《第二節(jié)太陽(yáng)對(duì)地球的影響》教學(xué)設(shè)計(jì)(安徽省縣級(jí)優(yōu)課)x-高中地理教案

《自制教具測(cè)量我校經(jīng)緯度實(shí)驗(yàn)》教學(xué)設(shè)計(jì)安徽省合肥市小廟中學(xué)吳壽虎一、《課程標(biāo)準(zhǔn)》：1.運(yùn)用教具、學(xué)具，或通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，演示地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，解釋晝夜更替與四季形成的原因。2.觀察某種天文現(xiàn)象，并查閱有關(guān)資料，說(shuō)出自己的觀察結(jié)果及體會(huì)。二、教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能：自制學(xué)具測(cè)量我校子午線的方向；自制學(xué)具測(cè)量我校經(jīng)緯度。過(guò)程與方法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)法鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力；通過(guò)對(duì)問(wèn)題的探究整合現(xiàn)代化信息技術(shù)手段和各種學(xué)習(xí)資源解決問(wèn)題。情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和探究問(wèn)題，提高學(xué)生學(xué)習(xí)地理的積極性和主動(dòng)性；利用現(xiàn)代化技術(shù)手段提高學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)生學(xué)習(xí)成就感和自信心。三、重難點(diǎn)分析1.地球運(yùn)動(dòng)中時(shí)間計(jì)算是高中地理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。2.如何讓學(xué)生們更有興趣地學(xué)習(xí)這部分知識(shí)是教師一直需要思考和探索的課題，本節(jié)課通過(guò)地理實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生親自動(dòng)手操作，親自查閱資料，親自思考，探索得到結(jié)論。這個(gè)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作和探究性地學(xué)習(xí)難點(diǎn)知識(shí)。培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣提高學(xué)習(xí)效率，達(dá)到了良好的學(xué)習(xí)效果。四、學(xué)情分析我們學(xué)校是農(nóng)村中學(xué)，學(xué)生生源基礎(chǔ)是本區(qū)最薄弱的。這部分學(xué)生理科思維普遍較差，地球運(yùn)動(dòng)這一章節(jié)是偏向理科的知識(shí)，抽象思維、邏輯推理、空間思維要求都很高，不要說(shuō)農(nóng)村中學(xué)生就是合肥市最好的學(xué)生面對(duì)這部分內(nèi)容都有畏難情緒，我們農(nóng)村中學(xué)生更是望塵莫及，望而興嘆。地球運(yùn)動(dòng)知識(shí)在高中教材中是學(xué)習(xí)的開始，高一地理第一章內(nèi)容，這一章學(xué)習(xí)不僅讓學(xué)生學(xué)好，更是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)地理興趣從而增強(qiáng)對(duì)地理學(xué)習(xí)信心的重任。如何讓學(xué)生們弄懂這部分知識(shí)的同時(shí)喜愛上地理學(xué)習(xí)呢？如果通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法讓學(xué)生們理解時(shí)間的產(chǎn)生的緣由，親自動(dòng)手操作記憶更深刻。帶領(lǐng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生們思考問(wèn)題，探究知識(shí)，合作學(xué)習(xí)等。在活動(dòng)動(dòng)手、動(dòng)腦，在活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，解決問(wèn)題。五、教學(xué)過(guò)程（一）課前：通過(guò)微視頻指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行地理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。教師制作一個(gè)小視頻：當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。觀看過(guò)微視頻進(jìn)行分組協(xié)作完成對(duì)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量活動(dòng)。分為三個(gè)小組：第一組：探究小廟中學(xué)子午線所在位置第二組：小廟中學(xué)經(jīng)度測(cè)量組第三組：探究小廟中學(xué)當(dāng)?shù)鼐暥葐?wèn)題要求：1.完成本組測(cè)量任務(wù)；2.制作展示PPT在課堂和大家交流分享。（二）課中：教師引導(dǎo)學(xué)生展示實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程。第一組展示：探究小廟中學(xué)子午線所在位置為了測(cè)量小廟中學(xué)子午線所在位置我組進(jìn)行了如下操作。通過(guò)測(cè)量12月23日太陽(yáng)影長(zhǎng)，并繪制成圖。一：測(cè)量準(zhǔn)備工作成員表：李瑞凡、束箐龍、韓旭測(cè)量工具：一米長(zhǎng)的桿子，卷尺，直尺，手表二：如何測(cè)量我組成員來(lái)到小廟中學(xué)的籃球場(chǎng)，于球場(chǎng)中央取一圓又在圓中取得圓心O，將一米長(zhǎng)的桿子豎直于圓心上，通過(guò)其他小組成員的配合于不同的時(shí)間段，將影子的長(zhǎng)度和頂點(diǎn)記錄，并連接影子的頂點(diǎn)，得到一條平滑的曲線。上午太陽(yáng)影子頂點(diǎn)與圓的內(nèi)切點(diǎn)A（10：44）連接下午太陽(yáng)影子頂點(diǎn)與圓的內(nèi)切點(diǎn)B（13:35），并做出這條線的中垂線，并找出這條線與中垂線的交點(diǎn)P記錄數(shù)據(jù)。為其他小組提供數(shù)據(jù)三：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題問(wèn)題：在本組的測(cè)量過(guò)程中，本組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)我們測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)桿子在太陽(yáng)照射下的影子，越靠近桿子底部的影子越清晰越遠(yuǎn)離桿子底部的影子越模糊。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題我們咨詢了物理老師并得到了詳細(xì)的解釋：衍射是指波遇到障礙物時(shí)偏離原來(lái)直線傳播的物理現(xiàn)象。在經(jīng)典物理學(xué)中，波在穿過(guò)狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物后會(huì)發(fā)生不同程度的彎散傳播。假設(shè)將一個(gè)障礙物置放在光源和觀察屏之間，則會(huì)有光亮區(qū)域與陰晦區(qū)域出現(xiàn)于觀察屏，而且這些區(qū)域的邊界并不銳利，是一種明暗相間的復(fù)雜圖樣。這現(xiàn)象稱為衍射，當(dāng)波在其傳播路徑上遇到障礙物時(shí)，都有可能發(fā)生這種現(xiàn)象。衍射的形式論還可以用來(lái)描述有限波（量度為有限尺寸的波）在自由空間的傳播情況。例如，激光束的發(fā)散性質(zhì)、雷達(dá)天線的波束形狀以及超聲波傳感器的視野范圍都可以利用衍射方程來(lái)加以分析。四：利用信息技術(shù)工具：Ppt制作幻燈片，小影APP：轉(zhuǎn)換視頻角度，畫圖軟件：電腦畫圖第二組展示：小廟中學(xué)經(jīng)度問(wèn)題同學(xué)們好！今天我們這一組來(lái)探究小廟中學(xué)的經(jīng)度問(wèn)題。在探討這個(gè)問(wèn)題之前，我想請(qǐng)同學(xué)們看一個(gè)視頻。同學(xué)們可以看到我們正在等待桿子影長(zhǎng)與子午線重合，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)等待，我們看到桿子的影子與子午線重合了。這時(shí)老師讓同學(xué)們進(jìn)行測(cè)量與記錄。記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整理，繪成表格。那么，我們來(lái)看一下這個(gè)表格。同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)，北京時(shí)間12:09和桿子影長(zhǎng)149CM是用紅色重點(diǎn)標(biāo)注的。從北京時(shí)間9:25到北京時(shí)間12：09之間，桿子影長(zhǎng)逐漸變短。從北京時(shí)間12:09到北京時(shí)間13：00之間，桿子影長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng)。此時(shí)149CM是最小值，所以在北京時(shí)間12:09時(shí)桿子的影子與子午線重合，而當(dāng)?shù)貢r(shí)間為12:00?，F(xiàn)在我們可以開始求小廟中學(xué)的經(jīng)度了，因?yàn)楸本r(shí)間12:09與當(dāng)?shù)貢r(shí)間12:00相差9分鐘。根據(jù)以往的地理知識(shí)，我們可以知道1°＝4min，則1min＝15′。所以9min＝2°15′，我們可以知道北京的經(jīng)度為東經(jīng)120°所以小廟中學(xué)的經(jīng)度是120°－2°15′＝117°45′。這是我們經(jīng)過(guò)計(jì)算所得出的結(jié)果，那么我們現(xiàn)在要證實(shí)結(jié)果是否正確。我們通過(guò)GPSspg這個(gè)網(wǎng)站查找到了小廟中學(xué)的經(jīng)度，我們來(lái)看一下這張圖片，同學(xué)們可以看見網(wǎng)上查找的經(jīng)度與我們所求的經(jīng)度不一樣。那為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的差異呢？我們認(rèn)為測(cè)量時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤差。同學(xué)們也可以試著猜一猜出現(xiàn)差異的原因是什么？現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)來(lái)做一下紙上的第二題，這是與我們探究的問(wèn)題相關(guān)的問(wèn)題，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成。利用現(xiàn)代化信息技術(shù)工具：Ppt：幻燈片展示愛剪輯軟件：視頻剪輯GPSspg查閱小廟中學(xué)經(jīng)度第三組展示：探究小廟中學(xué)當(dāng)?shù)鼐暥葐?wèn)題過(guò)程一：我們小組為了求出當(dāng)?shù)氐奶?yáng)高度角，于是在2016年12月23日正午時(shí)分在學(xué)校操場(chǎng)上測(cè)量了桿長(zhǎng)和桿子影長(zhǎng)，其中桿長(zhǎng)為100cm、桿子影長(zhǎng)為142cm。我們先用tanH=桿長(zhǎng)÷桿子影長(zhǎng)，求出tanH的準(zhǔn)確值，為了求出太陽(yáng)高度角∠H的度數(shù)，我們的小組代表特地請(qǐng)教了數(shù)學(xué)老師讓他為我們錄了一個(gè)講解過(guò)程的視頻并向同學(xué)們展示，最后結(jié)果得到太陽(yáng)高度角的度數(shù)為35°9’。在拍攝視頻的過(guò)程中由于技術(shù)失誤過(guò)程二：當(dāng)我們求出H的度數(shù)后，我們把H=35°9’帶入公式H=90°-φ-λ中，2016年冬至為12月21日，但因?yàn)樘鞖庠蛭覀冊(cè)?3日進(jìn)行的測(cè)量，所以我們要在λ=23°26’的基礎(chǔ)上減去兩天太陽(yáng)直射點(diǎn)向北移動(dòng)的度數(shù)，我們?cè)诎俣壬喜槌鲆惶焯?yáng)直射點(diǎn)向北移動(dòng)0°7’42”，所以我們要減去0°15’24”，最后求出λ的準(zhǔn)確值為23°10’36”，然后我們把λ帶入公式中得出緯度過(guò)程三：最后我們用百度地圖查出小廟中學(xué)當(dāng)?shù)氐木暥群臀覀兯?jì)算得出的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)誤差很小，實(shí)驗(yàn)成功。利用信息技術(shù)工具：小影APP：轉(zhuǎn)換視頻角度百度引擎：查詢資料GPSspg：查閱小廟中學(xué)緯度Ppt：制作幻燈片展示（三）課后：教學(xué)反思和對(duì)新問(wèn)題的探索。針對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)度測(cè)量時(shí)候所得的數(shù)據(jù)和實(shí)際的差距，鼓勵(lì)學(xué)生們進(jìn)一步探究真知，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。如，學(xué)生們通過(guò)檢索獲得對(duì)問(wèn)題的解釋：材料一：《立桿測(cè)影求真經(jīng)》過(guò)凱當(dāng)通過(guò)Stellarium（虛擬天文館）設(shè)置目前位置為合肥（32°N，117°E）（見下圖）模擬2011年9月23日在合肥觀測(cè)太陽(yáng)的情況，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)太陽(yáng)方位角為+180°00′00″的時(shí)候，也就是位于合肥正南方時(shí)，北京時(shí)間為12:04:35秒（見下圖）。如果按照正午北京時(shí)間為12：04：35算的話，那合肥的經(jīng)度就是118°51′E，與五組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)平均值118°45′00″E非常接近。在驚訝于學(xué)生細(xì)致認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)態(tài)度的同時(shí)，讓我更為驚訝的是合肥正午時(shí)間為什么提前了？按合肥實(shí)際經(jīng)度117°E算的話，正午的北京時(shí)間應(yīng)該是12:12啊。問(wèn)題究竟出在哪？通過(guò)Stellarium進(jìn)一步模擬發(fā)現(xiàn)，合肥正午時(shí)間并不穩(wěn)定，有時(shí)在12:12之前出現(xiàn)，有時(shí)在12:12之后出現(xiàn)。一年中大約有四天時(shí)間，合肥正午出現(xiàn)在北京時(shí)間12:12，分別是12月25日、4月16日、6月13日和9月2日。這些時(shí)間點(diǎn)之間情況如下：12月25日→4月16日正午推遲4月16日→6月13日正午提前6月13日→9月2日正午推遲9月2日→12月25日正午提前3．“誤差”揭秘要搞清楚這個(gè)問(wèn)題，我們必須先簡(jiǎn)單了解幾個(gè)概念：真太陽(yáng)時(shí)、平太陽(yáng)時(shí)、格林尼治時(shí)間、原子時(shí)、協(xié)調(diào)世界時(shí)。真太陽(yáng)時(shí)：是指太陽(yáng)視圓面中心連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔。由于地球公轉(zhuǎn)軌道是橢圓的，所以真太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)是不均勻的，或是說(shuō)真太陽(yáng)時(shí)是不均勻的。平太陽(yáng)時(shí)：由于一年之內(nèi)真太陽(yáng)時(shí)的長(zhǎng)度便不斷改變，不易選做計(jì)時(shí)單位，于是天文學(xué)上假定有一個(gè)太陽(yáng)在天赤道上作等速運(yùn)行，其速度等于運(yùn)行在黃赤道上真太陽(yáng)的平均速度，這個(gè)假想的太陽(yáng)連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔，叫做一個(gè)平太陽(yáng)時(shí)。這也相當(dāng)于把一年中真太陽(yáng)時(shí)的平均稱為平太陽(yáng)時(shí)。格林尼治時(shí)間：亦稱“世界時(shí)”，以本初子午線的平子夜起算的平太陽(yáng)時(shí)。它以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。由于地球自轉(zhuǎn)速度的變化，世界時(shí)并不均勻。原子時(shí)：銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間在零磁場(chǎng)下躍遷輻射9192631770周所持續(xù)的時(shí)間。這是一種均勻的時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。協(xié)調(diào)世界時(shí)：我們現(xiàn)在用的就是協(xié)調(diào)世界時(shí)。它是以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，在時(shí)刻上盡量接近于世界時(shí)的一種時(shí)間計(jì)量系統(tǒng)。協(xié)調(diào)世界時(shí)與世界時(shí)相差不會(huì)超過(guò)0.9秒，在有需要的情況下會(huì)在協(xié)調(diào)世界時(shí)內(nèi)加上正或負(fù)閏秒。在上面的時(shí)間概念里面，我們所用的協(xié)調(diào)世界時(shí)雖以原子時(shí)秒長(zhǎng)為基礎(chǔ)，但本質(zhì)上接近于平太陽(yáng)時(shí)（每天86400原子秒），它更加均勻。而真太陽(yáng)時(shí)一年中變化較大，很不均勻。雖然每個(gè)一個(gè)真太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間和一個(gè)平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間正負(fù)差的并不多，但這種差往往是持續(xù)一段時(shí)間的，因此可以導(dǎo)致差值的積累，使得平太陽(yáng)時(shí)和真太陽(yáng)時(shí)差距拉大（如下圖）。我們可以想象兩個(gè)太陽(yáng)，一個(gè)是我們看的見的真太陽(yáng)，一個(gè)是我們看不見的平太陽(yáng)，平太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定，每天都在12:12跑到合肥的上中天位置，但是真太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度時(shí)快時(shí)慢，比如說(shuō)7月17日至10月25日，這段時(shí)間，真太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)速度較快。所以，每天真太陽(yáng)跑一圈都要比平太陽(yáng)跑一圈用的時(shí)間少一些，所以真太陽(yáng)正午不斷