第三单元 · 第 7 课
《四季变化》虚拟实验 —— 直射斜射与光斑
六年级科学 · 探究"太阳高度角 → 光斑大小 → 热量多少 → 气温高低"的因果链
🎯 能区分直射与斜射
🎯 能解释光斑大小与热量集中程度的关系
🎯 能用公转与地轴倾斜解释四季成因
🎯 会记录数据并得出结论
1
直射 / 斜射模拟：手电筒照桌面
拖动滑块改变照射角度，观察光斑与温度的变化
90°
桌面（地平面）
提示：光斑越小，同样的光能集中在越小的面积上 → 单位面积热量越多
图 1 手电筒照射角度与桌面光斑（角度越小＝越斜射，光斑被"拉长"得越大）
太阳高度角（光线与桌面的夹角）
90°
15° 很斜
斜射
52°
直射 90°
☀ 直射 90°
◐ 斜射 50°
◡ 很斜 25°
光斑面积（相对）
1.0
倍
单位面积热量
100
%
照射方式
直射
光斑处测得的温度
46.0 ℃
光线越接近垂直，热量越集中，温度越高
▼ 因 果 链（随角度自动变化）
🔦
直射
光线与地面接近垂直
➜
📐
太阳高度角大
角度接近 90°
➜
🔵
光斑小
光能被"压"在小范围
➜
🔥
单位面积热量多
能量集中不分散
➜
🌡️
气温高
地面升温明显
当前：
直射
→ 太阳高度角
90°
→ 光斑
最小
→ 单位面积热量
最多
→ 气温
最高
2
公转光斑模拟：北京固定点的四季
太阳（手电筒）固定，地球绕日公转，地轴始终倾斜指向北极星附近
春分
3月21日前后
夏至
6月21日前后
秋分
9月23日前后
冬至
12月22日前后
太阳
（手电筒）
公转方向
图 2 地球公转轨道（椭圆表示从斜上方看到的轨道面）。点击任一地球切换节气，或按"播放"看连续变化。
▶ 播放公转
⇥ 下一个节气
N
S
赤道
北京 40°N
阳光平行射来（太阳在左侧，位置固定）
图 3 放大后的地球：绿色点是北京（约 40°N），橙色短线是地面上的光斑
正午太阳高度角
73.5
°
北京光斑大小
1.00
倍
北京白昼时长
14.8
时
推测气温
28
℃
光斑大小
1.00 倍
单位面积热量
96 %
白昼时长
14.8 小时
获得总热量
100 分
▼ 四 季 成 因 链
🛞
地球公转
一年绕太阳一周
➜
📐
地轴倾斜不变
始终指向北极星附近
➜
🎯
太阳直射点移动
南北回归线之间来回
➜
📏
太阳高度角变化
夏至最大
➜
🌡️
四季更替
夏季高温
3
数据记录表：四个节气的光斑与温度
先完成上面两个模块的观察，再填写下表
请根据模块二的观察结果填写：
光斑大小
（与夏至相比是大、中还是小）与
推测温度
（单位 ℃，可用整数）。填完点"批改"。
节气
太阳直射点
正午太阳高度
（北京）
光斑大小
（我来填）
推测温度
（我来填 / ℃）
批改结果
✓ 批改
↺ 清空重填
💡 帮我填入观察值
—
尚未批改。填写后点击"批改"查看得分。
判定标准
：光斑大小按"小 / 中 / 大"三档，与参考答案一致得满分；温度与参考值相差不超过
3 ℃
视为正确。 本表温度由"太阳高度角 × 白昼时长"的教学模型推算，实际气候还会受到海陆分布、季风、季节滞后等影响（例如北京秋分常比春分更暖）。
4
拓展：二十四节气知识卡
点击任一节气，查看太阳热量与农事
春
夏
秋
冬
共 24 张卡片 · 按四季配色
点击上方节气
查看太阳热量与农事
—
太阳直射点纬度
—
北半球获得热量
—
北京正午太阳高度
—
北京白昼时长
—
例如点击"清明"，可以看到"清明前后，种瓜点豆"这句农谚背后的太阳热量原因。
🧠 本课小结（读一读，记住这 4 句话）
直射与斜射
：光线与地面越接近垂直（太阳高度角越大），光斑越
小
，同样的光能集中在越小的面积上，单位面积获得的热量越
多
，气温越
高
。
四季成因
：地球公转时
地轴始终倾斜
（约 23.4°）且方向不变，导致太阳直射点在南北回归线之间来回移动。
夏至
：太阳直射
北回归线
，北半球太阳高度角最大、白昼最长 → 光斑最小、热量最多 →
夏季
。
冬至
相反 →
冬季
；春分、秋分直射赤道，昼夜等长 →
春、秋
。
关键提醒
：四季更替
不是
因为地球离太阳远近变化，而是因为
太阳高度角
和
白昼时长
在变化。
思考
为什么一天中
早晚凉、中午热
？这与四季变化的道理一样吗？（提示：想想太阳高度角）