立竿测影法测量晋江一中某日太阳高度角

立竿测影法测量晋江一中某日太阳高度角活动设计方案晋江一中地理组杨柳一、活动时间：2007年春二、活动背景：太阳高度角的大小直接影响到地面获得的热量的多少，决定了寒暑季节的变化，对日常生活中有实际的指导意义，如太阳能热水器的安装，楼间距的计算等。

其实，这些内容在必修一模块中已有所涉及，由于空间想象的难度大，在学生的脑中留下的除了枯燥的概念外，什么也没有，所以本研究性学习活动意图在于让学生通过多种的学习方式，来了解太阳高度角，通过实地的测量晋江一中的太阳高度角这一活动，让学生走出课堂，以实际经验来体验和感知知识，来亲近生活，真正的做到学以致用。

三、课题的目的和意义1、让学生在测量晋江一中某日的太阳高度角的活动中，学会用各种研究方法深入研究太阳高度角的测量方法，帮助学生从课外发现问题，联系课堂所学的知识来分析和探索问题。

2、通过自主的设计测量方案和实地测量，培养学生的创新精神和实践能力、正确、科学的研究和学习态度，培养学生互助协作的团队精神和社交能力、提高综合素质。

四、具体步骤.1、成立课题小组，准备开题报告。

A、明确课题任务、课题背景、活动意义、活动步骤、调查内容、调查方法、成果展示方法等B、小组讨论分工合作，责任到人。

2、资料的收集与整理。

收集与整理的方向：A、什么叫立竿测影法？在地理测量中通常用在什么地方？B、立竿测影法的操做过程和工具C、晋江一中的地理纬度D、太阳高度角在实际生活中的应用实例E、太阳高度角在实际生活中的测量方法3、设计测量的方案A、选择设计方案和测量步骤B、确定测量的时间、地点C、测量工具的淮备D、测量记录单的设计4、初测A、评价方案的可行性和需要改进的方面B、熟练操作的程序，提高测量的精度。

5、实测要求做好科学记录6、数据的整理与分析A、实测的与利用工公式计算的有什么不同B、分析数据存在差距的原因7、将得至的数据在日常生活中进行应用。

8、课题小组编写实验测量报告。

9、小组讨论，师生共同对研究性学习活动进行过程性评价10、结题，撰写研究性学习心得体会。

五、教学要求：1、使学生了解并掌握研究性学习课题活动方案的设计方法；2、使学生明确课题活动的内容和方法。

3、要求课题小组记录讨论过程，真实反映小组成员和指导教师的发言内容。

晋江一中 2006年级高一年研究性学习开题报告测量晋江一中某日正午太阳高度角实验设计实验一:实验目的:测量当地所处经纬度．计算当地地方时．方案①：知识准备：正午时分（地方时１２点）时，日影落在当地所在经线上正午时分（地方时１２点）时，也是一日白昼的平分点。

实验工具：手表.标杆.记号笔.记录纸.实验步骤：1．测定前，将时间工具校正为北京时间。

2．在晴天正午前３０到６０分钟立杆，杆要垂直于地面且应立于平坦开阔的土地上立标处标记为０。

3．在地面上杆影的顶点记Ａ，并记录下时刻t1。

4．以O为圆心，OA长为半径作圆。

5．正午后30到60分针。

记下杆标刚好落在所画圆的位置B，瞬时刻t2。

6．作角AOB的角平分线OC，OC就是当地经线，保留装置，不受移动。

7．次日，中午间将手表与北京时间调准，记录下杆影与OC重合的瞬间时刻，则当地正午时刻为t3 。

8．可多测几次提高准确性。

方案评估：可操作性较高，可以提高同学们的参与度，但数据会有误差。

方案②：知识准备：地球表面经度相差15度的两个地点地方时相差60分钟，即每一度相差4分钟。

北京时间是东经120度的地方时，也是东8区的区时。

知道当地精度，照此推出本地地方时。

实验工具：GPS定位仪实验步骤：1．使用ＧＰＳ定位仪确定当地经纬度2．运用计算推算出当地地方时方案评估：简便易行，精确度大，但所需工具较难获得。

方案③：知识准备：无实验工具：无实验步骤：上网查找当地地方时方案评估：方便.便捷.但可信度较低，不利于培养同学们动手能力实验时间：２００７年月日（雨天顺延）实验二：实验目的：确定当地某日正午太阳高度角方案①：知识准备：正午时分（地方时12点1时，影子的顶点与标杆的顶点所在的线与地面影子所成的角为正午太阳高度角。

实验工具：手表.卷尺.标杆实验步骤：1．将时间工具校正为北京时间2．在中午前把标杆垂直立于平坦.宽阔的地面上。

3．当地地方时为12点时，记录下影子顶点的瞬间位置4．测量出影长OP5．运用三角函数求出影子顶点与标杆所在直线与影子所成的夹角。

既这个角就是该地这日正午太阳高度角。

方案评估：简便.易行.精确度较高，但较费时方案②：知识准备：正午时分（地方时12点1时，影子的顶点与标杆的顶点所在的线与地面影子所成的角为正午太阳高度角。

实验工具：三角板.直尺.量角器.铅笔.白纸.手表实验步骤：1.在白纸上建立十字坐标，交点O，白纸放在阳光下的平面上，三角板的直角顶点与O点对准，三角板一条直角压在纵向的一条坐标线上。

2．调整白纸和三角板，使三角板的斜边正对太阳的方向，阴影正好投在相反的一条坐标线上。

当当地地方时为12点时，用铅笔标出阴影顶点的位置，为A点。

3．将三角板放倒，使两条直角边与两条坐标重合，用铅笔标出三角板直立的那条直角边的长度。

为OB连接AB两点，用量角器量出LOAB的度数即与当地正午太阳高度角。

方案评估：简易方便，可随时随地使用，但操作较繁琐，误差相对较大。

方案③：知识准备：不同时期.不同纬度.正午太阳高度叫更不相同。

实验工具：笔.纸.计算器实验步骤：1．事先利用北极星仰角确定当地纬度。

2．计算此日与春秋分和夏冬至日相差的天数用差算法算出当日太阳直射纬度。

3．所算出的太阳直射纬度通过相加或相减，当地纬度可算出当日正午太阳高度角。

方案评估：简单.忽略操作误差。

但计算量大，机算误差大。

实验初测与改进经过小组成员对反案的评估及讨论。

最终确定以实验一方案1为雏形来确定当地正午地方时。

以实验二中方案1为雏形来确定当地某日正午太阳高度角鉴于老师的意见（以简易工具代替实地测量）以及小组成员的建议（用同一种工具来进行二种实验的测量）先将方案改进如下：1．工具制作：所需材料：长杆（约1分米），硬纸板，橡皮泥制作步骤：将长杆垂直立于硬纸板交点为O。

并用橡皮泥固定（如图）实验一：知识准备：正午时分（地方时12点）日影落在当地所在经线上。

正午时分（地方时12点）是一日中白昼的平分点。

此时太阳高度角最大。

实验工具：所制作的简易工具.手表.圆规，笔实验步骤：1．测定前将时间工具校正为北京时间正午2．在晴天正午前30到60分把所制作的工具放置于平坦开阔的地面上（如操场）3．在硬纸板上的杆影内顶点记为A4．以O为圆，OA为半径做弧5．正午后30到60分钟，记录下日影刚好落在所画弧的瞬间位置B。

6．做角AOB的平分线OC，OC就是当地经线，保留装置不受移动。

7．将手表与北京时间校正。

记录下日影刚好与OC重合的瞬间时刻t1， t1就是当地正午地方时。

实验二：知识准备：正午时分（地方时12点）时，影子的顶点与竹杆的顶点所在的直线与地面所成的角为正午太阳高度角。

实验工具：所制作的简易工具，刻度尺，手表。

实验步骤：1．将时间工具较正为北京时间。

2．在正午前将测量工具放置于平坦开阔的地面上。

3．记录下影子顶点在当地地方时12点时的瞬间位置。

4．测量出影长OP5．运用三角函数求出影子顶点与竹竿所在直线与影子所成的夹角。

即这个角就是该地此日正午太阳高度角。

知识准备：正午时分（地方时12点）日影落在当地所在经线上。

正午时分（地方时12点）是一日中白昼的平分点。

此时太阳高度角最大。

实验工具：所制作的简易工具.手表.圆规，笔实验步骤：1．测定前将时间工具校正为北京时间正午2．在晴天正午前30到60分把所制作的工具放置于平坦开阔的地面上（如操场）3．在硬纸板上的杆影内顶点记为A4．以O为圆，OA为半径做弧5．正午后30到60分钟，记录下日影刚好落在所画弧的瞬间位置B。

6．做角AOB的平分线OC，OC就是当地经线，保留装置不受移动。

7．将手表与北京时间校正。

记录下日影刚好与OC重合的瞬间时刻t1， t1就是当地正午地方时。

实验二：知识准备：正午时分（地方时12点）时，影子的顶点与竹杆的顶点所在的直线与地面所成的角为正午太阳高度角。

实验工具：所制作的简易工具，刻度尺，手表。

实验步骤：1．将时间工具较正为北京时间。

2．在正午前将测量工具放置于平坦开阔的地面上。

3．记录下影子顶点在当地地方时12点时的瞬间位置。

4．测量出影长OP5．运用三角函数求出影子顶点与竹竿所在直线与影子所成的夹角。

即这个角就是该地此日正午太阳高度角。

大多数人们对太阳的认识，仅仅是知道地球绕着太阳转，太阳早上从东边升起从西边落下，还知道这两个时候的太阳最能让人诗兴大发，却不了解太阳从东升西落这段时间里，其高度角的变化，其实是与人们的生活息息相关的。

经过这次研究性学习,我们不仅获得了更多的关于“测量太阳高度角”的测量的知识，还获得了动手、亲手实践的机会。

虽然我们的测量工作因为天气的关系还没有得到结果，但是我们每一个成员都尽力去完成组长分配的工作，我们感到充实。

组长分配给我的工作是照相以及制作相关的网页，这并不简单。

总的照片只有5`6张，主要是开会的留影以及我们组制作出来的用于测量的工具的照片。

因为制作网页这个任务是后来才决定的，匆忙之下制作出来的网页有点粗糙。

那些资料是大家收集来的，有的还是写的，然后他们发给我，我写到网页中去。

虽然做出来的网页不是很完美，但这毕竟是我们共同的成果。

从这次研究性学习中，我还学会了合作的重要性。

我们是一个整体，由组长领导。

我们必须要团结起来，听组长的安排。

我们不可能各自做各自的事，就如叠罗汉，只要一个人不同心，那么上面的人就可能摔下来。

如果我们不清楚合作的重要性，那么就有如散沙，更不会有任何的成果。

地理心得K-7 25号李福源经过这次活动让我懂得了很多的知识，我们这一组虽然成果并不丰盈，但我认为我们都尽力了，我们每一位同学都尽到了自己的责任。

在这次活动中，我主要是负责电脑和工具制作方面的。

首先，我认为我的打字速度提高了那么一点点，而且我由于查资料时，中了几次毒，但还好有惊无险。

这次的活动遇到的主要困难还是来致于工具的制作。

首先，我们和老师进行了探讨，经过老师一步步的提示后，工具的最初模型在我的脑海中浮现，思路也在逐渐的清晰。

但是，当探讨完后，我了解到这个模型的制作难度并不简单。

正如我所料到的真的很不容易，刚好材料我家有，所以第一个难题就解决了。

接着下来难题是必须根据太阳移动的方位制做槽来装置可以移动。

最后经过网上查寻和与老师探讨终于完成了。

由于这只是最初的模型还需要改进，改进的方案在进一步的探讨中已经完成。

经过老师的提示和我个人的观点，我认为该装置将会更有实用价值。

我个人的动手能力在这次活动中有了很大的提高。

也让我明白了所有的事并不是都很简单，要经过实践后才了解到困难。