综合与实践2 白昼时长的规律探究（课件）--2024新人教版七年级数学下册课件

买合苏迪古丽·买买提托克逊县第二中学15909954880综合与实践 2 白昼时长的规律探究活动背景白昼时长的变化与地球的公转、自转紧密相关，影响着地球上生物的活动和生态系统的运行，也与人类的生产生活息息相关。从农业生产中农作物的光照需求，到人们日常作息的调整，白昼时长都扮演着重要角色。通过探究白昼时长的规律，不仅能深入理解地球运动的奥秘，还能提升数据分析与科学探究能力，感受数学在解释自然现象中的应用。活动目标学会收集、整理和分析不同地区、不同季节的白昼时长数据，掌握数据处理的基本方法。能够运用统计图表（如折线图、柱状图）直观展示白昼时长的变化规律，提升图表制作与解读能力。理解地球公转和自转对白昼时长的影响机制，用数学和科学知识解释白昼时长变化现象。培养团队协作、自主探究和创新思维能力，增强对自然科学的兴趣和探索精神。活动准备分组：每组成员 4-5 人，推选组长负责组织协调，成员分工为数据收集员、图表绘制员、资料整理员和汇报员。工具材料：笔记本、直尺、圆规、量角器、坐标纸、计算器；有条件的小组可准备电脑及数据分析软件（如 Excel）。知识储备：复习地球公转、自转的基本知识，了解黄赤交角的概念；回顾统计图表（折线图、柱状图等）的绘制方法和特点。数据收集渠道：天文科普网站（如中国天文科普网、NASA 官网天文板块）查询历史天文数据。气象局官网或当地气象部门获取本地多年白昼时长统计数据。天文观测软件（如 Stellarium）模拟不同时间、地点的白昼时长。活动过程第一阶段：确定探究方向与规划方案（30 分钟）探究主题细化：各小组围绕白昼时长，确定具体探究方向，如 “本地一年中白昼时长的季节变化规律”“不同纬度地区夏至日白昼时长差异研究”“近 50 年全球白昼时长的变化趋势分析” 等。方案制定：明确数据收集计划，包括收集的数据类型（如不同日期的日出日落时间、白昼时长）、收集范围（特定地区、全球范围等）、收集时间跨度（一年、多年）和收集方法（网络查询、实地观测等）。规划数据整理与分析方法，确定使用的统计图表类型，如何从图表中提取关键信息、分析规律。安排小组成员任务分工，确保每个环节都有专人负责。第二阶段：数据收集（60 分钟）实地观测：选择天气晴朗的日子，小组成员在本地固定地点，借助指南针确定正东方和正西方，使用计时器记录日出和日落时间，连续观测一个月或更长时间，获取本地白昼时长的一手数据。观测时注意记录日期、天气状况等信息。网络查询：按照计划，从天文科普网站、气象局官网等渠道收集所需的历史数据和不同地区的数据。数据收集员要仔细核对数据的准确性和完整性，将数据整理成电子表格或纸质表格，注明数据来源。软件模拟：利用天文观测软件，设置不同的地理位置（如不同纬度的城市）和时间（如一年中的不同日期），模拟并记录对应的白昼时长数据。注意软件设置的参数要准确，以确保模拟数据的可靠性。第三阶段：数据整理与图表绘制（60 分钟）数据整理：对收集到的数据进行清洗，剔除异常值和错误数据。计算白昼时长（日落时间 - 日出时间），统计不同时间段（如每月、每季度）、不同地区的白昼时长平均值、最大值、最小值等统计量。资料整理员将整理好的数据分类归档，方便后续分析。绘制折线图：图表绘制员以时间（如月份、年份）为横轴，白昼时长为纵轴，绘制本地或特定地区白昼时长随时间变化的折线图。通过折线的起伏，直观展示白昼时长的变化趋势，标注关键时间点（如夏至、冬至）的白昼时长。绘制柱状图：若探究不同纬度地区的白昼时长差异，以纬度为横轴，以对应地区在特定日期（如夏至日）的白昼时长为纵轴，绘制柱状图。不同高度的柱子清晰呈现出不同纬度地区白昼时长的对比情况。第四阶段：数据分析与规律总结（40 分钟）小组讨论：围绕绘制的统计图表，小组成员共同分析白昼时长的变化规律。讨论在本地，白昼时长在一年中何时最长、何时最短，变化幅度如何；不同纬度地区白昼时长差异的特点，是否与理论上的地球公转知识相符等问题。数学模型构建（选做）：有能力的小组尝试用数学函数来近似描述白昼时长随时间或纬度的变化规律。例如，对于本地白昼时长的季节变化，可尝试用三角函数模型来拟合，通过计算函数参数，更精确地表达变化趋势。规律总结：结合地球公转、自转知识，解释从数据中发现的白昼时长变化规律。如由于地球公转过程中黄赤交角的存在，导致太阳直射点在南北回归线之间移动，从而造成不同地区、不同季节白昼时长的变化。撰写规律总结报告，包括数据呈现的规律、背后的科学原理以及小组的分析思考过程。第五阶段：成果展示与交流（30 分钟）小组汇报：汇报员通过 PPT 或展板，向全班展示小组的探究成果。内容包括探究主题、数据收集过程与来源、绘制的统计图表、分析得出的白昼时长变化规律以及对相关科学原理的解释。重点阐述小组在探究过程中的发现和思考。互动交流：其他小组同学提出疑问、发表见解，汇报小组进行解答和交流。讨论不同小组探究结果的异同，分析产生差异的原因，如数据收集范围、方法的不同等。教师引导学生进一步思考白昼时长变化对生态环境、人类活动的影响等拓展问题。活动评价评价维度方案设计（20 分）：探究主题明确、有价值，方案规划合理，数据收集方法可行，成员分工明确。数据质量（20 分）：数据收集全面、准确，整理规范，统计量计算正确，能有效支撑探究结论。图表制作（30 分）：图表类型选择恰当，绘制准确、美观，标注清晰，能清晰展示白昼时长变化规律。分析结论（20 分）：能深入分析数据，准确总结白昼时长变化规律，结合科学知识解释合理，思考有深度。团队协作（10 分）：小组合作默契，成员积极参与，在探究过程中相互配合、共同解决问题。评价方式小组自评：各小组依据评价表，对自身在活动中的表现进行自我评价，总结优点与不足。组间互评：小组之间互相评价，学习其他小组的优点，提出改进建议。教师评价：教师综合小组自评、组间互评结果，结合对小组活动过程的观察，给出最终评价，并对各小组的探究成果进行点评和总结。活动拓展对比不同年份数据：收集多年的白昼时长数据，对比分析不同年份之间白昼时长的细微变化，探究是否存在长期趋势，如地球自转速度变化对白昼时长的影响。探究白昼时长与生态关系：研究白昼时长变化对本地动植物的生长、繁殖、迁徙等行为的影响，如某些鸟类的迁徙时间与白昼时长的关联，撰写小论文阐述生态与白昼时长的相互关系。模拟实验探究：利用地球仪、手电筒等材料，模拟地球公转和自转过程，观察不同位置、不同时间的光照情况，直观感受白昼时长的变化原理，并制作模拟实验视频记录过程。1. 学生能够理解白昼时长的概念，掌握收集、整理和分析数据的基本方法.2. 通过观察、测量、记录和分析数据的过程，培养学生的观察能力、实践能力和数据分析能力.3. 激发学生对自然现象的好奇心和探索欲望，培养学生的科学精神和创新意识，增强团队合作意识和交流能力.重点：运用统计图表展示白昼时长的变化规律，理解其背后的数学原理.难点：引导学生从数据中发现规律，并进行合理的解释和推断. 同学们，为什么夏天的白天比冬天长? 你们有没有注意过不同季节、不同地区的白昼时长是不一样的呢?你们想不想知道白昼时长的变化有什么规律呢? 今天我们就一起来探究白昼的时长规律. 探究北京白昼时长的变化规律活动1：阅读教材 P188-189 内容，通过收集北京 2024 年二十四节气的日出、日落时刻的数据，来探究北京白昼时长的变化规律. 通过查阅资料，可以收集到北京 2024 年全年日出、日落时刻的数据.通过对数据的分析比较，可以发现不少有趣的规律,例如：活动任务(1)1 月 12 日到 6 月 11 日，日出时刻由 7:36 逐渐提前到 4:45 ，平均每天依次提前约 1 min 8 s；(2) 6 月 17 日到 12 月 29 日，日出时刻由 4:45 又逐渐推迟到 7:36 ，平均每天推迟 53 s；(3) 1月1日到 1 月 12 日和 12 月 29 日到 12 月 31 日，每天的日出时刻大约为 7:36 ，6 月 11 日到 6 月 17 日，每天的日出时刻大约为 4:45 . 它们反映了北京日出时刻的部分变化规律.那么，如何较为全面地刻画北京白昼时长的变化规律呢? 我们知道，北京全年的日出、日落时刻数据繁多能否选用其中一些具有代表性的数据来刻画呢?表1 二十四节气名称的含义任务1：收集数据完成表 2 数据填写并绘制北京 2024 年二十四节气的日出、日落时刻散点图.下面，我们通过北京2024年二十四节气日的日出、日落时刻，来探究北京白昼时长的变化规律．表2 北京 2024 年二十四节气日白昼时长整理数据立春春分立夏夏至雨水谷雨小雪大雪立秋秋分立冬冬至惊蛰清明小满芒种小暑大暑处暑白露寒露霜降小寒大寒2:004:008:006:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:00日出时刻日落时刻北京 2024 年二十四节气的日出、日落时刻散点图 描述数据任务2：你能推断出北京2024年日出、日落的规律吗?任务3：2024 年北京白昼时长是如何变化的? 请用数据和适当的统计图说明.2024 年，北京的日出时间先逐渐提前再逐渐推迟，日落时间先逐渐推迟再逐渐提前.节气白昼时长/小时春分夏至秋分冬至0369121518 从上图中看出，北京 2024年白昼时长先逐渐变大，再逐渐变小，在夏至这一天白昼时间最长. 分析数据活动2：我们知道每天日出、日落时刻受地球的自转与公转影响. 同一时期，不同地点每天日出、日落的时刻各不相同. 我们一起来探究一下影响白昼时长的因素有哪些. 探究不同维度、不同经度地区白昼时长变化规律的因素 为了探究不同纬度和不同经度地区白昼时长的变化规律，我们选择北京(基准城市)、新疆阿图什(与北京纬度大致相同但经度不同)、广东揭阳(与北京经度大致相同但纬度不同)三个城市，探究它们白昼时长的变化规律.北京阿图什揭阳(1) 收集北京、新疆阿图什、广东揭阳三地2024年二十四节气日的白昼时长数据. 观察这些数据，你能发现这三地的白昼时长是如何变化的吗? 请用适当的统计图说明.任务1 比较研究二十四节气日白昼时长城市北京二十四节气日白昼时长三地二十四节气日白昼时长(单位：h)(2) 观察统计图，你认为影响白昼时长变化的因素有哪些? 这些因素又是如何影响白昼时长的?影响白昼时长的有纬度和季节.纬度越高，白昼时长越长.(3) 2024 年这三地的平均白昼时长是多少?这三地的白昼时长是否具有 12 h 附近的天数多，其他时长的天数少的特点? 请你通过绘制这三地白昼时长的频数分布直方图，进行比较和分析.三个城市白昼时长频数分布表北京的平均白昼时长约是 12.16h，新疆阿图什的平均白昼时长约是 12.16 h，广东揭阳的平均白昼时长约是 12.13 h.这三地白昼时长的频数分布表如下：从这三地白昼时长的频数分布直方图可以看出，北京和新疆阿图什，白昼时长在 14.5~15.5h范围的最多；广东揭阳的白昼时长在 10.5~11.5h范围的最多，这三地并非 12h附近的天数多，其他时长的天数少. 总的来看，这三地白昼时长的分布范围离 12h都不是太远.讨论：我国作为农业出口大国，白昼时长的长短与农业作物的生长息息相关，你认为白昼时长的变化规律对农业生产有什么影响?思考：通过上述活动探究，你有什么收获?与大家交流讨论，说说自己的看法. 光合作用时间、生长阶段调节、播种和收获时间、生物多样性、生态平衡等.活动3: 阅读教材P191关于白昼时长的计算公式，与大家讨论下列问题：分析：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，就是一天的正午时刻.理论上，一个地区日出、日落时刻相对于当天的正午时刻应该是“对称”的( 图1 )，于是就能得到一个简单的计算公式:任务2 日出、日落时刻与正午时刻的关系白昼时长 = (正午时刻-日出时刻)×2= (日落时刻-正午时刻)×2当地的正午12时整日出、日落时刻白昼时长图1问题1：根据以上公式，如果某地的白昼时长在某个阶段逐日变得越长时，那么此地的日出时刻与日落时刻会如何变化? 为什么?日出时刻会越来越早，日落时刻会越来越晚.白昼时长 = (正午时刻-日出时刻)×2= (日落时刻-正午时刻)×2不变不变问题2：类比上述计算方法，如果已知某地后一天的日出时刻或前一天的日落时刻，如何计算此地这两日之间的黑夜时长?已知后一天的日出时刻，黑夜时长＝日出时刻×2.已知前一天的日落时刻，黑夜时长＝2×(24－日落时刻).白昼时长 = (正午时刻-日出时刻)×2= (日落时刻-正午时刻)×2问题3：观察表 2 收集的北京日出、日落时刻数据我们发现，日出、日落时刻并不是关于北京时间正午 12 时整对称的(也就是说，正午时刻不是北京时间正午 12 时整)，而是存在一定的误差. 请以小组为单位，从报刊、图书、网络等查阅资料或咨询专业人士，了解造成这种现象的原因). 有趣的护眼模式 近年来，近视已经成为影响青少年健康的重要问题而手机、电脑等电子产品是造成青少年近视的主要原因之一.为了尽量减少使用手机对眼睛带来的伤害，很多手机在系统里开发了护眼模式，这种护眼模式可以智能地识别日出、日落时刻.手机的护眼模式其他的护眼模式任务 我们知道，各地每天的日出、日落时刻并不相同，而手机的使用者可能分布在全国乃至全世界不同的地方.那么智能手机是如何智能地识别日出、日落时刻的变化呢? 请你查阅相关资料，了解背后的道理吧.活动过程1.组建合作团队2.方案构思3.方案实施4.展示交流本次综合实践活动需班级内 5~8 人成组，每人一组且每组设负责人.小组成员进行充分的讨论与交流，集思广益，形成解决上述任务的方案.按小组方案分工，让成员任务明确，依研究步骤实施，完成任务并形成报告.制作汇报演示文稿，选代表展示成果，分享经验、困难及解决方法，反思不足. 通过成果展示与交流，基于各组完成的研究报告，根据情况选择任务完成表、表现评分表、自我反思表等进行评价.与老师和全班同学一起，通过质疑、辩论、评价，总结成果，分享体会，分析不足，开展自我评价、同学评价和教师评价，完成本次综合与实践活动.活动评价1. 通过前面的活动探究，我们知道白昼时长的长短对农作物的生长有着方方面面的影响，试着查阅相关资料，结合下列素材，做一做相关的数据分析.任务 1：查阅相关资料，了解全国各地农作物的一些地域分布特征，结合表格中的内容，说说你的看法.任务2：结合你所处的地域，你觉得农作物的种植结合当地的白昼时长应该遵循怎样的种植规律，可实地了解相关情况，看看与你推断的是否符合.任务3：对于作物的种植与生长，你有什么建议?通过这个课题的学习，你学到了什么?续表续表续表续表任务3 分析数据1.你能推断出北京2024年日出，日落时刻有什么规律吗？【解】北京2024年日出时刻规律：从小寒开始到夏至逐渐变早，夏至时达到最早，然后再逐渐变晚；日落时刻规律：从小寒开始到夏至逐渐变晚，夏至时达到最晚，然后再逐渐变早.2.北京2024年中哪一天的白昼最长？这一天是否也是日出最早、日落最晚的一天？【解】夏至白昼最长，这一天并不是日出最早、日落最晚的一天.3.北京2024年白昼时长是如何变化的？【解】白昼时长变化规律：从小寒开始到夏至逐渐变长，夏至时达到最长，然后再逐渐变短，冬至最短.确定实践活动主题活动准备分配活动任务查阅资料、整理数据描述、分析数据结论总结阿木提江·塔西吐木尔托克逊县第一中学13899326086