“太陽和影子的變化”演示器

劉愛靜　傅丙賜

在執教《太陽和影子》一課時，其中有一個實驗是探究太陽位置變化和影子的關系，筆者利用了手電筒、KT板、量角器等材料，制作了“太陽和影子的變化”演示器，有效地輔助了課堂教學。

實驗材料

KT板、牙簽、手電筒、量角器、膠槍、熱熔膠、剪刀、壁紙刀等。

實驗制作

1.將KT板裁成30 cm×40 cm的“模擬地面”，按照一般辨別法“上北下南左西右東”，確定方向。

2.將牙簽截取0.5 cm長，作為觀測物體，粘貼在“模擬地面”靠北的位置。

3.把4.5 cm×60 cm的KT板，用壁紙刀鏤空3.2 cm×56 cm，并慢慢將其彎曲成一定弧度，制作成“模擬太陽的運行軌道”，并在軌道上標識3個時間點：上午7：00、中午12：00、下午5：00（如圖1）。

4.將兩塊6 cm×6 cm的KT板中間鏤空，用于將手電筒固定在“模擬太陽的運行軌道”上，用螺栓將“模擬太陽的運行軌道”固定在模擬地面上（如圖2）。

5.在軌道和地面的交接處，利用量角器和A4紙畫出“二分二至”正午太陽的高度角（冬至26°34′、春分和秋分50°、夏至73°26′），粘貼在“模擬地面”上（如圖3）。調整螺栓的松緊，將固定在“模擬地面”上的“模擬太陽運行軌道”變成可以調控的，使其能根據需要調整“太陽”高度角。

使用方法

1.探究一天中太陽位置變化和影子的關系。實驗時，一個同學負責移動模擬太陽（手電筒）到3個固定的位置：上午7：00、中午12：00、下午5：00。另一個同學負責在實驗記錄單上分別畫出觀測物體的影子（如圖4）。

實驗結束后，通過觀察實驗記錄單上不同時間物體影子的長短，得出結論：太陽的位置和影子的方向相反;早晚影子長，中午影子短。

2.探究一年四季太陽位置變化和影子的關系。以北緯40°地區“二分二至”日（春分、秋分、夏至、冬至）正午太陽下的物體影子為觀測對象。

實驗時，一個同學負責調整“二分二至”太陽的高度直射角：冬至26°34′、春分和秋分50°、夏至73°26′。另一個同學負責在實驗記錄單上分別畫出觀測物體的影子（如圖5）。

實驗結束后，通過觀察實驗記錄單上不同時間物體影子的長短，得出結論：一年四季，同一地點物體的影子夏至最短，春分和秋分較長，冬至最長。

實驗優點

將需要長時間觀察的實驗現象，通過模擬實驗進行展現，操作簡單，實驗現象明顯。不僅能觀察一天中太陽的位置變化和影子的關系，而且還能觀察一年中同一地點、同一時間、同一物體的影子變化規律。