自制“太陽直射點南北回歸運動”演示儀

吳濟廉

一、設計用途

演示黃赤交角的形成及太陽直射點的南北回歸運動，模擬測量正午太陽高度。

二、制作原理

(1)利用激光筆射出的光點作為太陽直射點。地球自轉和公轉時，觀察模擬的太陽直射點的南北移動狀況。

(2)激光筆射出的光線穿過膠體時，出現(xiàn)一束紅色光線(丁達爾現(xiàn)象)，用以模擬太陽光線，當光線通過正午太陽高度角測量器時就可以模擬測量某點的太陽高度角。

三、制作材料

四、制作過程

1.制作基座和平衡桿(如圖1所示)

圖1

(1)用大芯板鋸成寬約25 cm，長約50 cm的基座。

(2)在方形木條一端及中間各鉆一小孔，在另一端綁定一個約200 g的重物。

(3)將3 W馬達安裝在基座中央，在傳動軸上安裝一個直徑約5 cm的皮帶輪。

(4)將控制開關及電池盒安裝到基座上，將開關、電池盒及馬達線路連接。

2.制作模擬太陽及太陽光線發(fā)射器(如圖2所示)

圖2

(1)在短木條一端鉆取3個小孔，小孔間隔與地球儀上回歸線、赤道之間的間隔相同。

(2)取下激光筆的發(fā)射光源，鑲嵌在木條上的3個小孔里。(3)在小孔之間固定一個2 W燈泡，接上導線。

(4)在木板另一側安裝2個按鈕式開關，將燈泡、發(fā)射光源與控制開關連接。

增進民生福祉是社會保障的根本目的。必須多謀民生之利、多解民生之憂，要在發(fā)展中補齊弱勢群體這一民生短板，使弱勢群體學有所教、勞有所得、弱有所扶。促進社會公平正義，使弱勢群體通過教育與勞動實現(xiàn)自己的人生價值，不斷追求自由而全面的發(fā)展。相關教育政策保證他們在共建現(xiàn)代和諧社會、共享教育普惠性福祉中有更多獲得感與幸福感。

(5)用充電電池作為燈泡及激光筆的電源。

3.制作能“自轉”的地球儀(如圖3、圖4所示)

(1)在地球儀南極固定一個齒輪。

(2)在2 W馬達傳動軸上裝一個齒輪，并安裝到地球儀半圓形支架底部，注意使2個齒輪咬合。

(3)在電池盒一端裝上調(diào)速開關后安裝到半圓形支架的后面，正負極用導線同馬達連接。

圖3

圖4

4.制作正午太陽高度測量器(如圖5所示)

(1)往有機玻璃容器內(nèi)注入Fe(OH)3膠體并密封。

(2)將兩個量角器分別粘貼在有機玻璃兩側。

圖5

五、使用方法(如圖6所示)

1.安裝

(1)將基座傳動軸A插入平衡桿中點小孔。

(2)將地球儀的支撐桿穿過平衡桿端點處小孔，在支撐桿末端裝上皮帶輪。

(3)將模擬太陽及太陽光線發(fā)射器安裝到平衡桿中間位置。

(4)用傳動皮帶連接皮帶輪B和C。

2.演示地球自轉和公轉

圖6

①自轉開關；②自轉調(diào)速器；③燈泡及激光筆頭開關；④公轉開關；⑤地球儀；⑥燈泡及激光筆發(fā)射裝置；⑦充電電池；⑧正午太陽高度角測量器；⑨平衡桿

(1)開啟開關①和④，演示地球自轉和公轉。

(2)按下按鈕③，使燈泡和激光筆發(fā)光。

(3)觀察射向地球儀的三個紅色光點，中間紅色光點的移動規(guī)律即為太陽直射點的南北回歸運動規(guī)律。

3.模擬測量正午太陽高度

(1)按下按鈕④，待中間的一個紅色光點指向赤道，再次按下④，公轉停止。

(2)將測量器長邊中點靠近射向地球的某一個點光源，使光線透過測量器，出現(xiàn)一條紅色光線。

(3)讀出紅色光線在刻度盤上的數(shù)字，即為該點的正午太陽高度。

六、使用效果

本新型“太陽直射點回歸運動”演示儀操作方便簡單，太陽高度測量儀演示效果良好，直觀逼真，符合地球運動規(guī)律，能夠模擬測量太陽高度角，幫助學生理解地球運動的意義，也是良好的科普演示儀。

七、創(chuàng)新之處

(1)功能多?？梢匝菔镜厍蜃赞D和公轉運動，還可以演示太陽直射點的南北回歸運動和模擬測量某地的正午太陽高度。

(2)利用激光作為點光源，太陽直射點的南北移動一目了然。

(3)利用丁達爾現(xiàn)象，演示太陽平行光線直觀逼真、趣味性強。