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日志

日地运动观演台的操作实践--长寿中学地理研学社团活动2021-3

热度 1已有 414 次阅读2021-7-18 08:35 |个人分类:地理制作|系统分类:地理新闻| 日地运动观演台, 太阳观测, 楼间距观测

寿中学社团活动简报

 主办:长寿中学地理研学社社           03          2021616

日地运动观演台的操作实践

地球的自转和公转是中学地理课程的起点知识,是地理环境形成和演化的重要因素,因其空间思维的难度极大,成为了中学地理学科的重难点知识,教学难度大。地球的自转导致了太阳的周日视运动,地球公转影响着太阳视运动的周年变化。因而地球运动是可观测、可感知的,我校张建国老师带领师生团队,倾尽几十年的教学思考,开发了日地运动观演台的教具,于20215月参加重庆市第六届教具大赛并荣获二等奖。在校园地理实践教学中,积极带领师生开展太阳视运动的教学演示和观测应用探究,大大激发了师生天文观测兴趣,锻炼了大家地理观测技能,丰富了师生课余生活,培养了动手实践力和科学素养。

图1 重庆市第六届教具大赛展示现场

一、观演台设计原理与制作

   本教具灵感来源于太阳、月亮视运动的日常观察思考和中学地理中地球运动教学的困惑。从观察者的角度,以地平圈为设计基础,运用球面几何、太阳平行光原理,完成设计,以地平天球内套可调地轴角度的地球仪为主体,进行同心圆组装;以太阳周日视运动轨迹线的旋转和高低调节显示季节差异;用太阳光照板捕捉太阳光来读取数据;把地球运动转化成太阳、月球的视运动,直观演示不同纬度下太阳周日、周年视运动和月相的发生原理,精准实时观测太阳方位角、太阳高度、地方时刻。通过本教具的简单操作即可实现演示和观测功能,为生产生活提供相关的太阳观测数据服务。

2 观演台的设计与操作讲解

二、实践探究

1.基本操作。所以操作前,都要通过调整水平螺丝保证平台水平;通过旋转指南针找到正南北方向,保证演示和观测的准确性。

2.演示操作。首先,进行不同纬度太阳视运动的演示,拨动地轴,让地轴水平或垂直状态,即可演示赤道或极点太阳的视运动;其次,不同纬度太阳视运动的季节变化,如何时候,都要让太阳轨迹线与地轴垂直,和赤道平行,夏半年,轨迹线在赤道北侧,冬半年,轨迹线在赤道南侧;通过操作,可以明显发现,春秋分全球东升西落,夏半年,东北升西北落;赤道全年垂直升落;两极地区明显有极昼极夜现象;再次,手持手电筒,打开灯光,垂直指向地心方向沿着太阳轨迹线从东向西依次照射地球,可以直观感受太阳东升西落和地方时刻的演变;最后,针对当地纬度,进行太阳视运动的模拟演示,可以直观再现当地太阳视运动的四季变化和此时此刻太阳方位和高度,与生活现实紧密结合,实现教具的生活化应用。

3.观测操作。通过手机查询当地经纬度、日期、时刻信息,完成地轴倾角、太阳轨迹线的调整,即可进入观测操作程序,在太阳光下通过将太阳光照板环绕天顶垂直转动,并滑动太阳透光板,捕捉阳光,当透光板上下十字椭圆孔的太阳投影重合时,而且太阳轨迹线也刚好位于椭圆孔的中心,就确定了一条能够指向地心的太阳光线,此刻在光照板上的椭圆孔中心线上即可读取太阳高度,在对应的地球仪相应经线上读取地方时刻,在地平圈上,通过光照板的交点读取太阳方位。通过相关计算,得出当地正午太阳高度和地方时刻等信息,可以检验本装置的科学性、准确性,从而激发利用本产品的巨大探究性。

3 观演台的观测操作

4.拓展应用。长寿中学(29.5°N,107°E)两栋教学楼高度h=20m,间距L=27m,大致成南北分布,于2021329日中午测得太阳高度α=63°,根据楼间距L计算理论楼高由h= Ltanα=271.96 =53m,远超过实际楼高,不会阻挡阳光,实际观察相同。再次计算冬至日的正午太阳高度α=36.5°,计算理论h=Ltanα=270.74=19.98m,正午阳光刚好在南楼顶北沿,几乎没有阻挡,说明我校教学楼的高度、间距设计合理。

4 长中教学楼间距观测

5 长中教学楼间距理论计算

指导教师:张建国、许林念、余英、陈黎、刘晓芬、包守峰、雷勇

抄送:校团委、各处室、各年级                         

发表评论 评论 (2 个评论)

回复 长江口口 2021-7-20 06:15
几十年的教学思考,长寿中学都很长寿吧!
回复 星空使者 2021-7-21 09:02
长寿人人向往!   

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