2025 小学六年级科学上册北极极夜现象模拟实验课件

一、实验背景：为什么要模拟北极极夜？演讲人CONTENTS实验背景：为什么要模拟北极极夜？实验准备：让“北极”搬进教室的关键实验操作：分步骤“制造”北极极夜原理深化：从实验到宇宙的“关键一跳”拓展思考：极夜中的“生命智慧”总结：让宇宙规律“可触可感”目录2025小学六年级科学上册北极极夜现象模拟实验课件作为一名从事小学科学教育十余年的教师，我始终相信：让抽象的天文现象“看得见、摸得着”，是打开学生科学探究兴趣的关键钥匙。今天要和大家分享的“北极极夜现象模拟实验”，正是基于六年级学生已掌握的“地球自转与昼夜交替”“地球公转与四季变化”知识，通过直观的模拟操作，帮助学生理解极夜现象的成因，感受地球运动的神奇规律。接下来，我将从实验背景、准备、操作、原理及拓展五个维度展开，带大家走进这场“让北极极夜‘现身’课堂”的科学之旅。01实验背景：为什么要模拟北极极夜？实验背景：为什么要模拟北极极夜？极夜，这个发生在地球北极圈（北纬6634′以北）的特殊现象，对生活在中低纬度的学生而言，既神秘又遥远。我曾在课前调查中发现，超过70%的学生对极夜的认知仅停留在“北极晚上特别长”的模糊层面，甚至有学生认为“极夜是因为冬天太阳离地球更远”。这种认知偏差的根源，在于缺乏对“地球公转+地轴倾斜”这一核心机制的直观理解。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确要求六年级学生需“通过模拟实验，认识地球运动与昼夜交替、四季变化、极昼极夜现象的关系”。因此，设计本实验的核心目标有三：认知目标：通过模拟操作，理解极夜现象的成因与地球公转、地轴倾斜的关系；能力目标：掌握“控制变量法”在天文模拟实验中的应用，提升观察、记录与推理能力；情感目标：激发对天文现象的探究兴趣，体会“宇宙中的地球”这一科学主题的宏观与精妙。02实验准备：让“北极”搬进教室的关键实验准备：让“北极”搬进教室的关键要让北极极夜“现身”课堂，需要将真实的天文场景简化为可操作的实验模型。根据“相似性原理”，我选择了以下材料（如表1所示），既贴近真实又便于学生操作：|材料类别|具体物品|作用说明||----------------|-----------------------------------|--------------------------------------------------------------------------||主体模型|可调节地轴的地球仪（带底座）|模拟地球，地轴需能固定倾斜角度（建议选择标有南北极、经纬线的教学地球仪）|实验准备：让“北极”搬进教室的关键|光源系统|100W可调节亮度的LED手电筒|模拟太阳，需保证光线覆盖“地球”且无明显阴影干扰||辅助工具|红色贴纸（标注北极点）、量角器|红色贴纸标记观察点，量角器校准地轴倾斜角度（23.5）||记录工具|实验记录表（含时间、光照状态等）|记录不同公转位置的北极光照情况|注意事项：地球仪的选择需优先考虑“地轴可固定”，避免实验中因触碰导致倾斜角度变化；手电筒需提前测试，确保光线均匀（可包裹一层半透明纸柔化光斑）；实验环境建议拉上窗帘，减少自然光干扰，增强“昼夜”对比效果。实验准备：让“北极”搬进教室的关键记得第一次准备实验时，我误用了普通地球仪（地轴不可调节），结果学生操作时频繁调整角度，导致实验数据混乱。后来换成带锁扣的教学地球仪，问题迎刃而解——这也提醒我们：实验材料的细节设计，直接影响探究的有效性。03实验操作：分步骤“制造”北极极夜实验操作：分步骤“制造”北极极夜实验共分为“搭建模型—模拟公转—观察记录—对比分析”四个阶段，每个阶段都需引导学生明确“我在模拟什么”“需要观察什么”，避免操作流于形式。1阶段一：搭建基础模型（10分钟）步骤1：将地球仪底座固定在桌面中心，用红色贴纸在地球仪北极点（北纬90）做标记，作为重点观察区域。步骤2：用量角器测量地轴与桌面的夹角，调整至23.5（与真实地轴倾斜角度一致），并锁定地球仪的地轴调节装置。步骤3：将手电筒放置在距离地球仪1.5-2米处（模拟太阳与地球的平均距离），调整手电筒高度，使光线水平照射地球仪的“赤道”位置（即光线与赤道面平行）。教师引导：“同学们，现在我们的地球仪就是缩小版的地球，手电筒是太阳。大家观察一下，此时北极点被光照亮了吗？”（此时北极点应处于被照亮状态，为后续对比做铺垫）32142阶段二：模拟地球公转（15分钟）地球公转的关键是“保持地轴倾斜方向不变”。为模拟这一过程，需让地球仪绕手电筒（太阳）做逆时针圆周运动（如图1所示），同时始终保持地轴指向同一方向（如教室的某面墙）。具体操作如下：步骤1：在桌面画一个半径约50厘米的圆，标记四个等分点（对应春分、夏至、秋分、冬至四个节气位置）。步骤2：将地球仪放置在“春分”位置（光线直射赤道），记录北极点光照状态（此时北极点刚好被晨昏线穿过，昼夜平分）。步骤3：推动地球仪沿圆周逆时针移动至“夏至”位置（光线直射北回归线），观察北极点是否被完全照亮（此时北极圈以北出现极昼）。2阶段二：模拟地球公转（15分钟）步骤4：继续移动至“秋分”位置（光线再次直射赤道），记录北极点光照状态（与春分相似，昼夜平分）。步骤5：最终移动至“冬至”位置（光线直射南回归线），重点观察北极点——此时奇迹发生了：北极点完全陷入黑暗！学生常见问题：部分学生在推动地球仪时会不自觉转动地轴方向，导致“极夜”现象不明显。这时需要强调：“真实的地球在公转时，地轴始终指向北极星附近，方向几乎不变，就像我们推地球仪时不能‘歪脖子’哦！”3阶段三：记录与分析（20分钟）为帮助学生建立“公转位置—极夜现象”的关联，需设计结构化的实验记录单（如表2），引导学生用“√”（亮）“×”（暗）“—”（部分亮）标记北极点光照状态，并绘制简单示意图。|公转位置|太阳直射点|北极点光照状态|示意图（手绘）||----------|---------------|----------------|----------------||春分|赤道（0N）|—|□||夏至|北回归线（23.5N）|√|□||秋分|赤道（0N）|—|□||冬至|南回归线（23.5S）|×|□|3阶段三：记录与分析（20分钟）数据整理：当学生完成记录后，可引导他们发现规律：“北极点仅在冬至前后一段时间完全黑暗，这就是极夜；而夏至前后则是极昼。”此时再追问：“如果地轴不倾斜（夹角为0），还会有极夜吗？”通过对比实验（调整地轴为0后重复操作），学生能直观理解：地轴倾斜是极夜现象产生的必要条件。04原理深化：从实验到宇宙的“关键一跳”原理深化：从实验到宇宙的“关键一跳”模拟实验的最终目的，是帮助学生从“看到现象”到“理解本质”。结合实验观察，我们可以从三个层面拆解极夜的成因：1基础前提：地球的公转与自转地球的自转产生了昼夜交替（周期约24小时），而公转（周期约365天）则导致太阳直射点在南北回归线之间移动。这就像一盏灯绕着旋转的陀螺照射——陀螺（地球）既在自转，又在绕灯（太阳）转圈。2核心机制：地轴的倾斜角度（23.5）地轴并非垂直于公转轨道面（黄道面），而是有23.5的倾斜。当北半球倾向太阳时（夏至），北极圈以北被太阳持续照射，形成极昼；反之，当北半球远离太阳时（冬至），北极圈以北完全处于太阳照射的“阴影区”，形成极夜。类比说明：“想象你举着一个歪脖子的篮球绕台灯转圈，当篮球的‘北极’朝向远离台灯的一侧时，这部分就会一直处于黑暗中——这就是极夜！”3范围规律：极夜的“边界”是北极圈A实验中我们发现，并非整个北极地区都会同时出现极夜。实际上，极夜的范围会随公转位置变化：B冬至日（12月22日前后）：极夜范围最大，覆盖北极圈（6634′N）以北全部区域；C冬至日后：极夜范围逐渐缩小，至春分日（3月21日前后）完全消失；D秋分日（9月23日前后）后：极夜范围再次扩大，直至冬至日达到最大。E这种动态变化，正是地球公转与地轴倾斜共同作用的结果。05拓展思考：极夜中的“生命智慧”拓展思考：极夜中的“生命智慧”科学教育不仅要解释现象，更要连接真实世界。极夜虽寒冷黑暗，却孕育着独特的生态适应策略。结合实验结论，我们可以引导学生思考以下问题：1动物如何应对极夜？北极狐会在极夜前囤积脂肪（体重增加50%），并换上更厚的白色毛发（保暖+伪装）；北极鳕鱼则降低新陈代谢速率，依靠体内抗冻蛋白在冰层下存活——这些都是“适者生存”的生动案例。2人类如何适应极夜？挪威北部的特罗姆瑟市（北纬6940′），居民会在极夜期间使用“人工太阳”（巨型LED灯墙）调节情绪；因纽特人则通过建造冰屋（反射热量）、食用高脂海豹肉（补充能量）适应环境——这体现了人类与自然的智慧共生。3极夜与极昼的“对称之美”通过对比实验（观察夏至时北极的光照状态），学生能发现：极夜与极昼是同一机制的“正反面”——地轴倾斜导致太阳直射点移动，使得同一地区在半年后“反转”昼夜状态。这种宇宙中的对称性，正是科学之美的体现。06总结：让宇宙规律“可触可感”总结：让宇宙规律“可触可感”回顾整个实验过程，我们从“为什么模拟”出发，通过“搭建模型—操作观察—原理分析—拓展应用”的递进式探究，让北极极夜这一遥远的天文现象，变成