那天上课我给学生讲解太阳日和恒星日,像往常一样,我在黑板上画了下面这个图来讲解24小时并不是地球真正的自转周期。
我讲到:同学们注意观察此图。地球一边自转一边公转,从图中A点运行到B点。这段时间对于地球上的P点而言,正好从今天的正午12点整,到第二天的正午12点整。这个过程花了多长时间?
我:那么这就是我们常说的“一天24小时”,24小时是地球真正的自转周期吗?
我:为什么不是?
我:哦。那是多转了,还是少转了?
我:很好,大家已经发现24小时并不是地球真正的自转周期,而应该比地球真正的自转周期略长点,那么我们怎么去测量地球真正的自转周期呢?
教室突然变得安静了,大约过了30秒,教室里又开始吵闹起来,有了些想法的同学开始与周围的同学交流。一切都在我的意料中,10年来,我就是这样讲这个内容的,课堂也会按照我的设想向前推进。下面我该让大家交流一下,然后我就会在上面这幅图上画“一颗遥远的恒星”,开始讲解恒星日,最后告诉大家经过精确测量恒星日为23小时56分4秒。但是这次发生了一点意外。
一个同学举手:“不用测量,可以直接算出地球的真正自转周期。”
“哦?是吗?说说你的想法。”我不信,难道我又遇到高人了?
“因为地球绕太……太……太阳……,所以可以计算出真正周期……”可能是因为兴奋,也许是紧张,这个同学说起话来有点断续,甚至有点结巴了。我听了半天也没有听懂。
“不懂。”我当着大家的面对他说了自己的实话,全班一阵哄堂大笑。
“这样,请你到讲台上来,对着图给我们详细解释你的想法,慢慢说哦。”
“地球从图中A点运行到B点,花费了24小时,也就是我们说的一天,而地球绕太阳公转一周要365天,我们可以近似的认为地球公转一周需要360天,那么地球在图中从A到B的过程中,也就绕太阳转动了1/360圈,即1°,也就是图中∠α=1°,因为内错角相等,所以∠β=1°,也就是地球在从A点到B点的过程中,花费了24小时,自转了360+1°,因为∠β就是地球多转的度数。(我坐在他的座位上,看着他的分析,调皮地补充了一句:“我知道有一个运动品牌叫361°,今天通过你的分析,我知道该品牌的来历了。”)那么要求地球自转360°所花的时间就可以用下面这个方程去解哦。假设地球真正的自转周期是x,360°/361°=x/24小时。”
“有,有道理!”
“好,大家拿出计算器,帮他算一算结果是多少?”
全班同学都兴奋起来,进行计算,很快结果出来了:23小时56分0.6秒。
“哇,居然只和地球真正的自转周期23小时56分4秒差三秒多钟,你太厉害了!”我赞扬到。
“我这里是把地球公转周期近似的看成360天,如果用365天进行计算,就更精确了!”这位同学好象对这点差距也不放过哦。
“厉害,厉害,这位同学甚至没有向天空瞥一眼,就发现了地球真正的自转周期!”我毫不吝啬的再次表扬。
全班响起长时间的掌声,对这位同学表示祝贺和钦佩。
这个时候,下课的铃声也响了,我的教学计划全让他给打乱了,只好下节课再介绍恒星日的精确测量方法了……
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