第二单元 地球、月球与太阳8太阳钟教学目标1.知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。2.知道日晷是古代人根据日影变化规律发明的计时工具。3.会制作简易日晷，并了解日晷的种类和工作原理。教学重点知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。教学难点制作简易日晷，并了解日晷的种类和工作原理。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。教学过程一、导入新课1.当我们站在阳光下，就会发现我们的身前或身后有一道影子。2.其实，太阳照在任何物体上都会产生影子，影子是怎样变化的？影子的变化又有什么规律呢？3.今天这节课，我们就来探讨这个问题。板书课题：8太阳钟二、探究活动一：做物体影子变化的模拟实验1.教师引导：阳光下影子的方向与长短究竟是怎样变化的？有没有规律呢？下面我们通过模拟实验来研究影子方向与长短变化的规律。2.出示课本22页上面的模拟实验插图，引导学生看一看，想一想本次模拟实验所需的材料、方法步骤及注意点。3.全班交流实验材料：手电筒、铅笔、橡皮等。实验方法：用手电筒照射一支竖立的铅笔,观察它的影子。改变照射的方向和高度,观察铅笔的影子有什么变化。试试在什么情况下,影子会不见。出示学生活动手册的第1题。4.学生分小组进行模拟实验，初步研究影子的方向与长短变化的规律，并完成学生活动手册。全班交流，各小组说一说看到的实验现象。5.讨论交流问题1：如果我们改变照射的方向和高度，铅笔的影子会有什么变化？预设：改变照射的方向，铅笔的影子的方向也会随之变化。改变照射的高度，手电筒越高，影子越短；手电筒越低，影子越长。问题2：在什么情况下，影子会不见呢？当手电筒垂直于铅笔照射的时候，桌子上就不会出现铅笔的影子。问题3：影子的形成需要哪些条件？影子的形成需要三个条件：光源、不透明物体和承接影子的屏。6.教师引导：通过刚才这个模拟实验，我们发现只要我们改变手电筒照射的方向和高度，铅笔的影子就会发生变化，那么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？下面我们继续通过实验来探究7.提出实验要求：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？8.出示课本22页下面模拟实验的图片，学生仔细观察图片，想一想本次模拟实验需要哪些材料？方法步骤是怎样的？9.全班交流教师引导：太阳在天空中的位置变化轨迹呈半圆形，因此我们可以用竹篾和手电筒来模拟这个实验。实验材料：手电筒、铅笔、橡皮、竹篾等等。实验方法：将长竹篾弯成弧形，表示太阳的运行轨道（黄道），在竹篾上标注好相应的整点时刻，让手电筒沿着竹篾移动，照向铅笔，在整点时刻位置作停留，观察铅笔影子的变化。教师强调本次实验的注意点：这个实验需要一个比较暗的环境，教室应该进行遮光。10.学生分小组活动，探讨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。全班交流，学生说一说本小组模拟实验的情况，分享本小组得出的实验结论。11.讨论交流：太阳位置变化对物体影子的长短与方向究竟有哪些影响呢？预设：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位置相反；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。12.教师小结：刚刚我们通过模拟实验初步了解了影子的长短和方向是怎样随太阳位置的变化而改变的，知道了影子和太阳照射的方向正好相反，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。活动二：做阳光下物体影子变化的观察实验1.教师引导：刚刚我们探讨了物体影子的长短和方向怎样随太阳位置的变化而改变，下面，我们来做一做阳光下物体影子变化的观察实验。2.出示课本23页上面的两幅图片，引导学生仔细观察图片，了解这次实验的材料、方法及注意点。3.全班交流实验材料：小棒、橡皮、记录纸、指南针、活动记录表等等。实验方法：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。利用指南针确定方位,并在记录纸上标出来。每隔1小时,在记录纸上标出小棒的影子,并记下时间。实验注意点：本次实验要选择空旷处。在实验过程中，小棒不要移动。中途每隔15分钟，就要在记录纸上画出小棒的影子，并记下时间。说明：本次实验活动所需的时间比较长，因此鼓励学生利用空余时间记录整个上午每个下课时间的影子数据，给学生半天的影子纪录数据，让学生推测下午的影子。4.学生分小组在空旷处进行实验，及时记录下小棒的影子，并想一想实验结论。各小组展示本小组的记录纸以及实验报告。5.交流讨论问题1：最长的影子会出现在什么时候？最短的影子会出现在什么时候？一般来讲，最长的影子会出现在太阳升起和太阳落下的那一刻，最短的影子出现在太阳与小棒垂直的时候。问题2：早晨和上午的影子为什么都在西边？而下午和傍晚的影子为什么都在东边？因为影子与太阳的方向是正好相反的，早晨和上午太阳在东方，因此影子都在西边，而下午和傍晚太阳在西方，因此影子是在东方。问题3：影子长短的变化是均匀的吗？影子长短的变化不是均匀的，越接近正午，影子长短变化越慢，越接近太阳升起和太阳落下的时候，影子长短变化越明显。问题4：小棒影子的长短、方向与太阳的位置变化有什么关系呢？预设：一天中,被太阳照射到的物体投下的影子在不断有规律地改变着：(1)影子的长短有规律地变化。早晨的影子较长,随着时间的推移,影子逐渐变短,一过正午它又重新变长。(2)影子的方向有规律地变化。在北回归线以北的地方,早晨的影子在西方,正午的影子在北方,傍晚的影子在东方。6.教师小结：通过刚才的活动，我们初步探究了阳光下物体影子变化的规律，懂得了影子的长短变化是有规律的，影子的方向也是有规律的。活动三：认识日晷，了解其工作原理1.我们的祖先在很早很早以前就懂得利用太阳照射与地面物体影子的长短和方向的变化之间的联系制造出了可以计时的工具，这个工具我们称之为日晷。2.出示课本24页上面的赤道日晷，引导学生看一看，初步了解赤道日晷的组成结构，再读一读旁边的文字，了解赤道日晷制造原理。3.全班交流日晷是由哪几个部分组成的？日晷是有晷盘和晷针两部分组成，赤道日晷的晷盘平行于赤道面,晷针指向北极星。（1）晷盘：圆形，石制，盘面上有刻度，盘面与地平面成30角斜对正南方向。（2）晷针：铁制细圆柱，安在晷盘中心，与盘面垂直。日晷的工作原理是怎样的？“阳光”下，晷针影子投于晷盘，影子随着太阳在天空中的移动而移动，古人根据晷针的影子落在晷盘上的刻度确定当时的时间时刻。4.引导学生继续观察日晷的晷盘，了解一刻钟的来历。教师问：一刻钟等于多少分钟？学生答：15分钟。教师问：为什么一刻钟会等于15分钟呢？教师介绍一刻钟的来源，问：一天有多少个小时？学生答：24个小时。引导学生仔细观察日晷的晷盘上有多少大格？每一大格又有多少个小格？学生答：晷盘上一共有12个大格，每一大格又有8个小格。教师分析：晷盘上一共有12个大格，代表一天24小时，那么一大格就代表两个小时，每一大格又有8个小格，这样算下来一小格就是15分钟。教师小结：晷针的影子经过晷盘上一刻度的时间为15分钟，现代人便引用古人的说法，称15分钟为一刻钟，一刻钟的概念就是来源于日晷。5.教师引导：除了我们刚刚认识的赤道日晷之外，还有哪些日晷呢？6.出示课本24页中间的三幅插图，分别为牛顿钟、立式日晷、地平日晷，引导学生仔细观察这3插图，了解牛顿钟、立式日晷、地平日晷的外形特征，想一想，这些日晷是怎么工作的？他们有什么不一样的地方？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。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。7.教师小结：不管是哪一种日晷，都是古人用来计时的工具，利用的原理都是影子的长短与方向跟太阳的位置之间的关系。活动四：制作简易日晷1.教师引导：刚刚我们认识了一些日晷，也知道了日晷的工作原理，同学们有没有兴趣动手制作一个简单的日晷呢？2.出示课本24页下面的一幅插图，引导学生仔细观察，并读一读上面的文字，初步了解制作地平日晷的所需材料、方法。3.全班交流制作材料：硬卡纸、量角器、指南针等等。制作方法：在一张半圆形的硬卡纸上按左下图标明刻度和方向。如右下图所示,把一张三角形的硬卡纸竖直粘贴在半圆形硬卡纸上。确定好方向后,根据三角形硬卡纸的投影确定时间。教师强调，我们在制作地平日晷的时候，硬卡纸上的刻度一定要均匀，方向要准确。4.学生分小组活动，动手制作地平日晷，教师巡视，了解学生日晷制作情况，并且做适当的指导。5.全班交流，各小组展示本小组制作的地平日晷，教师引导：我们的简易日晷已经制作好了，同学们有没有兴趣利用自己制作的简易日晷来计时呢？三、课堂总结今天这节课，我们了解了影子形成的条件以及影子的长短、方向的变化规律，知道影子的长短与方向是随着太阳位置的变化而变化的，同时我们还认识了古人的计时工具日晷，了解了它们的制作原理与工作原理。课后，请同学们利用自己制作的简易日晷进行计时，看一看自己的日晷计时是否准确