短—极昼极夜”的对应表格。 讨论：南半球和赤道上昼夜长短变化情况又怎样？（赤道全年昼夜等长；南半球与北半球相反） （3）教师指导：用表格归纳规律，强调“直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高昼越长（或夜越长）”。 三、极昼和极夜 （1）核心知识点： 有些地方有时太阳会整日不落，这种现象称为极昼；有时太阳会整日不出，这种现象称为极夜。 思考与讨论：我国科学家去南极考察一般选在什么季节比较好？——一般选择在南半球的夏季（北半球的冬季），此时南极昼长夜短，甚至有极昼现象，气温相对较高，为科学考察提供了较为有利的条件。 （2）学生活动： 讨论南极科考的季节选择并说明理由；说说北极科考应选在什么季节。 （3）教师指导：强调极昼极夜只出现在极圈以内，并联系科考、极地生活等实例。 四、二十四节气 （1）核心知识点： 2016年，中国申报的“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”被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。 划分依据：二十四节气是根据地球在黄道（即地球绕太阳公转）上的位置来划分的；视地球从春分点（黄经0°，此刻太阳直射赤道）出发，每前进15°为一个节气；运行一周回到春分点为一回归年，合360°。 （2）学生活动： 在黄道图上标出二十四节气的位置，说出春分、夏至、秋分、冬至对应的黄经度数（0°、90°、180°、270°）。 讨论：为什么节气能反映季节变化和农事活动？（节气与太阳直射点位置、昼夜长短、太阳高度密切相关） （3）教师指导：说明节气是古人通过观察太阳周年运动总结的时间知识体系，体现科学与文化的结合。 五、昼夜长短数据（思考与讨论） （1）核心知识点： 不同纬度白昼最长（夏至）与最短（冬至）一天的昼长：北纬20°：13小时13分/10小时47分；北纬30°：13小时56分/10小时4分；北纬40°：14小时51分/9小时9分；北纬70°：24小时（极昼65天）/0小时（极夜65天）；北纬90°：24小时（极昼186天）/0小时（极夜179天）。 规律：纬度越高，昼夜长短变化幅度越大；极圈内出现极昼极夜。 （2）学生活动： 查找当地的昼夜长短变化，记下春分、夏至、秋分、冬至四天的日出和日落时间，比较一年中白昼时间的长短变化，看看是否与表中数据相符。 （3）教师指导：引导学生用“日落时间－日出时间”计算昼长，验证规律。 【环节三】课堂小结 引导学生回顾本课核心内容：如何判断某地昼长还是夜长？夏至、冬至、二分日的昼夜长短各有怎样的特点？什么是极昼和极夜？二十四节气是如何划分的？学生梳理知识框架，教师总结强调“直射点位置决定昼夜长短”的核心规律。 【环节四】作业设计 完成课件“小试牛刀”与提升训练： 1.太阳直射点运动示意图（a、b、c为三条纬线），判断正确的是（A）①②③。（纬线c是南回归线；直射点在b（赤道）时杭州昼夜平分；①为夏至位置；直射点移动的主要原因是地球公转而非自转——④错误。） 2.《乡村四月》（农历四月，约公历5月上旬）描述的场景出现时，地球位于（A）①②之间（春分后、夏至前）。 3.温州“二十四节气观测仪”（圭表）使用说明不合理的是（C）圭表南北放置、圭在表的南侧（圭应在表的北侧——北半球正午影朝北）。 4.甲、乙、丙三座房屋二至日阳光照射情况，判断正确的是（D）丙地位于南纬23.5°至南纬66.5°之间（冬至日正午太阳在正北、夏至日太阳高度角变化等特征）。 5.读地球公转示意图：（1）2021年11月6日（秋分后、冬至前），地球运行到C与D之间，盐城季节是秋季，昼夜长短情况为昼短夜长；（2）日记“天气酷热、天黑特别迟”对应夏至，地球位于B处，太阳直射北回归线；（3）太阳照进教室示意图中代表冬至日的是甲图（照射范围更深/更小）。 6.读两幅图：（1）A、B、C三点一年中太阳直射两次的是C点（位于南北回归线之间）；（2）A点纬度23.5°N，一天中A、B两点先看到太阳的是B点（B在东）；（3）太阳直射A点（北回归线）时，地球位于公转轨道甲处，此时北极圈内出现极昼现象；（4）地球位于乙处（春分）时，南半球处在春季；（5）地球由丙处向丁处运动过程中，黄冈市的白昼将逐渐变长，获得的太阳光热也将逐渐增加。
板书设计 4.2 地球的转动（3）——昼夜长短和二十四节气 一、昼夜长短的判断：同一纬线昼半球段＞夜半球段→昼长于夜 二、变化规律（北半球） 1.夏至：直射北回归线→昼最长夜最短；北极圈内极昼 2.冬至：直射南回归线→昼最短夜最长；北极圈内极夜 3.春分/秋分：直射赤道→全球昼夜等长 4.纬度越高，变化幅度越大；赤道全年昼夜等长 三、极昼（整日不落）／极夜（整日不出）：只出现在极圈内 四、二十四节气 1.依据：地球在黄道上的位置；春分点（黄经0°）起每15°一个节气 2.一周360°＝一回归年；2016年列入非遗名录
教学反思 1. 效果评估： （1）知识掌握：大部分学生能说出二分二至日全球昼夜长短的特点，理解极昼极夜现象及其出现范围；部分学生对“昼半球纬线段长短比较”的实验判断方法掌握不够熟练。 （2）探究实践：圆盘＋透明薄膜的模拟实验直观有效，学生能逐一观察并记录不同直射点位置下的纬线长短情况；当地日出日落时间的查表与昼长计算巩固了结论。 （3）思维培养：通过昼夜长短数据表，学生归纳出“纬度越高变化幅度越大”的规律，数据分析能力得到锻炼；节气划分体现了数学（15°等分）与天文的结合。 （4）态度责任：二十四节气申遗成功和圭表等天文仪器增强了学生的文化自信；南极科考季节选择体现了科学知识的实际应用。 2. 改进方向： （1）模拟实验可让小组分别演示不同直射点位置并互查，提高全员参与度。 （2）昼夜长短数据可绘制成折线图（昼长—纬度），让规律可视化。 （3）可结合当地民俗（如清明、夏至习俗）拓展二十四节气文化，增强学习兴趣。 （4）圭表使用可布置观测任务（正午测影），把课堂知识延伸到课外实践。
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