風的形成模擬器

○許 楠

風是一種常見的天氣現象，給生產和生活帶來了多方面的影響，也有一定利用價值，比如利用風力發電、春天利用風放風箏等。你是如何感受到風的存在的呢？你知道風是如何形成的嗎？

本文就來探討一下如何制作風的形成模擬器，以利于感受自然界中風的形成。

一、實驗儀器簡介

河北人民出版社2017 課標版《科學》三年級下冊《風的形成》一課的教學目標中，要求學生能夠歸納出空氣的流動是風形成的原因。

大部分學生對于風還是非常熟悉的，知道風是常見的天氣現象，并且能夠通過生活中較輕物體的晃動感知風的存在。但是，大家也知道空氣是沒有顏色的，因此觀察空氣流動存在一定的難度。

通過使用風的形成模擬器，學生可以很好地將溫差、空氣流動、風的形成三個概念融為一體。學生通過觀察前后兩次溫度計示數，可以直觀地發現內外溫度的差異，并根據煙霧流動方向隨之改變的現象，建立起溫差導致空氣流動的概念。煙霧的流動就是空氣的流動，煙推動風車轉動就是空氣流動形成風的效果，進而將空氣流動可視化。通過這個實驗儀器可以很好地突破本課重難點。筆者把它應用到了教學中，學生對核心概念的理解程度有了大幅度提升。

改進后的實驗儀器用料簡單，制作方便，使用周期長，具有安全性、直觀性、適用性、可推廣性，普通學校教師均可制作完成。

二、制作實驗儀器所需物品

木板、亞克力片、圓柱形耐高溫塑料桶、陶瓷取暖燈、溫度計、黑色丙烯、刷子、艾草、小紙風扇等。

三、制作方法

1.用鋸子將木板進行切割，按照圖紙（如圖1）所示，利用熱熔膠槍進行組裝；

圖1

2.將兩個圓柱形耐高溫塑料桶的底部打通，使其成為上下通透的圓柱形；

3.將圓柱形耐高溫塑料桶安裝在木質教具對應位置，并用熱熔膠槍固定；

4.在整個模型內部刷上黑色丙烯顏料；

5.制作煙灰收納裝置和煙霧源頭固定裝置（如圖2），在出風口處懸掛小風扇（如圖3）；

圖2

圖3

6.在進風口處和熱源處，安裝溫度計。（安裝完成的模擬器如圖4）

圖4

四、使用方法

1.讀取沒有打開熱源時風箱內外溫度計的示數；

2.向學生下發煙霧裝置，并觀察煙霧的運動方向；

3.打開熱源開關，讀取風箱內部溫度計的示數；

4.觀察煙霧運動方向的變化，學生此時可以清晰地看到煙霧進入風箱內，并逐漸上升，推動風扇轉動（如圖5）。

圖5

五、改進后實驗的優點

1.安全與效率同在：為了提升課堂效率，保證實驗的安全性，我們將熱源蠟燭更改為取暖燈，避免低年級學生使用酒精燈造成危險。

2.使用周期延長：將風箱主體材料更改為薄木板，進出風口處采用耐高溫的硬塑料瓶，延長了使用周期。

3.現象與環保同在：為了保證煙霧效果明顯，我們找了煙霧效果好的艾草和煙餅進行對比。由于煙餅煙霧中含有二氧化硫，不利于人體健康，而艾草為天然材料，煙量適中，因此最終選擇了艾草作為我們的煙霧源頭（如圖6）。我們將艾草棒分割成單次實驗量，并用鐵絲制作成了手持裝置插入艾草棒中，學生手持艾草棒來講臺進行點燃。通過天然環保煙霧和背后的黑漆，使原本透明不可見的空氣流動變得清晰可見，學生通過眼睛就可以清楚地看到空氣流動；通過頂部小風扇的轉動，就知道此時已經形成了風。同時，我們設置了煙灰收納盒和煙霧源頭安放裝置，保證了安全與衛生。

圖6

4.實驗穩定性增強：我們分別在熱源處和進風口處給懸掛的溫度計設置了固定接口，提升了它的穩定性，以便學生直觀對比風箱內外的溫度。