二、实验探究题。
实验探究:智能光照系统模拟昼夜交替成因实验
昼夜交替是地球最基本的自然现象,与人类生活、生物节律密切相关。为了严谨验证昼夜交替的成因,区分不同假说的合理性,小雨科学小组使用智能定焦强光手电筒、自转可控地球仪、光照传感器、数据记录仪开展模拟实验,分别验证“地球不动太阳绕转”“太阳不动地球自转”“两者都静止”三种情况,记录光照变化与昼夜现象,并导出数据进行分析。
1. 实验中,智能手电筒模拟,地球仪模拟,光照传感器用来检测。
2. 昼夜交替形成的两个必要条件:地球、地球。
3. 地球自转一周的时间约为小时。
4. 下列操作中,不能产生昼夜交替的是()。
A. 地球与太阳都保持静止 B. 太阳绕地球转动 C. 地球自转
5. 若地球仪透明,实验中将观察到()。
A. 无昼夜区分 B. 昼夜交替更快 C. 昼夜交替更慢
6. 请你解释赤道地区“坐地日行八万里”的原因:。

1. 太阳 地球 光照强度/昼夜分布 【解析】实验中手电筒发光模拟太阳,地球仪模拟地球本体,光照传感器用于检测不同位置光照强度,判断昼夜分布情况,助力探究昼夜交替成因。
2. 不透明 自转 【解析】昼夜交替形成的必要条件:地球不透明,阳光无法穿透;地球自转,地表各点交替面向、背向太阳,二者缺一不可。
3. 24 【解析】地球自转一周,地表完成一次昼夜交替,时间约24小时,即一天,这是昼夜交替的周期,也是我们日常计时时的基础。
4. A 【解析】地球与太阳都静止时,地表受光面固定,无昼夜交替;地球自转、太阳绕地球转动,均能让地表交替受光背光,产生昼夜交替。
5. A 【解析】地球透明时,阳光可穿透球体,地表所有位置都能被照亮,无背光面,因此无昼夜区分,不会出现交替变快或变慢的情况。
6. 赤道周长约4万千米(8万里),地球自西向东自转,赤道地区自转线速度最大,24小时自转一周,因此赤道地区“坐地日行八万里”,昼夜交替周期为24小时 【解析】赤道是地球最长纬线,周长约4万千米;地球自转周期24小时,赤道地区随地球自转移动距离最长,线速度最大,昼夜交替周期与自转周期一致。

三、综合应用题。
1. 为了探究昼夜交替的形成原因，小春和同学开展模拟实验，选用了多种材料模拟宇宙中的天体，请将实验材料与它们所模拟的天体或观测对象连线。
手电筒 地球
地球仪 太阳
小圆片 地球上的观测点

1. 手电筒——太阳
地球仪——地球
小圆片——地球上的观测点
【解析】模拟实验需用实物对应天体,手电筒发光对应太阳,地球仪对应地球本体,小圆片代表人类,即地球上的观测点,便于观察昼夜变化。

2. 小春和小雨在模拟昼夜交替实验时，发现一个疑问：“为什么地球自转一周是24小时，而我们感受到的白天和黑夜时长有时并不相等（如江苏夏季昼长夜短、冬季昼短夜长）？”为解决该疑问，两人补充实验：将地球仪地轴倾斜$23.5°$，手电筒固定模拟太阳，自西向东转动地球仪，观察江苏位置白天和黑夜的时长变化，完成探究。
(1)实验中，地轴倾斜$23.5°$的作用是模拟，这一设置与真实地球的特点一致。
(2)观察发现：当地球仪转到夏至位置时，江苏地区白天时长黑夜时长；转到冬至位置时，白天时长黑夜时长（填“大于”“小于”或“等于”）。
(3)解释“地球自转周期24小时，而江苏昼夜时长随季节变化”的原因：。
(4)若要让实验更精准，能更清晰地对比不同季节江苏昼夜时长的差异，你建议小春和小雨在实验中增加哪些操作？（至少2点）。

2. (1)真实地球地轴倾斜状态 地轴倾斜23.5°、方向不变
【解析】实验中地轴倾斜23.5°,模拟真实地球地轴倾斜状态,贴合地球公转自转时地轴倾斜、方向不变的真实特点,保证实验科学性。
(2)大于 小于 【解析】夏至时北半球昼长夜短,江苏位于北半球,白天时长大于黑夜;冬至时北半球昼短夜长,江苏白天时长小于黑夜,符合季节昼夜规律。
(3)地球自转周期24小时,但地轴倾斜23.5°且方向不变,地球公转时太阳直射点南北移动,导致北半球(江苏)昼夜时长随季节变化
【解析】自转决定昼夜交替周期24小时,地轴倾斜+公转导致太阳直射点移动,直射北半球时昼长夜短,直射南半球时昼短夜长,江苏昼夜时长随季节变。
(4)①固定手电筒(太阳)位置不变,精准控制地球仪公转角度;②多次重复实验,记录江苏位置昼夜时长,取平均值减少误差
【解析】精准实验需控制变量、减少误差;固定光源、精准控制公转角度保证单一变量,多次实验取平均值,能清晰对比不同季节昼夜时长差异。