2.8 太阳钟 教学设计-四年级科学下册（苏教版）

.太阳钟（教学教案）8四年级科学下册同步精品课堂（苏教版）核心素养科学观念※知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律科学思维※知道日辱是古代人根据日影变化规律发明的计时工具探究实践※会制作简易日辱，并了解日辱的种类和工作原理态度责任※知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律重点※制作简易日辱，并了解日唇的种类和工作原理难点教学内容本课属于技术设计课，教学内容分三个部分第一部分，研究影子形成的条件以及影子的长短、方向的变化规律，利用手电筒做光源,探究光源、物体、影子三者之间的关系第二部分，先用手电筒模拟太阳，观察物体影子的长短与方向随着“太阳”位置的变化而变化，并且发现这种变化是有规律的然后组织学生进行真实环境下的影子测量，研究阳光下小棒影子变化的规律，这是一个长时间的测量，连续测量需要一整天通过记录相关数据，综合分析这些数据，发现在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断有规律地变化第三部分，日辱的制作与使用通过观察了解日辱的构造，通过阅读了解日唇的种类和工作原理，并通过动手制作，实际体验日署的作用人类发现太阳运行以及阳光下影子变化的规律，运用这一规律发明了日辱和圭表，来记录时间，最终形成历法从探究影子变化的规律开始，到探究阳光下照射物体影子变化的规律，都需要学生在阳光下实际测量，收集影子长短和方向变化的数据这些活动有助于学生理解科学活动的本质通过实作，收集相关信息；通过分析，发现信息的内在联系；通过模型和数字化，形成技术产品，进而影响人类生活教学准备教师材料相关视频和图片学生分组材料铅笔、手电筒、灯、影子模拟器、影子观察器、橡皮、指南针、影子观察记录纸、硬卡纸教学过程活动一研究影子方向与长短变化的规律实验材料手电筒、铅笔橡皮实验步骤

（1）用手电筒光照射一支竖立的铅笔，可以将铅笔竖直放在橡皮上，观察它的影子

（2）改变照射的方向和高度，观察铅笔的影子有什么变化

（3）试试在什么情况下，影子会不见实验现象用手电筒照射铅笔能够看到影子，并且影子总是与手电筒光源的方向相反当改变照射方向时，影子的方向也随之改变当改变照射的高度时，影子的长短也会改变，照射高度越高，影子越短；照射高度越低，影子越长实验结论光源与影子总在相对的方向上，当改变光源照射方向时，影子的方向也随之改变当改变光源照射的高度时，影子的长短也会改变，照射高度越高，影子越短；照射高度越低,影子越长设计意图本活动意在结合学生的已有经验，通过模拟实验了解影子长短和方向变化的规律，为学习日唇的原理打下基础活动二模拟阳光下物体影子的变化

1.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实验目的探究影子的变化与太阳位置的关系实验材料手电筒竹蔑、小标杆（铅笔）实验步骤

（1）将小标杆放在桌子中央，接下来把竹整弯成弧形放在小标杆的上方并固定在桌子上，在竹整上标注好相应的整点时刻

（2）把手电筒用细绳挂在竹蔑上，打开手电筒，沿着竹蔑的弧形移动，照射桌子中央的小标杆，观察小标杆影子的变化实验分析实验中，手电筒代表太阳，竹麓代表太阳相对地球运动的轨迹小标杆的作用是产生影子，代表地球上能产生影子的物体在模拟实验中我们可以观察到，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相反阳光下物体影子长短的变化是随太阳在天空中的位置变化而变化的实验结论太阳位置最高时影子最短，太阳位置最低时影子最长影子的方向和太阳的方向相反

2.太阳的位置变化对物体影子的影响分析

（1）影子的方向和太阳位置的关系早上太阳东升，影子朝西随着中午的到来，太阳升至正南方向，影子朝北下午太阳西下，影子朝东影子的方向一直和太阳的方向相反

（2）影子的长短和太阳高度的关系早晨，太阳东升，影子朝西，太阳高度角小，影子长随着中午的到来，太阳高度角慢慢变大，影子越来越短，到正午时太阳在正南方向，影子最短傍晚，太阳西下，太阳高度角越来越小，影子越来越长东■■■西••••结论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相反；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最短，太阳位置最低时影子最长设计意图从模拟实验到真实情境下的实际观察，发现阳光下物体影子变化的规律活动三研究阳光下小棒影子的变化情况

1.研究阳光下小棒影子的变化探究问题阳光下小棒影子有什么变化？实验材料小棒（可以用铅笔或筷子代替）、橡皮、记录纸、指南针、笔实验步骤

（1）把小棒插在橡皮上，固定在记录纸的观察点上选择空旷处放置，不要移动

（2）利用指南针确定方向，并在记录纸上标出东、南、西、北四个方向

（3）每隔1小时在记录纸上标出小棒的影子（画出阳光下小棒影子的长度和位置），并记下当时的时间实验记录阳光下物体影子的长短方向和温度的变化记录表时间8时9时10时11时12时13时14时15时16时太阳南（头顶南（头顶南偏东东偏西东偏南东偏南南偏西方向±）斜上方）西影子西西北北偏东西偏北西偏北北偏东北偏东方向影子长度

21.

713.

810.

28.

389.

212.

118.

632.8/厘米实验分析: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，太阳位置最高时（正午）影子最短，太阳位置最低时（傍晚）影子最长；同时在实验中也可以发现，上午影子逐渐变短，正午（太阳正当头顶时）影子最短，下午影子逐渐变长但要注意的是当地的12时可能并不是太阳位置最高的时候这是由于地球自西向东自转，各地的经度不一样，昼夜到来的时间也就不一样，正午的时间也会有所不同实验结论影子的方向一直和太阳的方向相反，太阳的方向变化是东一南一西；影子的方向变化是西f北一东太阳的高度变化是低一高一低；影子的长短变化是长一短一长

2.小棒影子的长短、方向与太阳的位置变化的关系正午，太阳位置最高，影子最短，此时太阳的方向为南；上午，太阳逐渐升高，影子逐渐缩短，太阳的方向由东向南移动；下午，太阳逐渐下降，影子逐渐变长，太阳的方向由南向西移动活动四了解日暑

1.日暑古代人早就注意到阳光下物体影子的变化与太阳的移动有关系，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，在中国被称为日皆日号中的“日”指“太阳，号”指“影子”，日辱的意思“太阳的影子”日号又称“日规”，是古代人们利用日影测得时刻的计时器它是最古老的计时仪器之一虽然世界各地有许多不同类型的日唇，但是基本的构造却是相同的，都有一个劈针和承接辱针影子的唇面，唇面上刻着时刻的刻度根据号面所放角度不同可分成以下几种

2.认识几种不同的日辱你认为这些计时工具是怎么工作的？它们有什么共同点？

（1）牛顿钟著名科学家牛顿小时候做过一个太阳钟，他在空地上垂直插一根小木棍，每隔两小时，在木棍的投影处放一块石头作为记号，并记下时间他的太阳钟据说用了70年人们把这个太阳钟称为“牛顿钟”特点辱面为地面，唇针与地面（唇面）垂直

（2）立式日辱这种日辱也称为“垂直式日辱”，一般安置在墙上垂直式日号分为三种，即“垂直向南日辱”“垂直向北日唇”“垂直向东和向西日号”如今欧洲的一些国家，在一些古代或现代华丽的中层建筑的向南和向北（东西方向）以及向东和向西（南北方向）的墙上，附近有各种不同色调、大小和风格相异的日辱雕塑特点唇面与地面垂直，唇针与唇面有一定角度

（3）地平日号地平日暑的重要特征是唇面必须严格水平日暑的产生是从观察阳光下竖直物体影子的方向变化而开始的，最早的日辱就是地平日辱，它必须在使用其他计时工具进行精确计时的条件下,根据表影随时间变化的实际情况来进行刻画，这显然是不方便的，但如果采用均匀刻画的方法又会带来相当大的计时误差，这就是地平日暑的重大缺陷特点唇面与地面平行，辱针与辱面有一定角度（通常与当地纬度值相同）无论是哪种日辱，其工作原理都是一样的当太阳光照在日暑上时，辱针的影子就会投向号盘（面），太阳由东向西移动，于是投向替盘的唇针影子慢慢地由西向东移动移动着的暑针影子好比现代钟表的指针，署盘则好比钟表的表面，用来显示时刻以中国古代日号为例:早晨，针影投向春盘西端的卯时附近；当太阳到达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示当地的午时；午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰设计意图通过阅读认识日辱，体会古人创造计时工具的智慧

3.用硬卡纸和指南针制作一个地平日咎制作材料硬纸板卡纸、指南针、量角器、圆规、笔、剪刀、胶水制作步骤1如图所示，在一张半圆形的硬卡纸上标明刻度和方向10111213142从左到右依次写上6~18,最中间的那条线正好代表中午12时3从一张硬纸板上剪下一块三角形的硬纸板作为唇针，其中一个角为当地纬度值4把三角形硬纸板竖直粘在印有刻度的半圆形卡纸上，并指向正北方5利用指南针确定方向，根据三角形硬纸板的投影，就可以确定当时的时间活动手册•画出手电筒从不同方向和角度照射时小棒的影子记录一天中阳光下小棒影子的长短•长,直至日落影子消失课堂总结本课通过实验和观察，了解物体影子的长短与方向随着太阳的位置的变化而变化，并发现这种变化是有规律的本课通过学习了解各种日唇后，模仿古代人制造一个自己的日辱，知道日辱的工作原理是东日方影有规律的变化，感受古代人们探索科学世界的过程•f晨影子较长，然后逐渐变板书设计一天中，阳光下物体影子的变化规律是短.正午是短.然次逐渐―阳光下物体影子___原理暑面有规律地变化唇针龚嚏=谆三缸太阳的变化计时工具氏-向-氐）g41牛顿钟立方向西一北一东十@Z-g7长短:长二影子的父化式日暑地种类平日暑赤道日暑。