五年级科学昼夜更替现象实验指引

一、实验目的通过模拟地球与太阳的相对运动，观察并理解昼夜更替现象的形成原因，初步建立“地球自转导致昼夜交替”的科学认知；同时培养观察记录、逻辑推理的科学探究能力，感受科学现象与生活实际的联系。二、实验材料准备1.光源工具：手电筒（或亮度稳定的台灯），模拟太阳的光照；2.地球模型：小型地球仪（若没有，可用彩色球体、橡皮泥球代替，建议在球体表面标记一个明显的点，如贴小贴纸，代表“观察点”）；3.辅助道具：铅笔（若用自制球体，可插入铅笔模拟地轴，保持地球仪/球体的倾斜角度与实际地球地轴倾斜一致，约23.5°，五年级学生可简化为“让球体‘斜着’转动”）；4.记录工具：笔记本、彩笔（用于记录观察到的昼夜变化和思考）。三、实验步骤详解步骤1：布置模拟场景将手电筒（太阳）放置在桌面一端，打开光源，保持光线稳定且水平照射；将地球仪（地球）放在桌面中间，确保地球仪的“观察点”（贴纸）朝向自己，此时模拟“初始状态”。步骤2：模拟地球自转（关键操作）双手扶住地球仪的地轴（或自制球体的铅笔），沿“自西向东”的方向缓慢转动地球仪（若从北极上空俯视，地球自转方向为逆时针；实际操作中，可让地球仪从“左向右”转动，或观察贴纸的移动方向：当贴纸从“背对太阳”转到“面对太阳”时，代表从黑夜进入白昼）。转动过程中，眼睛始终关注“观察点”的明暗变化。步骤3：观察与记录现象当“观察点”完全处于手电筒光照范围内时，记录为“白昼”；当完全处于阴影中时，记录为“黑夜”。持续转动地球仪，观察“观察点”从“白昼→黑夜→白昼”的交替过程，记录一次完整“昼夜交替”的时间（可通过计数转动圈数或秒数，感受“约24小时一个周期”的特点，无需精确计时）。尝试在地球仪的不同纬度（如赤道、北极圈附近）标记新的观察点，重复转动，观察不同位置的昼夜交替是否有差异（如赤道附近昼夜时长是否更均匀）。四、现象分析与原理总结实验中，我们发现：地球仪（地球）持续自西向东自转时，“观察点”会周期性地进入太阳（手电筒）的光照区和阴影区——朝向太阳的半球被照亮（白昼），背向太阳的半球处于黑暗（黑夜）；地球每完成一次自转（约24小时），观察点就会经历一次“白昼→黑夜→白昼”的循环，这就是昼夜更替现象的成因。生活中，我们每天看到的“日出东方、日落西方”，正是地球自西向东自转导致的视觉效果：地球自转时，我们所在的位置从“背对太阳”转到“面对太阳”，就迎来了黎明；再转至“背对太阳”，便进入黑夜。五、注意事项与拓展思考注意事项1.手电筒需保持稳定，避免光照角度或强度变化影响实验；2.转动地球仪时，要严格沿“自西向东”方向（可通过“北极逆时针转动”的规律辅助判断），若方向错误，昼夜交替的逻辑会混乱；3.若用自制球体，尽量让“地轴”保持倾斜（模仿地球实际倾斜状态），但无需纠结精确角度，重点观察昼夜交替的核心逻辑。拓展思考1.若地球停止自转，“观察点”的昼夜会怎样变化？（提示：将地球仪固定，观察光照区和阴影区是否不再变化）2.若地球自转方向变为“自东向西”，我们看到的日出日落方向会如何改变？（可反向转动地球仪，观察贴纸的明暗变化顺序）3.尝试在地球仪上标记不同经度的点（如北京、纽约对应的位置），同时转动地球仪，观察它们的昼夜状态是否同步，思考“时差”的成因。通过