教师活动

学生活动

创设情境

提出问题

引出新课

【新课引入】展示学校走廊某一时刻图片，图片中有光线及物体影子等信息，随后加入方向信息帮助学生判断以下问题。

【提出问题】能否根据太阳光线及物体影子判断此时的时间？

【过渡】物体影子的长短与光线的高度有关，我们在图片中所看见的影子跟太阳光线的高度（简称太阳高度）有关，太阳高度角越大，物体影子越短，反之越长。那么太阳高度角到底是什么？

思考并尝试回答问题

用贴近生活的问题激发学生的学习兴趣。

教学环节一：太阳高度角及正午太阳高度角

【新知建构】太阳高度角：太阳光线与地平面的夹角即看太阳的仰角。

【提出问题】（展示图片，以太阳直射北回线为例）同一时刻，全球的太阳高度角相同吗？同一地点，一天内太阳高度角相同吗？

【新知建构】正午太阳高度角：某地一天内太阳高度的最大值（地方时为12时）。

【活动探究】能否在坐标轴上画出常州在冬至日时太阳高度角的变化过程吗？

【步骤讲解】首先辨别坐标的含义（例如横坐标代表地方时，纵坐标代表太阳高度），然后标出日出、日落、正午三个关键点，最后用平滑曲线连接各点得到太阳高度日变化曲线图。

【软件应用】软件方便学生在坐标轴中标出关键点，打开Ephemeris软件，首先调整下方时间至冬至，然后点击太阳路径并右滑，可以得到冬至日详细的日间信息，包括日出、日落时间及方位、正午太阳高度及方位、昼长时间等。

【提出问题】标出三个关键点后，曲线应该是上凸还是下凸？太阳升起后，单位时间的高度变化一致吗？

【过渡】想要知晓太阳单位时间高度变化规律，我们就要了解太阳一天的运动轨迹，由之前的学习可知地球公转指地球绕太阳转动，地球自转指地球绕地轴转动，但是我们身处地球上是感觉不到地球在运动的，我们只能感受到日月星辰在每天绕着地球转动，由于地球存在自转，所以我们能感受到一天当中日月星辰东升西落，由于地球存在公转，所以我们又能感受到一年四季的轮回交替。我们想要知晓太阳的运动轨迹，可以将观测点作为中心，建立一个地心天球模型来观察太阳一天乃至一年的运动轨迹。

观察图片，回答问题

根据画图步骤，尝试画出一日内太阳高度变化图

根据软件提供的信息，在学案的坐标轴上标出关键点

思考并尝试回答问题

通过直观感受图片中太阳光线与地球表面的关系，理解太阳高度角及正午太阳高度角的概念，绘图活动的设计既能运用数学的方法帮助学生进一步理解一天当中太阳高度的变化过程，又能通过软件信息的获取调节课堂氛围，吸引学生注意力，提高学生的学习效率。

曲线选择问题为接下来地心天球模型的讲解以及利用软件展示太阳视运动轨迹做好铺垫，将课堂顺利引入下一个教学环节。

教学环节二：天球及太阳视运动轨迹图

【新知建构】天球：是研究天体的位置和运动，而引进的一个假想圆球，它与地球同球心，并有相同的自转轴，半径无限大的球。

天空上的日月星辰都可以当成投影在天球上的物体，地球赤道和地理极点投射到天球上，就是天球赤道和天极。因为地球是自西向东旋转，所以天球上的物体都是相对天球自东向西旋转，因此会出现太阳东升西落的现象。为了准确形容天上星体的位置，天文学家制定了一套类似于地球经纬度的坐标系统，将地球纬度投影到天球上得到赤纬坐标，从天球赤道开始到天球两极，天球赤道为0°，向北至天球北极是+90°，向南至天球南极是-90°。

因为地球在自转的同时也在绕太阳公转且地轴是倾斜的，而且地轴的空间指向短期内保持不变，这样地球在公转轨道的不同位置，表面受太阳照射的情况也就不完全相同，假设此时为二分日太阳直射赤道，那么在地心天球模型中，太阳就位于天球赤道并且自东向西绕着地球运动。如果此时为夏至时节，则太阳直射北回归线，太阳视运动轨迹位于赤纬+23°26′，反之在冬至时，太阳视运动轨迹位于赤纬-23°26′。

【软件应用】打开Ephemeris软件，将左下方时间跨度设置为1小时，滑动时间轴，观察太阳升起后，每隔1小时太阳高度变化情况。

【问题总结】由于单位时间太阳高度变化先减小后增大，因此太阳高度日变化曲线图的曲线应该是上凸。

【问题探究】

（1）冬至日时极点、赤道或者其他地区的日出日落方位与常州相同吗？

（2）常州每天的正午太阳高度角都相同吗？

【过渡】想要了解地球任意地方任意时间的太阳视运动轨迹，我们就需要利用地心天球模型来模拟太阳的运动过程，首先我们选取几个特殊点位来说明太阳视运动轨迹，例如选取北极点作为观测点，我们就能获取观测点的地面与地球相切（图中绿色的面），再将地球适度缩小并且加入二分二至日太阳运动轨迹，我们就获得了一半天空一半陆地的太阳视运动轨迹图

【软件应用】打开Ephemeris软件，右上角通过输入固定坐标来设置观测点（北极点、赤道、北回归线），滑动时间轴观察太阳视运动轨迹并与课件上的图片进行对比，以此验证课堂理论的正确性。

【规律总结】

【问题总结】

（1）冬至日时极点、赤道或者其他地区的日出日落方位与常州相同吗？ 不相同

除极昼地区，全球日出日落方位相同；

太阳直射赤道，全球日出__正东__，日落__正西__；

太阳直射北半球，全球日出__东北__，日落__西北__；

太阳直射南半球，全球日出__东南__，日落__西南__；（2）常州每天的正午太阳高度角都相同吗？ 不相同

在回归线之间，一年有_2_次太阳直射机会，当太阳_直射_时，正午太阳高度最大，为90°；

在回归线上，一年有_1_次太阳直射机会，当位于_二至日_时，正午太阳高度最大，为90°；

在回归线外，一年有_0_次太阳直射机会，当太阳直射_本半球回归线_时，正午太阳高度最大。

绘制出太阳高度日变化曲线图后，思考以下两个问题

学生依次回答某一节气下，北极点、赤道、北回归线的日出日落方位、正午太阳高度及昼夜长短情况。

思考并填写下列问题

地心天球模型的建立有利于学生清楚日月星辰在人类视觉上的运动原理，方便教师讲解太阳视运动规律，为日后大量太阳视运动轨迹题目的联系与理解打好基础，地心天球模型的建立还对太阳高度、昼夜长短、日出日落方位等相关知识的进一步探究有促进作用。

利用Ephemeris软件对课堂所涉及到的相关现象及原理进行验证，可以达到巩固新知的作用，另外通过软件时间滑块的设置，可以动态展示太阳在不同时间跨度下的运动变化过程，既是对部分课堂教学内容的验证，也是对所学知识的延伸与拓展，提高了学生的知识迁移能力。

通过对日出日落方位、正午太阳高度角规律的总结，对常州太阳视运动轨迹图、太阳高度日变化曲线图起到指示作用。

教学环节三：绘制常州二分二至日的太阳视运动轨迹图及太阳高度日变化曲线图

【活动探究】通过以上内容的学习，同学们能否画出常州的太阳视运动轨迹图以及太阳高度日变化曲线图，以二分二至日为例。

运用所学习的地心天球模型、太阳视运动轨迹等知识画出常州的太阳视运动轨迹图及太阳高度日变化曲线图。

理论联系实际，通过运用所学习的知识来解决现实中的问题，来提高学生对知识的掌握程度。

课堂小结

本节课我们共同学习了太阳高度角的变化及太阳视运动轨迹，这节课知识点要求较强的理解与空间感，需要大家课后在不断的练习中巩固新知。课后每位同学可以试一试画出极点与极圈之间以及极圈上的太阳视运动轨迹图，看看与我们所学习的其他几个特殊点有什么不同。

课下尝试绘制极圈、极圈与极点之间的太阳视运动轨迹图。

布置趣味性课后作业的目的在于巩固课堂教学效果，提高学生综合素养。