1、第5课北极星“不动”的秘密(一)背景和目标 长时间对着北极将星体的周日运动拍摄下来，可以发现星体在顺时针旋转，北极星处于天体旋转的圆心附近。学生已经知道地球的自转及自转的方向，所以能够解释天体的顺时针旋转现象。但对于北极星“不动”的原因解释还有一定的困难。 教科书安排了几个有层次的活动来帮助学生形成解释。一是直接用图片旋转来再现北极星的“不动”，让学生明白北极星处于旋转的天体形成的同心圆的中心;二是让学生结合坐转椅的经验，理解如果保持视线的中心不动，也可以再现周围物体绕视线中心旋转的现象;三是让学生根据陀螺转动的情况，理解地球的自转是围着轴心运动的;四是让学生用地球仪做模拟实验，思考如何将地球
2、仪转动，才能让地球仪上的人观察到北极星不动;五是让学生根据书中的示意图和地球仪，认识地球绕轴自转。每一个活动，都在一定程度上启发学生对北极星“不动”的秘密进行解释。 这些活动也将为他们认识四季的成因奠定基础。科学概念天空中星星围绕北极星顺时针旋转，北极星相对“不动”，是地球自转产生的现象。从北极星在天空中的位置可推测出地轴是倾斜的。过程与方法结合地球运动的特点，合理解释北极星为何“不动”。根据星星的运动情况、模型和生活中的事例，推测地球自转的特点地球绕轴运动。 情感态度价值观 .意识到对科学现象的解释需要得到证据的支持和从已知出发进行推理。 .认识到多方面、多角度收集证据，有助于更好地进行解释
3、。 .在活动中培养小组合作精神。 (二)教学准备 给每组学生准备:南北极天体夜间图片两张、硬纸片一张、地球仪一个、皮球一个。 给全班学生准备:转椅一把、四季星座运行图。 (三)教科书说明 第一部分:天体的夜间周日运动 因地球自转，天体在夜间仍发生东升西落现象。不过夜间的天体视运动与白天太阳的东升西落稍有不同的是，星星们以北极星为轴心东升西落，人们可以较明显观察到转动的中心。而且北极星附近的星体，因转动半径小而不会沉落到地平线下。 教科书第82页右上图为人们拍摄到的北极星附近的天体视运动情况。可以较明显地看到星星们在一段时间内的运动轨迹一以北极星为中心的长短不同的圆弧。左上图是在南极拍摄到的天体
4、运动的类似情况。由于图片中南极星体运动的轨迹更长，可以断定拍摄持续的时间更长。 希望这两幅图可以让学生知道，星星的旋转运动在南北极都能观察到，都有一个旋转的中心。 从图片上看，北极星的位置有细微的变动，而这个变动在实际观察中，用肉眼是很难发现的。也就是说，地轴北端并非完全正指北极星。当然，这个内容并不需要学生去认识。 第二部分:对北极星“不动”的解释 让学生试着对图片进行分析。教科书中指出了观察分析的要点:两张图片有什么共同点?星座在做什么运动?学生之间对话的内容是这些问题的答案:星星运行的轨迹都有一个圆心，星座在旋转并形成以该圆心为中心的许多圆环，圆心不在天顶，距地平线有一定的高度。 要让学
5、生针对本课的中心问题展开研究，北极星看上去“不动”的原因是什么。 引导学生对北极星“不动”进行解释。解释的过程，往往需要学生借助模型、生活实例和已知进行推理。这对学生来说，是一个相当大的挑战。 第三部分:如何解释北极星“不动” 教科书设计了一系列有层次的活动帮助学生形成解释。 第一个活动:让学生用纸画出星星和北极星，同时将北极星用图钉固定下来，旋转纸板，就可以看到星星围绕北极星旋转。同时，让学生用另一个纸板代表地平线，当这一纸板挡住旋转纸板的下部分时，学生就会观察到:一部分离北极星较近的星体在转动过程中不会沉到地平线下，而另一部分离北极星较远的星体在转动过程中会沉到地平线下，这就是人们常说的东
6、升西落。这个活动可以直观地让学生观察到星体在旋转，而北极星的位置“不动”。地球自转是一个已被学生证实的事实，星体们都会因地球自转而旋转，这一活动还原了这一现象，但暂时还无法解释为何只有北极星“不动”。 第二个活动:让学生坐在转椅上，模拟在自转的地球上，如何看到北极星“不动”。对话框说明了这一实验的要点:在转椅转动的过程中，眼光要直对北极星。这样可以看到其他的星体围绕北极星旋转。在做实验时，画有北极星的纸板要贴在稍高一些的墙上，有利于学生保持头部不动。这个活动可以让学生明白:“北极星”处于视线旋转的中心，所以可保持不动。那么地球上会不会有这样一个“视线旋转中心”呢? 对于地球旋转中心，做完转椅实
7、验之后，学生可能还不太明白，所以教科书又设计了第三个活动:用一个转动的陀螺来解释。陀螺是学生常玩的一种玩具，借助它，可让学生较直观地观察到旋转时的轴心。轴心由于转动线速度小，所以看起来轴心是“不动”的。学生还可观察到轴心与地面倾斜时，陀螺仍可以旋转。这可以帮助学生想象地球自转也有轴心，轴心相对不动，轴心也是可以倾斜着的。 最后，让学生试着用地球模型来解释北极星“不动”的秘密，从中可以看出学生是否真正学会了解释。较好的解释是:在球上贴几个小纸人，让球沿某一轴心逆时针自转，轴心倾斜着对着北极星。球上的小纸人会看到北极星不动，而其他的星星围绕北极星顺时针转动。 第四部分:北极星一年四季保持“不动”
8、北极星一年四季基本保持不动，其原因在于地球的自转轴北端在一年四季中都基本上指向北极星，并且保持倾斜方向不变。这是四季成因中相当重要的一个条件，在这里让学生提前有所认识。 从图中可以知道，同一时刻，星座在天空中的位置不同。如春分时，北斗一七星在天空的偏东方向，到夏至时，它的位置已偏西。即北斗一七星在天空中的位置随季节变化而逐渐西移。但北极星始终位于中心保持“不动”。 第五部分:北极星“不动”的秘密 教科书用一段文字最终对北极星“不动”的现象进行了解释。这时，教师可以让学生观察一下地球仪，明白地球仪倾斜的道理。 对于北极星的“不动”，教科书的资料库中有一些补充，可以让学生课后阅读。北极星“不动”只
9、是在一个极小的时间范围内，由于地轴的倾斜方向在一个较长时间内是变化的，所以北极星的“皇位”也是交替的。 第六部分:小结地球自转的特点 进一步总结地球自转的特点。答案是:地球是围绕地轴自转的，地轴是倾斜的，地轴倾斜的方向保持不变。(四)教学建议 1.引人。 教师告知学生，人们在夜间观星时，发现一个奇怪的现象:北极星“不动”，其他的星星都围绕北极星旋转。 出示两张图片，告诉学生，这是人们在较长时间内对着北极和南极天空拍摄的结果。 2.请学生分析两张照片:有什么相同之处? 如果学生不能较快地发现相同之处，可提示学生观察。 (1)星星们都在怎样运动?是否有一个转动的中心? (2)星星自转的中心是否在天
10、顶方向?是不是与地面保持一定的倾斜角度? 3.照片反映了星星在夜间运动的实际情况，为什么只有北极星保持“不动”呢? 学生分组讨论，并初步交流彼此的观点。 4.提导学生如何解释北极星“不动”。 (1)用一个纸板，画上一颗北极星，同时在它的周围远近不同的地方随意画上一些星星。转动纸板，让学生观察，是否北极星保持“不动”，其他的星体都围绕它旋转。再用一纸板代表地平线，挡住另一纸板下面的一部分，再旋转纸板，观察:哪一些星体可以被观察到，哪一部分星体观察不到了?从这个现象中，可以想到什么? (2)我们已经知道地球在不停地自转，所以夜间人们在自转地球上，会观察到星星也在不停地旋转，并且旋转的方向与地球自转
11、的方向相反。怎样才能在自转的地球上看到北极星“不动”呢?仍用一个转椅代表地球，我们坐在转椅上怎样才能看到北极星“不动”呢?请部分学生来试试。可提示学生尽量保持头部不动，让视线直对着“北极星”。 (3)出示陀螺。让陀螺在投影仪上转动，学生观察:陀螺自转时是否有一张似乎不动的轴心?轴心倾斜时，它能不能旋转?对此，你们可以想象地球是如何自转的吗? (4)给每组一个球，让学生在球上贴上一张小纸片，代表地球上的人。然后做实验:如何让球自转起来，让上面的人看到北极星“不动”。然后全班交流。 (5)请学生再次解释:北极星为什么“不动”? 5.指导学生认识北极星在一年四季中保持“不动”。 出示图片，给学生讲解:北斗一七星一年四季仍都围着北极星转动，这说明了什么?一天中，北极星不动的现象说明地轴是倾斜着指向北极星的，那么一年四季它“不动”，这一现象又说明了什么? 阅读书中关于北极星“不动”的解释。 6.出示地球仪，让学生观察:地球仪有何特点?地球仪中间保持不动的铁轴代表什么?为什么地球仪要做成倾斜的样子呢? 7.小结:地球自转还有哪些特点?让学生填写在书中的表格中。(五)评价建议 1.当学生用球来解释北极星“不动”时，是否让球的一端对着“北极星”旋转可以观察学生是否真正能解释北极星“不动”的秘密。2.借助书中的表格，可以评价学生是否真正理解了地球自转的特点。
