“太阳和影子的变化”演示器

刘爱静　傅丙赐

在执教《太阳和影子》一课时，其中有一个实验是探究太阳位置变化和影子的关系，笔者利用了手电筒、KT板、量角器等材料，制作了“太阳和影子的变化”演示器，有效地辅助了课堂教学。

实验材料

KT板、牙签、手电筒、量角器、胶枪、热熔胶、剪刀、壁纸刀等。

实验制作

1.将KT板裁成30 cm×40 cm的“模拟地面”，按照一般辨别法“上北下南左西右东”，确定方向。

2.将牙签截取0.5 cm长，作为观测物体，粘贴在“模拟地面”靠北的位置。

3.把4.5 cm×60 cm的KT板，用壁纸刀镂空3.2 cm×56 cm，并慢慢将其弯曲成一定弧度，制作成“模拟太阳的运行轨道”，并在轨道上标识3个时间点：上午7：00、中午12：00、下午5：00（如图1）。

4.将两块6 cm×6 cm的KT板中间镂空，用于将手电筒固定在“模拟太阳的运行轨道”上，用螺栓将“模拟太阳的运行轨道”固定在模拟地面上（如图2）。

5.在轨道和地面的交接处，利用量角器和A4纸画出“二分二至”正午太阳的高度角（冬至26°34′、春分和秋分50°、夏至73°26′），粘贴在“模拟地面”上（如图3）。调整螺栓的松紧，将固定在“模拟地面”上的“模拟太阳运行轨道”变成可以调控的，使其能根据需要调整“太阳”高度角。

使用方法

1.探究一天中太阳位置变化和影子的关系。实验时，一个同学负责移动模拟太阳（手电筒）到3个固定的位置：上午7：00、中午12：00、下午5：00。另一个同学负责在实验记录单上分别画出观测物体的影子（如图4）。

实验结束后，通过观察实验记录单上不同时间物体影子的长短，得出结论：太阳的位置和影子的方向相反;早晚影子长，中午影子短。

2.探究一年四季太阳位置变化和影子的关系。以北纬40°地区“二分二至”日（春分、秋分、夏至、冬至）正午太阳下的物体影子为观测对象。

实验时，一个同学负责调整“二分二至”太阳的高度直射角：冬至26°34′、春分和秋分50°、夏至73°26′。另一个同学负责在实验记录单上分别画出观测物体的影子（如图5）。

实验结束后，通过观察实验记录单上不同时间物体影子的长短，得出结论：一年四季，同一地点物体的影子夏至最短，春分和秋分較长，冬至最长。

实验优点

将需要长时间观察的实验现象，通过模拟实验进行展现，操作简单，实验现象明显。不仅能观察一天中太阳的位置变化和影子的关系，而且还能观察一年中同一地点、同一时间、同一物体的影子变化规律。