五年级科学昼夜更替现象实验指引

五年级科学昼夜更替现象实验指引引言每天，我们都能看到太阳东升西落，天空由明亮逐渐转为黑暗，又在第二天清晨恢复光明。这种日复一日的白昼与黑夜的交替现象，我们称之为“昼夜更替”。为什么会产生这种现象呢？是太阳在绕着地球转，还是地球本身在运动？通过接下来的实验，我们将一起探索这个现象背后的科学奥秘，亲身体验并理解昼夜更替的成因。实验目的1.理解地球自转是形成昼夜更替现象的主要原因。2.通过模拟实验，直观观察地球自转如何导致地球上不同区域交替经历白昼与黑夜。3.培养观察、分析和动手操作的能力，激发对地球运动的探究兴趣。实验材料准备在开始实验前，请确保准备好以下材料，这些材料大多可以在我们的日常生活中找到：*一个小型地球仪：用于模拟我们生活的地球。*一个手电筒：用于模拟太阳发出的光。请确保手电筒的光线可以集中照射。*一张小贴纸或一个极小的人偶模型：用于标记地球仪上我们所“观察”的特定地点（例如，我们所在的城市）。*（可选）一个深色的房间或一个较大的纸箱：可以帮助我们更好地观察光线照射在地球仪上的效果，减少环境光线的干扰。实验步骤与观察请按照以下步骤进行实验，并在过程中仔细观察发生的现象：第一步：设定实验场景1.将地球仪放置在平稳的桌面上。如果使用纸箱，可以将地球仪放在纸箱内，营造一个相对较暗的环境。2.取一小张贴纸或人偶模型，将其粘贴或放置在地球仪上你所熟悉的城市位置（例如北京）。这个点将作为我们观察“昼夜变化”的观测点。3.打开手电筒，使其光线保持水平，模拟太阳发出的平行光。将手电筒放置在距离地球仪大约一手臂长的位置，确保光线能够清晰地照亮地球仪的一部分。第二步：模拟“太阳照耀”与地球初始状态1.调整手电筒的位置，使其光线照亮地球仪上贴有标记的城市。此时，这个“城市”正处于“白昼”状态。请你记住此刻地球仪上被照亮的区域和处于阴影中的区域。2.观察并思考：此刻，地球仪上哪些部分是“白天”，哪些部分是“黑夜”？我们标记的这个城市是白天还是黑夜？第三步：模拟地球自转，观察昼夜变化1.关键操作：用一只手轻轻扶住地球仪的底座，另一只手缓慢地、自西向东（从左向右，就像我们通常所说的“太阳东升西落”的反方向）转动地球仪的球体部分。请注意，转动时保持手电筒的位置和光线方向不变，模拟太阳的位置相对固定（在这个简化模型中）。2.仔细观察：在转动地球仪的过程中，密切关注我们标记的那个“城市”。你会发现它慢慢从明亮的区域进入阴影区域，然后又从阴影区域回到明亮区域。3.记录现象：*当“城市”完全处于手电筒光线照射下时，它是“白天”还是“黑夜”？*当“城市”慢慢转入地球仪的阴影部分时，它正经历“日出”还是“日落”？*当“城市”完全处于阴影中时，它是“白天”还是“黑夜”？*当“城市”从阴影中慢慢转回到光线中时，它正经历“日出”还是“日落”？第四步：重复与验证1.重复转动地球仪几次，确保你观察到的现象是一致的。2.尝试改变地球仪的转动速度（但依然要缓慢），观察“昼夜交替”的快慢是否发生变化。这能帮助你理解地球上一天时间长短的概念。实验现象与讨论1.观察到的现象：在实验中，我们清楚地看到，随着地球仪（模拟地球）自西向东的转动，我们标记的“城市”会周期性地进入光照区（白昼）和阴影区（黑夜），从而产生了昼夜交替的现象。2.现象解释：*手电筒代表太阳，它发出的光只能照亮地球仪（地球）的一半。被照亮的一半我们称为“昼半球”，未被照亮的一半称为“夜半球”。*地球是一个不透明的球体，因此太阳的光无法穿透地球照亮其背面。*地球的自西向东自转，使得地球表面上的各个地点（如我们标记的城市）能够依次进入昼半球和夜半球，从而形成了我们所感受到的昼夜更替。3.思考与问答：*问：如果地球停止了自转，我们标记的城市会一直是白天还是一直是黑夜？*答：如果地球停止自转，那么地球上朝向太阳的一面将永远是白天，背向太阳的一面将永远是黑夜，不会再有昼夜交替。*问：我们看到太阳东升西落，这与地球的自转方向有什么关系？*答：因为地球是自西向东自转的，所以相对于地球上的观察者而言，太阳看起来像是在自东向西运动，即东升西落。实验结论通过本次模拟实验，我们可以得出结论：地球是一个不透明的球体，它围绕地轴自西向东不停地自转。地球自转时，地球表面的某一区域会周期性地朝向太阳（白昼）和背向太阳（黑夜），从而产生了昼夜更替的现象。地球自转一周，大约就形成了我们所说的一天。注意事项1.使用手电筒时，请注意不要将光线直射自己或他人的眼睛，以免造成不适。2.转动地球仪时动作要轻柔缓慢，避免地球仪倾倒或损坏。3.实验结束后，请将所有材料整理好并放回原处。拓展思考1.如果我们将手电筒倾斜一定角度照射地球仪（模拟地球公转时地轴的倾斜），我们标记的“城市”在不同季节的白天和黑夜时间长短会发生变化吗？（这个问题将在后续学习“四季形成”时进一步