張向蘭

【內(nèi)容摘要】高中地理教學(xué)中地球運(yùn)動(dòng)的知識(shí)復(fù)雜而抽象，在課堂教學(xué)中針對(duì)性地使用自制教具進(jìn)行教學(xué)，必能大大提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。本文主要梳理了自制教具《太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀》的設(shè)計(jì)理念、制作材料、使用方法和注意事項(xiàng)，以期對(duì)廣大中學(xué)地理教師有所幫助。

【關(guān)鍵詞】 教具 太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀 制作與使用

一、自制教具介紹

教具《太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀》以高考復(fù)習(xí)中地球運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題知識(shí)太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)為內(nèi)容依據(jù)。通過(guò)該教具可輔助落實(shí)地理實(shí)踐力的核心素養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察和動(dòng)手操作，學(xué)習(xí)理解地球運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，如：地平圈上的方向、觀測(cè)者的半球位置、日出日落方向、正午太陽(yáng)高度角的大小、晝夜長(zhǎng)短、太陽(yáng)光直射點(diǎn)的位置、物影方向等。

該教具有兩套方位和時(shí)間，只需要將太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道用手移動(dòng)至另一方向，調(diào)整太陽(yáng)位置即可實(shí)現(xiàn)半球和時(shí)間的轉(zhuǎn)換。觀察和操作簡(jiǎn)單易行，學(xué)習(xí)理解起來(lái)難度較小。在材質(zhì)選取上，該教具的制作材料都為日常生活中常見(jiàn)的簡(jiǎn)單易獲取材料，環(huán)保安全，易于制作和推廣。

二、教具裝置圖

三、教具制作材料

截面約15mm×200mm的鐵絲2段，橘黃色乒乓球3個(gè)（代表太陽(yáng)），直徑300cm的空心黃色塑料圓環(huán)1個(gè)，直徑25cm的空心黃色塑料圓環(huán)2個(gè)，LED電子燈珠3個(gè)（代表太陽(yáng)光），彩色卡紙若干，廢紙板若干，長(zhǎng)28cm的廢舊掃把桿2根，50cm×60cm×4cm的高密度白色泡沫板底座1個(gè)，熱熔膠若干。

四、教具特點(diǎn)及用途

1.特點(diǎn)：該教具借用類(lèi)似太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡圓環(huán)實(shí)體形象演示南北半球地平圈上抽象的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡，使地球運(yùn)動(dòng)中的相關(guān)知識(shí)（地平圈上的方向、觀測(cè)者的半球位置、日出日落方向、正午太陽(yáng)高度角的大小、晝夜長(zhǎng)短、太陽(yáng)光直射點(diǎn)的位置、物影方向等）形象化、生動(dòng)化、易于理解和掌握。

2.用途：該教具可演示以下抽象知識(shí)

（1）日出日落方位，如下表所示：

（2）正午太陽(yáng)高度角：觀測(cè)者與太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道最高點(diǎn)（正午）的連線(xiàn)與地平面的夾角H，即為當(dāng)?shù)卮藭r(shí)正午太陽(yáng)高度角。

（3）晝夜長(zhǎng)短：

晝>夜：同一時(shí)間，處于地平圈以上部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度>地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度。

晝=夜：同一時(shí)間，處于地平圈以上部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度=地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度。

晝<夜：同一時(shí)間，處于地平圈以上部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度<地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度。

（4）太陽(yáng)光直射點(diǎn)的位置：特定時(shí)間，太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道最高點(diǎn)（正午）與地平圈的垂直交點(diǎn)即為太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置。

（5）物影方向：物影方向與太陽(yáng)所在方位相反。如：40°N夏至日10：00時(shí)，太陽(yáng)在觀測(cè)者的東南方向，此時(shí)，當(dāng)?shù)氐奈镉胺较蚓褪俏鞅狈较颉?/p>

五、使用方法

將本教具放置在水平桌面上，輔助工具為直角尺子、量角器，給出常用公式：H（正午太陽(yáng)高度角）=90°-緯度差

1.演示日出日落方位：以40°N、10°N、60°S為例，演示23.5°N—90°N、0°—23.5°N、23.5°S—90°S范圍緯度的日出日落方位。

演示40°N夏至日時(shí)的日出日落方位，將表示夏至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜16.5°，可以看到日出東北、日落西北，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正南方向。演示二分日時(shí)將表示二分日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜40°，可以看出日出正東、日落正西，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正南方向。演示冬至日時(shí)將表示冬至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜26.5°?？梢钥闯鋈粘鰱|南、日落西南，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正南方向。

演示10°N夏至日時(shí)的日出日落方位，將表示夏至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道稍向北方傾斜13.5°，可以看到日出東北、日落西北，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正北方向。演示二分日時(shí)將表示二分日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜10°，可以看出日出正東、日落正西，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正南方向。演示冬至日時(shí)將表示冬至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜33.5°?？梢钥闯鋈粘鰱|南、日落西南，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正南方向。

演示60°S夏至日時(shí)的日出日落方位，將表示夏至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道稍向北方傾斜83.5°，可以看到日出東北、日落西北，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正北方向。演示二分日時(shí)將表示二分日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向南方傾斜60°，可以看出日出正東、日落正西，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正北方向。演示冬至日時(shí)將表示冬至日的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道向北方傾斜36.5°。可以看出日出東南、日落西南，正午時(shí)太陽(yáng)在觀測(cè)者的正北方向。

2.演示正午太陽(yáng)高度角：已知觀測(cè)者與太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道最高點(diǎn)（正午）的連線(xiàn)與地平面的夾角H，即為當(dāng)?shù)卮藭r(shí)正午太陽(yáng)高度角。使用量角器，量出正午太陽(yáng)高度角的度數(shù)H，可運(yùn)用正午太陽(yáng)高度角計(jì)算公式計(jì)算出當(dāng)?shù)厮诰暥取?/p>

3.演示晝夜長(zhǎng)短：直接觀察得出結(jié)論。

北半球：夏至日位于地平圈以上的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度>地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度，說(shuō)明晝長(zhǎng)夜短;

二分日時(shí)位于地平圈以上的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度=地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度，說(shuō)明晝夜等長(zhǎng);

冬至日時(shí)位于地平圈以上的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度<地平圈以下部分的太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道長(zhǎng)度，說(shuō)明晝短夜長(zhǎng)。

南半球相反。

4.演示太陽(yáng)光直射點(diǎn)的位置：某一節(jié)氣，找出太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌道最高點(diǎn)（正午），用直角尺子得出其與地平圈的垂直交點(diǎn)，該交點(diǎn)所在的點(diǎn)即為太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置。

5.演示物影方向：將LED電子燈珠固定到相應(yīng)節(jié)氣軌道的乒乓球（太陽(yáng)）上，某一節(jié)氣，將乒乓球（太陽(yáng)）沿運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)到某一方向，如東南方，那么該地的物影方向即為與太陽(yáng)光所在方向相反的西北方向。其他方向也可進(jìn)行此演示。

六、使用注意事項(xiàng)及改進(jìn)反思

1.注意事項(xiàng)：使用教具《太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀》進(jìn)行教學(xué)或小組合作學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)做好地球運(yùn)動(dòng)基本知識(shí)的復(fù)習(xí);操作中注意近距離觀看演示，輕拿輕放，為保證科學(xué)起見(jiàn)，不要將軌道隨意移動(dòng)。

2.改進(jìn)反思：本人制作的教具《太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)軌跡演示儀》，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性還有待提高。由于觀測(cè)者所在緯度是一個(gè)變化值x，所以在演示或計(jì)算正午太陽(yáng)高度角、太陽(yáng)光直射點(diǎn)的位置時(shí)，受教具本身和儀器測(cè)量精度影響，演示結(jié)果會(huì)與真實(shí)情況存在偏差，還需進(jìn)一步論證和改進(jìn)。希望廣大同仁們提出寶貴意見(jiàn)。

（作者單位：青海師范大學(xué)附屬第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)）