内容正文:
7.雨和雪
同学们,请看大屏幕,这两幅图,分别是什么天气?
下雨、下雪。
没错,雨和雪,都是自然界里很常见的降水现象。
大家结合生活想一想,在下雨之前,天空一般会先出现什么?
云
很多同学都说到了云!下雨前天空常常会出现厚厚的乌云。
我们之前学过,云是空气中的水蒸气遇冷变化形成的。那大家想一想:雨和云有关系吗?雨是怎么形成的?
谁来说一说你的猜想?雨和云有关系吗?雨是怎么来的?
有云不一定会下雨!
乌云很低,乌云才会下雨。
乌云里面水变多、变重了,掉下来就是雨。
大家都有自己的想法!有的同学认为有云不一定下雨;有的发现下雨前是低低的乌云;还有同学猜,云里面的水变重就落下来变成雨。这些都是很棒的猜想!
同学们,我们经常看到天上有云,但是有云不一定会下雨。大家结合平时观察想一想:雨是怎么从云里落下来的?
天上有云,但是有云不一定下雨。
要乌云才容易下雨,乌云好像更低一点。
云里面有小水滴,水滴变重了,掉下来就是雨。
那云里这些小水滴,一开始是从哪里来的呢?地面上的水,怎么跑到高高的天上变成云里的小水滴?
水变成看不见的水蒸气,升到高空。
大家说得很有道理,我们把大家的想法整理成猜想:
空气中的水蒸气升到高空,在云里变成小水滴,水滴越聚越大,空气托不住,落下来就是雨。
这只是我们根据生活经验做出的猜想,猜想对不对呢?我们能不能用这套装置,模拟大自然里下雨的过程,来验证我们的猜想?
我们先来认识这套实验装置,想一想每一部分分别模拟大自然里的什么?
烧杯里的水 → 江河、湖泊、地面的水
酒精灯加热 → 太阳照射,给大地加热
上方圆盘里的冰块 → 高空寒冷的环境
圆盘底部凝结、滴落的水珠 → 雨
实验步骤:
1.在烧杯中加入少量清水,放在陶土网上。
2.点燃酒精灯,对烧杯底部进行加热。
3.将装有冰块的圆盘,水平放在烧杯上方。
4.仔细观察烧杯内、圆盘底部发生的变化,及时记录现象。
5.实验结束后,用灯帽盖灭酒精灯,整理器材。
安全强调:不要触摸加热后的烧杯、圆盘;不凑近烧杯口观察,防止烫伤;酒精灯规范使用,失火用湿抹布盖灭。
思考:
1.顶部的圆盘里面为什么要放冰块?
2.为什么要给水不断地加热?
3.实验现象说明了什么?
实验的时候,大家带着这3个问题一边观察、一边思考,把想法写在记录单上:
雨的形成模拟实验
哪个小组先来说说你们看到了什么现象?
我们组给烧杯里的水加热之后,水里慢慢冒气泡,往上飘起白白的雾;装冰块的圆盘底下先出现一层小小的水珠,小水珠越聚越多、变大,最后一滴一滴往下掉,就像下雨一样。
一开始加热,水里先有小气泡,慢慢变多;接着有白色的雾气往上升,碰到上面放冰块的圆盘,圆盘凉凉的,底部很快蒙上一层水雾,然后小水珠合并在一起,变重了就滴下来。我们看到水珠滴到烧杯里面,和下雨很像。
水加热后冒出白雾,圆盘底部慢慢出现小水珠,水珠越来越大,最后滴落下来。
加热的水变成水蒸气,水蒸气遇到冷的金属圆盘,遇冷凝结成小水滴;水滴聚集变大,就落下来,模拟自然界下雨。
① 顶部圆盘放冰块,是做什么?
冰块让金属圆盘保持低温,用来模拟高空寒冷的环境,让水蒸气遇冷凝结。
② 为什么给水不断加热?
加热水,加快水蒸发,产生大量水蒸气,模拟自然界地表水蒸发。
③实验现象说明什么?
水蒸气遇冷凝结成小水滴,水滴聚集变大下落,就形成雨。
大家看一看,我们一开始的猜想,和实验得出的结论一样吗?
我们一开始猜想就是水蒸发变成水蒸气,到高空遇冷变成水滴落下来,和实验结论是一样的!
我们大体猜想是对的,但之前以为白雾就是水蒸气,现在才知道水蒸气看不见,白雾是小水珠。
我们之前想的不对,原来必须要有冷的环境,水蒸气才能变成雨,不是光有水汽就行。
刚刚我们的模拟实验,是一个简化版的下雨过程。大自然里真实下雨,和我们这个小实验不完全一样。课本“指南针信箱” 里面有更完整的介绍,请大家默读这一段,想一想:大自然里,小水滴是在哪里聚集?为什么有的水滴能掉下来形成雨?给大家1分钟默读。
时间到。谁来说一说,信箱里讲到,水蒸气先变成什么?
水蒸气先在云里面变成很多小水滴。
说得很好!这些小云滴一开始会不会马上掉下来?
不会,因为有上升气流托着它们。
什么时候才会掉下来变成雨?
小水滴不断合并、越长越大,重到上升气流托不住了,就落下来,形成雨。
我们回头对比刚刚的模拟实验:烧杯上方圆盘底部的小水珠,就相当于云里面的小水滴。在实验里,小水珠变大,受重力直接滴下来;但真实大自然中,这些小水滴是藏在云里的,一开始被上升气流托住,只有水滴足够大、足够重,才会降落下来,成为雨。
现在我们把模拟实验的发现,和大自然真实的降雨过程合在一起,就完整认识雨的形成了。
大自然里有时候水汽充足,但缺少让小水滴聚集的条件,人们就会发射增雨火箭,播撒碘化银,充当凝结核,帮助云里的小水滴更快聚集变大,实现人工增雨。
认识人工降雨
同样是从云里落下来,为什么有时候下雨,有时候下雪?
因为天气冷的时候下雪,暖和的时候下雨。
下雪的时候温度更低!
是不是和温度有关系?我们一起来看一看课本上这张气温记录表,大家仔细观察,下雪那几天的气温,和下雨的时候有什么不一样?
谁发现了?下雪的时候气温有什么特点?
下雪的时候气温很低,在 0℃或者 0℃以下。
没错!关键秘密就在温度。雨和雪的形成过程,前面大部分是一样的,就是高空和低空的温度不一样,最后的形态就不一样。
请大家翻开课本,默读雪的形成这一段,小组里面讨论这两个问题:
① 雪是由什么变来的?
② 它和雨的形成,哪里不一样?
当低空温度在 0℃以下时,高空云层的温度会更低,云中的水汽可以直接凝华成小冰晶,小冰晶进一步聚合形成小雪花。当这些小雪花增大到一定程度、上升气流托不住它时,就会从云层里降落下来,形成雪。
雪的形成
好,时间到!哪个小组分享你们的发现?
温度很低的时候,水蒸气不是变成小水滴,而是直接变成小冰晶,小冰晶聚在一起就是雪花,雪花太重了,气流托不住,落下来就是雪。
课堂小结
低空温度在0℃以下,高空云层温度更低,空气中的水蒸气直接凝华成小冰晶;小冰晶不断聚集变成雪花;雪花大到上升气流托不住,降落下来,就是雪。
我们一起来整理,对比雨和雪,找相同和不同,大家跟着一起说:
雨,降落的时候温度?
高于 0℃!水蒸气凝结成液态的小水滴,落下来就是雨。
雪呢?
低空 0℃以下,水蒸气凝华成固态的小冰晶(雪花),落下来就是雪。
那如果温度刚刚好,接近 0℃,一部分是水滴、一部分是冰晶,会出现什么?
雨夹雪!
非常好!所以雨夹雪就是气温在 0℃附近形成的。那为什么很多南方地区不容易看到下雪?
南方冬天气温大多高于0℃,冰晶在下落的路上就融化成水滴,变成雨了,看不到雪花。
雨 雪
降落环境温度 高于 0℃ 低空 0℃以下
物态变化 水蒸气凝结,形成液态小水滴 水蒸气凝华,直接形成固态小冰晶
物质形态 液态水 固态冰晶(雪花)
雨和雪来源相同,都来自云;是温度决定了降落下来是水滴还是冰晶。
接下来我们一起来欣赏几张雪花的高清图片,仔细看一看雪花是什么样子?
这里有一句很有名的科学谚语 ——世界上没有两片完全相同的雪花。每一片雪花,在云层里形成时,经历的温度、水汽条件都有细微差别,所以没有两片雪花一模一样。
说一说
雨、雪分别怎么形成;我们用什么实验模拟雨的形成。
$人工降雨是怎样实现的?为什么只需要对着天空打几炮,云层就会下雨呢?首先我们得了解降雨是如何形成的。地球表面的水在阳光照射下蒸发变成水蒸气,水蒸气在上升过程中遇到冷空气便凝结成微小的水滴或冰晶,进而组成了云。在云中的水滴通过碰撞合并逐渐增大,到空气无法再拖住时,它们就会落下,形成我们常见的降雨。人工降雨技术正是基于这一原理,通过大炮发射炮弹,向云层中播撒催化剂,促进云滴迅速凝结,增大成雨滴,最终降落到地面。值得一提的是,云层有冷云和暖云之分,冷云则需要飞机来传播干冰、碘化银等一系列催化剂。其中碘化银的晶体结构与水的六角形非常相似,能够有效的吸附水汽,并促进水汽的液化,形成更大的水滴。当这些水滴增大并变得足够重时,便会落下成为降雨。若是暖云,就在云中播撒盐粉、尿素等吸湿性粒子即可。不过想要人工增雨,云朵需发展到一般大于2公里的厚度,而且云层中有一定的过冷水含量及低于零度而不结冰的水,同时云中还要有上升气流,就算有云的万里晴空,但没有具备以上的条件,都是无法实现人工增雨的。
同学们上节课我们学习了雾和云,今天这节课我们来学习雨和雪。自然界中的雨和雪是怎样形成的呢?它是否和云有关系呢?今天我们来做一个自然界里面的雨的模拟实验,所用的实验材料有三脚架、石棉网和这样一个凹形的杯子,里面可以放上一些冰、酒精灯和烧杯,烧杯里面装了少半杯的热水。首先我们来组装实验仪器,点燃酒精灯,取下灯帽,放在一边划着火柴,注意自下而上的点燃酒精灯的火焰,熄灭火柴放在废物盒,注意使用酒精灯的外焰凹形的盛有冰块的容器放在烧。这个时候同学们仔细观察,随着温度的上升,里面的热水温度越来越高。现在让我们把镜头拉近一些,仔细观察。当上升的水蒸气越来越多,凝结成的小水滴也越来越多,小水滴变成大水滴,结果当上空托不住时,这些小雨滴就降落下来形成了雨。你观察到了吗?