地理實驗在熱力環流教學中的運用

郭子學 楊 敏

（重慶市第四十九中學校 重慶 400800）

一、學情分析

本次地理實驗課選的班級是高2019級12、13班，這兩個班級為該年級的文科普通班，學生的基礎知識薄弱，學生在實驗課、動手課的學習積極性和主動性還是較強。

二、地理實驗入課堂的必要性

由于地理教學手段的有限性，導致學生學習地理的興趣和積極性在大幅度降低。2012年前計算機多媒體教學的動畫和圖片還能吸引學生的目光和注意力，而2012年后，智能手機的普及，各類學習網站、學習APP的下載，我們教師能在網絡上收集的資料學生都能找到，可能學生找到的比老師還全面、細致。所以，教師必須要用地理實驗來吸引學生，提高學生的學習的積極性和主動性，培養學生的動手、動腦的能力。

此外，隨著新高考的改革，地理試題變得越來越靈活多變，反映了新課改對學生能力的要求逐漸提高。從這個方面考慮，對于地理中學生難以理解的問題，要通過一定的方法幫助學生去理解，從而真正掌握學習要點。

三、熱力環流的知識梳理

（一）熱力環流的概念

熱力環流是大氣運動最簡單的形式，由于地面的冷熱不均而形成的空氣環流。

（二）熱力環流的形成過程

其形成過程為：受熱地區大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運動，形成高低空的熱力環流。熱的地方空氣受熱膨脹上升，冷處收縮下沉。于是上空相同高度處，熱地方單位面積空氣柱重量（即氣壓）大，冷地方高空氣壓小，高空形成熱－冷的氣流。熱處氣流流失后，整個空氣柱減輕，地面形成低壓，冷處則形成高壓，近地面形成冷－熱的氣流。加上上升、下沉氣流，構成了熱力環流。

四、實驗準備

（一）實驗器材

（二）實驗前的安全要求

1.準備好500ml的冷水，放入500ml量杯中。

2.用電水壺加熱500ml的水，放入500ml量杯中。

3.倒水時要注意，水不要濺入眼睛里或身上以免燙傷。

五、直觀形象的實驗過程

受時間和空間上的限制，中學地理教學不可能把所有或大部分自然過程直接引入地理實驗，只能用一些材料進行代替，設置類似的條件或環境，模擬地理演變過程。

具體操作步驟：

1.學生先往其中一個粗水管中滴入3滴紅色食用色素，另一個粗水管中滴入3滴藍色食用色素。

2.在關閉水閥狀態下，用手持量杯向2個粗水管分別注入等量的常溫水，直至沒過最低水溫線。

通過以上兩個步驟，學生可以觀察到無論是紅色還是藍色水管里都沒有發生任何變化。為什么？因為這時冷熱是均勻的，前面正好講到了的，這樣學生很容易就理解了。

3.將熱力環流探究裝置2個粗水管分別倒入兩個不同溫度液體的燒杯里，藍色液體粗水管放入冷水杯里，紅色液體粗水管放入熱水杯里。

4.用豎顯溫度計探頭可以探測出量杯中的溫度，讀出溫差。

通過步驟3，4我們可以得出，水此時受熱不均勻。藍色量杯溫度低，紅色量杯溫度高，如我們前面講解熱力環流，熱力環流形成的根本原因就是大氣冷熱不均而形成的空氣環流。

5.然后雙手握住兩個細管，同時向下旋轉細管180°，打開水閥。

這時就可以發現細管中紅色色素的水在上方，藍色色素的水在下方。通過以上實驗這就說明熱脹冷縮的原理，正如熱力環流，受熱地區大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運動，形成高低空的熱力環流。熱的地方空氣受熱膨脹上升，冷處收縮下沉。于是上空相同高度處，熱地方單位面積空氣柱重量（即氣壓）大，冷地方高空氣壓小，高空形成熱－冷的氣流。熱處氣流流失后，整個空氣柱減輕，地面形成低壓，冷處則形成高壓，近地面形成冷－熱的氣流。加上上升、下沉氣流，構成了熱力環流。

六、課后反思與總結

（一）不足之處

首先，學生初次接觸到地理實驗，有一定的興趣和好奇心，在拿到實驗器材時，沒有先看實驗說明，而在那里自己亂操作，最終造成實驗效果不明顯。

其次，學生在自我討論和打鬧，特別是在實驗過程中，燒了開水的，有一定的安全隱患。

第三，在實驗中教材知識與實驗不能很好的結合起來，造成實驗的目的沒有達到預期的效果。

（二）小結

在做實驗時教師對學生的管控也是教學的重要要求。地理實驗雖然不像物理及化學學科對實驗有較高的要求，但是在地理教學過程中融入實驗，可以更加輕松地突破難點，掌握重點，大大提高了課堂學習效率。同時，將地理實驗融入課堂，還可以激發學生學習熱情，體現學生的主體性，鼓勵學生探究地理知識，發揮學生在學習過程中的能動性，開拓學生潛在的實踐能力和創新意識。可見，將地理實驗帶入到教學課堂中，益處頗多。