2025 小学四年级科学下册地球公转四季变化模拟课件

一、课程导入：从生活现象到科学问题的自然衔接演讲人CONTENTS课程导入：从生活现象到科学问题的自然衔接知识铺垫：理解地球公转的基本特征模拟实验：直观感受四季变化的成因现象关联：从实验室到生活的迁移应用总结与延伸：用科学眼光观察世界目录2025小学四年级科学下册地球公转四季变化模拟课件01课程导入：从生活现象到科学问题的自然衔接课程导入：从生活现象到科学问题的自然衔接同学们，当我们站在校园里观察时，是否注意到这样的变化——春天玉兰树抽出嫩绿的新芽，夏天梧桐叶像大伞般遮蔽烈日，秋天银杏叶染成金黄飘落，冬天松树却依然裹着深绿的“外衣”？清晨上学时，夏天六点天已大亮，冬天七点还蒙蒙亮；正午的影子，夏天短得像踩在脚边，冬天却能拉成细长的“小尾巴”。这些熟悉的场景里，藏着一个重要的科学秘密：地球的公转与四季变化的关系。今天，我们就通过模拟实验，一起揭开这个“藏在时光里的密码”。02知识铺垫：理解地球公转的基本特征知识铺垫：理解地球公转的基本特征要探究四季变化，首先需要明确“地球公转”的科学定义与核心要素。就像我们绕着操场跑步有固定的路线、速度和方向，地球绕太阳转动也有自己的“规则”。1地球公转的定义与基本参数地球公转，指地球围绕太阳的周期性圆周运动。这个“周期”有多长呢？通过天文观测和历法计算，我们知道它大约是365天5小时48分46秒，这就是我们熟悉的“一年”。为了方便记录，人们将一年定为365天，每四年补充一天（闰日），这就是“闰年”的由来。地球公转的轨道并不是标准的圆形，而是一个接近圆形的椭圆（离心率仅约0.0167）。太阳并不在椭圆的正中心，而是位于其中一个焦点上。不过同学们不用担心“离太阳远近会影响温度”——虽然1月初地球离太阳最近（近日点），7月初最远（远日点），但两者距离差仅约500万公里，相对于日地平均距离（约1.5亿公里）来说，对地表温度的影响微乎其微（不到0.5℃）。这一点我们后续实验中会进一步验证。2地轴倾斜：四季形成的关键前提同学们是否注意过教室墙上的地球仪？它的“身体”总是倾斜着，北极始终指向北极星附近。这不是制作误差，而是地球的真实状态——地轴与公转轨道平面（黄道面）的夹角约为66.5，即地轴倾斜约23.5。这个倾斜角度看似微小，却是四季形成的“核心开关”。举个简单的例子：如果我们端着一盆水绕桌子转圈（模拟公转），同时保持水盆始终垂直（无倾斜），那么水盆里每个位置接收到的“桌面灯光”（模拟太阳光）强度会始终一致；但如果我们倾斜水盆，让盆口时而朝向灯光、时而偏离，盆内不同位置的受光强度就会出现周期性变化。地球的四季，本质上就是这种“倾斜+公转”共同作用的结果。03模拟实验：直观感受四季变化的成因模拟实验：直观感受四季变化的成因理论的理解需要实验的验证。接下来，我们将用最常见的材料，模拟“地球公转与四季变化”的过程。这个实验不仅能帮我们观察现象，更能让我们亲手“操控”地球，感受科学的趣味性。1实验材料准备光源：可调节亮度的手电筒（模拟太阳，建议用白色光，亮度稳定）地球模型：用乒乓球或小地球仪（直径5-8cm，表面用马克笔标注赤道、南北回归线、极点）支架：用铁丝或吸管制作一个“地轴”，穿过地球模型（北极用红色贴纸标记，南极蓝色），确保倾斜角度固定（可用量角器辅助，保持地轴与水平面夹角66.5）轨道标记：在桌面用粉笔画一个椭圆（长轴约1米，短轴约0.99米，模拟公转轨道），标注四个关键位置：春分点、夏至点、秋分点、冬至点（等距分布）辅助工具：量角器（测量太阳高度角）、温度计（可选，测量“地表”温度变化）、记录表格（记录不同位置的光照情况）2实验步骤与观察要点固定“太阳”与“地球”初始状态将手电筒固定在椭圆轨道的一个焦点位置（高度与地球模型中心平齐），打开光源并调整角度，使光线水平射向地球模型。地球模型的地轴保持倾斜（北极指向固定方向，如教室后方的窗户），放置在春分点位置（轨道上与太阳距离适中的点）。步骤2：观察春分点的光照特征此时，“太阳”光线直射地球模型的赤道（可通过观察影子验证：赤道位置无影子，南北半球影子对称）。用量角器测量北极、赤道、南极的太阳高度角（光线与“地表”的夹角）：赤道约90（直射），北极和南极约23.5（斜射）。记录此时“全球”的昼夜分布——晨昏线（昼夜分界线）正好经过两极，全球昼夜等长（这就是“春分”的特征）。2实验步骤与观察要点固定“太阳”与“地球”初始状态步骤3：模拟公转到夏至点将地球模型沿轨道逆时针移动四分之一圈（约90），到达夏至点（此时地球离太阳稍远，但根据前文知识，距离影响可忽略）。注意保持地轴倾斜方向不变（北极仍指向教室后方窗户）。观察光照变化：太阳直射点移动到北回归线（北纬23.5），可用红色贴纸标记此处无影子；北极圈（北纬66.5）以内出现极昼（24小时光照），南极圈以内出现极夜（24小时黑暗）；北半球中纬度地区（如模拟北京的位置）太阳高度角增大（约70-80），单位面积接收的光热更多；记录此时北半球的昼夜长度——昼长夜短（如北京昼长约15小时，夜长约9小时）。2实验步骤与观察要点固定“太阳”与“地球”初始状态步骤4：继续公转到秋分点与冬至点重复步骤3，依次将地球模型移动到秋分点（与春分点对称）、冬至点（与夏至点对称），观察：秋分点：太阳再次直射赤道，全球昼夜等长（类似春分）；冬至点：太阳直射南回归线（南纬23.5），北半球中纬度太阳高度角减小（约20-30），昼短夜长（北京昼长约9小时，夜长约15小时），北极圈出现极夜，南极圈出现极昼。3实验结论与误区纠正通过实验我们可以总结：四季变化的根本原因是地球公转时地轴倾斜且倾斜方向保持不变，导致太阳直射点在南北回归线之间往返移动，进而引起各地正午太阳高度角、昼夜长短的周期性变化，最终导致热量差异。实验中可能出现的误区是“认为离太阳近时是夏季”。但通过测量可知，夏至时地球其实处于远日点（7月初），冬至时反而是近日点（1月初），这说明距离并非主导因素。真正的“热量开关”是太阳高度角——直射时光线更集中（单位面积光热多），斜射时更分散（单位面积光热少），就像用手电筒垂直照射墙面比斜着照射更亮、更热一样。04现象关联：从实验室到生活的迁移应用现象关联：从实验室到生活的迁移应用科学知识的价值在于解释生活现象。现在，我们可以用实验结论来回答课程开始时的问题，并进一步观察身边的四季特征。1校园里的四季“密码”植物变化：春天樱花绽放，是因为此时太阳直射点北移，北半球光热增加，植物进入生长期；秋天枫叶变红，是因为太阳直射点南移，光热减少，植物叶片中的叶绿素分解，花青素显现。01动物行为：夏天蝉鸣响亮，是因为高温加速了昆虫的新陈代谢；冬天麻雀羽毛蓬松，是因为低温需要更多保暖（羽毛间的空气层能减少热量散失）。02人体感受：夏天穿短袖仍觉热，是因为正午太阳高度角大，地面接收的热量多；冬天穿羽绒服还觉得冷，是因为太阳高度角小，地面热量少，且昼短夜长，夜间散热时间更长。032特殊地区的四季差异赤道地区：太阳直射点始终在附近移动，全年太阳高度角大，昼夜长短变化小，因此“四季如夏”，只有雨季和旱季的区别。两极地区：太阳高度角全年很小（甚至有极昼极夜），地面接收的热量极少，因此“四季如冬”，仅有极昼期（相对温暖）和极夜期（更寒冷）的差异。中纬度地区（如我国大部分地区）：太阳高度角和昼夜长短变化显著，因此四季分明，春温、夏热、秋凉、冬冷的特征最典型。3古人的智慧：二十四节气与四季同学们是否读过“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连”？二十四节气是古人根据太阳直射点移动规律总结的“四季日历”。例如：1春分、秋分：太阳直射赤道，昼夜平分；2夏至：太阳直射北回归线，北半球昼最长、夜最短；3冬至：太阳直射南回归线，北半球昼最短、夜最长；4小暑、大暑：夏至后约一个月，地面积累的热量达到峰值，是一年中最热的时候；5小寒、大寒：冬至后约一个月，地面散失的热量多于接收的，是一年中最冷的时候。6这些节气不仅指导着农业生产（如“清明前后，种瓜点豆”），更体现了古人对地球公转规律的深刻认知。705总结与延伸：用科学眼光观察世界总结与延伸：用科学眼光观察世界通过今天的学习，我们从生活现象出发，通过理论学习、模拟实验和现象关联，理解了地球公转时地轴倾斜且方向不变，导致太阳直射点移动，进而形成四季变化的科学原理。这不仅是一个知识点，更是一把打开自然观察之门的钥匙。同学们课后可以完成两个小任务：记录家庭观察：连续一个月，每天