自制“太阳直射点南北回归运动”演示仪

吴济廉

一、设计用途

演示黄赤交角的形成及太阳直射点的南北回归运动，模拟测量正午太阳高度。

二、制作原理

(1)利用激光笔射出的光点作为太阳直射点。地球自转和公转时，观察模拟的太阳直射点的南北移动状况。

(2)激光笔射出的光线穿过胶体时，出现一束红色光线(丁达尔现象)，用以模拟太阳光线，当光线通过正午太阳高度角测量器时就可以模拟测量某点的太阳高度角。

三、制作材料

四、制作过程

1.制作基座和平衡杆(如图1所示)

图1

(1)用大芯板锯成宽约25 cm，长约50 cm的基座。

(2)在方形木条一端及中间各钻一小孔，在另一端绑定一个约200 g的重物。

(3)将3 W马达安装在基座中央，在传动轴上安装一个直径约5 cm的皮带轮。

(4)将控制开关及电池盒安装到基座上，将开关、电池盒及马达线路连接。

2.制作模拟太阳及太阳光线发射器(如图2所示)

图2

(1)在短木条一端钻取3个小孔，小孔间隔与地球仪上回归线、赤道之间的间隔相同。

(2)取下激光笔的发射光源，镶嵌在木条上的3个小孔里。(3)在小孔之间固定一个2 W灯泡，接上导线。

(4)在木板另一侧安装2个按钮式开关，将灯泡、发射光源与控制开关连接。

增进民生福祉是社会保障的根本目的。必须多谋民生之利、多解民生之忧，要在发展中补齐弱势群体这一民生短板，使弱势群体学有所教、劳有所得、弱有所扶。促进社会公平正义，使弱势群体通过教育与劳动实现自己的人生价值，不断追求自由而全面的发展。相关教育政策保证他们在共建现代和谐社会、共享教育普惠性福祉中有更多获得感与幸福感。

(5)用充电电池作为灯泡及激光笔的电源。

3.制作能“自转”的地球仪(如图3、图4所示)

(1)在地球仪南极固定一个齿轮。

(2)在2 W马达传动轴上装一个齿轮，并安装到地球仪半圆形支架底部，注意使2个齿轮咬合。

(3)在电池盒一端装上调速开关后安装到半圆形支架的后面，正负极用导线同马达连接。

图3

图4

4.制作正午太阳高度测量器(如图5所示)

(1)往有机玻璃容器内注入Fe(OH)3胶体并密封。

(2)将两个量角器分别粘贴在有机玻璃两侧。

图5

五、使用方法(如图6所示)

1.安装

(1)将基座传动轴A插入平衡杆中点小孔。

(2)将地球仪的支撑杆穿过平衡杆端点处小孔，在支撑杆末端装上皮带轮。

(3)将模拟太阳及太阳光线发射器安装到平衡杆中间位置。

(4)用传动皮带连接皮带轮B和C。

2.演示地球自转和公转

图6

①自转开关；②自转调速器；③灯泡及激光笔头开关；④公转开关；⑤地球仪；⑥灯泡及激光笔发射装置；⑦充电电池；⑧正午太阳高度角测量器；⑨平衡杆

(1)开启开关①和④，演示地球自转和公转。

(2)按下按钮③，使灯泡和激光笔发光。

(3)观察射向地球仪的三个红色光点，中间红色光点的移动规律即为太阳直射点的南北回归运动规律。

3.模拟测量正午太阳高度

(1)按下按钮④，待中间的一个红色光点指向赤道，再次按下④，公转停止。

(2)将测量器长边中点靠近射向地球的某一个点光源，使光线透过测量器，出现一条红色光线。

(3)读出红色光线在刻度盘上的数字，即为该点的正午太阳高度。

六、使用效果

本新型“太阳直射点回归运动”演示仪操作方便简单，太阳高度测量仪演示效果良好，直观逼真，符合地球运动规律，能够模拟测量太阳高度角，帮助学生理解地球运动的意义，也是良好的科普演示仪。

七、创新之处

(1)功能多。可以演示地球自转和公转运动，还可以演示太阳直射点的南北回归运动和模拟测量某地的正午太阳高度。

(2)利用激光作为点光源，太阳直射点的南北移动一目了然。

(3)利用丁达尔现象，演示太阳平行光线直观逼真、趣味性强。