一、從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題：為什么要研究南極極晝？演講人CONTENTS從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題：為什么要研究南極極晝？實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備：材料、原理與目標(biāo)實(shí)驗(yàn)操作：從步驟到觀察，逐步解密極晝從實(shí)驗(yàn)到結(jié)論：極晝現(xiàn)象的科學(xué)解釋總結(jié)與升華：從模擬實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維目錄2025小學(xué)六年級(jí)科學(xué)上冊南極極晝現(xiàn)象模擬實(shí)驗(yàn)操作課件各位同學(xué)、老師們：今天，我們將共同走進(jìn)一個(gè)充滿探索樂趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂——通過模擬實(shí)驗(yàn)，揭開南極極晝現(xiàn)象的神秘面紗。作為一線科學(xué)教師，我曾帶領(lǐng)多屆學(xué)生開展此類實(shí)驗(yàn)，見證過孩子們從“這怎么可能？”的疑惑，到“原來如此！”的頓悟。今天，就讓我們以觀察者、研究者的身份，用最貼近生活的材料、最直觀的操作，一步步理解這一特殊的自然現(xiàn)象。01從生活現(xiàn)象到科學(xué)問題：為什么要研究南極極晝？1晝夜交替的“常規(guī)”與“例外”同學(xué)們都知道，我們生活的地方每天都會(huì)經(jīng)歷白天和黑夜的交替，這是地球自轉(zhuǎn)帶來的“常規(guī)操作”。但在地球的兩端——南極和北極，卻存在一種“打破常規(guī)”的現(xiàn)象：每年秋分（約9月23日）到次年春分（約3月21日）期間，南極地區(qū)會(huì)出現(xiàn)“太陽永不落下”的極晝現(xiàn)象；而另一端的北極則會(huì)陷入漫長的極夜。這種“半年白天、半年黑夜”的特殊現(xiàn)象，與地球的運(yùn)動(dòng)方式密切相關(guān)。2極晝現(xiàn)象的現(xiàn)實(shí)意義極晝并非只存在于教科書上的“冷門知識(shí)”。南極科考隊(duì)員在極晝期間開展工作時(shí)，需要適應(yīng)24小時(shí)的光照；企鵝等南極生物的作息規(guī)律也會(huì)因極晝發(fā)生改變；甚至衛(wèi)星觀測、極光研究等科學(xué)活動(dòng)，都需要以極晝現(xiàn)象的規(guī)律為基礎(chǔ)。理解極晝，就是理解地球與太陽的“共舞”，更是理解生命如何適應(yīng)極端環(huán)境的第一步。3從觀察到實(shí)驗(yàn)：模擬的價(jià)值直接前往南極觀察極晝顯然不現(xiàn)實(shí)，但科學(xué)研究中常用“模擬實(shí)驗(yàn)”來還原復(fù)雜現(xiàn)象。通過模擬地球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)）、地軸的傾斜角度等關(guān)鍵因素，我們可以在教室中“復(fù)刻”南極極晝的形成過程。這不僅能幫助我們理解抽象的天文現(xiàn)象，更能培養(yǎng)“用簡單模型解釋復(fù)雜世界”的科學(xué)思維。02實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備：材料、原理與目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)材料清單（易獲取、安全性高）STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1為了讓實(shí)驗(yàn)貼近同學(xué)們的生活，我們選擇以下材料（可提前讓學(xué)生分組準(zhǔn)備）：主模型：地球儀（建議選擇帶地軸支架的標(biāo)準(zhǔn)地球儀，地軸傾斜角度約23.5）光源：手電筒（或手機(jī)閃光燈，模擬太陽）輔助工具：橡皮泥（固定地球儀位置）、記號(hào)筆（標(biāo)記南極點(diǎn)）、白色卡紙（輔助觀察光照范圍）、量角器（驗(yàn)證地軸傾斜角度）記錄工具：實(shí)驗(yàn)記錄表（含時(shí)間、光照范圍、結(jié)論等欄目）、相機(jī)（拍攝關(guān)鍵步驟）2核心原理：地球運(yùn)動(dòng)的“雙模式”要理解極晝，必須明確地球的兩種運(yùn)動(dòng)方式：自轉(zhuǎn)：地球繞地軸自西向東旋轉(zhuǎn)，周期約24小時(shí)，導(dǎo)致晝夜交替。公轉(zhuǎn)：地球繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，周期約365天，導(dǎo)致四季變化。而極晝的關(guān)鍵，在于地球公轉(zhuǎn)時(shí)“地軸始終傾斜且指向北極星附近”這一特性（地軸與公轉(zhuǎn)軌道面的夾角約66.5，與赤道面夾角約23.5）。這種傾斜使得太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間移動(dòng)，從而導(dǎo)致不同緯度地區(qū)的晝夜長短變化——當(dāng)太陽直射南半球時(shí)，南極地區(qū)會(huì)因“傾斜”而持續(xù)被陽光照射，形成極晝。3實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)（分層設(shè)定）基礎(chǔ)目標(biāo)：通過模擬實(shí)驗(yàn)觀察南極極晝現(xiàn)象，記錄光照范圍隨地球公轉(zhuǎn)變化的規(guī)律。01能力目標(biāo)：理解地軸傾斜、地球公轉(zhuǎn)與極晝現(xiàn)象的因果關(guān)系，提升“模型與解釋”的科學(xué)探究能力。02情感目標(biāo)：激發(fā)對天文現(xiàn)象的好奇心，感受“用科學(xué)方法破解自然密碼”的成就感。0303實(shí)驗(yàn)操作：從步驟到觀察，逐步解密極晝1第一步：搭建“迷你太陽系”——固定模型與光源操作細(xì)節(jié)：將地球儀放置在桌面中央，用橡皮泥固定底座，確保地軸傾斜角度為23.5（可用量角器測量地軸與桌面的夾角是否為66.5，因?yàn)?0-23.5=66.5）；將手電筒（太陽模型）放置在距離地球儀約50厘米的位置，確保光線能覆蓋整個(gè)地球儀（若光線過強(qiáng)，可包裹一層薄紙巾柔化）。教師提示：這一步的關(guān)鍵是“還原真實(shí)的地軸傾斜狀態(tài)”。我曾見過學(xué)生因忽略地軸角度，直接將地球儀“立起來”（地軸垂直桌面），結(jié)果無法觀察到極晝——這恰好說明“傾斜”是極晝形成的必要條件。2第二步：模擬地球自轉(zhuǎn)——觀察常規(guī)晝夜交替操作細(xì)節(jié)：保持手電筒位置不變，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)地球儀（自西向東，即從北極上空看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)），觀察南極點(diǎn)（用記號(hào)筆標(biāo)記）的光照變化。此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)：南極點(diǎn)與其他地區(qū)一樣，隨自轉(zhuǎn)而經(jīng)歷晝夜交替（約24小時(shí)一個(gè)周期）。學(xué)生記錄：在實(shí)驗(yàn)記錄表中填寫“自轉(zhuǎn)時(shí)南極點(diǎn)光照狀態(tài)”（交替變化），并標(biāo)注“無持續(xù)光照”。3第三步：模擬地球公轉(zhuǎn)——解鎖極晝的關(guān)鍵操作細(xì)節(jié)：保持地軸傾斜方向不變（始終指向“教室后方某固定點(diǎn)”，模擬北極星方向），以地球儀為中心，讓手電筒沿“橢圓形軌道”（可用粉筆畫出軌跡）移動(dòng)，模擬地球繞太陽公轉(zhuǎn)的四個(gè)關(guān)鍵位置：春分（3月21日）、夏至（6月22日）、秋分（9月23日）、冬至（12月22日）。每移動(dòng)到一個(gè)位置，暫停并觀察南極點(diǎn)的光照情況。分階段觀察：春分/秋分：手電筒直射赤道（地球儀赤道與光線垂直），此時(shí)南極點(diǎn)剛好處于晨昏線上，晝夜等長（各12小時(shí)）。夏至：手電筒直射北回歸線（地球儀北回歸線與光線垂直），此時(shí)南極點(diǎn)完全處于陰影中，出現(xiàn)極夜。3第三步：模擬地球公轉(zhuǎn)——解鎖極晝的關(guān)鍵冬至：手電筒直射南回歸線（地球儀南回歸線與光線垂直），此時(shí)南極點(diǎn)完全被光照覆蓋，無論地球儀如何自轉(zhuǎn)，南極點(diǎn)始終處于白天——這就是極晝！教師引導(dǎo)：當(dāng)學(xué)生觀察到冬至位置的南極點(diǎn)“永遠(yuǎn)被照亮”時(shí)，往往會(huì)發(fā)出驚嘆。此時(shí)可追問：“如果地軸不傾斜，還會(huì)有極晝嗎？”通過對比實(shí)驗(yàn)（將地軸調(diào)整為垂直桌面），學(xué)生能直觀看到：地軸不傾斜時(shí)，所有緯度晝夜等長，極晝極夜消失——這進(jìn)一步驗(yàn)證了“地軸傾斜”是極晝形成的核心條件。4第四步：量化記錄——用數(shù)據(jù)說話記錄要求：每個(gè)公轉(zhuǎn)位置下，測量南極地區(qū)被光照覆蓋的緯度范圍（如冬至?xí)r，南極圈66.5S以內(nèi)全部被光照覆蓋），并繪制“光照范圍變化圖”（橫軸為公轉(zhuǎn)時(shí)間，縱軸為緯度）。數(shù)據(jù)示例：|公轉(zhuǎn)位置|南極圈（66.5S）內(nèi)光照狀態(tài)|南極點(diǎn)光照狀態(tài)||----------|----------------------------|----------------||春分|部分光照（晨昏線經(jīng)過）|晝夜等長||夏至|完全陰影（極夜）|極夜||秋分|部分光照（晨昏線經(jīng)過）|晝夜等長||冬至|完全光照（極晝）|極晝|5第五步：拓展驗(yàn)證——對比北極極晝操作延伸：將觀察點(diǎn)從南極點(diǎn)改為北極點(diǎn)，重復(fù)公轉(zhuǎn)模擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)：夏至?xí)r北極出現(xiàn)極晝，冬至?xí)r北極出現(xiàn)極夜——這與南極的極晝極夜恰好相反，進(jìn)一步印證了“太陽直射點(diǎn)移動(dòng)”與“極晝分布”的關(guān)系。04從實(shí)驗(yàn)到結(jié)論：極晝現(xiàn)象的科學(xué)解釋1現(xiàn)象背后的“三大推手”通過實(shí)驗(yàn)，我們可以總結(jié)出南極極晝形成的三個(gè)必要條件：01地球的公轉(zhuǎn)：提供了太陽直射點(diǎn)移動(dòng)的基礎(chǔ)。02地軸的傾斜（約23.5）：導(dǎo)致太陽直射點(diǎn)在南北回歸線之間往返。03地軸指向的穩(wěn)定性（始終指向北極星附近）：確保傾斜方向不變，極晝極夜現(xiàn)象有規(guī)律地交替。042實(shí)驗(yàn)與真實(shí)的“鏡像關(guān)系”我們的模擬實(shí)驗(yàn)雖簡化了地球公轉(zhuǎn)軌道（用圓形代替橢圓）、忽略了大氣折射等因素，但核心變量（地軸傾斜、公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）與真實(shí)情況一致。正如科學(xué)家用“地球儀+手電筒”解釋復(fù)雜天文現(xiàn)象一樣，科學(xué)模型的價(jià)值在于抓住主要矛盾，用簡單形式揭示本質(zhì)規(guī)律。3走出課堂：極晝與生活的聯(lián)結(jié)1科考故事：南極科考站（如中國長城站、中山站）的科學(xué)家會(huì)在極晝期間集中開展戶外考察，因?yàn)槌掷m(xù)光照能提供更安全的工作環(huán)境（無需應(yīng)對極夜的低溫與黑暗）。2生物適應(yīng)：南極的企鵝、海豹等動(dòng)物會(huì)利用極晝的“超長白天”大量捕食，儲(chǔ)存能量以應(yīng)對即將到來的極夜。3文化現(xiàn)象：挪威、冰島等靠近北極的國家，會(huì)在極晝期間舉辦“午夜太陽節(jié)”，人們在24小時(shí)的陽光下開展戶外活動(dòng)——這與南極極晝雖緯度相反，卻共享“太陽不落”的神奇。05總結(jié)與升華：從模擬實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維總結(jié)與升華：從模擬實(shí)驗(yàn)到科學(xué)思維同學(xué)們，今天我們通過一個(gè)簡單的模擬實(shí)驗(yàn)，不僅看到了南極極晝的“模樣”，更理解了它“為什么會(huì)發(fā)生”。這就是科學(xué)探究的魅力：用身邊的材料搭建模型，用觀察和記錄尋找規(guī)律，用邏輯推理揭示本質(zhì)?；仡檶?shí)驗(yàn)過程，我們經(jīng)歷了“提出問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—操作觀察—分析結(jié)論—聯(lián)系實(shí)際”的完整科學(xué)探究