科学观念:通过模拟实验,知道云和雾都是水蒸气冷凝形成的,它们本质上是一样的,只是距离地表的远近不同。
科学思维:运用建模思想的方法,借助模拟实验和示意图解释云和雾的形成过程。
探究实践:通过模拟实验体验云和雾的形成过程,培养学生的综合探究技能。
态度责任:根据实验推想自然界中雾的形成,表现出对事物的结构、功能、变化和相互关系进行科学探究的兴趣。
重点与难点
重点:掌握云和雾的形成原因。
难点:做人造雾的实验。
教学内容
本课是认识水在自然界的循环的第一课。将云和雾放进一课是因为这两种天气现象在本质上是一样的,形成原因是一样的,状态也是一样的,只不过距离地表的远近不同,飘浮在高空的是云,接近地表的是雾。
本课教学内容包括三个活动:
活动一,创设问题情境,聚焦学习内容,区分在登山过程中不同视角的所见,山脚下看到的云即山腰上看到的雾,引导学生初步认识云和雾在本质上是一样的。
活动二,做人造雾的实验。因为实验室场地有限,所以只能造接近地表的雾,而不能造飘浮在高空的云。这是一个典型的模拟实验,也是本课唯一的动手活动,需要引导学生将模拟实验的情况外推到实际情况中去,进而使学生能解释自然界的雾是如何形成的。
活动三,根据抽象的示意图,结合模拟实验,解释云的成因。这是一个高度概括的过程,有利于提高学生的概念水平。最后揭示出云和雾的形成的科学概念。
教学准备
学生分组材料:量筒(500mL)、冰袋(或把冰块放入保鲜袋)、温水、冷水、线香、火柴。
教学过程
活动一:图中哪里是云?哪里是雾?
对于山脚下的人来说,他们看到的是山腰上有云;而对于已爬到半山腰的人来说,他们身处其中,看到的则是雾。
这张图是为了说明云和雾本质上是一样的,只是它们距离地表的远近不同。距离观察者所处地表位置远的是云,距离观察者所处地表位置近的则是雾。在山上我们常说云雾缭绕,其实就是很难区分云与雾。
云的形成:空气受到上升气流的影响,被急速推往上空。上空的气压低,上升的空气会膨胀,膨胀时需要消耗热量,使空气的温度降低。干燥空气每升高100米,温度降低约1°C。随着温度降低,水蒸气变饱和,有的水蒸气附着在凝结核上凝结成云滴。当大量云滴组合在一起,受上升气流顶托悬浮在空中,就形成了云。
雾的形成:雾是生成在大气近地层中的水蒸气凝结物,是低层大气达到饱和状态,大量微小水滴或冰晶悬浮在空气中,并于近地空气中凝结而成的天气现象。
雾的形成条件:增加大气中的水蒸气含量,冷却是更为关键的因素。冷却更重要,在有利于空气冷却的地区,如果水蒸气含量充分,风力较小,并有大量的凝结核存在,那么就容易生成雾。
雾的分类:按雾粒的状态可分为水雾和冰雾,前者由水滴或过冷水滴组成,后者由冰晶组成。
设计意图:利用不同登山者的视角呈现山腰上的云或雾,能够更直观地说明云和雾本质上是一样的只是与地表的距离不同。
活动二:人造雾模拟实验
实验材料:量筒、适量温水、适量冷水、若干线香、火柴、冰袋。
实验步骤:(1)往量筒内倒入适量温水,放入点燃的线香。
(2)移走线香,用冰袋完全封住量筒口,观察量筒内的现象。
实验现象:用温水做实验时,量筒中的上部出现了很多雾;用冷水代替温水做实验时,量筒内无明显的雾。
实验分析:雾的形成条件有两个,一是冷却,二是增加水蒸气含量。当空气中容纳的水蒸气达到最大限度时,就达到了饱和。气温越高,空气中所容纳的水蒸气越多。量筒中加温水是为了增加量筒中空气容纳的水蒸气含量,冰袋则起到冷却的作用。实验结论:雾是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水滴,它的形成与上下方空气的温差和空气中的固体颗粒数量有关。
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