《2025年小题狂做八年级物理上册苏科版巅峰版》

7. (2024·南通期中)阅读短文,回答问题。
综合实践活动——研究制作圭表
【提出问题】圭表是我国古代的计时工具,它是利用什么原理,并如何实现计时的？我们如何制作一个简易的圭表来体验它的计时方法呢？
【自主学习】圭表是度量日影长度的一种天文仪器。如图所示,表是垂直立于水平地面的标杆,圭是沿正南正北方向水平放置的尺,用它测量正午时表的日影长度,从而确定一年的时间和季节。古人把日影最长的那天称为冬至,日影最短的那天称为夏至,两个冬至之间则定为一个回归年,一年分 24 个节气,每个节气 15 天。
【制作装置】小明在薄木板上垂直固定一支长 20 cm 的铅笔,完成简易圭表的制作。
【设计并完成实验】今年国庆节,小明带领学习小组成员,将自制的圭表放在太阳光下的水平地面上,用来研究一天中影子随时间变化的规律。8:00—16:00 之间,每隔 1 小时,在薄木板上画出铅笔的影子,在 11:00—13:00 之间,每隔 20 分钟,在铅笔影子的顶端做一个记号,测量影长并记录在下表中。

【交流评价】各学习小组对自制的圭表及实验过程中的现象进行了评价交流。

(1)太阳到地球的距离约为 $1.5× 10^{11}\ \text{m}$,光从太阳射到地球的时间约为______s。如图甲所示,“表的日影”说明了______,2024 年“秋分”是 9 月 22 日,国庆节的正午,表的日影顶端在圭上的刻度“秋分”的______(填“左”或“右”)端。
(2)如图乙所示,是小明同学在水平板上记录的 8:00、12:00、16:00 时铅笔的影子,其中 B 点在 O 点的______(填“东”“西”“南”或“北”)侧,OA 是______(填“8:00”“12:00”或“16:00”)时铅笔的影子。
(3)请根据表中数据,在图丙中画出影长随时间变化的图像。根据图像可知,11:50 时,影子的长度约为______cm。
(4)同学们在交流“铅笔正午的影长”时,有几个学习小组的测得值明显较小,请你分析出两个可能的原因：______、______。

答案：

(1) 500 光在同种均匀介质中沿直线传播 左
(2) 北 16:00
(3) 如图所示 13.9(14.0)
(4) 铅笔长度太短 铅笔没有垂直于水平面 提示:
(1) 光从太阳射到地球的时间约为$\frac{1.5× {10}^{11}\,\text{m}}{3× {10}^{8}\,\text{m/s}}=500\,\text{s}$。影子是由光沿直线传播形成的，所以“表的日影”说明了光在同种均匀介质中沿直线传播。国庆节日期在“秋分”之后，表的正午影子比秋分的长，所以表的日影顶端在圭上的刻度在“秋分”的左端。
(2) B点是12:00时铅笔的影子，此刻太阳在O点的正南方，所以B在O点的北侧;下午，当太阳在铅笔西侧时，铅笔的影子在东侧，所以OA是16:00时铅笔的影子。
(3) 根据表中数据用描点法作出影长随时间变化的图像。根据图像可知，11:40 - 12:00，影子的长度随时间均匀变短$\frac{16.2\,\text{cm}-11.5\,\text{cm}}{20\,\text{min}}=0.235\,\text{cm/min}$，所以11:50的影长大约为$16.2\,\text{cm}-0.235\,\text{cm/min}× 10\,\text{min}=13.85\,\text{cm}\approx 13.9\,\text{cm}$。
(4) 有几个学习小组的测得值明显较小，可能的原因是铅笔长度太短或铅笔没有垂直于水平面。