师:同学们,大家好。今天这节课,我将带领大家学习第四单元“水在自然界中的循环”中的第15课“雨和雪”。对于下雨和下雪,相信大家都亲身经历过,也非常熟悉。现在,大家来说一说下雨天和下雪天,你们都有什么感受呢?还记得那首儿歌“乌云满天,电光闪,风呼呼,雨哗哗”吗?它描绘的就是下雨时的场景。下雨的时候,天空布满乌云,可能还会伴随电闪雷鸣或狂风呼啸,让人感觉很凉爽。而在冬天,我们去户外玩雪时,就需要穿上厚厚的棉衣,因为下雪的时候非常寒冷。虽然我们对雨和雪很熟悉,但你们知道它们是如何形成的吗?今天,我们就一起来探讨这个问题。
首先,请同学们观察对比雨和雪的图片,说一说它们的相同点和不同点。雨,有时润物细无声,有时倾盆而下,一年四季都可能出现。下雨时,天上有厚厚的乌云,雨从云中以液态水的形式落下,下雨时天气比较凉爽,不会过于寒冷。到了冬季,我们可以欣赏“千里冰封,万里雪飘”的美丽雪景,还能堆雪人、打雪仗。雪是以固态水的形式从云中降落,下雪时天上同样有厚厚的乌云,但下雪时天气非常寒冷,温度低于0摄氏度。
从雨和雪的图片及特点中,我们可以总结出它们的异同。雨以液态形式降落,四季皆可能出现,形成时温度不一定低于0摄氏度;雪以固态形式降落,一般出现在寒冷的冬季,形成时气温低于0摄氏度。它们的相同之处在于,雪和雨都是从云中降落,本质都是水。
接下来,同学们根据生活经验和学过的知识,预测一下雨是如何形成的呢?我们知道,下雨时天空有乌云,雨过后云就散了,所以雨应该是从云中掉落的。我们的预测是,雨是云层中的小水滴降落,或是小冰晶在降落过程中融化而形成的。为了验证这个预测,我们可以通过一个实验来模拟雨的形成。同学们思考一下,该如何设计这个实验呢?之前我们学过云和雾的形成,知道空气中的水蒸气在高空遇冷会凝结成小水珠或小冰晶,在高空就是云,在低空就是雨。所以,模拟雨的形成,首先要有大量水蒸气,并且水蒸气要遇冷凝结成小水珠,这些水珠聚在一起就会降落,形成类似下雨的情况。基于此,我们可以设计这样一个实验。
模拟雨的形成实验器材有:三脚架、石棉网、酒精灯、火柴、玻璃瓶、烧杯、热水、冰块。实验步骤如下:用酒精灯加热烧杯里的水,直至沸腾,然后用一个热的玻璃皿盖住烧杯,观察玻璃瓶底部是否有水珠;接着在玻璃皿中加入冰块,再观察玻璃瓶底部有什么变化。大家想一想,在玻璃杯中放入冰块起什么作用呢?大自然中雨的形成和这个实验又有什么相似之处呢?
通过刚才的视频,我们明确了实验需要准备的器材还有铁架台、培养皿、水、冰等。实验方法是:首先加热烧杯里的水直至沸腾,同学们思考一下,这样做的目的是什么呢?因为水受热会变成水蒸气,这样就能在烧杯中产生水蒸气。第二步,用一个热培养皿盖住烧杯,观察培养皿底部是否有小水珠,这些小水珠是水蒸气遇到冷的培养皿凝结而成的。然后,在培养皿中放入冰块,再观察底部变化。从视频中我们看到,加入冰块后,培养皿底部的小水珠很快聚集在一起,变得更大了。
在这个实验中,加热烧杯里的水,部分液态水变成水蒸气向上运动,用培养皿盖住烧杯时,水蒸气碰到冷的培养皿,就在其底部凝结成小水珠。在培养皿中加入冰块,其底部温度更低,使水蒸气凝结成水珠的速度更快,细小的水珠更快地聚集在一起,变得又多又大,当大到上升气流托不住时就掉了下来,看上去就像下雨一样。
同学们思考一下,为什么培养皿底部会形成小水珠呢?这和云的形成类似,水蒸气上升过程中碰到冷的培养皿,会在底部凝结成小水珠,也就是水蒸气遇冷会凝结成小水珠。那么,在培养皿中放入冰块能起到什么作用呢?加入冰块后,培养皿温度更低,能使水蒸气凝结成水珠的速度加快,让细小水珠更快聚集变大。
