一、課程導(dǎo)入：從熟悉的晝夜交替到特殊的"永晝永夜"演講人CONTENTS課程導(dǎo)入：從熟悉的晝夜交替到特殊的"永晝永夜"現(xiàn)象認(rèn)知：什么是極晝極夜？成因探究：為什么會(huì)出現(xiàn)極晝極夜？影響與適應(yīng)：極晝極夜下的自然與生命拓展思考：如果地軸不傾斜，世界會(huì)怎樣？總結(jié)與升華：從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)思維目錄2025小學(xué)五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)極晝極夜的現(xiàn)象解釋課件01課程導(dǎo)入：從熟悉的晝夜交替到特殊的"永晝永夜"課程導(dǎo)入：從熟悉的晝夜交替到特殊的"永晝永夜"同學(xué)們，每天清晨，當(dāng)?shù)谝豢|陽光透過窗戶灑在課桌上，我們知道"白天"開始了；傍晚夕陽西沉，夜色籠罩校園，我們又迎來"黑夜"。這種晝夜交替的現(xiàn)象，是我們?cè)偈煜げ贿^的自然規(guī)律。但你們有沒有想過——世界上是否存在"太陽永遠(yuǎn)不落山"或"天空永遠(yuǎn)見不到太陽"的地方？去年暑假，我在天文館做志愿講解時(shí)，遇到一位來自北極科考隊(duì)的叔叔。他給我看了一組照片：6月的北極，太陽掛在天空中緩緩轉(zhuǎn)圈，24小時(shí)都不會(huì)落下；而12月的北極，連續(xù)幾個(gè)月只能看到星星和月亮，太陽始終躲在地平線以下。這種"永晝"與"永夜"交替的現(xiàn)象，就是我們今天要探究的主題——極晝極夜。02現(xiàn)象認(rèn)知：什么是極晝極夜？1科學(xué)定義的準(zhǔn)確把握極晝（PolarDay）指在地球高緯度地區(qū)，一天24小時(shí)內(nèi)太陽始終位于地平線以上的現(xiàn)象；極夜（PolarNight）則是太陽始終位于地平線以下，24小時(shí)全為黑夜的現(xiàn)象。需要特別說明的是，"極"字在此指地球的兩極（北極和南極）及其附近區(qū)域，而非僅指南北極點(diǎn)。2典型案例的直觀呈現(xiàn)北極地區(qū)：北緯6634′（北極圈）以北的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)極晝極夜。例如挪威的特羅姆瑟（北緯6940′），每年5月20日至7月22日經(jīng)歷極晝，11月25日至1月21日經(jīng)歷極夜。01南極地區(qū)：南緯6634′（南極圈）以南的區(qū)域。我國南極長城站（南緯6213′）因位于南極圈以北，沒有極晝極夜；而中山站（南緯6922′）則每年會(huì)有50天左右的極晝和極夜。01特殊觀測(cè)：北極點(diǎn)（北緯90）的極晝從春分（3月21日前后）持續(xù)到秋分（9月23日前后），共約186天；極夜則從秋分持續(xù)到次年春分，約179天（因地球公轉(zhuǎn)軌道是橢圓，冬半年稍短）。013與普通晝夜的核心區(qū)別普通地區(qū)的晝夜交替周期為24小時(shí)，太陽每天東升西落；而極晝極夜地區(qū)的"晝夜"周期以月甚至季度為單位。例如北極圈內(nèi)的摩爾曼斯克（北緯6858′），極晝期間太陽會(huì)在天空中劃出一個(gè)"螺旋圈"，最低點(diǎn)僅接近地平線但不落下；極夜期間最亮的時(shí)候是"晨昏蒙影"（太陽在地平線下6-18時(shí)的微光），而非完全黑暗。03成因探究：為什么會(huì)出現(xiàn)極晝極夜？成因探究：為什么會(huì)出現(xiàn)極晝極夜？要理解極晝極夜，我們需要回到地球運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。就像解開一道數(shù)學(xué)題，需要逐步拆解已知條件。1基礎(chǔ)條件：地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)：地球繞地軸自西向東旋轉(zhuǎn)，周期約24小時(shí)，這是晝夜交替的直接原因。但如果只有自轉(zhuǎn)，地球上每個(gè)地方每天都會(huì)經(jīng)歷晝夜交替，不會(huì)有極晝極夜。公轉(zhuǎn)：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)近似正圓的橢圓，周期約365天。公轉(zhuǎn)使太陽直射點(diǎn)在南北回歸線（北緯2326′至南緯2326′）之間往返移動(dòng)，形成四季變化。2關(guān)鍵因素：地軸的傾斜角度地球有一個(gè)重要的"身體特征"——地軸（連接南北兩極的假想軸）與公轉(zhuǎn)軌道面（黃道面）之間存在約6634′的夾角（即地軸傾斜角度為2326′）。這個(gè)角度看似普通，卻是極晝極夜產(chǎn)生的"密碼"。舉個(gè)例子：想象你手中有一個(gè)陀螺，當(dāng)陀螺直立旋轉(zhuǎn)時(shí)（地軸垂直公轉(zhuǎn)軌道面），無論怎么轉(zhuǎn)，陀螺上每個(gè)點(diǎn)都會(huì)均勻接受"陽光"（假設(shè)你用手電筒模擬太陽）；但如果陀螺傾斜著轉(zhuǎn)（地軸傾斜），陀螺頂部（北極）在某段時(shí)間會(huì)一直朝向"陽光"，底部（南極）則會(huì)一直背向"陽光"，這就是極晝極夜的微觀模擬。3動(dòng)態(tài)過程：太陽直射點(diǎn)移動(dòng)與極晝極夜的關(guān)系讓我們用"時(shí)間軸+空間軸"來還原這一過程：春分（3月21日前后）：太陽直射赤道，全球晝夜平分。此時(shí)地軸北端（北極）開始傾向太陽。春分→夏至（6月22日前后）：太陽直射點(diǎn)北移至北回歸線（北緯2326′）。隨著地球公轉(zhuǎn)，北極地區(qū)逐漸被"陽光覆蓋"：北極圈（北緯6634′）在夏至日首次出現(xiàn)極晝，且越往北極點(diǎn)，極晝持續(xù)時(shí)間越長。夏至→秋分（9月23日前后）：太陽直射點(diǎn)南移回赤道。北極地區(qū)的極晝范圍逐漸縮小，至秋分日全球再次晝夜平分。秋分→冬至（12月22日前后）：太陽直射點(diǎn)南移至南回歸線（南緯2326′），南極地區(qū)開始出現(xiàn)極晝，北極地區(qū)則出現(xiàn)極夜。冬至→次年春分：太陽直射點(diǎn)北移回赤道，南極極晝范圍縮小，北極極夜范圍縮小。4數(shù)據(jù)驗(yàn)證：極晝極夜的緯度-時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系通過天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們可以總結(jié)出規(guī)律：某緯度（φ）的極晝/極夜持續(xù)天數(shù)（D）與緯度的關(guān)系為：當(dāng)φ>6634′時(shí)，D=2×arccos(tanφ×tan2326′)×(365/360)（公式中的角度需轉(zhuǎn)換為弧度計(jì)算）例如：北緯70的極晝持續(xù)約65天，北緯80約134天，北緯90約186天。這組數(shù)據(jù)驗(yàn)證了"緯度越高，極晝極夜持續(xù)時(shí)間越長"的結(jié)論，也解釋了為何南極圈和北極圈（6634′）是極晝極夜的"起始線"——低于這個(gè)緯度的地區(qū)，太陽每天仍會(huì)升起和落下。04影響與適應(yīng)：極晝極夜下的自然與生命1自然環(huán)境的獨(dú)特性溫度變化：極晝期間，雖然太陽24小時(shí)照射，但因太陽高度角低（例如北極夏至日太陽高度僅2326′），地面接收的熱量有限，平均氣溫仍在0℃以下；極夜期間，缺乏太陽輻射，氣溫可降至-50℃以下（南極東方站曾記錄到-89.2℃的極端低溫）。光照特征：極晝的"白天"并非我們熟悉的"烈日當(dāng)空"，而是太陽始終貼著地平線附近，天空呈現(xiàn)柔和的橙紅色；極夜的"黑夜"也并非完全黑暗，月光、極光（由太陽帶電粒子與地球磁場(chǎng)作用產(chǎn)生）和恒星光芒會(huì)照亮天空。2生物的生存智慧1植物：北極苔原的植物（如北極柳、苔蘚）會(huì)在極晝期間快速完成生長周期——從發(fā)芽到開花僅需2-3周，利用24小時(shí)光照進(jìn)行光合作用。2動(dòng)物：北極馴鹿會(huì)調(diào)整生物鐘，在極晝期間減少睡眠，大量進(jìn)食儲(chǔ)存脂肪；南極企鵝則在極晝的夏季集中繁殖，利用豐富的食物（磷蝦）喂養(yǎng)幼崽。3人類：北極圈內(nèi)的原住民（如因紐特人）會(huì)通過建造圓頂冰屋（雪屋）、使用海豹油燈照明等方式適應(yīng)極夜；現(xiàn)代科考站則配備人工照明系統(tǒng)，幫助科研人員調(diào)節(jié)生物鐘。3對(duì)人類活動(dòng)的啟示1極晝極夜現(xiàn)象不僅是自然奇觀，更影響著人類的生產(chǎn)生活：2航運(yùn)：北極航道在夏季極晝期間冰層融化，成為連接亞歐的"黃金水道"。3天文觀測(cè)：南極極夜期間，大氣穩(wěn)定、光照干擾少，是觀測(cè)恒星和星系的理想時(shí)期（我國南極昆侖站就建有天文觀測(cè)站）。4旅游："極晝午夜太陽"和"極夜極光"已成為高緯度地區(qū)的特色旅游資源，挪威、冰島等地的"極晝音樂節(jié)"吸引全球游客。05拓展思考：如果地軸不傾斜，世界會(huì)怎樣？拓展思考：如果地軸不傾斜，世界會(huì)怎樣？通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道地軸傾斜是極晝極夜產(chǎn)生的關(guān)鍵。假設(shè)地軸與公轉(zhuǎn)軌道面垂直（傾斜角度為0），會(huì)發(fā)生什么？太陽直射點(diǎn)將始終位于赤道，全球全年晝夜平分，沒有四季變化。極晝極夜現(xiàn)象消失，南北極地區(qū)每天也會(huì)經(jīng)歷12小時(shí)白天、12小時(shí)黑夜。氣候帶將變得單一，中緯度地區(qū)可能不再有明顯的春夏秋冬。這個(gè)假設(shè)讓我們更深刻地理解：地球的"傾斜"不僅創(chuàng)造了極晝極夜的奇觀，更塑造了豐富多彩的氣候和生態(tài)系統(tǒng)。正如天文科學(xué)家卡爾薩根所說："地球的每一個(gè)獨(dú)特特征，都是生命得以繁衍的密碼。"06總結(jié)與升華：從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)思維總結(jié)與升華：從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)思維同學(xué)們，今天我們從"為什么會(huì)有極晝極夜"出發(fā)，一步步探究了地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)、地軸傾斜的關(guān)系，用數(shù)據(jù)驗(yàn)證了緯度與極晝極夜時(shí)長的規(guī)律，還了解了生命在極端環(huán)境中的適應(yīng)智慧。這就是科學(xué)探究的魅力——從看似"特殊"的現(xiàn)象入手，發(fā)現(xiàn)背后普遍的自然規(guī)律