- How: Đo độ dài bóng cây gậy cắm thẳng đứng trên mặt đất.
- Why: Tính được góc giữa cây gậy và bóng của nó. Đây cũng là góc tạo bởi tâm Trái đất và vị trí của hai thành phố Alexandria và Syene. Trong đó tại Syene thì Mặt Trời lên thiên đỉnh vào 22/6. Dựa vào phép tốn, tính ra chu vi Trái Đất.
2.Khảo sát Explore
HĐ1: Thảo luận cách đo
GV hướng dẫn HS thảo luận cách đo. GV gợi ý qua một số câu hỏi:
- Đo vào thời gian nào? Vì sao?
GV cho HS tiến hành đo vào ngày đặc biệt như: Xuân phân (21/3); hạ chí (22/6); thu phân (23/9); đơng chí (22/12). Đo vào khoảng thời gian giữa trưa - Đo ở địa điểm nào?
- Đo bằng cách nào? Vì sao lựa chọn đo như vậy?
HĐ2: Chuẩn bị dụng cụ đo
GV hướng dẫn HS tự lựa chọn và chuẩn bị dụng cụ đo. Yêu cầu:
-Liệt kê các dụng cụ đo
- Lên phương án tìm các dụng cụ
- Tính chi phí để mua dụng cụ (Nếu có). GV khuyến khích HS tận dụng các dụng cụ sẵn có để tiết kiệm chi phí.
HĐ1: Thảo luận cách đo
Các nhóm thảo luận cách đo dựa vào các kiến thức đã học, tài liệu tham khảo từ Internet…
- Nếu đo ở trường thì tốt nhất HS lựa chọn vào xuân phân 21/3 vì ngày hạ chí trời nắng nhưng HS nghỉ hè; ngày thu phân thời tiết Nghệ An hay có mưa bão; ngày đơng chí ít khi có nắng nên khó đo được. Đo vào giữa trưa, khoảng thời gian Mặt Trời lên thiên đỉnh.
- HS chọn đo ở sân trường
- HS liệt kê các bước đo, giải thích vì sao đo như thế.(tham khảo mục 2.4.2.3)
HĐ2: Chuẩn bị dụng cụ đo
- Các nhóm lựa chọn dụng cụ, lập báo cáo gửi GV. Trên cơ sở phê duyệt của GV, các nhóm chuẩn bị dụng cụ, tối thiểu cần có:
+ Thước đo + Cọc đo
+ Bút màu ghi kết quả, trang trí + Giấy Ao
+ Máy tính, điện thoại để xác định tọa độ.
HĐ3: Tiến hành đo
GV tổ chức cho các nhóm HS đo theo kế hoạch. Trong quá trình đo GV cần:
+Theo dõi quá trình đo đạc của HS có giống kế hoạch khơng
+Theo dõi các tình huống phát sinh, hỗ trợ HS khi cần thiết. + Đánh giá quá trình làm việc của từng HS, của các nhóm.
HĐ3: Tiến hành đo
Các nhóm HS tiến hành đo theo kế hoạch:
+ Chọn thời gian từ 11h30-12h30’ + Chọn địa điểm: Có nắng (sân trường) + Xác định tọa độ đặt cọc nhờ dùng google map
+ Cắm cọc đo
+ Ghi lại kết quả đo 2 phút/ lần
+Tổng hợp kết quả đo, lựa chọn kết quả đo nhỏ nhất để tính tốn, áp dụng vào cơng thức 3. Giải thích (Explain) - GV phát phiếu học tập để các nhóm trả lời câu hỏi: + Vì sao bóng chiếc cọc thay đổi?
+ Vì sao lấy giá trị khi cọc ngắn nhất?
+ Vì sao nên đo vào các ngày đặc biệt kể trên?
+ Vì sao đo vào giữa trưa?
- Các nhóm thảo luận trả lời câu hỏi vào phiếu học tập.
- Một số nhóm đại diện lên trình bày. - Các nhóm và thành viên còn lại đánh giá, bổ sung câu trả lời.
(GV và HS có thể tham khảo mục g
để bổ sung cho câu trả lời)
4. Củng cố
(elaborate)
- GV đặt câu hỏi cho các nhóm
+ Nếu khơng đo vào các ngày kể trên, các ngày còn lại đo được không? Đo bằng cách nào ?
+ Nếu thay đổi dụng cụ đo, địa điểm đo thì có được khơng?
- Các nhóm HS trả lời câu hỏi
- Các nhóm vạch ra phương án đo nếu thay đổi thời gian/địa điểm/dụng cụ đo.
- Các nhóm (hoặc cá nhân từng HS) tiến hành lại việc đo dựa trên phương án đã lập, tổng hợp kết quả chung. 5. Đánh giá (Evaluati on) - GV cho các nhóm trình bày sản phẩm.
- GV u cầu các nhóm giải thích vì sao có sai số trong khi đo (nếu có) Có cách gì để hạn chế sai số? Vì sao kết quả đo của Eratosthenes cịn sai số
- Các nhóm HS báo cáo cách tính, kết quả đo lên poster. Nhóm cịn lại lắng nghe , nhận xét và đặt câu hỏi. - Các nhóm phân tích ngun nhân sai số.
nhiều? (chu vi của Trái Đất theo cách tính của Eratosthenes nằm trong khoảng từ 38.000 km đến 45.700 km còn thực tế chu vi Trái Đất là 40.075km theo đường xích đạo)? - GV chấm điểm các nhóm HS, tổng hợp, nhận xét lại kết quả cuối cùng. bạn. - HS chấm điểm cho các nhóm và cho các thành viên trong nhóm.
- HS lắng nghe GV tổng kết và rút kinh nghiệm cho những lần đo sau.
2.4.2.2. Thực hiện dự án
a. Tại trường
Trên cơ sở kế hoạch chi tiết của dự án, GV tổ chức cho HS thực hiện tại sân trường khi có nắng. Dựa vào điều kiện phù hợp, trước tiên GV bố trí đo vào các ngày đặc biệt như: Xuân phân (21/3); hạ chí (22/6); thu phân (23/9); đơng chí (22/12). Ngồi ra, HS có thể thực hiện vào các ngày bình thường trong điều kiện cho phép. GV nên chú ý một số vấn đề khi tổ chức thực nghiệm như : Đảm bảo sức khỏe cho HS do thực nghiệm giữa trời nắng vào giữa trưa, đảm bảo dụng cụ đo an tồn đối với HS, GV cần có kế hoạch cụ thể và xin phép Ban giám hiệu để tiến hành…
b. Tại nhà
GV có thể cho HS thực nghiệm tại nhà theo nhóm hoặc cá nhân. Phương án đo tại nhà được thực hiện khi không thể tổ chức ở trường. Đối với đối tượng là HS DTNT thì việc đo tại nhà được tổ chức vào kì nghỉ (nghỉ hè, nghỉ lễ) hoặc khi nghỉ để phòng tránh dịch bệnh COVID-19 như đợt vừa qua.
HS đo tại Kim Sơn- Quế Phong HS đo tại Tân Lạc- Quỳ Châu
Tuy nhiên, khi tổ chức đo ở nhà GV cần có kế hoạch cụ thể và thông báo cho phụ huynh (nếu cần thiết) để việc đo được tiến hành hiệu quả. GV nên sử dụng công nghệ thông tin để quản lý việc thực nghiệm của HS ở các bước như: Thơng báo
ngày, giờ đo; theo dõi q trình đo; ghi nhận kết quả đo của HS. Ngược lại, HS cũng sử dụng công nghệ để liên lạc với nhau nhằm chọn đúng thời điểm cùng đo đạc, tổng hợp kết quả đo của nhóm…GV có nhiều phần mềm để lựa chọn như zoom, zalo, messenger, teams…
Việc đo tại nhà đối với HS DTNT cịn có một ý nghĩa nữa về mặt khoa học. Đó là việc các em sinh sống ở trên nhiều địa bàn cách xa nhau, tọa độ địa lí khác nhau, thì sẽ thu thập thêm nhiều số liệu đa dạng trong q trình đo đạc. Từ đó, giúp cho việc đánh giá kết quả đo sẽ chính xác và khách quan hơn.
c. Kết nối trong nước và quốc tế
GV hướng dẫn cho HS kết nối với các trường học trong nước và quốc tế nhằm so sánh kết quả đo với nhau, hoặc cùng phối hợp với nhau để cho ra kết quả đo chính xác nhất. Năm 2019, vào ngày xuân phân 21/3 trường PT DTNT THPT số 2 đã tổ chức đo chu vi Trái Đất cùng hơn 30 trường trong nước và quốc tế. Dự án này do cơ Hồng Hiền tổ chức ở Việt Nam, và hiện nay hang ngày vẫn có rất nhiều trường học tiến hành đo và cập nhật kết quả trong group của dự án.
Việc đo ở nhiều nơi, nhiều thời điểm sẽ giúp đánh giá kết quả đo chính xác hơn. Ngồi ra, các nơi có thể tiến hành giao lưu, trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm đo đạc, làm dụng cụ đo sáng tạo…qua đó thúc đẩy sự sáng tạo và đam mê khoa học cho GV và HS.
2.4.2.3. Một số kiến thức bổ trợ
Phần đo chu vi Trái Đất có nhiều kiến thức tương đối khó. Để giúp HS nắm được cách đo, GV cần bổ trợ thêm một số kiến thức liên quan như sau:
a. Cách tìm vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh
Hiện tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh
Hiện tượng Mặt Trời ở đúng đỉnh đầu lúc 12 giờ trưa (tia sáng Mặt Trời chiếu vng góc với tiếp tuyến ở bề mặt đất) gọi là Mặt Trời lên thiên đỉnh. Hiện tượng này chỉ xảy ra ở khu vực nội chí tuyến (bao gồm cả 2 chí tuyến)
- Trong vùng ngoại chí tuyến, khơng có hiện tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh. - Mặt Trời lên thiên đỉnh 1 lần ở 2 chí tuyến: Chí tuyến Bắc vào ngày 22/6, chí tuyến nam vào ngày 22/12.
- Tại xích đạo Mặt Trời lên thiên đỉnh 2 lần, lần thứ nhất vào ngày 21/3, lần thứ hai vào ngày 23/9
- Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt ở các địa điểm trong khu vực từ xích đạo đến chí tuyến bắc 2 lần:
+ Lần thứ nhất từ ngày 21/3 đến ngày 22/6 + Lần thứ hai từ ngày 22/6 đến ngày 23/9
- Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt ở các địa điểm trong khu vực từ xích đạo đến chí tuyến Nam 2 lần:
+ Lần thứ nhất từ ngày 22/12 đến ngày 21/3 + Lần thứ hai từ ngày 23/9 đến ngày 22/12
- Thời gian Mặt Trời chuyển động biểu kiến trong 1 năm giữa bốn ngày đặc biệt: + Từ chí tuyến Nam (ngày 22/12) lên xích đạo (ngày 21/3) hết 89 ngày
+ Từ đến xích đạo (ngày 21/3) lên chí tuyến Bắc (ngày 22/6) hết 93 ngày + Từ chí tuyến Bắc (ngày 22/6) quay về xích đạo (ngày 23/9) hết 93 ngày + Từ đến xích đạo (ngày 23/9) xuống chí tuyến Nam (ngày 22/12) hết 90 ngày
Bài tốn minh họa
Tính ngày mặt trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B. Vĩ tuyến 150 B thuộc khu vực nội chí tuyến nên trong năm có 2 lần mặt trời lên thiên đỉnh. Cách tính:
- Ngày 21/3 Mặt Trời lên thiên đỉnh tại xích đạo, ngày 22/6 lên thiên đỉnh tại chí tuyến Bắc. Từ 21/3 đến 22/6 Mặt Trời di chuyển từ xích đạo lên chí tuyến Bắc mất 93 ngày và đi quãng đường 23027’. Như vậy để đi quãng đường 150
hết khoảng thời gian là 59 ngày
Vậy: + Mặt Trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B lần thứ nhất vào ngày Ngày 21/3 + 59 ngày = ngày 19/5
+ Tương tự, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B lần thứ hai vào ngày: Ngày 23/9 – 59 ngày = ngày 3/7
- Ngồi hai ngày đó ra, khơng có ngày nào mặt trời lên thiên đỉnh nữa, vì trong khu vực nội chí tuyến, một năm chỉ có hai lần mặt trời lên thiên đỉnh.
b. Vì sao đo bóng cọc khơng phải chỉ vào lúc 12h trưa (theo giờ khu vực)
Phân biệt các loại giờ