师:同学们好,这节课由我带领大家一起学习日食课程。课程开始之前,请准备好下面的材料。准备好了吗?现在就开始这节课的科学之旅吧。通过前面两节课的学习,我们已经知道太阳系的中心天体是太阳。在太阳引力的作用下,8颗行星围绕太阳进行公转。月球是地球的天然卫星,在绕着地球运动的同时,也被地球携带着绕太阳公转。在运行的过程中,天体间有时会发生一些有趣的天文现象。仔细听,认真看,下面的故事中发生了什么天文现象呢?
据传,公元前585年5月28日,北半球的吕底亚王国和米底王国的士兵正在酣战。突然,光芒四射的太阳被一个黑影遮住了。黑影从太阳的西缘渐渐向中心靠近,黑影越来越大,不一会儿,太阳不见了,天色一片昏暗。双方士兵大为恐惧,于是停战和好。太阳被一个黑影遮住了,后来渐渐太阳不见了。根据文字信息,你能推测出发生了什么天文现象吗?
生:没错,是日食。
师:大家观察过日食吗?
生1:在现实生活中我没有见过日食,但在科普视频中了解过。我记得日食发生时,太阳好像整个都被挡住了。
生2:老师,我曾通过电视看过日食直播视频,但情景和他描述的略有不同。在日食发生的整个过程中,太阳好像只有部分被挡住了。
师:大家所说的现象都符合日食发生时的情景。你们看过的或许是太阳完全被遮挡住了,也或许是太阳部分被遮挡住了。究竟日食发生时太阳被什么挡住了呢?让我们通过一段视频,重温2020年6月21日发生在福建的日食,仔细观察现象,梳理挡光天体的特点。温馨提示,实地观测日食时,千万不能直接用肉眼直视太阳,一定要使用合格的观测工具,否则容易导致视力受损等健康问题。大家都观察到了什么现象?快来和我们分享吧。
生1:太阳被某天体挡住了,挡光天体是不发光、不透明的。
生2:挡光天体是球形或圆形。
生3:挡光天体在运动,且自西向东运动。
生4:挡光天体看起来和太阳差不多大。
师:同学们真是洞若观火。结合观察到的现象和太阳系的相关知识,你能推测出该挡光天体是什么吗?
生:对的,是月球。
师:你能模拟太阳、地球和月球的运动吗?相信优秀的你一定能做到。哪些材料适合进行模拟实验呢?
生:可以用打开的手电筒模拟发光的太阳,用大球模拟地球,用小球模拟体积、质量等方面较小的月球。
师:这位同学选择的材料很符合天体的特征,当然我们也可以用其他类似的材料进行模拟实验。接下来问题来了,我们如何用这些物品模拟太阳、地球、月球的运动呢?你可以按下暂停键,想一想我们可以怎样做,听听大家讨论的结果。
生:a同学拿打开的手电筒模拟太阳,并站在中央。b同学拿大球模拟地球,缓慢地绕太阳,按逆时针方向运动。c同学拿小球模拟月球,缓慢地绕地球,按逆时针方向运动。d同学从地球的角度观察太阳的遮掩情况,并观察此时日地月的位置情况。
师:这确实是其中一种可行的计划,你可以在此基础上完善自己的实验方案。科学实验具有严谨性,大家觉得实验时需要注意什么呢?
生1:手电筒要随着地球和月球的运动,及时调整光照方向。
生2:为方便观察,地球和月球的运动速度可放慢一点。
生3:及时将观察到的现象填写在模拟三球运动实验记录单中。
师:关于注意事项,大家说得非常详细。如果有合作伙伴的话,请按下暂停键开始你们的实验吧。模拟三球运动合作版模拟实验可以怎么做?请观看g小组的模拟实验视频。
(描述g小组模拟实验过程:用打开的手电筒模拟太阳处于中央位置,用大球模拟地球绕太阳公转且进行自转,用小球模拟月球绕地球公转且进行自转,从地球的角度进行观察。)
师:如果没有合作伙伴,需要个人完成模拟实验的话,可以参考这位同学的视频。用发光球模拟太阳,用地球仪模拟地球,用乒乓球模拟月球。将发光球摆放在桌面上,模拟在中心位置发光发热的太阳。地球仪模拟地球按一定的速度沿逆时针方向绕太阳进行公转,同时再沿逆时针方向进行自转。小球模拟月球沿逆时针方向进行公转,同时也在沿逆时针方向进行自转。在模拟实验中可以观察到以下特殊现象,大家观察到了什么实验现象?听听这位同学的汇报。
生:同学们,大家好,我是第二小组的汇报员。经过本次模拟实验,我们小组发现以下两个重要现象:一、太阳、地球、月球三个天体的相对位置时刻在发生变化;二、在特殊时刻,月球会运行到太阳和地球的中间,当三者处于一条直线时,太阳的光线可能会被月球挡住。
