教學(xué)設(shè)計(jì)7：北極星“不動(dòng)”的秘密

小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)4.5北極星“不動(dòng)”的秘密教案教學(xué)課題：5.北極星“不動(dòng)”的秘密教學(xué)目標(biāo)：1.認(rèn)識(shí)天空中星星圍繞北極星順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，北極星相對(duì)“不動(dòng)”，是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的視覺現(xiàn)象；從北極星在天空中的位置可推測(cè)出地軸是傾斜的。2、結(jié)合地球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，合理解釋北極星為何“不動(dòng)”；根據(jù)星星的運(yùn)動(dòng)情況、模型和生活中的事例，推測(cè)地球自轉(zhuǎn)的特點(diǎn)——地球繞軸運(yùn)動(dòng)。3、意識(shí)到對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的解釋需要得到證據(jù)的支持和從已知出發(fā)進(jìn)行推理。認(rèn)識(shí)到多方面、多角度收集證據(jù)，有助于更好地進(jìn)行解釋；在活動(dòng)中培養(yǎng)小組合作精神。教學(xué)重點(diǎn)：地球繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)，地軸始終是指向北極星的。教學(xué)難點(diǎn)：由北極星看上去“不動(dòng)”推理出地球自轉(zhuǎn)的特點(diǎn)學(xué)情分析：五年級(jí)的學(xué)生，通過電視或書籍，大多數(shù)都已經(jīng)知道地球在自轉(zhuǎn)并且圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)這一科學(xué)事實(shí)。但如果讓學(xué)生說出自轉(zhuǎn)或公轉(zhuǎn)的證據(jù)，那就太少了。深入地了解學(xué)生有關(guān)地球運(yùn)動(dòng)的概念，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些真實(shí)、樸素但錯(cuò)誤的觀點(diǎn)；如地球怎樣自傳、自轉(zhuǎn)的方向不知道該如何確認(rèn)、我們觀察到的地球以外的天球有哪些現(xiàn)象等。長(zhǎng)時(shí)間對(duì)著北極星空將星體的周日運(yùn)動(dòng)拍攝下來，可以發(fā)現(xiàn)星體在旋轉(zhuǎn)，北極星處于天體旋轉(zhuǎn)的圓心附近。學(xué)生已經(jīng)知道地球的自傳及自轉(zhuǎn)的方向，所以能夠解釋天體的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。但對(duì)于北極星“不動(dòng)”的原因解釋還有一定的困難。教學(xué)思路：這節(jié)課要讓學(xué)生基于可觀察到的事實(shí)，、運(yùn)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)、模擬再現(xiàn)等原理和方法進(jìn)行推論、論證，最終認(rèn)識(shí)地球是如何運(yùn)動(dòng)的。在這一過程中，需要學(xué)生多角度、持續(xù)的收集地球運(yùn)動(dòng)的證據(jù)，如：資料、理論、模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果等，還需要具有一定的空間想象力。這些都對(duì)學(xué)生的探究能力提出了一個(gè)較全面的挑戰(zhàn)。本課采用多種學(xué)生所能接受的方式引導(dǎo)他們進(jìn)行探究。如模擬實(shí)驗(yàn)、參照物、代表性的資料等。這些方式不僅會(huì)讓學(xué)生感到有趣，而且還能促進(jìn)他們的思考，使他們認(rèn)識(shí)到：復(fù)雜而不可直接觀察的地球運(yùn)動(dòng)，是可以被理解和認(rèn)識(shí)的。教科書安排了幾個(gè)有層次的活動(dòng)來幫助學(xué)生形成解釋。一是直接用圖片旋轉(zhuǎn)來再現(xiàn)北極星的“不動(dòng)”；讓學(xué)生明白北極星處于旋轉(zhuǎn)天體形成的同心圓的中心；二是讓學(xué)生結(jié)合坐轉(zhuǎn)椅的經(jīng)驗(yàn)，理解如果保持視線的中心不動(dòng)，也可以再現(xiàn)周圍物體繞視線中心旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象；三是讓學(xué)生根據(jù)陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，理解地球的自轉(zhuǎn)是圍著軸心運(yùn)動(dòng)的，四是讓學(xué)生用地球儀做模擬實(shí)驗(yàn)，思考如何將地球儀轉(zhuǎn)動(dòng)，才能讓地球上的人觀察到北極星不動(dòng)；五是讓學(xué)生根據(jù)書中的示意圖和地球儀，認(rèn)識(shí)地球繞軸自轉(zhuǎn)。每一個(gè)活動(dòng)，都在一定程度上啟發(fā)學(xué)生對(duì)北極星“不動(dòng)”的秘密進(jìn)行解釋。這些活動(dòng)也將為他們認(rèn)識(shí)四季的成因奠定基礎(chǔ)。教學(xué)準(zhǔn)備：南北極天體夜間圖片兩張、硬紙片一張、地球儀一個(gè)、皮球一個(gè)、轉(zhuǎn)椅一把、四季星座運(yùn)行圖運(yùn)動(dòng)的北極星空錄像、地球儀（每組一個(gè)）、北極星空?qǐng)D（每組一份）、北極星運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單資料教學(xué)時(shí)間；2009/11/24教學(xué)過程設(shè)計(jì)一、復(fù)習(xí)引入：1.太陽(yáng)東升，白天來到；太陽(yáng)西落，夜幕降臨。第二天太陽(yáng)又從東方升起來，白晝又來臨了，晝和夜就這樣不停的交替出現(xiàn)。是什么原因形成了這種現(xiàn)象？反饋：是由于地球自轉(zhuǎn)造成了這種現(xiàn)象。地球自轉(zhuǎn)的方向是怎么樣的？反饋：是自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)的2.我們已經(jīng)知道地球在自轉(zhuǎn)。在自轉(zhuǎn)的地球上看到地球以外的其他星體（如太陽(yáng)、行星等）東升西落，這其實(shí)正是地球與它們相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。地球自轉(zhuǎn)的方向，正好與它們自東向西（或順時(shí)針）運(yùn)動(dòng)的方向相反，是自西向東（逆時(shí)針）方向。3.如果要讓北半球永遠(yuǎn)看到太陽(yáng)的話，太陽(yáng)應(yīng)該擺在什么位置？反饋：在北極的正上方。4.現(xiàn)實(shí)中的太陽(yáng)是不可能位于北極上方的，而是在地球的旁邊。正是由于這樣的位置關(guān)系，地球在自轉(zhuǎn)中，形成了太陽(yáng)東升西落的錯(cuò)覺。我們看到的東升西落的恒星也是這個(gè)道理。但是有一顆星星有點(diǎn)特別，到底是怎么個(gè)特別法，讓我們來看一看。（出示兩張照片）二、“不動(dòng)”的北極星1.這是課文提供的兩張照片：一張是在北極天空拍攝而得到的，一張是在南極天空拍到的。請(qǐng)同學(xué)們觀察這兩張照片，說說發(fā)現(xiàn)了什么？請(qǐng)同學(xué)們分析兩張照片，有什么相同之處？請(qǐng)閱讀觀察提示：（課文第二部分）（出示提示畫面）2.仔細(xì)觀察這兩張圖片，并且進(jìn)行分析和解釋：（1）兩張圖片有什么共同點(diǎn)？（2）圖中的星星在做什么運(yùn)動(dòng)？為什么會(huì)這樣呢？（3）圓心附近的北極星看上去不動(dòng)，怎么解釋呢？同學(xué)們可根據(jù)對(duì)話提示做觀察分析，說出“北極星空?qǐng)D“所反映的星星是怎樣運(yùn)動(dòng)的。反饋：兩張圖片都有一個(gè)圓心，星星旋轉(zhuǎn)并形成以該圓心為中心的許多圓環(huán)；圓心都不在天頂，距地平線有一定的高度。星星們都在作圓周運(yùn)動(dòng)。3.老師做分析講解：發(fā)亮的光環(huán)是恒星們?cè)谶@段時(shí)間里運(yùn)行的軌跡呈一個(gè)個(gè)的同心圓；它的中心就是天極，當(dāng)恒星在做周日視運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，北天極和南天極是固定不動(dòng)的，恒星離天極越近，所得到的圓圈的半徑就越小，小熊星座星很靠近北天極，人們通常把它叫做北極星，中心這顆發(fā)亮的星就是北極星。北極星在周日旋轉(zhuǎn)中的軌跡是一個(gè)極小的圓，我們幾乎可以認(rèn)為它是固定不變的，使用了電子白板中的放大鏡功能，突出了北極星在北極星空運(yùn)動(dòng)圖中的特殊位置。從而引入本課的探究?jī)?nèi)容。三、對(duì)北極星“不動(dòng)”的解釋1.人們?cè)谝归g觀星的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：北極星不動(dòng)，而其他的星星都圍繞北極星做順時(shí)針運(yùn)動(dòng)。無(wú)論在南極還是北極都看到這種現(xiàn)象，人們把觀察到的現(xiàn)象用照片進(jìn)行記錄，組合成書本中的圖片。對(duì)于北極星“不動(dòng)”，我們?cè)鯓咏忉?？?.我們可以借助模型、生活實(shí)例和已知進(jìn)行推理。請(qǐng)同學(xué)們參照課文提供的方法來做一做，幫助我們形成解釋。（1）借助模型你覺得這顆星星和地球的位置是怎樣的呢？請(qǐng)把它畫下來。提示星星怎么畫。老師給你一個(gè)北極星空的模型，你來模擬一下，在地球自轉(zhuǎn)時(shí)，北極星看起來是否不動(dòng)？你覺得該怎樣做這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)?？模擬實(shí)驗(yàn)一：讓學(xué)生用紙畫出星星和北極星，同時(shí)將北極星用圖釘固定下來，旋轉(zhuǎn)紙板，就可以看到星星圍繞北極星旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，讓學(xué)生用另一個(gè)紙板代表地平線，當(dāng)這一紙板擋住旋轉(zhuǎn)紙板的下部分時(shí)，就會(huì)觀察到：一部分離北極星較近的星體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不會(huì)沉到地平線下，而另一部分離北極星較遠(yuǎn)的星體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)沉到地平線下，這就是人們常說的東升西落。這個(gè)活動(dòng)說明了什么？反饋：這個(gè)活動(dòng)可以直觀地讓學(xué)生觀察到星體在轉(zhuǎn)動(dòng)，而北極星的位置“不動(dòng)”。地球自轉(zhuǎn)是一個(gè)已被學(xué)生證實(shí)的事實(shí)，星體們都會(huì)因地球自轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，這一活動(dòng)還原了這一現(xiàn)象，但暫時(shí)還無(wú)法解釋為和北極星“不動(dòng)”。，（2）模擬實(shí)驗(yàn)二：地球在不停地自西向東自轉(zhuǎn)，所以我們?cè)谝归g能看見星星東升西落，與地球自轉(zhuǎn)的方向相反。怎樣能在自轉(zhuǎn)的地球上看到北極星“不動(dòng)”呢？用一個(gè)轉(zhuǎn)椅代表地球，在教室墻上貼一顆星星當(dāng)作北極星，請(qǐng)一位同學(xué)坐在轉(zhuǎn)椅上，當(dāng)眼睛盯著北極星看時(shí)，北極星好像是不動(dòng)的，如果視點(diǎn)落在哪一顆星星上，周圍的星星就會(huì)圍繞哪一顆星星運(yùn)動(dòng)。這個(gè)活動(dòng)可以讓學(xué)生明白：“北極星”處于視線旋轉(zhuǎn)的中心，所以可保持不動(dòng)。那么地球上會(huì)不會(huì)有這樣一個(gè)“視線旋轉(zhuǎn)中心”呢？對(duì)于地球旋轉(zhuǎn)中心，做完轉(zhuǎn)椅實(shí)驗(yàn)之后，學(xué)生可能還不太明白，所以又設(shè)計(jì)了第三個(gè)活動(dòng)。（3）用一個(gè)陀螺來解釋。借助它，可讓學(xué)生較直觀地觀察到旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸心。軸心由于轉(zhuǎn)動(dòng)線速度小，所以看起來軸心是“不動(dòng)”的。學(xué)生還可觀察到軸心與地面傾斜時(shí)，陀螺仍可以旋轉(zhuǎn)，這可以幫助學(xué)生想象地球自轉(zhuǎn)也有軸心，軸心相對(duì)不動(dòng)，軸心也是可以傾斜著的。觀察陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)，想象：陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圍繞著一個(gè)假想的軸。能想象地球是怎樣運(yùn)動(dòng)的嗎？反饋：地球在自西向東作自轉(zhuǎn)時(shí)，也有一個(gè)“視線旋轉(zhuǎn)中心”，就象陀螺的軸心，地球自轉(zhuǎn)時(shí)圍繞著一個(gè)假想軸在轉(zhuǎn)動(dòng)，這根假想軸是傾斜的（圓心不在天頂，距地平線有一定的高度。）（5）模擬實(shí)驗(yàn)三：最后，讓學(xué)生試著用地球模型來解釋北極星“不動(dòng)”的秘密，從中可以看出學(xué)生是否真正學(xué)會(huì)了解釋。用一個(gè)球代表地球，分別代表居住在地球上的“人”，在一面墻上貼一顆星，代表空中的“北極星”。我們?nèi)绾问骨蜃赞D(zhuǎn)又讓地球啥個(gè)“人”看到北極星“不動(dòng)”的？反饋：皮球的轉(zhuǎn)動(dòng)軸要對(duì)著“北極星”所在的方向。請(qǐng)同學(xué)們?cè)俅谓忉專罕睒O星為什么“不動(dòng)”？：正確的解釋是，讓球沿某一軸心逆時(shí)針自傳，軸心傾斜著對(duì)著北極星。球上的小紙人會(huì)看到北極星不動(dòng)，而其他的星星圍繞北極星順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。、北極星的位置并不是在頭頂正上方，而是在人們視線往上傾斜的北方天空。通過以上研究，我們能解釋北極星為什么“不動(dòng)”了嗎？（地軸傾斜地指向北極星所在的方向）四、認(rèn)識(shí)北極星在一年四季中保持“不動(dòng)”1.（觀察圖片——四季星空?qǐng)D、播放動(dòng)畫北斗星四季圍繞北極星轉(zhuǎn)動(dòng)），講解：北斗七星一年四季仍都圍著北極星轉(zhuǎn)動(dòng)，北極星也似乎不動(dòng)這又說明了什么？講解：地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地軸指著北極星，所以在地球上看北極星不動(dòng)的。在一年四季中北極星都不動(dòng)，這說明在一年四季中，地球的地軸始終是指像北極星，說明地軸是傾斜的。2.閱讀P83頁(yè)的資料，研討一年中北極星“不動(dòng)”的原因。出示地球儀，讓學(xué)生觀察：地球儀有何特點(diǎn)