3.走进气象站&4.过山车中的“奥秘”-【暑假大串联】2024年三年级科学暑假作业（教科版）

60 3.走进气象站 气象站可以实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、光合辐射、蒸发、土壤温度、 土壤湿度等多种气象参数。气象站由气象传感器、气象数据记录仪、电源系统、野外防护 箱和不锈钢支架等部分构成。风速、风向、雨量、蒸发量等传感器为气象专用传感器,具 有高精度、高可靠性的特点。气象数据记录仪具有气象数据采集、气象数据定时存储、参 数设定、友好的软件人机界面和标准通信功能。下面来了解一下气象站是如何来测量风 速及气温的。 风速的测定常用的仪器有杯状风速计、翼状风速计、卡 他温度计和热球式电风速计。翼状和杯状风速计使用简 便,但其惰性和机械摩擦阻力较大,只适用于测定较大的风 速。具体来了解一下热球式电风速计,它的构造原理是一 种能测低风速的仪器,其测定范围为0.05~10m/s。它是由 热球式测杆探和测量仪表两部分组成。探头有一个直径 0.6mm的玻璃球,球内绕有加热玻璃球用的镍铬丝圈和两个 串联的热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上,直接 暴露在气流中。当一定大小的电流通过加热圈后,玻璃球的 温度升高。升高的程度和风速有关,风速小时升高的程度大;反之,升高的程度小。升高程 度的大小通过热电偶在电表上指示出来。根据电表的读数,查校正曲线,即可查出风速。 温度有气温和地温以及草温,其中地温分地面温度、浅 层地温和深层地温。气温就是空气温度,因为温度计中的 玻璃吸收太阳辐射的能力比空气大,因此,在太阳光直接曝 晒下,温度计的示数要高于它周围空气的温度。为了让温 度计既能防止被太阳照射,又能防止被风吹雨淋,准确地测 量出气温,就要把它放在遮阴处。气象站测量气温的方法 是把空气温度表放在漆成白色的百叶箱里,百叶箱内外漆 成白色,这样,投射到百叶箱上的阳光大多数会被反射,箱 内空气的温度不至于因为箱壁的升温而升高,这样测出的 气温就比较准确。除此之外,百叶箱的门是朝北开的,这样可以防止太阳光直接照射到 百叶箱内,并且百叶箱内温度表的感应球部与地面的距离必须是1.5米,因为人类活动 的垂直平均高度就是离地面1.5米左右。总之,百叶箱的作用是防止太阳直接辐射和地 面反辐射以及狂风暴雨等因素对温度表产生直接影响。 【动动小脑筋】 61 4.过山车中的“奥秘” 过山车是去游乐园的必玩游戏项目之一,但你们有没有思考过在玩过山车的时候为 什么不会掉下来? 过山车的最佳座位在哪里? 下面给大家来揭秘一下。 一、过山车为什么不会掉下来? 对于过山车来说,它的势能在第一个上坡的顶端达到了最大 值。当它开始下滑时,它的势能就不断地减少(因为高度下降了), 但能量不会消失,而是转化成了动能,也就是运动的能量,使过山车 能够继续前进。在前进的过程中,大多数过山车都会遇到一个难 题,那就是竖直回环,即轨道前方出现了一个大圆圈,这意味着乘客 们会沿着轨道仰面朝上冲进回环,并且在顶端的时候,完全处于头朝下的状态。有些过 山车爱好者最喜欢的就是这个部分,因为在短短几秒钟的时间里,作用在身上的力不断 变化,你会感到身体轻如羽毛,眼中看到的是一个倒过来的世界。大回环实际上就是一 个离心机装置,在回环里,乘客受到的合力不断变化,在回环的底部,离心力方向与重力 一致,此时游客会感觉到身体特别沉重,当一路冲上回环时,乘客会感到离心力将自己向 座位方向挤压。到了回环顶部,乘客完全倒了过来,重力想把乘客拽拉下去,但此时离心 力比重力更大且方向直指天空,所以直接把乘客按在了座位上。 二、过山车的最佳座位在哪里? 我们知道,过山车的所有车厢都是在相同轨道上运行的,因此 重力会在大体相同的点使其产生加速和减速。但除了受到重力的 作用外,每个车厢还受到与其相连的车厢的推力和拉力。正是这 些附加力导致了过山车每节车厢的感觉略有不同。为了理解其原 理,我们假定过山车到达了轨道的顶部,当第一节车厢越过顶点 后,重力开始将其沿轨道的下坡向下拉,导致第一节车厢开始加 速,这将带动第二节车厢加速,进而带动第三节车厢加速,依次类推,当最后一节车厢移 过顶点时,重力使第一节车厢加速已有一段时间,尾部的车厢到达顶部时的加速度要比 第一节车厢大,而这个增加的力实际上将车厢推过顶点,并突然作用在乘客身上,让乘客 感觉自己几乎要从座位上飞出去。因此,对于许多人而言,尾部的最后一节车厢,是在乘 坐过山车时的最佳位置。 但在大多数过山车中,从尾部车厢并不能很好地看到轨道,因为视线被前面的人挡 住了。来坐过山车时,良好的视线非常重要,因为这会让你感受到危险,过山车设计者刻 意在轨道附近放置各种障碍物,让你感觉到过山车似乎就要失去控制。在典型的过山车 设计中,前面车厢的来客可以无障碍地看到所有障碍物从身边闪过。而位于过山车后部 的车厢,乘坐过程最刺激。因此,过山车上的最佳位置取决于个人爱好。如果您喜欢失 重的感觉,那么可以选择尾部的位置。如果想获得最佳的视野,那么可以选择前部的位 置。中部车厢的乘坐体验最一般,但仍然能有不错的感觉。实际上,只要坐上过山车,你 都会有很棒的感觉。