苏教版四年级科学下册第8课《太阳钟》
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8.太阳钟
【教学目标】
科学知识：
1．通过实验，知道影子的形成需要哪些条件，知道影子方向与长短变化与光照射的位置有关。
2．通过实验，知道影子方向与长短变化的规律与太阳的位置有关。
3．通过实验，知道可以利用太阳的移动与阳光下物体影子变化的关系，制造出计时工具，知道什么是太阳钟。
科学探究：
1．能用不同的实验方法证明影子方向与长短变化的规律与光的照射的位置有关。
2．能从具体现象中提出问题，作出猜想，能依据证据概括出影子方向与长短变化的规律与太阳的位置有关。
3．能在制作太阳钟的活动中，认识可以利用太阳的移动与阳光下物体影子变化的关系，制造出计时工具。
4．注重实验习惯的培养，引导学生仔细观察、及时记录、分析数据、得出并交流结论、及时反思等。
科学态度：
1．在科学探究中，敢于大胆想象。能意识到要用实验证明自己的猜想。
2．在科学探究中，乐于尝试运用多种材料、多种思路证明太阳的移动与阳光下物体影子的变化有关系。
科学、技术、社会与环境：
1．认识到科技的发展给人们的生产、生活带来的便利。
2．了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力，技术的发展和应用影响着社会发展。
3.认识到人类、动植物、环境的相互影响和相互依存关系
【教学重点】
知道影子方向与长短变化的规律与太阳的位置有关
【教学难点】
利用影子方向与长短变化的规律与太阳的位置有关制作太阳钟
【教学准备】
教师材料：课件和视频。
学生材料：手电筒、铅笔、橡皮、竹篾、小棒、指南针、硬卡纸、白纸、直尺、笔和指南针、剪刀、双面胶。
【教学时间】
1课时
【教学过程设计】
一、导入新课
1. 出示皮影戏图片，提问知道这是什么吗？
说明：皮影戏又称“影子戏”或“灯影戏”，是一种以兽皮或纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧，这是我国的传统艺术，2011年，中国皮影戏入选人类非物质文化遗产代表作名录。
提问：你知道皮影戏是怎么表演的？（只要回答出影子就行）
提问：你觉得影子的形成需要哪些条件？
明确：需要有光照射物体。（板书：光、物体）
2. 说明：今天这节课我们就一起来研究影子。（板书：影子）
［设计意图：直接以皮影戏引入，让学生们对皮影戏产生兴趣它是怎么表演的，接着借此科普皮影戏的相关知识，引导学生发现皮影戏是通过影子来表演的，再追问影子是怎么形成的？然后板书这节课我们一起来研究影子。]
二、探究新知
1．说明我们一起来做一个小实验。
出示一个固定好的铅笔，然后拿出一个手电筒。
2．提问：如果我用手电筒来照射这支铅笔，会出现什么现象？（教师可以演示给学生看一看）
说明铅笔下面会出现影子。
3．接着提问：那如果把手电筒移到这边来照射又会出现什么现象？
你觉得影子会发生什么变化？
4．明确：长短可能会发生变化、方向可能会发生变化。
板书（长短、方向，加上问号）
（一）研究影子方向与长短变化与什么有关。
1．提问：你觉得我们怎样来验证我们的猜想？
2．提问：那老师给你们提供手电筒和铅笔，你觉得我们可以怎么设计这个实验？
组织学生小组交流，指名学生回答。
3．再追问：那你觉得手电筒的位置该怎么变化？
明确：需要改变手电筒照射的方向和高度。
［设计意图：从生活实际出发，知道影子是会变化的，并不是一成不变的，接着要求学生说说在生活中发现影子会变化的特点。再通过一系列的探究活动明确了影子方向与长短变化的规律。学生通过做小组实验不仅亲眼看到了影子方向与长短变化的规律,而且能够潜移默化地感受到这种科学的魅力。］
4．提问：谁能完整的说说实验的方法？
学生小结实验方法：可以把铅笔放在桌上，然后用手电筒在不同的位置照射铅笔，并记录下影子的长短和影子的方向。
5．教师说明实验要求，组织学生小组合作，完成实验。
6．实验结束，交流汇报：
教师投影展示学生的学习单。
教师提问：改变照射的方向和高度，铅笔的影子有什么变化。
提问：影子方向是怎样变化的？影子的长短呢？在什么情况下，影子会不见。你能不能总结出影子方向与长短变化有什么特点？
（二）研究影子方向与长短变化的规律
1．说明：刚刚我们研究了影子方向与长短变化与手电筒的照射有关系，并且总结出了规律，那在生活中是这样吗？比如在阳光下影子会随着太阳的运动发生变化吗？你觉得可能会发生什么变化，谁来做个预测？
2．教师提问：你觉得我们要怎样验证我们的猜想？说明：太阳怎么模拟？我们可以用手电筒来模拟太阳。
追问：你知道太阳在天空中的位置是怎样变化的吗？
学生回答太阳在天空中的位置变化轨迹呈半圆形。
说明：我们需要用手电筒来模拟太阳在天空中的位置的变化，那现在老师给你们提供竹篾和手电筒，你觉得可以怎么设计实验？
引导学生发现竹篾可以弯曲成半圆，把手电筒的环穿过半圆，就可以模拟太阳在天空中的运动。
3．小结实验方法：
太阳在天空中的位置变化轨迹呈半圆形，我们可以用竹篾和手电筒来模拟。
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。
教师提出问题：试试在什么情况下，影子会不见。
教师组织学生实验
4．实验结束，交流汇报：
教师提问：你有什么发现？
提问：影子方向是怎样变化的？影子的长短呢？
提问：现在你能不能总结出影子方向与长短变化的规律？或者说太阳的位置变化对物体的影子有什么影响？
［设计意图：通过一系列的探究活动模拟在阳光下影子的变化，从而明确了影子方向与长短变化的规律。学生通过做小组实验不仅亲眼看到了影子方向与长短变化的规律,而且能够潜移默化地感受到科学的魅力。］
（三）探究研究阳光下小棒影子的变化情况。
1．说明：刚刚我们模拟了阳光下影子的变化情况，也总结了影子的变化规律，那在现实生活中，是这样吗?
你们觉得怎么来验证？（明确：要在阳光下进行实验模拟）
2．追问：那你觉得这样的实验需要哪些材料？
组织学生讨论
小结：我们需要小棒，白纸、直尺、笔和指南针。
明确：A4纸用于观察影子，指南针用来观察太阳的位置与影子的位置。
3．提问：谁能说说怎么设计实验？在实验时要注意些什么？
指明不同的学生回答。
小结出大致的实验步骤：
4．先去操场，准备一张A4纸质，把小棒插进橡皮中，然后固定在记录纸的观察点上。选择空旷处放置，不要移动。
5．利用指南针确定方位，并在记录纸上标出来。
6．每隔1小时，在记录纸上标出小棒的影子，并记下时间。）
提问：想一想在阳光下影子的变化是不是像我们模拟的那样。
接着教师再次播放视频。
7．交流汇报
说说你有什么发现？
提问：小棒影子的长短与太阳位置之间有什么关系？
（早晚太阳高度最低，小棒影子最长；中午太阳高度最高，小棒影子最短。）
提问：你能总结出小棒影子的方向与太阳位置之间有什么关系？
（小棒影子的方向与太阳位置相反）
明确：影子的方向和太阳的位置相反
明确：阳光下影子的变化情况与我们总结的规律相符合。
［设计意图：阳光下影子的变化情况这一实验在课堂上很难完成，因为时间限制，我们可以在课堂上先引导学生讨论可以怎么实验，然后带学生走进操场，完成实验，组织学生按时观察记录，并录制小视频，最好回到课堂，再以视频的形式播放给学生观看增强映像，通过实验学生发现，阳光下影子的变化情况符合我们总结的规律，从而让学生们明白，科学课并不仅仅是室内课，我们也需要走出教室，走进自然，让学生感受科学与生活与自然息息相关。］
三、太阳钟
1．认识太阳钟
提问：刚刚我们发现了阳光下影子的变化规律，你觉得我们的发现对我们的日常生活有什么帮助呢？你能不能说说你的想法？
2．出示赤道日晷
提问：看这是赤道日晷，仔细观察这幅图，你觉得它有什么作用？
说明：它是赤道日晷，是太阳钟的一种。你知道它为什么叫做太阳钟了吗？
学生小结回答：因为它是根据太阳的移动与阳光下物体影子的变化来确定时间的。
说明，下面我们就重点来研究太阳钟。（板书太阳钟）
3．教师说明：古代人早就注意到太阳的移动与阳光下物体影子的变化有关系，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“日晷”。
“日晷”是观测日影记时的仪器，主要是根据日影的位置，以指定当时的时辰或刻数，是我国古代较为普遍使用的计时仪器。
现在史料中最早的记载是在汉朝，那个时候我们就已经使用日晷计时了。到了明朝对日晷的形制，定时之法都有详细的记载。发展到清代，不仅可以计时用，日晷本身已成为一件装饰艺术品。
4．认识日晷：
（1）微课介绍日晷的构成
（2）让学生根据微课标注出日晷图片的各部分名称，并简要说说它的使用方法：日晷是由晷针和晷面两部分组成，晷面是圆型的石制的，有刻度晷针是铁制的安在晷面中心，晷针的影投在晷面上，并随着太阳在天空中的移动而移动，人们根据晷针在晷针在晷面上的刻度，确定当时的时间。
5．师介绍不同的太阳钟，说明：这是牛顿钟，这是立式日晷，这是地平日晷。
介绍牛顿钟：著名的科学家牛顿，小时候就曾做过这样一个太阳钟。（教师边说边演示）他在空地上插根棍子，每隔2小时，在棍影的终点放一块石头做记号，记下时间。他利用摆石头记影子，又在石头上记时间，一个简单、巧妙的太阳钟就做成功了。他做的这个太阳钟据说在村上用了70多年，人们把这个太阳种称之为“牛顿钟”。
提问：你认为这些日晷是怎么工作的？它们有什么不同？
明确：它们都是通过阳光下影子的变化规律工作的。
6．制作日晷：
说明：刚刚看了这么多日晷，同学们想不想自己制作日晷？
小组讨论，制作一个日晷需要哪些材料？你有什么好办法？
提问：你设计的日晷需要什么材料？怎么做？
提问：老师为大家准备了指南针和硬卡纸，你觉得怎么做一个地平日晷？
教师引导学生发现：需要做用卡纸做出晷面和晷针。
引导学生小结出实验方法：
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。
组织学生小组合作，动手制作。
7．交流汇报
展示并向同学介绍自己的日晷是怎样工作的？它的工作原理是什么？
教师小结原理：当太阳光照射到晷针，晷面就出现晷针的倒影，倒影指向晷面的刻度就是当时的时间。
［设计意图：太阳钟是本节课课题，但是本节课的重点是认识影子与阳光的关系，当学生彻底明确了这一关系后，太阳钟就不再是难点了，所以先引导学生们想一想，阳光下影子的变化规律对我们的生活有什么帮助，从而引入太阳钟，认识太阳钟，然后再通过观察不同的太阳钟让学生们产生自己动手做一个太阳钟的想法。］
四、归纳巩固
1．这节课你有什么收获？
2．学生汇报。
3．教师小结。
4．根据这节课学到的知识，完善你们小组制作的“太阳钟”。