学校经纬度测量的实验设计

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一、活动目的

    此次活动的教学设计旨在培养学生的科学探究精神、合作精神和动手实践的操作能力，体验科学探究的艰辛和成就感，提高科学素养。

    通过对学校经纬度的测量，掌握太阳高度的变化规律，培养地理观测能力和时间能力，并且可进一步理解正午太阳高度、地方时差的含义及其计算方法，培养学生的地理思维能力和地理计算能力。

二、活动内容

    依据杆影法和正午太阳高度的计算公式，测量出学校的地理纬度；依据地方时差和经度差的对应关系，测算学校的地理经度。

三、理论依据

1、测量纬度（杆影法）：太阳直射点在一年之中会作有规律的周期运动，在这过程中各地的正午太阳高度也会随着发生变化，而当地的正午太阳高度不仅与太阳直射点的纬度有关，与当地的纬度也有直接关系。

各小组确定好标杆并且量出标杆长度L1（大致1m左右），先通过早上6点日出时的杆影确定方向坐标，接着在中午时标杆的影子与所画的正北线重合时（即石狮当地地方时为十二点时），量出标杆影子L2，利用数学公式计算出石狮当日的正午太阳高度角H，再通过已知该日（秋分日）前后太阳直射纬度——赤道（0°），最后利用公式（H=90°—纬度差）求出学校的纬度δ。

2、测量经度（时差法）：由于地球自西向东自转，在同纬度地区，相对位置偏东的地区的时刻要早一些。因经度而不同的时刻，统称为地方时，经度每隔15°，地方时相差一小时；经度每隔1°，地方时相差4分钟；经度每隔1′，地方时相差4秒钟，经度上的微小差别，都能造成相应的地方时差。

确定好标杆的正北方向之后，当北京时间12时后（通过校正后的手表或收音机确定），按下秒表；当杆影和正北方向重合时停止秒表，记录北京时间正午十二点到学校地方时十二点的时间差ΔT（由于石狮经度比北京时间所在经线（120°E）偏西，因此北京时间正午十二点之后再过一小段时间，才到石狮当地地方时的十二点），最后通过所得时间差换算经度差，得出学校经度Φ（该地经度=120°E-ΔT/4min）

四、活动准备

1、人员准备

分六个小组，每组6-7人。

2、器材准备

标杆、皮尺或拉尺、手表（与北京时间校准）、计算器、粉笔、实验记录本、相机等记录媒体。

3、天气情况

秋分日前后，天气晴朗（正午十二点时立竿见影）。

五、活动过程



2010年9月23日（秋分日）前后，天气晴朗，学校高三年的同学们在中午放学后兴致勃勃地来到学校校标周围的操场进行“学校经纬度测量实验”的地理课外测量活动。

① 取一根长度约1m的标杆，找一块水平地面，将圆杆垂直竖立在地面上，量出标杆长度L1；

② 通过早上6点日出时的杆影确定方向坐标；

③ 当北京时间12时后（通过校正后的手表或收音机确定），按下秒表；

④ 当杆影和正北方向重合时停止秒表，记录北京时间正午十二点到本地地方时十二点的时间差ΔT，量出标杆影子L2；

⑤ 利用数学公式计算出石狮当日的正午太阳高度角H，再通过已知该日（秋分日）前后太阳直射纬度——赤道（0°），利用公式（H=90°—纬度差）求出学校的纬度δ；

⑥  通过所得时间差换算经度差，得出学校的经度Φ（校园经度=120°E-ΔT/4min）。

六、实验结果

实际测量的结果各组平均值（24.88°N，118.56°E）与GPS卫星测得校园经纬度（24.60°N，116.69°E）虽然存在一定的误差，但作为使用简单工具测量的结果还是可以接受的。

七、实验遇到的问题

1、实验的器材不够精确：如皮尺、拉尺易偏移，存在微小误差，测量的标杆太粗或者不够垂直等；

2、实验人员经验不足，准备不充分，分工不明确等。

八、实验改进建议

1、使用较精确的仪器，用更精确的指北针确定正北方向

2、使用更好的方法确定正北方向：如提前一天以需测标杆为圆心画一个圆，根据太阳照射标杆的轨迹路径与该圆的两个交点的中点与标杆的连线确定正北方向。

九、小结

在此次地理实践活动中，结果并不是最重要的，重要的是同学们在活动中把学到的地理原理和知识应用到实际中，不仅可以巩固所学内容，更培养了学生的学习兴趣、提高实践能力和小组合作能力，取得了很好的效果，这样的课外活动还应推广到日常的教学中去。

    以下是一些同学的心得体会：

①这次实验是我们加深了对课本知识的理解，增加了对地理学科的兴趣，认识到了地理不仅是在课堂学习知识，也可是在生活随处可以学习的。

②这次活动让我认识到地理知识与我们的日常生活密切相关、不可分割，更加激发我们地理学习的乐趣。科学的道路是永无止境的，我们只有把从课堂上学到的知识与理论运用于实践中，才能真正彰显科学的魅力，让科学的气质绽放出更加明亮的光芒。同时在实践过程中，增进了同学间的友谊，形成了一种热爱科学、团结互助的求知氛围，而这正是我们素质教育所标榜与提倡的。总之短短十几分钟的实践，产生了不可估量的价值与意义，这是一次伟大的胜利也是一次美妙的实践，希望明年能游玩北回归线。

③实验时要沉着细心、做好充分准备，地理在生活中的应用很广泛，应该多掌握有用的地理知识。

④虽然在太阳底下人会变黑，但被内心的舒畅感和满足感充斥着，也是很快乐，通过此次活动，我知道我们课堂上学到的只是不是仅存于理论，增加了对地理的兴趣，我更爱地理这门课程。

⑤实验过程中有过一次错误的测量，通过与已知GPS卫星测量的校园经纬度的比较，组员们讨论后及时发现错误重新测量，最终测得较为准确的数据，从中感受到团结协助的重要性，同时锻炼了动手能力，是一次受益匪浅的课外实践。

⑥多动手多动脑，从实际操作中更深层的理解了课内的知识，使同学们在课堂上所学的知识都在这次动手操作中得到应用，真正得到“学以致用”。

⑦这次活动中我们课堂上学到的知识以及实验操作规范在现实生活中得到了应用，锻炼了我们的动手能力，提高了我们的合作意识，启发我们更加自主学习、合作学习、探究学习。深刻的体会到了同学之间的默契感，希望以后多举行此类活动