在班上问问月亮为什么会改变形状，几乎总会有人说是地球挡在前面，给月亮投下了影子。这是最常见的科学误解之一，成年人也不例外。这个说法听起来合情合理，却是错的，而且仅凭一张图就想纠正它，难度出人意料地大。
本课将帮助学生亲自检验“影子说”，并用真正的解释取而代之。
一句话说清真正的原因
太阳始终恰好照亮月球的一半。随着月球绕地球运行，我们看到这被照亮的一半露出的部分不断变化。
没有任何东西遮住月球。新月时，被照亮的一半背向我们；满月时，这一半则完全朝向我们。两者之间的各种月相，都是从不同角度看到的明亮半球和黑暗半球。
从上方观察
关键是同时展示两种视角：从北极上空俯瞰月球绕地球运行，以及从地面看到的月球。月相实验将这两种视角并排呈现，你可以拖动月球沿轨道移动，也可以播放整个月的变化。
让学生站在图中的地球上，依次观察每个位置的月球。在离太阳最近的位置，他们只能看到黑暗的一面。绕轨道运行四分之一圈后，他们会看到一半明亮、一半黑暗。在远离太阳的一侧，他们会看到整个被照亮的面。
从地球上看起来的样子
检验影子假说的三种方法
不要只是告诉学生“影子”这个想法是错的。给他们证据，让他们自己否定这个想法。
1. 影子指向哪里？
地球的影子总是指向背离太阳的方向。从俯视图来看，只有当月球位于远离太阳的一侧，也就是满月时，地球的影子才可能到达月球。但月牙出现在月球与太阳位于同一侧的时候，而地球的影子绝不可能到达那里。
2. 形状不对
地球的影子是圆形的，而且比月球大得多，因此影子只要遮到月球，就总会在受光部分留下一个凹口。但凸月受光的部分两侧都向外鼓起。圆形的影子不可能形成这种形状，而一个从一侧受光、从斜角观察的球体每个月都会呈现这种形状。
3. 有时我们确实能看到影子
当月球真的穿过地球的影子时，我们称之为月食。月食只会发生在满月时，持续几小时，而不是两周；月球也常常会呈现暗红色。这就是地球影子的样子，与弯月完全不同。
为什么月食不是每个月都会发生？月球轨道倾斜约5度，因此月球通常从影子的上方或下方经过。实验室将轨道设置为水平，以便更容易观察月相；所以，等学生理解了基本图示后，这是一个值得提出的问题。
每种月相什么时候能看到？
学生常常会惊讶地发现，白天也能看到月亮。在实验室中打开一天中的时刻显示后，就能根据同一幅图推导出时间表：月球每天到达天空最高点的时间会晚约50分钟。
| 月相 | 新月以来的天数 | 大约升起时间 | 大约到达天空最高点的时间 | 大约落下时间 |
|---|---|---|---|---|
| 新月 | 0.0 | 06:00 | 12:00 | 18:00 |
| 蛾眉月 | 3.7 | 09:00 | 15:00 | 21:00 |
| 上弦月 | 7.4 | 12:00 | 18:00 | 00:00 |
| 盈凸月 | 11.1 | 15:00 | 21:00 | 03:00 |
| 满月 | 14.8 | 18:00 | 00:00 | 06:00 |
| 亏凸月 | 18.5 | 21:00 | 03:00 | 09:00 |
| 下弦月 | 22.1 | 00:00 | 06:00 | 12:00 |
| 残月 | 25.8 | 03:00 | 09:00 | 15:00 |
与实验室中的情况一样，这是不考虑纬度和轨道倾斜时的大致当地时间。
上弦月大约在12:00升起，下午时已经高悬在天空中，太阳落山前就能看到它。满月大约在18:00升起，正好是太阳落山的时候，因此整夜都挂在天空中。一个不错的家庭作业：新月过后几天，放学后找找月亮，并把你看到的样子画下来。
北半球和南半球
如果你在澳大利亚、新西兰、南非或南美洲教书，看到的月亮会是翻转的。渐盈的月亮左侧被照亮，而不是右侧。实验室可以切换半球，因此学生可以看到，地球上任何地方的月相都相同；改变的只是我们站立的位置和观看的角度。
课程安排
- 让全班画出他们认为月相是如何形成的。把这些画留着：它们是学习前的记录。
- 同时显示俯视图和从地球上看到的景象。慢速播放一个月的变化，并在每个有名称的月相处暂停。
- 打开标示朝向地球的半球的标记，让学生先预测每个月相，再揭晓答案。
- 以全班讨论的形式进行上面的三项影子测试。
- 让学生重新画出自己的解释，并与第一幅图进行比较。
检查理解情况的问题
- 如果今晚是上弦月，那么大约两周后会是什么月相？
- 为什么午夜时绝不可能看到蛾眉月？
- 地球另一侧的人今晚看月亮时，看到的月相会不同吗？
- 新月时，月球背面处于黑暗中吗？