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第4节 跨学科实践 风
九年级物理上册 教科版
第一章　分子动理论和内能
学习目标
01
02
03
04
物理观念
了解风的形成及其特征；认识风在自然界的角色与影响。
科学思维
根据物理学知识，通过制作，培养学生动手动脑能力，培养学生科学实验思维。
科学探究
学生通过动手实践，模拟实验，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作方法。
科学态度与责任
通过演示实验、对比模拟实验，运用观察、分析、比较、讨论等方法，培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。
重点难点
①让学生对身边常见的风有深刻认识。
②运用知识迁移，理解自然界中风的成因。
教学重点
①引导学生自已设计风的成因模拟实验。
②尝试探究自然界中风的成因。
教学难点
课堂导入
　　风，这一我们日常生活中不可或缺的自然现象，它有着怎样的力量与作用，又是如何影响我们的世界？接下来，通过风这一跨学科主题，让我们一起体验物理学与生活、气象的关系。
探究新知一　认识风
认识风
1.定义：
空气的水平运动称为风。表示气流运动的物理量。
2.风的分类和等级划分
风可以根据风向分为季风、信风、西风等类型，根据风俗习惯分为轻风、微风、大风等不同等级。
风级是对风力大小的一种量化标准，通常划分为0-12级，不同等级的风力对应着不同的风速范围和对人类日常生活及工作的影响。
探究新知一　认识风
观察
风向
　　当地面受热均匀时，空气没有相对上升和相对下沉的运动，当B地接受热量多，A、C两地接受热量少时，B地近地面空气膨胀，致使B地近地面附近空气密度减小，空气上升，气压降低。A、C两地近地面附近空气向B地流动。同时B地热空气上升，到上空聚积，使B地上空空气密度增大，因而形成高气压，B地上空空气向A、C两地上空流动。这两个变化让A、C两地上空气压大于两地近地面附近气压，使空气下沉。空气的这种环形流动，在各个位置形成了不同方向的风。如图所示为 A、B、C三地的环形风向路径。
热力环流示意图
探究新知一　认识风
实际上是大气中空气流动的结果，它主要由地球表面存在的气压差异所驱动。
3.风的形成原理
当地表温度升高时，地表的空气受热膨胀变轻，随后上升。而低温的冷空气从四周横向流入以填补空缺。当上升的空气逐渐冷却变重会开始降落。这一过程不断重复，从而形成了我们所熟知的风。
探究新知一　认识风
风具备方向性、速度性和阵发性三大基本特性。
方向性指的是风吹来的具体方向。
而速度性则反映了风的速度大小。
阵发性描述了风的强弱以及持续时间的变动。
4.风的基本特性
4.风的影响因素
风的形成与特性受到多方面因素的共同作用
地形
温度
气压
湿度
探究新知一　认识风
我们周围的风
我们周围存在多种形式的风，主要包括自然风和人造风。
海陆风
山谷风
自然风
布拉风
台风
龙卷风
城市风
季风
人造风
空调风
吹风机风
电风扇风
探究新知二　我们周围的风
　　我国处于亚欧大陆上，拥有漫长的海岸线，由于海陆的比热容等物理性质不同，冬季亚欧大陆冷空气，形成冷高压，冷空气从大陆向四周辐散；夏季陆地加热迅速，形成热低压，暖湿空气从四周海洋吹向低压中心。这种冬夏相反的风向的变化，带来了明显的季节性气候变化，这一变化形成我国的季风气候。
我国的季风气候
探究新知二　我们周围的风
海陆风和陆海风
　　对流是夏季海岸形成微风的原因。风有时吹向海岸，有时吹向陆地。白天，在炎热的日光下，暖空气从陆地上升起，海洋上来的冷空气进行补充，形成了吹向海岸的海陆风。请用比热容分析夜间会形成什么样的风。
　　夜晚，失去了太阳热辐射的海水和沙石都要降温，比热容小的沙石温度降得更快，导致陆地上方的气温低于海水上方的气温。海水上方温度较高的热空气上升，陆地沙石上方温度较低的冷空气流动到海水上方进行补充。这样就形成了夜间由陆地吹向海洋的陆海风。
讨论交流
探究新知二　我们周围的风
1.风具有重要意义，它影响着气候、动植物生长、人类生产和生活。
风在自然界的角色与影响
①风对气候环境的作用
风能够吹散大气中的污染物，助于保持大气环境的清新洁净。
风的清洁功能
风通过促进空气不同高度空气的交换，对气候环境的调节产生关键作用。
风的空气混合
风的热量与水汽传输
风在气候的形成与变迁中扮演着重要角色，它能够传输热量和水汽。
探究新知二　我们周围的风
②风对地貌形态的塑造
风力搬运与地貌再塑造
探究新知二　我们周围的风
③风对生物界的影响与适应
生物行为的调整
风力对动物的行为和习性也有显著影响。一些鸟类会利用风力进行高效的迁徙。同时，生物也会通过改变自身的行为来应对风力的挑战，如调整自身的姿势或寻找避风的场所。
生物形态的塑造
在风力强劲的环境中，生物体会逐渐发展出适应风力的形态特征。例如，树木的树冠形状、叶片的大小和厚度等都会在风的作用下发生变化。
生物分布的影响
风不仅传播着植物的种子和孢子，还对生物的分布和扩散产生深远影响。许多植物的繁殖都离不开风力传播种子的机制。
探究新知二　我们周围的风
2.风能是一种清洁的可再生能源，在沿海、草原、山区、高原等均可建设风力发电场，获取电能。
风力发电
探究新知二　我们周围的风
　　以下是一些与风相关的小课题。请结合所处的区域和自己的研究兴趣，选择一个课题，查找资料，完成一个小报告，并与同学分享。
实践活动
1.利用课余时间，以小组为单位，同时测量城市中心区和郊区的大致温度，并进行比较，寻找其中的规律。
3.根据我们学过的知识解释城市的热岛效应，并利用生活中常见的器材，设计一个模拟实验，展示城市风的形成。
2.调查一下本地不同季节的风有什么特点，从多角度思考在城市布局中有污染风险的工业、企业应如何分布。
探究新知三　实践活动
1.城市热岛效应的现状与影响
【活动背景】
②城市热岛效应的环境影响
　　城市热岛效应不仅影响城市居民的生活质量，还加剧了能源消耗和空气污染。如空气质量恶化、能源消耗增加、极端天气频发等。长期生活在高温环境中，居民的健康也会受到威胁，特别是老人和儿童，容易引发中暑、呼吸道疾病等健康问题。
①城市热岛效应的定义与成因
　　城市热岛效应是指城市区域的气温显著高于周边乡村地区的现象。
　　其成因由于人类活动密集、城市建筑密集、地表覆盖材料的高热容量和低蒸发率，以及人为热源的排放。这些因素共同作用，导致城市热量积聚，形成“热岛”。
探究新知三　实践活动
2.研究与对策
　　科学家通过气象观测、卫星遥感等技术手段研究城市热岛效应，并提出多种缓解对策，如增加城市绿地、推广绿色建筑、优化城市布局等。教育领域则通过模拟实验和环保教育，增强学生的环保意识，培养未来的“绿色公民”。
探究新知三　实践活动
1.设计一个城市微缩模型，其中包括不同材质的地表、不同高度的建筑物和绿色植被。
【活动方案】
　　设计模拟城市热岛效应的实验方案，包括选择代表性材料(如混凝土、沥青、植被覆盖等)，设置对照组和实验组，确定实验变量(如温度、湿度、光照等)，确保实验的科学性和可操作性。
2.引入温度传感器和风速仪，实时监测模型中的温度和风速变化。通过记录数据，能够分析热岛效应的强度和分布，及风速对热岛效应的缓解作用。
探究新知三　实践活动
　　根据实验方案，准备所需的实验材料和设备，如温度计、湿度计、光照计、不同地表覆盖材料等。确保设备和材料符合实验要求，能准确记录实验数据。
【实验材料与设备准备】
【实验步骤与数据记录】
　　制定详细的实验步骤，包括实验前的准备工作、实验过程中的操作流程以及实验后的数据整理。确保每个步骤清晰明确，学生在实验过程中能够规范操作，准确记录实验数据。
探究新知三　实践活动
1.温度变化观察
在实验过程中，实时监测不同覆盖材料区域的温度变化，记录不同时间段内的温度数据。通过对比分析，揭示不同材料对温度的影响规律。
2.环境因素分析
考虑其他环境因素如湿度、光照等对实验结果的影响。
3.实验现象的归纳总结
对实验过程中观察到的现象进行归纳总结，形成初步的实验结论。通过小组讨论和教师指导，进一步完善和深化实验分析。
【分析论证】
探究新知三　实践活动
【交流与合作】
　　在探索城市热岛效应的模拟实验与环保教育实践教学的道路上，应采用了多种研究方法，以确保研究的全面性和深入性。
1.在实验设计阶段，我运用了观察法和实验法。
2.在数据收集和分析阶段，我使用了定量研究和定性研究相结合的方法。
定量研究：学生们使用温度传感器和风速仪收集温度和风速数据，通过数据分析软件对数据进行分析，以量化热岛效应的强度和分布。
定性研究：组织了小组讨论和反思会议，分享自己的观察、感受和思考，从而深入理解热岛效应对环境的影响。
探究新知三　实践活动
发展空间
温室效应
物理在线
　　太阳给地球带来热量，地球受热后也会向外发出热辐射。大气层中的二氧化碳等物质会吸收部分辐射，留住一些能量，由此维持地表温度相对稳定。它的作用像是一个温室，故称为温室效应。天然的温室
效应维持着地球家园的温暖，然而工业革命以来，
大气中二氧化碳等温室气体浓度逐年增大，人为
加剧了地球的温室效应。这是全球气候变暖的一
个重要原因，请通过互联网查阅资料，进一步了
解温宝效应以及应对思路。
课堂练习
1. （2024 郓城县一模）在海边看海，风是迎面吹来，还是从背后吹来，日夜是有区别的，这种风叫“海陆风和陆海风”。两种风的形成是因为海水与陆地的_________不同，导致空气温度不同而向不同方向流动，如图所示的场景发生在炎热的夏天，地面附近空气的流动方向是_____________。（从陆地向海面或从海面向陆地）
【解析】
地球上各处的地形地貌会影响风的形成。由于水的比热容大，质量相同的水和其他物质相比，在吸收或放出相同热量的情况下，水的温度变化要小些，于是在白天，接受相同太阳辐射能后，陆地空气升温快，空气上升而形成海面吹向陆地的海陆风，晚上则反之。水升温以后，水的比热容不变，因为比热容是物质的一种特性。
故答案为：比热容大；不变。
从陆地向海面
比热容
课堂练习
2. （2023秋 西昌市期中）地球上各处的地形地貌会影响风的形成。由于海水的比热容比陆地上沙石的比热容______，于是在白天，接受相同太阳辐射能后，由于陆地空气升温较_______（选填“快”或“慢”），空气上升而形成海面吹向陆地的海陆风，晚上则反之。
【解析】
海水的比热容大于陆地的比热容，白天吸收了相同的热量后，海洋上空空气的温度升高的较慢，陆地上方空气升高的较快，所以，陆地上方空气的气压低，海洋上方空气的气压高，风从气压高的海洋流向气压低的陆地。
故答案为：大；快。
大
快
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：查阅资料进一步认识四个季节的风对环境和人类活动有什么影响？
　　四季的风有什么特点，比如不同季节的风向、强度、温度差异，然后分季节分析每个季节的风带来的影响。环境方面，可能包括气候调节、土壤侵蚀、植物传播、动物迁徙等；人类活动的话，可能涉及农业、能源利用、交通、健康等方面。
思路指导
春风促进植物生长，
夏季风带来降水，
秋季风影响农作物收割，
冬季风可能导致寒潮等等。
谢谢聆听

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