地理教学实验设计--太阳高度角

实验：测算实验——学校所在地的地理坐标与太阳高度角的测定

一、实验目的

（1）具体掌握太阳高度角的变化情况，并根据实践认知检验实际问题，树立一切从实际出发，实事求是的探索精神；

（2）培养学生探究地理问题的能力和地理实验操作能力；

（3）激发和培养学生的地理实验兴趣，改变传统地理教学方式。

二、活动准备

观测用具：长度为1.5m左右的直杆一根，卷尺一把，手机计时器或电子表一块（精确度越高越好），三角函数一本，天文年历一份，白纸和彩色笔若干。如果没有天文年历，最好是选择“两分两至日”，从教学进度考虑，应以秋分日为宜，此时δ为特殊值0°。

三、活动过程（实验步骤）

找一块空旷平地，下面铺好白纸，把直杆通过白纸并垂直插在平地上，并量出直杆在地面以上的高度h，每隔一定时间测一次直杆影子长度，并记录此时影子长度及对应时间，并将影

子画在白纸上，测量时间间隔不要太大（5分

钟以内），以免影响测量准确度。

四、分析和计算

①从纸上或记录中找出直杆影子最短时

（即太阳位于该地上中天时）的影子长度a，利用tаnH=b/a(H为此时正午太阳高度)，查函数表得出H的值；②利用正午太阳高度的计算公式计算该地地理纬度：φ=90°-H+δ，（式中δ为该日太阳直射点纬度，式中φ为所求点的地理纬度）；③从记录中查找出直杆影子最短时，此时的北京时间（t），此时当地地方时为12时，并计算地方时差:Δt=t-12(换算为分钟)。再计算经度差：Δλ=(Δt/4)°，便可得出地理经度：λ=120°±Δλ,式中加号和减号的取法为东加西减。若影子长度最小值出现在北京时间12时之后，表示观测地点在120°以西，取“-”；相反，则取“+”。

该实验的完成要考虑一定的误差，重在原理的运用，北半球地理纬度也可以用北极星观测法简易求得，还可以利用“副产品”——白纸上的杆影变化，推知该地该日太阳升落的方位和规律。

（二）测量当地的经度和太阳高度

取一个木板或纸板在上面划出一长线，并划出刻度（表示长度）。在长线的一端垂直木板（纸板）树立一木杆，长度1O厘米。利用直角三角学原理绘制一个影长和太阳高度关系的表格备用，在晴朗的天气里将它放置在一块开阔的平地上，利用指南针找到北方向并将板上的刻度尺对准北，在太阳光产生的影子和刻度尺重合时记录下北京时间和影长（可记录多次求出平均值），通过计算可知当地的经度和当日的太阳高度。

五、实验思考题

1，太阳高度角与当地的地理纬度呈怎样的关系？

从实验结果中可以看出太阳高度角与当地的地理纬度有着一定的关系，主要表现在纬度越高中午太阳高度角变小，当纬度超过回归线（23°5'）时，最大太阳高度角小于90°

2，哪个时刻太阳高度角最大，最小呢？

当地正午12h时，太阳高度角最大。同理，一天的清晨太阳升起或傍晚太阳落下时最小。

六、注意事项

尽量在地势平坦开阔，日期尽量选在晴朗的天气下进行。

七、教学策略

1、培养学生观察地理现象和分析地理问题的能力，通过模拟实验，学生能从数据的差异中发现一天中不同时刻的太阳辐射的差异，由此建立疑问，培养学生分析产生此种差异的原因，变知识的讲授为主动的获取。

2、培养学生地理分析的思维，此实验数据需要学生自主整理，通过数据整理和图表绘制等手段去获得地理知识，地理思维强度从图表和数据中获得地理信息，通过本实验的训练，能有效锻炼学生的地理思维能力。