綜合與實踐 白晝時長規(guī)律的探究第十二章數(shù)據(jù)的收集、整理與描述01.學(xué)習(xí)目標(biāo)03.新知探究02.課堂導(dǎo)入CONTENTS 北京天安門廣場上，五星紅旗每天都會早晨升起，傍晚降落.有同學(xué)可能會問：天安門廣場上，每天國旗的升降時刻都是一樣的嗎？其實，天安門廣場上每天升降旗的時刻并不是固定不變的，而是根據(jù)北京的日出、日落時刻變動的. 根據(jù)生活經(jīng)驗，我們知道：一年四季中白晝時長（白晝時長是指從日出到日落的時間長度）并不是固定不變的.那么，一座城市每天的日出、日落時刻有什么規(guī)律呢？下面我們就來共同探究這個問題吧.活動目標(biāo)1.探究北京白晝時長的變化規(guī)律. 2.探究不同維度、經(jīng)度地區(qū)白晝時長變化規(guī)律的差異，并用這些規(guī)律解決一些實際問題.活動準(zhǔn)備 1. 通過報刊、圖書、網(wǎng)絡(luò)等查閱資料，了解二十四節(jié)氣；收集北京2024年全年日出、日落時刻的數(shù)據(jù)；收集北京、新疆阿圖什、廣東揭陽 2024年二十四節(jié)氣日的白晝時長數(shù)據(jù). 2. 學(xué)習(xí)如何使用信息技術(shù)工具繪制簡單的統(tǒng)計圖.活動任務(wù) 活動一：探究北京白晝時長的變化規(guī)律 通過查閱資料，可以收集到北京2024年全年日出、日落時刻的數(shù)據(jù).通過對數(shù)據(jù)的分析比較，可以發(fā)現(xiàn)不少有趣的規(guī)律，例如：(1)1月12日到6月11日，日出時刻由7：36逐漸提前到4：45，平均每天提前約1min8s;(2)6月17日到12月29日，日出時刻由4：45又逐漸推遲到7：36，平均每天推遲約53s;(3)1月1日到1月12日和12月29日到12月31日，每天的日出時刻大約為7：36，6月11日到6月17日，每天的日出時刻大約為4：45. 它們反映了北京日出時刻的部分變化規(guī)律.那么，如何較為全面地刻畫北京白晝時長的變化規(guī)律呢？我們知道，北京全年的日出、日落時刻數(shù)據(jù)繁多，能否選用其中一些具有代表性的數(shù)據(jù)來刻畫呢？ 我們知道，二十四節(jié)氣日是氣候變化的節(jié)點，北京日出、日落時刻以及白晝時長與它們可能有著密切聯(lián)系.二十四節(jié)氣起源于我國黃河流域，是前人世代農(nóng)耕勞作智慧的結(jié)晶，是我國傳統(tǒng)文化在歷法中的體現(xiàn).二十四節(jié)氣的名稱，含有氣候變化、物候特點和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動等多種含義（表1），2016年，我國二十四節(jié)氣被聯(lián)合國教科文組織正式列人《人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表作名錄》. 下面，我們通過北京2024年二十四節(jié)氣日的日出、日落時刻，來探究北京白晝時長的變化規(guī)律任務(wù)1 整理數(shù)據(jù) 利用收集到的北京2024年全年日出、日落時刻的數(shù)據(jù)，計算北京2024年二十四節(jié)氣日的白晝時長，完成所給表格.以下數(shù)據(jù)來自“便民查詢網(wǎng)”，選擇北京的不同地區(qū)相應(yīng)數(shù)據(jù)會存在一定差異.同學(xué)們可根據(jù)自身真實調(diào)查收集數(shù)據(jù).任務(wù)2 描述數(shù)據(jù) 利用信息技術(shù)工具繪制出北京2024年二十四節(jié)氣日的日出、日落時刻的散點圖（圖1）及白晝時長折線圖（圖2）.任務(wù)3 分析數(shù)據(jù)(1)你能推斷北京2024年日出、日落時刻有什么規(guī)律嗎？參考答案：(1)總體規(guī)律：北京2024年從小寒到夏至，日出時刻越來越早，日落時刻越來越晚；從夏至到冬至則相反，日出時刻越來越晚，日落時刻越來越早.任務(wù)3 分析數(shù)據(jù)(2)北京2024年中哪一天的白晝最長？這一天是否也是日出最早、日落最晚的一天？(2)由圖2可知，北京2024年白晝最長的一天是夏至日6月21日.這一天是日出最早的一天，也是日落最晚的一天.任務(wù)3 分析數(shù)據(jù)(3)北京2024年白晝時長是如何變化的？(3)由圖2可知，北京2024年從小寒到夏至，白晝時長逐漸變長，最長為15h，從夏至到冬至則相反，白晝時長逐漸變短，最短為9h 20min.注：雖然收集的數(shù)據(jù)存在一定的差異性，但所得規(guī)律、結(jié)論一般具有一致性.活動任務(wù) 活動二：探究不同緯度、不同經(jīng)度地區(qū)白晝時長的變化規(guī)律 每天的日出、日落時刻受地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)影響.同一日期，不同地點的每天日出、日落的時刻各不相同；同一地點，日出、日落的時刻也隨日期的變化而變化. 為了探究不同緯度和不同經(jīng)度地區(qū)白晝時長的變化規(guī)律，我們選擇北京（基準(zhǔn)城市）、新疆阿圖什（與北京緯度大致相同但經(jīng)度不同）、廣東揭陽（與北京經(jīng)度大致相同但緯度不同）三個城市，探究它們白晝時長的變化規(guī)律.任務(wù)1 比較研究(1)收集北京、新疆阿圖什、廣東揭陽三地 2024年二十四節(jié)氣日的白晝時長數(shù)據(jù)，觀察這些數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)這三地的白晝時長是如何變化的嗎？請用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計圖說明.參考答案：(1)收集北京、新疆阿圖什、廣東揭陽三地 2024年二十四節(jié)氣日的白晝時長數(shù)據(jù)如下表.可以繪制復(fù)合條形圖描述上表中的數(shù)據(jù)，如圖3.可以繪制復(fù)合折線圖描述上表中的數(shù)據(jù)，如圖4.從圖3或圖4可以發(fā)現(xiàn)，北京、新疆阿圖什、廣東揭陽這三地的白晝時長在2024年這一年中都呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢，且都在夏至日附近達(dá)到最大值，在冬至日附近達(dá)到最小值.在春分日和秋分日，三地白晝時長均約為12小時，晝夜時長幾乎相等.對于緯度大致相同但經(jīng)度不同的北京和新疆阿圖什兩地，2024年二十四節(jié)氣日白晝時長幾乎都相等. 而對于經(jīng)度大致相同但緯度不同的北京和廣東揭陽兩地，雖然2024年二十四節(jié)氣日白晝時長變化趨勢相同，但北京的白晝時長變化幅度大于廣東揭陽.從小寒日到春分日前，北京的白晝時長比揭陽短，并呈現(xiàn)逐步接近的趨勢，在春分日基本相同；從春分日后到秋分日前，北京的白晝時長比廣東揭陽的長，在夏至日相差最大，到秋分日基本相同；從秋分日后到冬至日，北京的白晝時長比廣東揭陽短，且時長差逐漸增大.任務(wù)1 比較研究(2)觀察統(tǒng)計圖，你認(rèn)為影響白晝時長變化的因素有哪些？這些因素又是如何影響白晝時長的？參考答案：(2)觀察統(tǒng)計圖（圖3、圖4），我認(rèn)為影響白晝時長變化的因素有以下幾種：①地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)共同決定不同季節(jié)、不同緯度地區(qū)的白晝時長，它們是導(dǎo)致白晝時長變化的主要原因.地球的自轉(zhuǎn)周期約為24小時，這決定了一天的時長.因為地球在自轉(zhuǎn)過程中，只有朝向太陽的一面是白晝，背向太陽的一面是黑夜，所以導(dǎo)致了晝夜交替現(xiàn)象.而又因為地球繞地軸自轉(zhuǎn)，地軸是傾斜的，所以地球上不同地區(qū)的晝夜長短是不同的.地球的公轉(zhuǎn)導(dǎo)致了太陽直射點的移動.當(dāng)太陽直射點在赤道時，全球晝夜平分；當(dāng)太陽直射點向北移動時，北半球白晝時長逐漸變長；當(dāng)太陽直射點向南移動時，北半球白晝時長逐漸變短.南半球的情況則相反.②緯度 緯度決定晝夜長短的變化幅度.緯度越高，白晝時長變化幅度越大.赤道地區(qū)全年晝夜時長幾乎相等，白晝時長變化幅度最小.高緯度地區(qū)（如北極圈附近）在夏季可能出現(xiàn)極晝現(xiàn)象，白晝時長長達(dá)數(shù)月；在冬季則可能出現(xiàn)極夜現(xiàn)象，白晝時長幾乎為零.中緯度地區(qū)（如北京）的白晝時長變化則介于赤道和高緯度地區(qū)之間.廣東揭陽屬于低緯度地區(qū)，因而白晝時長變化幅度小于北京地區(qū).③其他因素地球的形狀、大氣層的折射作用等因素也可能對白晝時長產(chǎn)生一定影響，但這些影響相對較小且復(fù)雜,通常不作為主要考慮因素.任務(wù)2 日出、日落時刻與正午時刻的關(guān)系 當(dāng)某地太陽高度達(dá)到一天中的最大值時，就是一天中的正午時刻.理論上，一個地區(qū)日出、日落時刻相對于當(dāng)天的正午時刻應(yīng)該是“對稱”的，于是就能得到一個簡單的計算公式：白晝時長=（正午時刻-日出時刻）×2 =（日落時刻-正午時刻）×2 通常情況下，公式中的“正午時刻”為當(dāng)?shù)氐恼?2時整.根據(jù)上述計算公式，如果已知某地某天的日出時刻或日落時刻，就能推算出當(dāng)天的白晝時長；反過來，如果已知此地某天的白晝時長，也能推出當(dāng)天的日出時刻與日落時刻.(1)根據(jù)以上公式，如果某地的白晝時長在某個階段逐日變得越長時，那么此地的日出時刻與日落時刻在那個階段會如何變化？為什么？參考答案：(1)當(dāng)某地的白晝時長在某個階段逐日變得越長時，此地的日出時刻會提前，日落時刻會推遲（如太陽在夏季會比在冬季更早地升起，更晚地落下）.這是由于地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置變化以及自身傾斜角度導(dǎo)致的陽光照射時間變化所致.(2)類比上述計算方法，如果已知某地后一天的日出時刻或前一天的日落時刻，如何計算此地這兩日之間的黑夜時長？參考答案：(2)①已知后一天的日出時刻計算此地這兩日之間的黑夜時長：設(shè)后一天的日出時刻為T1,則此地這兩日之間的黑夜時長為2T1.②已知前一天的日落時刻計算此地這兩日之間的黑夜時長：設(shè)前一天的日落時刻為T2，則此地這兩日之間的黑夜時長為(24-T2)×2.(3)觀察任務(wù)1中收集的北京日出、日落時刻數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，日出、日落時刻并不是關(guān)于北京時間正午12時整對稱的（也就是說，正午時刻不是北京時間正午12時整)，而是存在一定的誤差.請以小組為單位，從報刊、圖書、網(wǎng)絡(luò)等查閱資料或咨詢專業(yè)人士，了解造成這種現(xiàn)象的原因.參考答案：(3)北京的日出、日落時刻并不是關(guān)于北京時間正午12時整對稱的，而是存在一定誤差的原因可以從以下幾個方面理解： ①經(jīng)度差異導(dǎo)致的時差 北京時間是指中國標(biāo)準(zhǔn)時間，即東八區(qū)時間，其對應(yīng)的經(jīng)度為東經(jīng)120°.然而，北京的地理經(jīng)度大約在東經(jīng)115°25'至117°35'之間，常用的中央經(jīng)線為東經(jīng)116°20'.經(jīng)度每相差15°，地方時相差1小時.經(jīng)度每相差1°，地方時相差 4分.因此，北京地方時與北京時間相差約14分至15分（具體取決于北京的哪個經(jīng)度點）. ②均時差的影響 均時差是指由于地球公轉(zhuǎn)軌道速度不均勻和地球自轉(zhuǎn)軌道與公轉(zhuǎn)軌道不在同一平面上，導(dǎo)致太陽實際位置與鐘表時間之間的差異.均時差會隨著日期的不同而變化，因此即使在同一經(jīng)度上，每天的日出和日落時間也會有所不同.這種差異使得日出和日落時間不能簡單地關(guān)于正午12時對稱. ③氣象條件的影響 在特殊的氣象條件下，如霧霾、陰雨天氣等，日出、日落時刻可能會與理論時間產(chǎn)生偏差.這些天氣條件會影響陽光的傳播和散射，從而影響日出、日落的觀測時刻等.活動任務(wù) 活動三：有趣的護(hù)眼模式（選做）近年來，近視已經(jīng)成為影響青少年健康的重要問題，而手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品是造成青少年近視的主要原因之一，為了盡量減少使用手機(jī)對眼睛帶來的傷害，很多手機(jī)在系統(tǒng)里開發(fā)了護(hù)眼模式，這種護(hù)眼模式可以智能地識別日出、日落時刻.任務(wù) 我們知道，各地每天的日出、日落時刻并不相同，而手機(jī)的使用者可能分布在全國乃至全世界不同的地方.那么智能手機(jī)是如何智能地識別日出、日落時刻的變化呢？請你查閱相關(guān)資料，了解背后的道理吧. 參考答案：智能手機(jī)通過內(nèi)置的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和地理位置服務(wù)來智能識別日出、日落時刻.這些設(shè)備能夠根據(jù)用戶的位置自動調(diào)整，以顯示當(dāng)前地區(qū)的日出、日落時刻.此外，一些高級的智能手機(jī)還結(jié)合了天氣預(yù)報和天文數(shù)據(jù)，通過算法分析地理位置、天氣狀況以及月亮的位置等因素，從而更精確地預(yù)測日出、日落時刻.這種智能識別和預(yù)測功能不僅為用戶提供了便利，也幫助他們更好地規(guī)劃日?；顒雍蛻敉饣顒?活動過程 1.組建合作團(tuán)隊本次綜合與實踐活動需要團(tuán)隊協(xié)作.在班級中組成5~8人一組的研究小組，每位同學(xué)參加其中一個小組，每個小組確定一名負(fù)責(zé)人.2.方案構(gòu)思小組成員進(jìn)行充分的討論與交流，集思廣益，形成解決上述任務(wù)的方案. 活動過程 3.方案實施按照小組設(shè)計的方案進(jìn)行任務(wù)分工，使每位成員都有明確的任務(wù).根據(jù)規(guī)劃的研究步驟實施，完成活動任務(wù)，形成研究報告.4.展示交流制作向全班匯報的演示文稿，選出代表向全班同學(xué)展示本組的研究成果，分享實踐過程中的活動經(jīng)驗、遇到的困難及其解決方法，反思活動中的不足.

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綜合與實踐 日晝時長規(guī)律的探究

版本： 人教版（2024）

年級： 七年級下冊（2024）

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