換個角度學太陽日與恒星日
恒星日和太陽日是高中地理學習中的一個難點。教材只是從其定義學習恒星日和太陽日,由于這些內容復雜、抽象,超出學生的感性認識和經(jīng)驗的范圍,讓學生感到難理解、難接受。我結合模擬實驗、晨昏線和地球的自轉公轉學習恒星日和太陽日,學生不僅能較好的理解這二個定義,而且對地球的自轉和公轉也有了更新的認識。
教材中有關恒星日和太陽日的定義,可用下表概括。
周期
地球自轉的角度
所用時間
太陽日
360°59′
24小時
恒星日
360°
23小時56分4秒
恒星日是用距地球遙遠的同一恒星為參照點,連續(xù)兩次在同一地上中天所經(jīng)歷的時間。太陽日是以太陽為參照點,連續(xù)兩次在同一地上中天所經(jīng)歷的時間。用圖可簡單概括為:
一、運用模擬實驗,激活學生思維
通過生動、簡單、直觀的模擬實驗,以眼前看得見的實驗類比難以觀測到的天體運動,使學生從實驗中獲得具體的感性認識,加深對恒星日、太陽日的理解。
設計如下:
桌上放一籃球,一個學生正好面對它。
設問一:要使這個學生正好再次面對籃球,需轉多少度?
回答:360度。
(示范學生原地轉了360度,正好重新面對籃球。)
設問二:如果在自轉的同時,向前還有一段位移,在這種情況下,要使學生正好再次面對籃球,轉了360度夠不夠?
(示范學生向前跨了一大步,自轉一周。這時學生們都很明顯地觀察到,他沒有正對籃球。我示意那學生再轉一點角度,這時才正對籃球。學生們當然從示范中找到了正確答案。)
回答:轉了360度不夠,還要再轉一些角度。
兩種情況演示完畢。學生總結前者即恒星日,后者即太陽日。
二、通過地球自轉與晨昏線認識太陽日
地球晝夜交替周期是地球自轉和公轉的結果,實質上是一個太陽日,并不是地球真正的自轉周期恒星日。由地球自轉圖可看出隨著地球自西向東轉,晨昏圈由東向西移動。若自轉速度加快,晨昏圈向西移動速度加快,自轉周期縮短。若自轉速度減慢,晨昏圈向西移動速度減慢,自轉周期增長。
三、通過地球公轉認識恒星日與太陽日的差別
假設地球只有公轉無自轉時,由地球公轉圖可以看出,此時地球仍然有晝夜交替現(xiàn)象。這時候地球晝夜交替的周期為一年,地球上的晨昏圈自西向東運動。由此可看出公轉引起的晨昏圈移動方向與自轉引起的晨昏圈移動方向相反。根據(jù)“若自轉速度減慢,晨昏圈向西移動速度減慢,自轉周期增長!边@一結論,由于地球的公轉和自轉引起的晝夜交替周期即太陽日比僅有地球自轉時引起的晝夜交替周期即恒星日要長。太陽日比恒星日一年要長出一個恒星日,太陽日比恒星日一天要長23.934/365小時即0.0655738小時(約3.93443分鐘,也就是3分鐘56秒)。這就是太陽日為24小時而恒星日為23小時56分4秒的緣故。這樣解釋太陽日與恒星日的差別學生更容易接受。同時學生也加深了對地球自轉和公轉的認識。
四、如果地球自轉和公轉方向發(fā)生變化,太陽日和恒星日的變化
1.如果地球自轉和公轉方向同時發(fā)生變化,即都由東向西轉。根據(jù)以上的類似推理太陽日仍長于恒星日。
2.如果地球自轉和公轉方向其中只有一種方向發(fā)生變化,而另一種運動方向不變,此時自轉和公轉引起的晨昏圈移動方向相同。相當于自轉速度加快情形類似,太陽日比恒星日短約3分56秒。