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【关键词】云降水物理;人工影响天气;技术探究
在最近的几十年中,人工影响天气技术得到了我国科学技术研究领域的广泛关注,而云降水物理作为人工影响天气技术的最主要理论来源,自然也备受重视。现今,云降水物理以及相关的人工影响天气技术的实际应用明显增加,与此同时理论研究日益完善,这使得人工影响天气手段得到了更加广泛的扩充以及进一步的完善。但是,相关的研究和实验并不能就此结束,而应该再接再厉,让基于云降水物理的人工影响天气技术更上一层楼。
1 云降水的不同发展阶段
降水可以分为几种:降雨、冰雹、浓雾等,同时在降水过程中所伴随的其他相关天气现象也会对降水的后果产生一定的影响。不同类型的云层以及其相关性质则成为了影响降水的直接原因,因此,针对不同云层进行研究并对数据进行整理归纳,以得到云层与各类降水情况的直接关系显得尤为必要。
1.1 积云
积云一般的形成时间都是在白天,而其形成速度一般来说也极为迅速,在几分钟之内就可以扩展至几公里的纵向距离。而在积云扩展到相当的成都之后,一般会出现异变的情况,从而出现砧状的云层结构,与此同时,下沉气流也会随之建立,其一般存在于积云的附近以及顶部,并且较为稳定。对于积云来说,气流的影响是极为重要的。比如说,当气流合适的时候,积云中的旋风水滴往往会随之横向或纵向运动,从而使得积云发展较为迅速。而当积云完全形成之后,如果对流流场不合适,气流对于悬浮液滴的作用较强,则往往会导致积云裂解。这种裂解最直接的后果便是在当地形成一场阵型降水。
1.2 层状云
层状云与积云很好区分,因为两者的基本形态有着很大的区别,前者厚而面积小,吼着其较薄,因而看起来显得透明,但覆盖面积极大,往往是占据天空较大的水平面积甚至是正片天空。层状云也可以进行分类,基本上分为四种:卷层云、卷云、高层云和雨层云。而其中的卷层云出现的时候往往预兆着未来不久的时间内将会出现降水。
1.3 积层混合云
积层混合云之所以称之为混合云,主要是由于其包含的云层种类并不单一,往往是由层状云中夹杂着对流云而形成的。层状云往往可以促进积云的形成与发展,不仅如此,层状云对于对流云也有着极其重要的作用。对流云的存在往往可以产生较高强度的降水,而且这类降水的持续时间也普遍较长。层状云一般可以为流云的持续存在提供较为饱和的环境[1]。不仅如此,层状云的发展也可以提供较大面积的上升气流,这使得积层混合云的降水短时间强度减弱,但持续时间延长。可以说,层状云极好的联系了积云和流云,使得云降水向良性发展。
2 基于云降水物理的人工影响天气技术
现在世界各国都在对云降水物理进行着全方位的研究,而我国的相关研究则于20世纪80年代才开始起步。但是本世纪初,我国的干旱少雨情况日益严峻,河水断流、草原林原荒漠化严重的实例屡见不鲜。同时,由于降水而带来的冰雹、雷暴等自然灾害对于我国各地的农业、工业等领域也有着较为严重的危害。这使得我国的对于云降水物理的研究更为重视,研究进度也在飞速提升。
2.1 人工防雹
现在我国天气预报部门对于地区冰雹的预报工作往往是依靠雷达进行的,因为雷达可以通过反射回来的电磁波对于冰雹的形状、密度、范围以及个体大小有着较为精确的判断,从而及时对冰雹灾害进行预警,使得地区的受灾损失降到最低。一般来说,能够产生冰雹的云层有四种:强单体雹云、弱单体雹云、传播雹云和多单体雹云[2],基本上都是积云或者是积层混合云。从云层的命名上我们可以看出,不同雹云所产生的冰雹特点是截然不同的。而且,往往在云层中停留的时间越久,冰雹降落时所产生的破坏性也就越大。因此,在人工防雹时,往往是采用高炮轰击的方法――即用高射炮来轰击将会产生冰雹或者是正在产生冰雹的云层。高炮在轰击的时候,由于爆炸往往会使云层附近的气流产生较强波动,爆炸产生的冲击波也会将云层中已经形成的较大冰晶轰碎,以达到防雹的目的。除此之外,人工防雹也会采用催化剂技术,即使用合适的催化剂来影响云层内固态冰晶的形成,以达到防爆的目的。
2.2 人工降雨
干旱问题已经成为我国很多地区发展的一个绊脚石,荒原面积扩大,无论是林业、农业还是畜牧业都受到了严重的打击。而人工增雨则可以适当的缓解这些问题带来的危害。人工降雨必须要遵循一定的模式,首先就是要对云层的降水潜力进行评估。我们都知道,人工降雨的完成也是需要一定的成本的,如果进行了人工降雨的相关措施但是并不能达到预期的效果,也就得不偿失了。因此,在人工降雨之前工作人员必须对目标云层进行分析,以确定实施人工降雨后降水量能否达到缓解干旱的目的。云层中,能够不仅仅要注意固态冰晶与液态水之间的转化,也要注意水蒸气与液态水之间的转化,合理的进行评估是保障人工降雨成功的关键。其次,就是进行人工降雨的正式工作。人工降雨的方式有很多种,而现在比较常用的便是催化剂降雨和升温增雨。通过之前对于云层的介绍,我们可以看出,降雨潜力较大的便是积云和积层混合云,当云层的储水量达到人工降雨的标准之后,相关部门便可以采用相关方式进行降雨工作。催化剂的种类有很多,但是它们的作用机理基本上都是相同的,即使暖云中的水滴或者是冷云中的冰晶相互凝结,重量增加,从而使得云层无法承载,形成降雨。在实施完人工降雨的措施之后,就要对人工降雨的效果进行评估了。在不同的地区与不同的降水环境下,所需要采取的人工降水方式往往是不同的,因此我们必须对各种情况人工降雨的效果以及所采取的催化剂进行归纳整理与分析,只有这样才能尽可能的提高未来人工降雨的成功概率。
3 结语
我们可以看出,人工影响天气技术,无论是人工防雹还是人工增雨,对我我国都具有着极为重要的意义。因此,我们应该积极利用云降水物理学来指导人工影响天气技术,为我国的天气控制提供有利的条件。在将会出现冰雹的地区进行人工防雹措施,以减少恶劣天气带来的经济损失;在干旱少雨地区采用人工降雨技术以维持当地生态环境的稳定。我国的云降水物理研究起步较晚,因此我们更应该加强对该方面的研究,为我国的人工影响天气技术创造更好的实施条件。
【参考文献】
人工降雨运用云和降水物理学原理,通过向云中撒播降雨剂,一般为盐粉、干冰或碘化银等,使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水。
人工降水,又称人工增雨,是人为地补充某些形成降水的必要条件,是人工影响天气中进行得最多的一项试验。人工降雨撒播的方法有飞机在云中播撒、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。
根据不同云层的物理特性,选择合适时机,用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂,使云层降水或增加降水量,以解除或缓解农田干旱、增加水库灌溉水量或供水能力等。
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关键词:干旱地区;人工增雨;优化成套技术;设计思路
连续的干旱以及水资源的匮乏,是影响城市经济发展的关键条件。为了有效地缓解水资源匮乏的现象,减少灾害的发生,人工降雨从上个世纪五十年代末,就开始备受各界人士的广泛关注和认可。但是,因为相关的技术研发工作比较淡薄,专业技术以及设计思路过于落后,人工降雨的能力以及水平还是无法满足社会的发展需求,因此,为了提升人工降雨作业整体效果以及能力,干旱地区开始结合自身特点,研发了一套完善的人工增雨优化成套技术,它不但可以将空中的水资源进行高效的利用,提升人工降雨量,同时还给抗旱减灾、推动农业稳定发展奠定了重要的意义。
1 导致形成干旱地区的主要原因
1.1 气候条件
根据我国西北地区来说,每年的平均降雨量为400~800毫米之间。由于西北地区受到“世界屋脊”很大的影响,再加上青藏地区高原具备较高的高原热力条件,南亚季风比较薄弱,传送到我国西北地区上空的气流含量明显加少,就而导致我国西北地区发生干旱现象。其次,由于受到厄尔尼诺条件的影响。在这种条件的作用下,赤道中东太平洋的温度加高,副热带高压也会随着升高,当东亚季风中的水汽分子和北方南下的冷空气相交之后,便会引发我国东部地区出现明显降雨,北方地区出现降雪。反条件的作用下,我国西北地区处于下沉气流状态,常年置于晴天条件,因而出现干旱现象。最后,冷空气缺乏好时机。即使冷空气会给我国多个地域带来一定的影响,但是大部分的冷空气分子主要集中在我国的北方地带,在进行偏移时,由于受到秦岭的影响,导致大部分的冷空气无法越过高山,进而不能和暖空气构建成一个稳定的降低环境,因而导致出现干旱。
1.2 人为因素
西北地区的干旱面积在我国总面积中,占比为1:4,大多数的干旱区域被戈壁以及沙漠所覆盖,近几年来,随着沙漠化的发展速度逐渐加快,这就给我国环境以及经济带来了严重的影响。而导致沙漠化的主要因素有两个,第一个是自然因素;第二个是人为因素其中,占比最高的就是人为因素。在人为因素中,占比最大的因素有两点,第一个是水资源开发应用缺乏合理性;第二个是植被被人们大量的砍伐。由于森林植被的缺少,导致西北地区沙漠化的面积越来越大,当发生土地沙漠化后,就会给西北地区的储水能力带来不利影响,进而加剧了西北地区干旱的程度。
1.3 人口增长
随着城市的快速发展,人口的数量开始呈现上升的趋势,随着人口的数量急剧增多,就会影响了水资源的应用,虽然站在人均水量的角度来说,西北地区是较高的,但是这主要是由于西北总人口数量比较少。就一个区域来说,水资源的分布是扩散的,而人类的居住环境是集中地,特备是对于城市化发展的地区而言,因为人口的密集度较高,就会影响水资源的分布,当然,当人口的密集度达到一定标准时,就会导致水资源严重匮乏,例如,西北地区的集中城市,西安,乌鲁木齐等领取,由于人口数量过于紧密,就会使得水资源出现急缺的现象。因而,因为城市的快速发展、人口数量的增长,就会引发水资源短缺的问题。
2 人工增雨成套技术的主要内容
2.1 我国重点干旱地区主要降水云宏微观结构特征和大气水资源开发潜力研究
首先,以干旱地区的气候条件为依据,对降水云系气候特征以及云场配置关系进行全面的解析;其次,结合现代化的常规探空和加密时次的探空的相关资料,并结合组卫星以及雷达技术进行探测,进而开展降水云系剖面框架解析工作,同时对降水云系动力学特征进行探究。最后,对降水云系整体框架特点以及降水成原因进行明确。
充分借助卫星探测的相关数据来说云层的分布情况进行明确,并将云层高度、云层温度、云层含水量以及水分子分布等信息进行真实的反映,并借助微波辐射来对空中水气体的含水量进行确定,结合飞机探测出的相关信息和地面探测的降水物理框架信息,来对降水云系的主要特征进行评估,根据雷达回波探测的信息,来确定降水云系的降水特点。
2.2 我国重点干旱地区主要云型自然降雨机制和人工增雨技术途径的研究
人工增雨的技术途径主要分为三种,第一种是冷云催化增雨方式;第二种是暖云催化增雨方式;第三种是动力催化增雨方式。由于降雨环境以及条件的不同,就要采用不同的增雨方式。因此,我们需要根据当地的云层情况以及降雨机制,来合理的选择人工降雨的方式以及催化方法。我们可以借助探测数据以及数字模式的方式,结合当地的降雨需求,对该区域的降雨过程以及物理机制进行全面的分析,根据该区域的自身特点来选择合适的人工增雨方式,进而实现增雨效果的最大化。
3 人工增雨监测识别技术
在进行人工增雨时,需要对云层的具置进行明确,并选择合适的时间来进行催化。如果降雨层中含有充足的水分子,因而我们可以采用冷云催化增雨方式当作人工增雨催化作的标记。因此,我们要根据云层的不同,来进行实时监测,获得更多的作业数据,来对增雨的时间以及具体方位进行识别,进而有效的降低错漏作业的发生几率。
近几年来,虽然人工增雨探测技术得到了稳定的发展,但是和西方先进国家进行比较,在技术方面还是存在落后的趋势,已经有因为技术缺少合理的方案以及设备,因而影响应用效果,特备是针对一些重点干旱城市,抗旱救灾缺少完善的探测识别技术,影响人工增雨的质量。
加大对机载监测识别技术的研究力度,例如机载仪器综合处理技术、雷达探测技术以及卫星探测技术等,这些技术可以有效的提升人工增雨的效率。将这些技术进行集中,进而构成一套完善的监测识别技术系统。
云层在构成时,需要一定的空间条件,小到微米,大到几十千米,而物理参数用量设备只可以检测到某个别点,但是遥感探测设备能够对大面积的空间进行检测,但是所获得的数据属于综合性质的,不能获得具体的物理量值。中尺度气象场可以对云层降水的条件进行全面的掌控,因此,我们可以将这三种设备进行融合,可以获得具体的增雨信息,提升人工增雨效果。
4 结束语
总而言之,人工降雨作为一种利用效果较高的系统性工作,它不但可以有效的提升降雨数量,同时还能将空中水资源进行高效利用,进而达到抗旱救灾的效果。但是,随着经济的快速发展,由于人们的乱砍乱伐、人口数量的急剧增长,这不仅导致我国水资源严重匮乏,同时还加剧了我国土地沙漠化的发展速率。而传统的人工降雨方式已经无法满足现代化城市的发展需求,就要采用干旱地区人工增雨优化成套技术,来加大人工降雨量,进而实现科技水平以及作业效果的提升。
参考文献
[1]钟宝太,吴兆峰.人工增雨优化成套技术设计思路分析[J].民营科技,2013,04:40.
[2]李宏宇,嵇磊,周嵬,等.北京地区人工增雨效果和防雹经济效益评估[J].高原气象,2014,04:1119-1130.
1、人工降雪的目的是提高冬季及春季的降水量,减少越冬作物的冻害损失,增加水分和土壤活力,有利于春播的顺利进行。同时,人工降雪的过程有利于净化空气、改善土壤墒情以及降低森林火险等级。冬季和春季是人工降雪的主要时间,根据当地水资源情况来决定是否需要人工降雪。
2、天上的水汽要变成雨雪降下来必须具备两个条件,一个是必须有一定的水汽饱和度,另一个是必须有凝结核。能下雪的云,棸0℃以下的“冷云”。在冷云里,既有水汽凝结的小水滴,也有水汽凝华的小雪晶。但它们都很小、很轻,倘若不存在继续生长的条件,它们只能像烟雾尘埃一样悬浮在空中,很难落下来。
3、在冬天里经常能看到大块大块的云彩,就是不见雪花飘下来,因为组成这些云彩的雪晶太小,克服不了空气的浮力,降水能力很差。如果在云层里喷撒一些微粒物质,促进雪晶很快地增长到能够克服空气的浮力降落下来,这就是人工降雪。
4、一般来说,人工降雪比人工降雨的成功率更大。人工降雨可以增加大约20%的雨量,而在高山高寒地区,人工降雪却能增加30~40%的降水量。这是因为高山高寒地区,温度低,水汽容易达到饱和状态,同时,雪晶比雨滴更容易形成。只要人工给大气增加一些结晶核,比较容易促进降雪。
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摘要:本文主要分析了当前农村初级中学学生学习心理障碍,有来自社会现实因素的影响,有来自家长认识上的偏见,导致学生厌学情绪的产生。在当前形势下,教师应与时俱进改进教学方法激发学生的学习兴趣,使学生爱学、乐学,学有所得。文章紧扣教材就在物理教学中如何激发学生的学习兴趣,提高学生的科学素养,通过几个比较切合生产生活实际的例子进行了阐述。
关键词:物理教学;科学知识;激发;兴趣
当前国家已普及九年义务教育,曲靖市委、政府要求师宗县在2010年要率先普及高中教育,这已成为当地政府和教育部门即将实现的目标。应该说初中毕业能否升学对大部分学生将不再是最大的问题,但是社会的发展进步在促进物质文明和精神文明的同时也带来了很多消极因素:网络时代的到来,加速了多元文化的涌入,各种思潮和社会现象的衍生,在市场经济大潮的冲击下学生的思想价值观逐渐呈现多元化的态势。我所执教的是乡镇初级中学,大多数学生来自农村,家长的文化素质普遍不高。有部分家长认为“读书无用”,他们是这样认为的:孩子从小学入学开始到大学毕业累计要花费上十万元的费用抚孩子读书。到头来大学毕业还是很难找到工作,倒不如让孩子识几个字就去打工挣钱。从客观上说:当前社会就业的形势确定非常严峻,另一方面农民工进城打工大多数从事的是建筑、餐饮、家政、环保等体力劳动,对文化素质的要求并不高。这些现实导致不少初中学生无远大的理想,在校学习态度不端正,学习积极性差,对读书缺乏兴趣。拜金主义、享乐主义、好逸恶劳,厌学情绪严重。这对中学教师的教学带来了很大的阻力,普遍教师感觉九零后的学生真是难教。教师要提高教学的效益,就不仅仅是让学生升学的问题,一个既重要而紧迫的任务就是要想办法提高学生学习的兴趣。作为物理教师就要想办法,使学生爱学物理、愿学物理。让学生在初中阶段多获得一些对今后的生产、生活有价值、比较适用的知识。这就要求教师广开思路,扩宽知识面,提高自身素质,不断更新自己,具有广泛而扎实的知识,跟上时代,找到适合和适应于当代学生的教学手段来教书育人。我们作为农村初级中学的教师应多深入农村了解生产、生活的实际,阅读百科全书,上网查询相关资料,随时将教学中的理论知识与学生的实际需要相结合,让学生爱听、乐学。只要学生感受到老师所传授给他们的知识和技能将来有助于提高他们的生产技能,改善他们的生活质量,就会使更多的学生对物理学科产生浓厚的兴趣,兴趣是最好的老师,难教就会变成易教。我在农村初级中学从事物理学科的教学已有十余年的经历,就如何培养学生学习物理的兴趣作了一些探索,下面就几个案例谈谈自己的做法:
案例1:人教版八年级物理第四章物态变化,学生学习了物态变化的六种方式后,老师引导学生用所学的知识来分析人工降雨的基本原理,因为人工降雨对农业生产有很大的作用。
近两年的初春,我市出现了连续近两个月都没有降雨的干旱天气,严重威胁到我市的农业生产,农业和气象部门启动了应紧预案实施人工降雨,人工降雨的原理是什么?
引导学生分析:人工降雨是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来。要让积雨云中的水滴体积变大,就要人工使用催化剂。我国人工降雨的催化剂主要有两种:一是干冰(固态CO2)二是碘化银(AgI)。用飞机在空中喷洒干冰,干冰遇到水蒸气升华从周围吸收大量的热量,使周围的水蒸气温度降低液化凝结成水滴降落到地面;或者部分水蒸气凝华成小冰晶,小冰晶在下落过程中熔化形成降雨。用高炮将含有碘化银的炮弹打入含有大量积雨云的高空,碘化银在空中扩散使云中的小水滴迅速凝集达到一定的体积后降落。
教师通过人工降雨的分析,复习巩固了相关的物态变化知识,如:升华、凝华、液化、熔化等物态变化又切合生产生活的实际,体现了学以致用的理念,培养了学生将科技服务于人类的意识变枯燥为有趣,很好的激发了学生学习物理的兴趣。
案例2、九年级物理第十六章热和能第二节内能“STS”。
如果教师照本宣科的进行讲授,学生不易理解人类活动与地球温室效应的关系,一知半解就会感到枯燥乏味,失去兴趣,对这部分内容可以结合学生所学的知识这样分析:由于生产生活大量燃烧:煤、石油、天然气,汽车、炉灶、飞机、火力发电厂等排放的二氧化碳太多不能完全被绿色植物消耗,过量的二氧化碳气体包围在整个地球的周围,使地球上产生的热量难于向宇宙中散发,致使地球的温度逐年升高。地球温度的升高带来了严重的危害,地球的温室效应,是造成厄尔尼诺现象的直接原因,使生态失去平衡农作物病虫害严重,增加了农药的用量。农药的大量使用,污染环境危害人体健康,同时使农民的生产成本提高;地球气候异常,导致一个半球暴雨成灾,另一个半球干旱少雨;地球南北两极冰雪融化,使海平面上升,浸没城市,企鹅和北极熊涉临灭绝。联合国正在推动发达国家和发展中国家都来承担相应的责任和义务达成一个新的国际气候变化框架协议,签署《京都预定书》,以保护我们共同的家园。
教师通过这样的补充讲解,能开阔学生的视野,使学生认识到各种看似孤立的现象之间也存在联系,对经常在电视新闻中听到的“厄尔尼诺现象”、《京都预定书》有一个了解。这些知识有助于学生理解生产生活中遇到的问题。如:冬季雪凌少的年份,夏季农作物和果树的病虫害会比有雪凌的年份严重。因为这些害虫卵没有被冻死,夏季将会大量繁殖。学生会把这些有趣的现象与生产生活中的实际相联想,破解困惑自己的难题,及时帮助家里做好庄稼的防虫减灾准备,这样他们就会感受到物理是有用的,从而产生了学习物理的兴趣。
案例3:初三下学期进入复习课,复习课是很难上的,你老师站在讲台上讲,学生他不一定在下面听,往往是事倍功半。如何将枯燥的复习课上成学生真正参与其中互动,并达到巩固提高的目的,这是我们毕业班的每位教师值得去探讨的现实问题。
我在复习八年级物理下册第十章电磁波的相关知识时,在教材上科学世界介绍了微波炉的相关知识,在这里由于是复习课学生已有了分子动理论的基本知识。将两部分的知识结合起来复习有新意,学生就会感兴趣,复习效果也会好一些。我是这样引导的:微波炉产生的电磁波能使食物的分子运动加剧,相当于是电磁波给食物内的分子补充能量,分子运动速度加快,分子的动能和势能都会增大,这样物体的内能就增加,温度迅速升高,因此易于把食物煮熟。同学们想:普通的炉具是热量是从外部通过热传递把热量逐步送到食物内部达到煮熟食物的目的,而微波炉的热量是直接深入食物内部加热,当然速度快、效率高。在这里将电磁波和分子动理论的相关知识衔接起来,学生听起来就会有“新”的感觉,从而有了兴趣。
在这里我想到自己所面对的学生大多数是来自农村,在农村目前微波炉并不是很普及。但是电磁炉的普及程度高,学生有使用电磁炉的实践经验可结合介绍一下:电磁炉打破了传统的明火烹调方式,采用磁感应电流(又称涡流)的加热原理。电磁炉是通过其内部电子线路产生交变磁场,当把铁质锅具放置炉面时,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变电流(涡流),涡流使锅具内铁分子高速无规则运动,分子相互碰撞,摩擦而产生热能。由于电磁炉的热源来自锅具底部而不是电磁炉本身发热传递给锅具,所以电磁炉升温快、效率高、无明火、无烟尘、无有害气体,对周围环境不产生热辐射、体积小、安全性能好等优点是一种绿色炊具。在此也可跟学生交流一下,怎样根据家庭的实际需要和具体情况购买合适的电磁炉。
在这里将分子动理论:热量——内前——温度——电与磁:磁生电——电生磁等相关知识有机的结合起来复习,让学生进一步理解知识的内在联系,有利于培养他们将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识,也让学生初步懂得了一些家用电器的常识。
物理学研究的是力、电、光、热、声等方面的现象,在教学中不论涉及到那块知识,都能将教材内容与生活、生产的实际相结合,如:光学中透镜知识涉及到眼睛的保护和视力的矫正;声学中声音的感知与助听器原理;力学中杠杆的应用与自行车都是很好的案例。
人教版义务教育课程标准实验教科书《地理》(七年级上册)
【教材分析】
本节教材内容的安排与前一节的气温分布有类似的地方,可以利用前一节的分析方法,引导学生从降水的来源―降水量的测定―降水的时间和空间分布―分析成因,这样安排符合学生的思路,能够调动学生的学习兴趣,使其积极主动参与学习过程。
大气降水是从空中降落下来的雨、雪、雹等总称。教材通过一段文字讲述了降水的来源到降落到地表的动态过程,水汽从
这里可以使学生充分认识到:物质是在一刻不停地运动着的,而运动是有一定规律可循的。
降水量的测定首先是学生形成年降水量的准确概念,其次在降水量的测定过程中培养学生的实际操作能力。
世界降水的分布和降水的季节变化,在降水的空间分布中,教材通过提问对各地降水量的多少作了定性的叙述,而在降水的季节变化中,偏重定量的说明。在此基础上,归纳出降水的时空分布规律。另外,教材用提问、图像、小结的形式,反复说明一个问题,但侧重点有所不同;图像能够较直观地反映降水的时空分布和变化情况,培养学生的观察力;课本提供的读图问答,引导学生读图思路,降低难度和训练思维;课文中对规律的总结归纳,可以使学生由感性认识上升到理性认识。
【教学目标】
(学习目标与任务)
(一)学习目标描述
课标要求:了解降水的季节变化和分布。
1.知识与技能
(1)能举例说出降水与人类生活和生产的关系。
(2)初步学会阅读世界年降水量分布图,并能够说出世界降水分布的差异。
(3)使用降水资料,绘制降水柱状图,并读图说出降水的变化规律。
2.过程与方法
(1)学习方式:以多媒体课件为基础的合作学习和探究学习。
(2)学习过程:①合作讨论的过程──降水与生产、生活的关系;②小组探究的过程──据图分析世界降水分布的规律;③个别探究的过程――根据资料,绘制降水柱状图。
3.情感态度价值观
(1)关注生活中的地理现象,体验地理探究的乐趣。
(2)认识降水的复杂性(变化与分布)。
(3)认识人工降雨的必要性,并初步了解其方法。
(二)学习任务
利用教材及课件提供的材料和信息,通过自己的思考和同学之间的合作学习,了解降水的形成、季节的变化和分布,同时通过拓展知识的学习,进一步了解人工降雨的相关知识以及世界上形态各异的雨雪,进而激发学习兴趣。
【教学内容及重点、难点分析】
1.教学重点
(1)能说出世界降水分布的差异。
(2)了解世界降水分布的规律。
2.教学难点:降水的形成条件
突破该难点的方法,通过媒体提供的支持材料,为学生提供丰富的学习材料和问题探究情境,归纳出降水的形成条件。
【教学对象分析】
初一学生对地理学习兴趣较浓,热情也高,思维活跃,对录像、动画、图片等资料信息很感兴趣,并且敢于表达自己对问题的不同看法,具有良好的协作学习的习惯和能力。
【教学媒体阐述】
学习环境:多媒体教室
学习资源类型:多媒体课件
【教学过程设计与分析】
(一)学习情境类型
1.真实情境
2.问题情境
3.师生交互情境
(二)学习情境与过程设计
1.设置问题情境,导入新课
玉林市在每年的六月中旬到七月中旬以什么天气为主?这种天气通常又称什么?
(1)多媒体环境下的师生讨论:降水的主要形式有哪些?
(2)学生小组讨论:降水的形成条件有哪些?
(3)学生小组讨论:降水与生活、生产的关系。
(4)学生个别探究:绘制降水柱状图。
(5)学生小组讨论:世界降水的分布规律。
2.学习的拓展
通过视频资料,了解人工降雨的方法,以及各种各样的雨雪,从而激发学生学习兴趣,培养学生科学探究精神。
(三)学习活动组织形式
1.合作讨论:分成小组,对降水的形成条件,降水与生活、生产的关系进行协作学习
2.个别探究:利用媒体提供的数据资料,绘制降水的柱状图
3.小组探究:根据地图,分析世界降水的分布规律
【学习评价设计】
测试形式:1.课堂上提问
2.媒体展示习题
3.学生自带的地理填充图册
【教学小结与反思】
通过对降水这一节的教学,让学生掌握降水与生活、生产之间的重要关系;了解降水的季节变化;学会绘制降水柱状图;知道世界降水的分布规律;培养学生的科学探究的方法和习惯。
【板书设计】
第二节 降水和降水的分布
一、降水的形成
二、降水量的测定
三、降水量的分布
四、降水的季节变化
【探究活动】
1.将水果从冰箱中拿出来,观察表面水珠的形成,观察洗澡时水滴的形成
2.降水的形成
准备一个玻璃杯,杯中放少量水,杯口用塑料纸扎紧,放在太阳底下晒一会儿,然后拿到荫凉的地方,观察杯中降水的形成。
3.测定一周的降水量
发射激光下场雨
说起人工降雨,我们并不会感到陌生。在干旱的季节里,为了满足农业的雨水需求,人们常常会用飞机或者高射炮向云中播撒碘化银等催化剂,它们可以在云中形成凝结核,使云中的水汽聚拢凝成水滴或冰晶,当水滴达到一定的重量时,便会向下坠落,形成降雨。
过去的50多年里,人们一直在使用这样的方法进行人工降雨,但是这种催化降水的方式的效率和云层中本来含有的水分多少息息相关,因此很难预测。另外,碘化银分子通过这种方式进入大气,会不会给环境造成不良影响,我们也很难判定。
瑞士日内瓦大学的光学物理学家卡斯帕里安和他的同事试图找到一种完全不同的方法,来解决人工降水的问题,他们想到了激光。
他们在实验室里开始了自己的实验。首先,他们准备了一个包含大量水分子的隔离间,然后用高能激光向击,结果发现隔离间内很快凝结了大量水珠。原来,激光光柱在射击时,将自己周围的氮气和氧气分子电离了,而这些被电离后的分子起到了凝结核的作用,水滴也就自然而然地生成了。
而后,科学家们在室外进行了实验,他们直接用激光射击云朵,结果发现,只要云朵本身含有的水分较多,就能成功地形成降水并增加降水量。虽然目前这一技术并不成熟,还有许多问题亟待科学家们探索解决,但是激光降水这种环保的人工降水法一旦研发成熟,应该会替代我们现有的人工降水方法吧!
沐浴激光变隐形
提到隐形,我们首先想到的肯定是各种童话或者神话故事中的隐形斗篷。在作家的描述中,人们只要披上这种隐身斗篷,就可以大摇大摆地走到任何地方而不被发现,真可谓打家劫舍、藏匿跑路之必备用品。科学家们经过数十年的研究,利用光的散射折射或者使光弯曲等原理,真的制造出了能够让人临时“隐身”的斗篷,但这种隐身还是需要被隐藏的物或人覆盖一层特殊感光材料才能得以实现。
但是最近,伦敦帝国学院的克里斯・菲利浦斯教授发现,利用激光技术,物体可以自己“隐形”。他利用激光改变了物质的感光模式,从而使物质自己“隐藏”了起来。那么这项技术的原理是怎样的呢?
首先,我们要知道我们为什么可以看到东西。我们的眼睛之所以能够看到这个色彩缤纷的世界,是因为有光的存在。光线在照射到一种物质表面时,会有一定波长的光子被吸收,而另外一部分不被吸收的光子则被反射出来,正是被反射出来的光线在我们的眼中形成了图像。
菲利浦斯教授正是利用了这一原理,使用“耦合激光”,也就是将几种激光配合起来使其相互作用形成的光束投射向一个物体,这种激光不像普通的光源那样可以被物体表面的物质吸收反射或折射。没有了光的反射和折射,我们的眼睛也就看不到物体了。
如果这种方法能够应用到现实生活中,人们就可以轻松地将自己家里贵重的物品“隐藏”起来,而不被坏人发现,魔术师也有了更方便有效的魔术手段。但是我们不得不遗憾地说,目前这种技术还只能在实验室中实现,因为想要制作“耦合激光”需要大量不同波长的激光以及数百万瓦功率的电源,造价高昂到令人瞠目,所以想体会激光隐形的好处,还需要耐心等待哦!
激光一扫,心跳变速
如果说利用激光进行人工降水或者隐藏身形还不够刺激,那么用激光控制人的心跳频率又怎么样呢?科学家经过长期研究,发现了使用红外线激光控制生物胚胎心跳的方法,这一研究有助于人们对心脏病进一步的了解与认识。
用红外线控制胚胎心跳的实验首先是在已经发育的鹌鹑蛋中进行的。科学家选用的鹌鹑胚胎刚刚发育2~3天,这时它们的心脏只有约2立方毫米大小,从本质上说,这时的心脏只是一团细胞而已,还没有形成四腔室的心脏结构。研究人员利用光导纤维将红外线脉冲发射到距离鹌鹑胚胎只有50厘米的位置上。
在他们打开激光之前,鹌鹑胚胎的心跳频率大约为每1.5秒一次,而当激光被激发之后,鹌鹑胚胎的心跳则变成了1秒钟两次,比之前快了一倍还多。更神奇的是,鹌鹑胚胎心跳的频率是与激光的脉冲频率相一致的,也就是说,研究人员完全可以通过调节激光的脉冲频率控制胚胎的心跳。
虽然说是巧记,但是也要与知识进行融合。
同学们必须要了解各类物态变化的典型实例以及会判断其吸放热情况。
1,汽化和液化
汽化有蒸发和沸腾两种方式,蒸发是较缓慢的过程,而沸腾则是一个剧烈的过程,它们的共性都是吸热,例如,水或酒精滴在人的皮肤上蒸发时会感觉凉爽,原因是吸收了人体的热量;液体(水)在沸腾时,如果停止给液体加热,沸腾就停止,这说明液体要保持沸腾,必须继续从外界吸收热量。
液化的例子很多,不过同学们对液化放热的体会不是很深,因此必须借助典型的事例,例如,人感觉被100摄氏度的水蒸气烫伤更疼,就是因为水蒸气遇冷液化放热。
2,熔化和凝固
不管是晶体还是非晶体,通过实验发现固体要进行熔化过程都必须不断地从外界吸热,可通过感性的例子说明,例如将冰棒含在口中感到冷,是因为熔化吸热,冷冻食品可以保鲜也是应用了冰熔化吸热的特性,还有冬天雪熔化时,通常比较冷也是这个道理。
通过实验发现水在凝固成冰的过程中,除了温度保持凝固点不变,外界温度还必须低于凝固点,这说明凝固要放热,寻找凝固的例子不难,但是要从例子中理解凝固过程是放热的就稍有难度,同学们可以记住几个典型的例子例如北方的冬季较冷,为了妥善地保存蔬菜,都在菜窖里放几桶水,可以利用水结冰时放出热量,使窖内温度不致太低,还有在医院里面利用石膏在凝固过程中放热,扩张皮肤血管,增强抗炎作用,来对患面部痤疮的病人进行治疗护理
3,升华和凝华
升华和凝华是物体气态和固态之间的直接转变,同学们在生活中很少去注意这两种物态变化,理解它们的吸放热特点仍然要从实验和生活实例两方面入手
书本上的人工造“雪”实验说明了碘可以升华和凝华;白炽灯用久了玻璃内壁会发黑,也是钨的升华和凝华造成的:另外利用干冰人工降雨,舞台上的人工制取白雾也是应用了干冰升华吸热的特点,通过对一些典型例子的理解同学们就可以对升华、凝华的吸、放热有所了解例如,利用干冰人工降雨,原理是干冰升华使周围空气降温,水蒸气凝结,再加上空气尘埃作为凝结核,于是形成降雨。
凝华要放热,不过在生活中凝华放出的热量一般不会被察觉。
以上结合实验和实例对六种物态变化及其吸放热规律做了一定的介绍与分析,同学们可以对每种物态变化选择一个实例或实验进行记忆那么如何才能巧记吸放热呢?这就要熟悉物态变化及吸放热关系图。
如下图所示,我们可以把同态称为低态,液态称为中态,气态称为高态,从低到中到高或直接从低到高的物态变化,均是吸热:从高到中到低或直接从高到低的物态变化,均是放热,看上去只要记住一种物态变化的吸放热情况。就能推出剩下的五种,然而有的同学总是通过猜测来应对,问题出在没有认真地对某种物态变化的某一典型例子的吸放热特点理清楚。
比如,若知道皮肤上的水蒸发,人感到凉爽,即为蒸发(汽化)要吸热,随即大脑中出现物态变化图表,就能很容易地推理出其他各种物态变化的吸放热情况,因此要巧记物态变化的吸放热情况。必须要对典型的例子理解分析到位,然后结合上图可以把其他种类的物态变化吸放热情况理清楚。
下面我们通过几个例题来检验一下,
例1 夏天对着开水杯“吹气”,能使开水变凉,这是因为
,使水温下降冬天对着手“哈气”,使手变暖,这是因为水蒸气遇冷
使手表面温度升高。
解析对着杯口吹气,加快了液面的空气流速,加快蒸发。蒸发要吸热,水温会下降:冬天对着手哈气,呼出的水蒸气遇到冷的手,液化放热,使手表面温度升高,本题要求同学们对典型物态变化的典型实例吸放热情况要会叙述若提问其他物态变化的吸放热,可以通过关系图推断。
例2用蒸笼蒸馒头,是上层还是下层蒸格中的馒头先熟?小明仔细观察后发现:高温的水蒸气经过多层蒸格向上升,遇到冷的蒸笼盖时,大量水蒸气发生
现象。
很多热量,使
层蒸格中的馒头先熟,有经验的师傅拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,这样做主要是利用
,使手不会被烫伤。
解析水蒸气遇到冷的蒸笼盖时,发生液化,放出热量,因为上面的蒸笼盖较冷,水蒸气跑向上层遇冷液化放出大量的热,所以上层蒸笼盖中的馒头先熟,有经验的师傅拿刚出笼的馒头前,先将手沾点水,这样做主要是利用水遇到热的馒头,汽化吸热,使手不会被烫伤。
本题许多同学容易写下层馒头先熟,虽然上下层的馒头都会受热,但是上层的馒头因为水蒸气液化会得到更多的热量。
例3如图所示是“水循环示意图”,途中处发生的物态变化是汽化。同时伴随着
热;处发生的物态变化是凝华、
,同时伴随着放热。
关键词:科学技术;人工影响天气方法
中图分类号: S166 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20150632084
随着环境的污染加重,人类现已经无法在这个生存的家园里正常的生活下去,所以人们在想各种方法来改变这个局面,所以,人工降雨、人工消雾、人工融雪等等这些都是运用了物理学的原理,然而我国的物理学发展还比较落后,大部分都是引用国外的先进的技术,去不断的改进,推动了人工影响天气的历程。
1 人类影响天气的科学依据
大气中的白云是有水滴和冰晶组成,水滴和冰晶越来越多时,云层就会越积越多,之后便会形成了降雨的过程。在所有大自然的云雾中可以分为3大类,形状不同,温度的高低,云粒子的堆积量。云和降水是一个力学的过程,这2个力学的过程需要2个途径才能达到,增加水雾,降低气压,降水是一个很复杂的一个过程,它有微型物理和宏观条件所产生的一些自然现象,并且水是相对变化和相态变化的,而它们的理论基础是相变热力学,在空气非常纯净的情况下,是没有杂质和粒子的,所以这都是一个物理条件下所做出的各种反应。
2 人工影响天气技术的方式方法
人工影响天气方式方法有很多,比如,人工消雾,人工防雹,人工降雨,人工消云等等。在很多恶劣天气的情况下,人类无法进行正常的生产和生活,造成了一系列的困难,所以,在此情况下,人类利用高科技手段来解决这一难题,满足人们正常的生活要求,解决好当前遇到的某些困难。
2.1 人工消云
飞机的飞行被云影响程度很大,但所有云层中影响作用最大的是2大云层,低云层;对流云,而在低云层里最为严重的就是飞机在450m以下的飞行,因为在这种云层最低的情况下,若有飞机场的存在,飞行员是无法看清跑到,无法进行正常的飞行,对于操作方面,造成了极大的困难,所以造成了极大的危险,造成了不安全性,容易造成事故与空难。人类利用高科技手段进行研发出了人工消云这一套解决模式,是指使用人工的方法,在局部区域让云雾进行消散。它使用的方法就是在云中散发一些化学元素,使其产生大量的冰晶,这样可以使云中的水蒸气大量的蒸发,让其冰晶快速增长,之后演变成降水粒子,在粒子的快速增多以后就开始下降,云层也就随着粒子的下降而消散。
2.2 人工防雹
在对流云层的发展之下会产生雷雨天气的发生,有时还会带来冰雹的产生,如果在飞行区域或者在机场附近出现这种状况,冰雹会使飞机造成一定的损伤,还会影响其飞行,这样就会对航空方面造成很大的损失,所以,人类就研发出关于人工防雹的科学理念,减少天气的自然灾害,降低冰雹发生机率,飞机飞行的安全得到了保护,航空公司的损失也可以得到降低,农民地里的庄稼也得到了极大的改善,免受了自然灾害的侵袭,使得产量得到了极大的改善。人工防雹技术已经开始广泛的推广开来,主要都是利用物理原理来进行操作的,基本上应用的就是在冰雹云中播撒人工冰核,通过一系列的化学手段让其形成人工冰雹胚,然后在云层中抑制冷水的增长,从而形成不了较大的冰雹所以造成,让冰雹不会成为自然灾害,还可以播撒巨盐核,让其形成云滴,让冰雹缓慢增长从而实现降低冰雹的灾害程度,还可以在云内形成干扰系统,还可以让冰核在云中冻结,通过这种方法让来降低冰雹的成灾率
2.3 人工消雾
大雾天气的出现是现在人类生活中最常见的一种天气现象,它不分季节,不分时间,没有时间和空间的限制它是随机的,它主要对交通运输业造成了很大的影响,大雾会使能见度降低,影响视觉模糊,是发生事故的重要因素之一,在高速路上,城市主要街道或者机场附近进行人工消雾有很大的改善交通的促进作用。人工消雾的方法比较多的,主要方法,加热法,简而言之地说这个方法就是,把一些可燃物品燃料进行燃烧,从而使空气里雾气得到蒸发,,使大雾天气逐渐改善 ;扰动空气法,就是让空气上下混合开来让水蒸气,蒸发水气,使其渐渐消散。这些方法都可以降低空气中一些云雾,使其逐渐消散,改善交通运输路况,造成没必要的交通事故的发生,驾驶的安全性也可以进一步提高,推动交通的改善。
3 结束语
用人工的方法,来影响天气,解决一些生活中给人们带来不便的天气情况有待于去解决完成,在生产力科学技术高度发达的情况下,人类对环境的污染越来越严重,大自然对人类的惩罚也是也是日益突出,在此情况下必须要保护环境人人有责的思想观念,让环境污染的程度损失降到最低,在利用一些科技手段来解决现在出现的一系列的天气问题,在人工影响天气的技术上现在还存在很多方面的不足,现在科学技术还很落后,人类对天气估测还很不足,造成了一定错误的判断,影响人类正常的生活,造成了生活的极大不便,
参考文献