《風(fēng)的形成》演示實(shí)驗的創(chuàng)新

田家順

《風(fēng)的形成》一課選自河北版小學(xué)五年級科學(xué)(上冊)教材第16課。該課是在三年級認(rèn)識空氣和風(fēng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究風(fēng)的形成，了解熱傳遞的另一方式—對流，為以后研究保溫和散熱奠定基礎(chǔ)。

風(fēng)的形成模擬實(shí)驗，主要是讓學(xué)生探究風(fēng)的成因，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會觀察和分析實(shí)驗現(xiàn)象，直接感知空氣因熱而流動的過程，從而明白風(fēng)的形成是由于這樣的空氣在流動，知曉原理，激發(fā)學(xué)生對自然界的好奇感，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

一、實(shí)驗原型及不足之處

本實(shí)驗原型來自課本示意圖，是把一支蠟燭放進(jìn)實(shí)驗箱內(nèi)，把濕毛巾放在實(shí)驗箱的進(jìn)風(fēng)口，點(diǎn)燃蚊香放在進(jìn)風(fēng)口，觀察煙的流動方向。點(diǎn)燃箱內(nèi)的蠟燭，再把蚊香放在進(jìn)風(fēng)口，觀察蚊香煙流動的方向(如圖1所示)。

圖1

根據(jù)書中示意圖經(jīng)過筆者多次實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗效果不明顯，學(xué)生不易觀測到煙的存在及流動，且產(chǎn)生實(shí)驗現(xiàn)象需要十多分鐘時間，嚴(yán)重影響課堂效率，經(jīng)過反復(fù)分析、實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗原型存在以下不足：

(1)蚊香煙霧較輕薄，煙的運(yùn)行軌跡不明顯。

(2)選擇蠟燭做熱源有弊端：①蠟燭在實(shí)驗箱內(nèi)，實(shí)驗操作時不方便點(diǎn)燃和熄滅；②蠟燭容易烤焦實(shí)驗箱，存在安全隱患；③蠟燭在密封的演示箱內(nèi)很容易熄滅。

二、實(shí)驗創(chuàng)新與改進(jìn)之處

根據(jù)上面的研究，筆者在實(shí)驗器材與實(shí)驗方法上進(jìn)行了一系列的改進(jìn)與創(chuàng)新：

(1)本實(shí)驗為演示實(shí)驗，為達(dá)到最佳演示效果，筆者采用了玻璃器材，正面與頂、兩側(cè)透明，有利于各個方位的學(xué)生進(jìn)行觀察，背部粘貼綠色卡紙，以襯托煙的顏色，不僅讓學(xué)生清晰地觀察到煙的運(yùn)行軌跡，同時更好地保護(hù)了學(xué)生的視力。

(2)實(shí)驗用的熱源用275 W發(fā)熱的燈泡替換原來燃燒的蠟燭，優(yōu)點(diǎn)如下：

①產(chǎn)生的高溫，使空氣流動速度加快，能在較短時間內(nèi)觀測到實(shí)驗效果，提高實(shí)驗效率。

②操作簡單方便，只需開、關(guān)電源即可。

③減少干擾，蠟燭在燃燒時也會產(chǎn)生煙霧，學(xué)生容易與實(shí)驗中的煙霧混淆，這樣更加增強(qiáng)了實(shí)驗的說服力。

(3)熱源周圍用卡紙做1個燈罩，以防實(shí)驗中燈泡產(chǎn)生的強(qiáng)光刺眼，同時在燈罩的一邊剪1個缺口，保證箱內(nèi)的亮度，能清楚地觀察到煙的軌跡。

(4)原實(shí)驗用的蚊香換成了艾葉條，它產(chǎn)生的煙霧更濃更環(huán)保，學(xué)生觀察起來更清晰。

三、實(shí)驗器材

風(fēng)的形成演示箱(玻璃箱)、艾葉條、濕毛巾、酒精燈、玻璃杯、實(shí)驗記錄紙。

四、實(shí)驗原理及裝置說明

原理：空氣受熱，熱空氣上升，冷空氣填充，形成對流，產(chǎn)生風(fēng)。

實(shí)驗裝置如圖2所示。

圖2 裝置平面圖

五、實(shí)驗過程

通過對比實(shí)驗，探究風(fēng)的形成。

1.探究在燈不亮的情況下煙是怎樣流動的

第一步：安裝實(shí)驗演示箱，并進(jìn)行實(shí)驗提示。

在進(jìn)風(fēng)口的位置放置1條溫毛巾，加大箱內(nèi)與箱外的溫差，以加快空氣的流動。

(1)實(shí)驗過程中除了進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口，風(fēng)箱要不透風(fēng)；

(2)實(shí)驗中要注意用電、用火安全。

(實(shí)驗期間學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗現(xiàn)象，小組內(nèi)可以用圖畫、文字等方式記錄實(shí)驗現(xiàn)象。)

第二步：用酒精燈點(diǎn)燃艾葉條，放到實(shí)驗箱進(jìn)風(fēng)口處。

經(jīng)過觀察得出實(shí)驗結(jié)論：在燈不亮的情況下，煙霧是徐徐上升的。沒有進(jìn)入演示箱。

2.探究在燈亮后箱內(nèi)溫度升高的情況下，煙有什么變化

第一步：打開電源開關(guān)，讓實(shí)驗箱內(nèi)的燈亮起來，與前面燈不亮的現(xiàn)象進(jìn)行對比，引導(dǎo)學(xué)生觀察煙的流動方向。

經(jīng)過觀察，在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上得出實(shí)驗結(jié)論：空氣受熱后會上升，周圍的冷空氣會補(bǔ)充過來，從而形成風(fēng)。

第二步：關(guān)閉電源，熄滅艾葉條，填寫實(shí)驗結(jié)論。

六、裝置不盡如人意的地方

由于燈泡發(fā)熱不集中，形成煙霧在燈泡周圍比較散。