地理实验设计

冷热不均引起大气的运动

实验主题：

学习“地球上的大气”中“冷热不均引起大气的运动”这部分内容时就可设计以学生动手为主的探究性实验，探究热力环流的形成原理。

通过在实验室中模拟冷热不均的下垫面环境，从而形成大气运动过程。

实验目的和原理：

采用小组合作方式，针对“冷热不均引起大气运动”这部分内容，选择相关的实验材料，通过各个小组设计不同的实验，模拟冷热不均的下垫面环境，探究形成大气运动的过程，直观认识热力环境的成因，从而加深对大气运动和热力环流原理的理解。

提出问题：地球上的大气运动是怎么形成的？

猜想与假设：由于受太阳辐射（或受热、或下垫面性质）的不同冷热不均的地面热力环流大气运动。

实验设计方案：设计下列四个实验，将学生分成四组，每组选做一个实验，采

用小组合作方式学生自己动手操作探究性实验，四个小组四个实验同步进行，教师进行启发性指导，看能否殊途同归或某些环节相辅相成。

实验设计方案：

实验一

实验材料：长方形带有标度的玻璃缸（长100 cm，宽30 cm，高40 cm左右）或两个大烧杯，塑料薄膜、一盆热水，一盆冰块，一束香或蚊香，火柴等。

实验步骤：

1、将一杯热水和一杯冰块分别放置在玻璃缸内的两端。

2、用平整的塑料薄膜将玻璃缸上部开口处盖严。

3、在塑料薄膜的一侧（装冰块和热水的烧杯上方）先后开一个小洞。

4、将一束香点燃，放进小洞内。

实验观察要求：观察烟雾在玻璃缸的不同部位和不同的高度内是如何飘动的？发现什么规律？由实验可得出什么结论？

实验记录：要求学生根据实验记录纸进行观察记录。（见附件：实验纸）

实验二

材料准备：酒精灯、广口瓶、冰箱保鲜袋、火柴、小纸片、冰箱。

实验步骤：

1、点燃酒精灯，将保鲜袋张开罩于酒精灯上方（注意不能烧到保鲜袋）。

2、将小纸片卷起点燃，吹熄后，放入广口瓶内，再立即将瓶盖将瓶口盖住。

3、将此广口瓶放入冰箱冷冻室。

4、 10分钟后，把广口瓶拿到不通风处，打开盖子，先瓶口朝上再瓶口朝下，观察现象。

实验观察要求：

1、观察步骤一中保鲜袋的运动方向。

2、观察步骤四中在瓶口朝上和瓶口朝下情况下，瓶中烟的流动情况实验记录：要求学生根据实验记录纸进行观察记录。（见附件：实验纸）

实验三

材料准备：气球、热水、酒精、打气筒。

实验步骤：

1、将气球充适量的空气；

2、将气球按入一盆热水中，观察它的体积和运动的变化；

3、将气球表面涂擦酒精，观察它的体积和运动变化。

实验观察要求：

1、观察步骤二中气球的运动方向；

2、观察步骤三中气球的运动方向。

实验记录：要求学生根据实验记录纸进行观察记录。（见附件：实验纸）

实验四

材料准备：蚊香、蜡烛、白卡纸、大烧杯、火柴。

实验步骤：

1、将白卡纸卡在烧杯的中间（纸与烧杯底部留有一定空隙）；

2、将点燃蜡烛放进烧杯内一侧；

3、将点燃的卫生香放入烧杯的另一侧。（注意蚊香尽量靠近烧杯底部）

实验观察要求: 观察点燃的卫生香的烟的飘动方向。

实验记录：要求学生根据实验记录纸进行观察记录。（见附件：实验纸）

活动

1、请设计一个符合自己学校的地理实验室，并对你的初步设计在网上留下修改的痕迹。

2、实验：地球内力作用的探究，如火山。

（1）实验目的：了解地质作用的含义；通过做实验了解内力作用对地表形态的影响。培养学生注重观测，注重实验，运用知识分析问题，解决问题的能力，以及表达自己见解与他人交流的能力。

（2）实验步骤：

①实验准备：

教师通过问题情境以及播放相关视频引出问题：火山是怎么形成的呢？火山喷发的动力来自哪里？岩浆喷出地表后，又变成了什么？

学生充分讨论，制定实验计划。

②实验步骤

在A、B两个U形试管中装进浓度不同的土豆泥，分别从每个U形试管的一个口中放进少许苏打粉，然后加水，并用手指堵住试管口，土豆泥便从另一个口中溢出。注意浓的形成柱状，而稀的直接从试管口溢出。

结论：实验演示了岩浆喷发的过程；同时根据岩浆浓度不同，可形成不同形状的火山。

把融化了的蜡分别倒进热水和冷水杯中，热水中的蜡仍是液体，而冷水中的蜡则凝结起来。

结论：实验演示了火山岩浆遇冷凝固的过程。

在瓶中装满细小的玉米粉，底部插入管子，用力吹，玉米粉从瓶口喷出；在瓶口的木板上就会形成山状。

结论：从实验可以了解火山灰的喷发与堆积。

通过第一个实验和教师再次播放的火山视频，让学生观察到火山爆发的动力来自地下，注意岩浆不是土豆泥。）第二个实验和教师再次播放的火山视频解决了“岩浆喷出地表后，又变成了什么？”的问题，学生观察发现岩浆是遇冷凝固的，而不是太阳晒而变硬的。第三个实验和火山视频，使学生发现火山都是慢慢堆积形成的。

以上提供的案例，由于这几个案例所需实验器材不多，操作起来相对比较容易（没有地理实验室的学校可以借用学校物理或化学实验室来进行实验），但对学生来说又能解决一些教学重点和难点。这几个应用实验给老师提供了初步的实验目的和实验步骤，在具体实验过程中还需要根据各自学校的实际以及学生的实际予以相应的修改。

一般说来，在设计此类实验时教师可以参考其他学科的实验教学，并发挥地理学科的特色，既给了学生施展才华的空间，进一步调动了学生的思维，又让学生以自身的体验去获取知识，充分感受学习地理的乐趣，使学生对地理学科有了新的认识和理解。

3、如有条件，请设计一个在地理实验室中进行的实验：过量抽取地下水与地面沉降的实验。

活动案例主题：水循环

1、实验材料：大烧杯1个；小烧杯1个；沙子少许；小石头1块；橡皮筋1根；酒精灯1盏；塑料纸1张；秒表1个。

2、实验步骤：

(1)如下图在一个大烧杯中加适量的水，直至水盖满杯底。把一个装满沙子的小烧杯放入大烧杯中。

(2)用透明的塑料纸盖住大烧杯，用橡皮筋扎住杯口，并把一块小石头放在塑料纸上，压住塑料纸；小石头要放在装沙小烧杯正上方。

(3)将大烧杯放在酒精灯上加热，过足够长的时间后观察。

3、实验原理：