日晷探究学习.docx
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日晷探究学习
我国古代日晷
传统版日晷
现代版日晷
日晷桥
日晷百科及制作
【器材】木板、图画纸、粗铁丝、铰链。
日晷又称“日规”，我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。
通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。
铜制的指针叫做“晷针”，垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，因此，晷针又叫“表”，石制的圆盘叫做“晷面”，安放在石台上，呈南高北低，使晷面平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。
在晷面的正反两面刻划出12个大格，每个大格代表两个小时。
当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。
于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
由于从春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，因此，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，因此，晷针的影子投向晷面的方。
所以在观察日晷时，首先要了解两个不同时期晷针的投影位置?
怎样制作日晷模型
（1）取两块300×300（毫米2）的木板，在一块木板两面裱糊两张白色图画纸。
干后，在一张图画纸上的中心画一个100毫米半径的圆，把圆周等分为24份，自圆周上各等分点画直线至圆心。
在直线同圆周相交的地方按顺时针顺序标上1至24的数字。
在木板的背面同样画圆和24根等分线，再按逆时针顺序标上1至24的数字。
要注意两面的1时线和12时线要互相对准。
这是晷盘。
（2）取一根200毫米长的铁丝做晷针，铁丝必须笔直。
在晷盘的圆心处钻一个小孔，把晷针紧紧地插入晷盘的圆心孔中，露在晷盘两面的长度相等，这时晷针和晷盘面成直角。
（3）将另一块方木板做底座，将晷盘用铰链和底座的一边相连接，连接时注意12和24的时线垂直于底座平面，12时线在正下方。
晷盘和底座间有倾斜角，倾斜成90°—（等于本地的纬度）。
木板上端朝南下端朝北，使晷盘的12时线恰好同子午线重合，晷针指向北极星。
【使用】
（1）在阳光终日照射到的地方立一根1米高的木柱，柱顶装日晷底座。
安装时用磁针测定南北方向，使日晷针上端指向北方，晷盘和底座间的倾斜角用三角木片固定，使晷针与地平面的夹角恰好等于当地的纬度。
（2）阳光照射在日晷上，晷针的影子就落在晷盘上，随着一天中太阳在天空中位置的变化，晷针的针影就在晷盘上面移动。
观察针影在哪一根时线上，就是当地当时的时间。
但是太阳在每年春分到秋分这段时间内，是在天球赤道以北，位置较高，晷针的针影投在晷盘的正面，秋分以后到次年春分，太阳是在天球赤道以南，位置较低，晷针的针影投在表盘的背面。
因此，春分到秋分时看日晷正面的针影定时间，秋分到第二年春分时看日晷背面的针影定时间。
（3）制作的日晷是赤道日晷。
日晷的晷盘面跟赤道面平行，晷针和地轴平行。
测得的时间是当地的地方时，与北京时间不同，必须经过调整。
调整的方法可将地方时同电台播发的标准时进行比较，看相差多少，以后只要在地方时上加上或减去相差的时间，就是北京的标准时间。
摘自：
《小学教学全书──自然·劳动卷》
日晷原理图
附.日晷探究性学习教案
一、课文说明
第10、11、12课构成本册教材的“宇宙”教学单元。
本课指导学生认识我国古代的测时仪器——日晷和圭表；在能力培养方面，属于“观察能力”和“归纳概括能力”的系列。
本课首先指导学生认识比较容易理解的日晷，然后再认识圭表。
在讲解日晷和圭表时，都是先结合学生已有知识或经验，使学生了解与日晷、圭表有关的知识，然后再讲解日晷和圭表的构造、作用。
课文分三部分：
第一部分指导学生认识日晷。
这部分内容分为三层：
1.复习已有知识：
一天中，太阳在天空中是自东向西移动的，阳光下物体的影子是自西向东移动的。
这是理解日晷原理所必需的基础知识，也是本课的引入。
2.讲解日晷的原理：
一天中，阳光下物体影子移动的角度是有规律的，人们根据这个规律制作了计时的仪器——日晷。
3.讲解日晷的构造与计时方法。
日晷的种类很多，图中是保存在北京故宫中清代的赤道日晷。
第二部分指导学生认识圭表。
这部分内容分为两层：
1.讲解圭表的原理：
在地上立一根杆，每天正午时的影长变化是有规律的——夏季短（夏至最短），秋季中（秋分居中），冬季长（冬至最长），春季中（春分居中），这种变化每年循环一次。
这是我国人民在2000多年前发现的。
2.讲解圭表的构造和计时方法。
圭表有各种各样的，图中是保存在南京紫金山天文台的明代圭表。
第三部分指导学生自制一个“圭表”，用它观察阳光下直立物体影长在一天中的变化规律。
通过观察记录，希望学生能发现：
阳光下直立物体的影子，从早晨到中午逐渐变短，正午时最短，从正午到傍晚又逐渐增长。
这项活动可以激发学生像古代科学家那样探究自然变化规律，培养学生观察记录能力和归纳概括能力，并为下一课学习关于太阳高度的知识打下一定的基础。
这项活动需在课后进行，每天观察几次可以灵活掌握，当地正午时必须观察。
二、目的要求
1.通过本课教学，要求学生初步知道日晷、圭表的原理及用途。
2.培养学生的观察能力（观察记录一天中阳光下直立物体影长的变化）和归纳概括能力（归纳一天中阳光下直立物体影长变化的规律）。
3.通过讲述我国古代天文科学的成就，向学生进行爱国主义教育。
三、课前准备
教师准备：
1.分组观察材料——圭表模型（在一块30厘米×10厘米的长方形木板上垂直钉一个大钉子，钉尖向上。
）
2.挂图或投影片——日晷、圭表、古代人立杆测影长的情景。
学生准备：
直尺。
四、教学过程
导入新课
1.讲述：
在一、二年级，我们曾经观察过一天中太阳在天空中的方向变化，还观察过阳光下物体影子的方向变化。
2.提问：
（1）在一天中，太阳在天空中的方向是怎样变化的？
（早晨、正午、傍晚，太阳分别在什么方向？
）
（2）在一天中，阳光下物体影子的方向是怎样变化的？
（早晨、正午、傍晚，影子分别在什么方向？
）
（3）影子的方向与太阳的方向有什么关系？
（方向相反）
（4）影子方向的变化与太阳在天空中方向的变化有什么关系？
（变化方向也相反，太阳在天空中自东向西移动，地上的影子自西向东移动。
）
3.讲述：
这节课，我们要了解人们是怎样利用阳光下物体影子变化规律的。
学习新课
1.指导学生认识日晷
（1）讲解：
我国人民早在古代就已发现：
在一天中，阳光下物体的影子总是由西向东移动，而且随着时间的变化移动的角度是有规律的。
人们根据这个规律制作了计时的仪器——日晷（板书）。
（2）出示挂图或投影片——日晷。
（3）讲解：
日晷由晷面和晷针两部分构成。
晷面是圆形的，石制的，有刻度，倾斜地固定在石柱上。
晷针是铁制的，安在晷面中心，与晷面垂直。
晷针的影子投在晷面上，并随着太阳在天空中移动而移动。
人们根据晷针影子在晷面上所在的刻度，确定当时的时间——×时×刻。
日晷的样子很多，课本第33页的日晷是保存在北京故宫内清代的日晷。
（4）谈话：
你们看日晷像什么？
（钟表）
（5）讲述：
日晷是古老的计时仪器，现代钟表的表面就是仿照日晷制造的。
2.指导学生认识圭表
（1）出示挂图或投影片——古代人立杆测影长的情景。
（2）讲解：
早在两千多年前，我国人民就用在地上立杆测影的方法，研究阳光下物体影子长度的变化。
经过长期的观察和记录发现，在一年中，每天正午（太阳正南）时，杆影的长度是变化的，而且变化是有规律的：
夏季短、秋季居中、冬季长、春季居中，这种变化每年循环一次。
人们根据这个规律，制造出测定季节和年的仪——圭表（板书）。
（3）出示挂图或投影片——圭表。
（4）讲解：
圭表由两部分构成：
平卧的叫圭，立的叫表，圭和表相互垂直。
圭平卧在正南正北的方向，上面有刻度。
表立在圭面的南端，正午时表影正好投在圭面上，根据圭面的刻度，可以知道表影的长度。
用圭表测量出连续两次表影最短（或最长）之间所经历的时间就是一年。
一年中表影最长时是冬至，最短时是夏至，长短居中时分别是春分和秋分。
圭表的样式很多，课本第34页插图中的圭表，是保存在南京紫金山天文台的明代建造的圭表。
这座圭表的北端也有一个立柱，比较矮，这不是表，而是圭。
它的上面也有刻度。
冬季，表的影子很长，超过平卧的圭的长度。
这时，要靠这个立着的圭测量影长。
日晷和圭表的发明，说明我国古代的科学技术是很 发达的。
巩固应用
1.讲述：
这节课我们学习了关于日晷和圭表的知识。
2.提问：
（1）日晷是用来观测什么的仪器？
由哪几部分构成？
（2）圭表是用来观测什么的仪器？
由哪几部分构成？
哪部分叫圭？
哪部分叫表？
3.用圭表模型观察阳光下直立物体的影长
（1）讲解：
我们已经知道阳光下物体的影长在一年中的变化是有规律的，那么在一天中的变化有没有规律呢？
让我们像古代科学家那样，用立杆测影的方法来研究这个问题。
（2）出示圭表模型。
（3）谈话：
这是一个用木板和大铁钉制成的圭表模型。
哪部分相当圭？
哪部分相当表？
（4）讲解：
观测时，把这个圭表模型放在阳光下，转动木板，使钉子的影子正好投在木板上，用尺子量出钉子的影长。
（5）分组观察：
此时阳光下钉子的影长。
（可在室外进行。
）
布置作业
1.每人用木板（或泡沫塑料板）、钉子制作一个圭表模型，用它观察一天中不同时刻钉子的影长，把观察结果记录在课本第35页的记录表中。
一天中观察的次数自定，但正午（太阳正南）时必须观测。
最好能连续观察2～3天，每天都在同一时刻观测。
2.根据观测结果研究：
阳光下直立物体的影长，在一天中的变化有什么规律？
五、课后小记
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