证明地球在自转教学设计

证明地球在自传 教学目标 科学概念科学概念 1 通过实验了解摆具有保持摆动方向不变的特点 2 傅科摆摆动以后 地面的刻度盘会与摆的摆动方向发生 偏移 这可以证明 地球在自转 3 用收集到的证据来解释昼夜交替出现的原因 过程与方法过程与方法 1 通过摆的实验研究 了解摆的特点 并借此理解 傅科摆 的原理 2 通过提供的有关 傅科摆 的资料 理解人类是如何直接证明地球在自传的 情感态度价值观情感态度价值观 1 懂得地球自转是需要证明的 2 认识到地球自转虽无法直接观察到 但通过实验 仍可以证实 教学重难点 学生设计方案证明地球在自转 教学准备 学生 单摆一个 支架一个 可转动圆盘一个 傅科摆 影像资料 教师 课件 展台 电脑 投影机 其余与学生材料相同 牙签 教学过程 课前活动 课前活动 课前游戏 画画手的轨迹 以地下某一条线为标准 手前后摆动 现在缓慢身体旋转一周 注意你的手运 动的轨迹 把它画下来 学生画画 展示 手随着身体做了一个放射形的轨迹 很好 下面我们就正式上课了 上课 一 导入新课 谈话 这个单元我们在经历前人走过的对地球的认识历程 第一节课是猜测了 昼夜交替的原因 比对自然现象 发现了地心说和日心说两种观点的可能性 第二课认识了托勒密和哥白尼两个划时代的科学家 同时也知道哥白尼虽然 提出了地球自转的猜测 但是却没有明确的证据 今天我们就要来 证明地 球在自转 板书 1 所以我们又要来认识一位伟大的法国物理学家 傅科 1819 年 让 傅科 生于巴黎 傅科从小喜欢动手做试验 最初傅科学习的是医学 后来才转行 学习物理学 1862 年 傅科使用旋转镜法成果的测定了光速为 289 000km s 这是当时相当了不起的成绩 因此他被授予了骑士二级勋章 此 外 傅科还在实验物理方面做出了一些贡献 例如改进了照相术 拍摄到了 钠的吸收光谱 当然 不能忘记的是傅科摆实验 因为这个非常简单的演示 了地球自转现象的实验 傅科获得了荣誉骑士五级勋章 离提出地球自转已经 300 多年了 当时傅科他发现了一个有趣的现象 成为了 证明地球自转的关键 现在我们也来经历傅科的实验 看看你是否也能发现 这个规律 二 学生分组探究摆的特点 一 实验一 1 CAI 将摆和它的支架放在一个圆形底盘上 将摆摆动起来并且慢慢转动圆 底盘 画出它的轨迹 2 各小组边实验边对记录表进行记录 实验开始 3 分组汇报 尽可能多的请同学们说说 请同学上台绘制 你们组跟黑板上的一样吗 是否都是保持方向不变 4 总结 各组的实验结果都已经出来 是跟着圆盘一起转动 还是基本保持不 变 的确 由于实验器材 场所等一些因素 我们的实验可能存在着一些误 差 但是经过科学家反复的多次实验 摆确实具有保持方向不变的特性 CAI 出示 二 傅科摆介绍 偶然的发现是 1 的灵感 坚持不懈的努力才是 99 的汗水 傅科没有止步不前 而是通过多次实验制作了傅科摆 证明地球在自转 解决了 300 多年没人解 决的难题 我们现在来看看傅科的傅科摆 配合 CAI 介绍 1 傅科摆于 1851 年 2 月首度次在巴黎天文台的子午仪室公开展示 几个星期 之后 傅科制做了他最著名的单摆 他在巴黎先贤祠的拱顶下以 67m 长的钢 索悬挂著一颗 28kg 重的铅锤 摆锤的下方是巨大的沙盘 每当摆锤经过沙 盘上方的时候 摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹 这个单摆的 摆动平面以每小时顺时针方向 11 以 32 7 小时环绕一圈 傅科使用了如 此巨大的摆是有道理的 由于地球转动的比较缓慢 相对摆的周期而言 需 要一个比较长的摆线才能显示出轨迹的差异 又因为空气阻力的影响 这个 系统必须拥有足够的机械能 一旦摆开始运动 就不能给它增加能量 所以 傅科选择了一个 28 千克的铁球作为摆锤 此外 悬挂摆线的地方必须允许 摆线在任意方向运动 傅科正是因为做到了这三点 才能成功地演示出地球 的自转现象 傅科摆放置的位置不同 摆动情况也不同 在北半球时 摆动平面顺时 针转动 在南半球时 摆动平面逆时针转动 而且纬度越高 转动速度越快 在赤道上的摆几乎不转动 2 傅科摆为什么能证明地球在自转 你能解释吗 3 模拟实验一下 4 展示世界各地的傅科摆 我国北京天文馆的大厅里就有一个傅科摆 三 对昼夜现象的解释 掌握了地球在自转的确切证据 对于前面昼夜交替的现象我们可以排除哪 些 保留哪些 四 拓展 其实我们生活中还有很多证据能证明地球的自转 你们能举例说明吗 除了同学们说的 老师这里也有一些 大家一起来看下 CAI 1 大家看 老师这里有一只水槽装满水 如果放在水平且不易振动的地方 待水 静止后 轻轻放下一根木质细牙签 并在牙签的一端做一个记号 标记牙签的 位置 小组讨论 预测牙签在一段时间后的变化 2 美国麻省理工学院机械工程系谢皮罗教授敏锐地注意到每次放洗澡水时 水 的漩涡总是逆时针的 谢皮罗设计了一个碟形容器 里面灌满水 每当拔掉碟 底的塞子 碟里的水也总是形成逆时针旋转的漩涡 这证明放洗澡水时漩涡朝 左并非偶然 而时一种有规律的现象 1962 年 谢皮罗在 科学 杂志发表论 文 认为水漩涡与地球自转有关 如果地球停止自转的话 拔掉澡盆的塞子 水 不会产生漩涡 由于地球时自西向东不停地旋转 而美国又处于北半球 所以 洗澡水总时逆时针方向旋转 谢皮罗断言 如果在南半球 则恰好相反 洗澡 水将会按顺时针形成漩涡 在赤道则不会形成漩涡 关于自转 我们还有很多的现象 有待我们课后慢慢观察 好 今天这节课就 上到这里 再见 课外思考 如果在地球上挖一个很深的井 我把一个从这个正中央扔下去 我明明从正中 央扔下去的 猜测