高中自然地理簡易實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初探

#高中自然地理簡易實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初探河南省安陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué)平原路校區(qū)(455000)馬守知自從2005年廣東高考題出現(xiàn)了地理實(shí)驗(yàn)的新穎題型，大家對中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)的研究越來越重視。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的基本方法之一，地理的學(xué)科屬性決定了它具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。目前地理學(xué)發(fā)展的趨勢之一就是“從過程入手采用實(shí)驗(yàn)和微觀研究的方法，探討地理事物的成因和變化機(jī)理”。新課標(biāo)正是順應(yīng)了這種潮流對地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)首次提出了明確要求——“一、知識與技能4．學(xué)會(huì)獨(dú)立或合作進(jìn)行地理觀測、地理實(shí)驗(yàn)、地理調(diào)查；掌握閱讀、分析、運(yùn)用地理圖表和地理數(shù)據(jù)的技能”。新教材中出現(xiàn)的地理實(shí)驗(yàn)主要是模擬實(shí)驗(yàn)，集中分布在必修1的自然地理部分，教材在活動(dòng)部分有不少實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的建議，我結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐將部分較成功的、簡單易操作的改良實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與大家分享。一、宇宙環(huán)境地轉(zhuǎn)偏向力存在的證明實(shí)驗(yàn)材料：有軸的球狀物，如地球儀、塑料球，撐開的雨傘等；鋼筆實(shí)驗(yàn)步驟：①將球狀物的虛擬北極點(diǎn)向上，在球狀物上滴適量的墨水;②正確模擬地球自轉(zhuǎn)方向，自西向東旋轉(zhuǎn)；③觀察并描述墨水流淌痕跡偏轉(zhuǎn)的方向；④再次虛擬南極點(diǎn)向上，重復(fù)②③步驟，但旋轉(zhuǎn)方向與②相反。(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：雨傘遠(yuǎn)動(dòng)時(shí)傘上水流的流向和雨傘靜止時(shí)水流的方向相比發(fā)生了偏移。本實(shí)驗(yàn)可證明地球表面的物體在作水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。測量正午太陽高度實(shí)驗(yàn)材料：長1m左右的木桿或竹竿(作圭桿)；長2m左右的繩子和釘子(在地面上畫圓弧用)、刻度尺、量角器等。實(shí)驗(yàn)步驟：①選一塊平坦開闊的空地，將圭桿垂直插入地上。見圖0點(diǎn)處；②以0點(diǎn)為圓心，以上午某時(shí)刻桿影0A為半徑畫弧AD，并畫出0A線；③當(dāng)下午某時(shí)刻的桿影末端落到AD弧與B點(diǎn)時(shí)，畫0B線；④乍ZAOB的角平分線0C；⑤第二天當(dāng)桿影0E落到0C線上時(shí)，就是當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)正午12點(diǎn)，同時(shí)ZOEP就是當(dāng)日的正午太陽高度角。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通過圭測法可得出正午太陽高度最大時(shí)刻的某地所在的經(jīng)線時(shí)刻即為正午12點(diǎn),說明當(dāng)?shù)卣?2點(diǎn)的太陽高度就是該地一日內(nèi)最大的太陽高度。如以北京時(shí)間作參考，還可計(jì)算出當(dāng)?shù)亟?jīng)度。二、大氣環(huán)境簡易熱力環(huán)流模擬實(shí)驗(yàn)(方案一)實(shí)驗(yàn)材料：1.5升透明礦泉水瓶1個(gè)、紅色蠟燭1支、打火機(jī)、剪刀實(shí)驗(yàn)步驟：①在礦泉水瓶中部側(cè)壁按照蠟燭長短剪一圓孔；②將蠟燭粘置一平面上并點(diǎn)燃；③將透明礦泉水瓶罩在蠟燭上，孔正對燭焰;實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：燭焰飄向背離圓孔一側(cè)，說明瓶內(nèi)氣壓低，瓶外氣壓高，形成環(huán)流。實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行開孔前后燭焰比較。熱力環(huán)流模擬實(shí)驗(yàn)（方案二）（1）實(shí)驗(yàn)材料：①長方形的玻璃缸（長100厘米?寬30厘米，高40厘米）②膠合板（一側(cè)開有一個(gè)小洞）或塑料薄膜③一盆熱水④一盆冰塊⑤一束香⑥火柴（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①把一盆熱水和一盆冰塊分別放入玻璃缸內(nèi)的兩側(cè)；②蓋上膠合板，有孔的一側(cè)對著冰盆；③點(diǎn)燃香，垂直從小孔插入適當(dāng)深度（小孔應(yīng)對著裝冰的盆,因?yàn)檠b冰的盆一側(cè)氣流是下沉的,效果明顯）。（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：煙霧先在冰塊一側(cè)下沉，后在熱水一側(cè)上升，形成環(huán)狀。結(jié)論是冷熱不均形成熱力環(huán)流。熱力環(huán)流模擬實(shí)驗(yàn)（方案三）（1）實(shí)驗(yàn)材料：①長方形的玻璃柜②電爐③一盆冰塊④紙片⑤膠帶⑥方桌（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①在方桌兩側(cè)按照玻璃槽長度分別放置一個(gè)電爐（有導(dǎo)線連到外）和一大盆冰塊；②在玻璃槽底面中部的內(nèi)壁貼一張下垂的紙片A,在方桌中部貼一張豎立的紙片B；③將玻璃槽倒扣在電爐和冰塊上（使電爐距紙片B距離稍遠(yuǎn)一些）；④在電爐通電一段時(shí)間之后，觀察紙片A、B的振動(dòng)情況。Z紙片?Z//（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：紙片A飄向冰塊一側(cè),紙片B飄向電爐一側(cè)。說明玻璃柜內(nèi)形成順時(shí)針的熱力環(huán)流。模擬鋒面（1）實(shí)驗(yàn)材料：玻璃水槽、隔板、紅藍(lán)墨水、食鹽、冷熱水、攪拌棒（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①在水糟中間插入隔板②一側(cè)倒入冷水，一側(cè)倒入熱水；

在冷水中加入適量食鹽和幾滴藍(lán)墨水，熱水中滴入幾滴紅墨水，攪拌均勻；將隔板緩慢提起，觀察現(xiàn)象。（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：藍(lán)色冷鹽水和紅色熱水分層明顯，形成一個(gè)交界面，紅色熱水在上層；冷暖氣團(tuán)相遇時(shí)形成一個(gè)傾斜的交界面（暖而輕的氣團(tuán)在上面冷而重的氣團(tuán)在下面），即鋒面。模擬氣旋與天氣1）實(shí)驗(yàn)材料：廣口玻璃瓶、透明玻璃隔板、一塊冰、一杯熱水（2模擬氣旋與天氣1）實(shí)驗(yàn)材料：廣口玻璃瓶、透明玻璃隔板、一塊冰、一杯熱水（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①在玻璃瓶中倒入熱水；將透明玻璃板蓋在瓶口；在玻璃板上放入冰塊一段時(shí)間，觀察玻璃隔板底部變化;然后將玻璃板慢慢抽出，讓冰塊蓋在瓶口繼續(xù)觀察。（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：首先會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)有水汽上升在玻璃隔板底部凝結(jié)成水珠，玻璃板抽出后，冰下部受熱融化在瓶內(nèi)形成“降雨”。氣旋控制下的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)陰雨天氣。二氧化碳的溫室效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)材料：帶膠塞廣口瓶（4個(gè)）、溫度計(jì)（2支）、玻璃管、紅墨水、二氧化碳?xì)怏w兩袋、手表、紙筆等文具（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①將二氧化碳?xì)怏w充入兩個(gè)廣口瓶，用膠塞塞緊;將溫度計(jì)A放進(jìn)盛空氣的瓶中，將另外一支溫度計(jì)B放置在盛CO2的瓶中；③在玻璃管中滴入紅墨水，使紅墨水滴位于中間，并將另兩瓶連接；B溫度計(jì)-空氣④將此裝置放置在陽光下，保證兩支溫度計(jì)接受同樣的光照射，然后觀察升溫過程，每隔1小時(shí)觀察一次溫度計(jì)，并記錄溫度。B溫度計(jì)-空氣④將此裝置放置在陽光下，保證兩支溫度計(jì)接受同樣的光照射，然后觀察升溫過程，每隔1小時(shí)觀察一次溫度計(jì)，并記錄溫度。空氣紅墨水GO(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：3小時(shí)后，兩個(gè)溫度計(jì)的顯示，溫度較高的是A；紅色墨水滴向盛有空氣的瓶一側(cè)移動(dòng)。原理：玻璃瓶能讓太陽短波輻射透射進(jìn)來，使瓶內(nèi)溫度增高，CO2能吸收瓶壁放出的長波輻射，從而使盛有CO2的瓶中溫度上升的快，氣體膨脹較明顯，這是因?yàn)镃O2具有較強(qiáng)的增溫效應(yīng)。三、陸地環(huán)境演示水循環(huán)(1)實(shí)驗(yàn)材料：透明平底盆、透明塑料紙、橡皮筋、小瓶、沙子、水等(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①在一個(gè)平底盆中加適量的水，直至水蓋滿盆底。把一個(gè)裝滿沙子的小瓶放入盆中；用透明的塑料紙蓋住盆，用橡皮筋扎住盆口，并把一塊小石頭放在塑料紙上，壓住塑料紙；小石頭要放在裝沙小瓶正上方；將盆放在陽光下直曬，過足夠長的時(shí)間后觀察。(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：首先是塑料紙上有水珠凝結(jié)，然后水珠沿著小石塊下壓的方向聚集，水珠往裝沙的小瓶下滴，最后小瓶中的沙由干漸濕。它模擬的是蒸發(fā)、水汽輸送、水汽凝結(jié)、降水的水循環(huán)過程。模擬河流侵蝕作用的不同類型實(shí)驗(yàn)材料：一定長度的塑料盒、砂土、一面小旗、水實(shí)驗(yàn)步驟：①將塑料盒呈一定角度的放置，并在盒內(nèi)鋪滿一定厚度、粗細(xì)不均的砂土，將一面小紅旗插在接近塑料盒頂端的砂土中；②對著距離小旗一小段距離的砂土處澆注水流，讓學(xué)生觀察經(jīng)過流水沖刷后，模擬的河流在深度、寬度、長度上發(fā)生的變化。(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：盡管流水開始沖刷砂土的位置距離小紅旗有一段距離，但是最后小紅旗周圍的砂土也松了，小紅旗倒了，說明河流會(huì)向源頭方向侵蝕，使河流變長。經(jīng)過一段時(shí)間的流水沖刷，在河流上游可以看到塑料盒的底部，說明在河流上游主要有向下的侵蝕使河流變深。③在河流的下游，河流變寬了，說明存在向河流兩側(cè)的侵蝕。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一：模擬山前洪(沖)積扇實(shí)驗(yàn)材料：一杯細(xì)沙小米、綠豆、黃豆混合物、一本書、一張白紙。實(shí)驗(yàn)步驟：①將白紙平鋪在桌面上；②將書本打開并傾斜放于桌面上;將混合顆粒物自書本的中縫從高處向下緩緩傾倒；觀察在白紙上形成的堆積體的外形特點(diǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明顯地看出堆積體具有山前洪積扇的扇形特征。但洪積扇扇頂顆粒較細(xì)，為小米；扇緣物質(zhì)較粗，為綠豆、黃豆。此結(jié)果與現(xiàn)實(shí)中洪積扇前不同顆粒物分選情況正好相反（實(shí)際情況為：洪積扇扇頂堆積的是粗大的礫石，由扇頂向扇緣的堆積物顆粒逐漸變細(xì)）。其中原因可能是，混合物自書本的中縫從高處向下緩緩傾倒時(shí)，傾倒的物質(zhì)主要受重力及重力加速度的影響，再加上黃豆和綠豆表面光滑，摩擦力小，加速度較大，后停止運(yùn)動(dòng)，小米顆粒質(zhì)量小，加速度小，先停止，這并不能真實(shí)反映流水的搬運(yùn)堆積分選情況，所以才會(huì)出現(xiàn)以上結(jié)果。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二：模擬山前洪（沖）積扇（1）實(shí)驗(yàn)材料：一堆細(xì)沙粗砂和小石子的混合物、