一、问题缘起
古谚语言:燕子低飞,将要下雨。古人通过观测云层、动物行为的变化预测降水是否发生。现代人们通常只用查阅天气预报就可了解,而现代的降水是否发生,降水量的多少是如何预测的呢?
二、解决方式
为了解决以上问题,我采用以下方式进行解决。
(一)查阅网络资料
降水概率受相对湿度影响,相对湿度越大,降水概率越大。
相对湿度,指空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比。
降水量是指一定时间内降落在地面上的某一点或某一单位面积上的水层深度,以mm计算。
阅读八上第二章课本内容后,我又得知:在实际情况中,水汽含量越高,相对湿度也随之增高。当相对湿度较大时,空气中含有的水汽量增加,这为降水提供了必要的条件,因此降水概率也随之增大。
至此,我不禁产生以下疑问:
1.天气预测是用什么原理进行的?
2.降水形成的原因有哪些?
3.测量降水量的工具运用什么原理?
(三)参观气象馆
带着以上疑问,我到温州市气象科普馆进行实地考察。
1.我通过阅读气象馆天气预报过程图,了解了天气预测是指对未来一定时期内天气变化的事先估计和预告。它用以下原理及步骤进行的。
①.收集通过天基、地基、空基采集的信息,进行综合气象观测。
②.利用计算机模拟大气运动,预测天气变化,通过数值预报,预报分析,天气会商进行预报预测。
③.通过媒体发布最终预报产品。
2.我在气象馆二楼展区寻找,了解到降水形成的原因有以下三点:
3.我在气象馆一楼草坪上找到雨量筒,在二楼的仪器展示区观看翻斗式雨量筒的内部结构。
之后,我又一次上网查阅资料,了解到几种主要的雨量器及其优缺点,整理如下:
1.自制雨量筒
在了解以上知识之后,我需要动手自制雨量筒进行实验探究。
一代雨量筒
记得在小学科学里,学过测量降雨量,当时我做过一个简易的雨量筒。
所需材料:矿泉水瓶、剪刀,量筒,铅笔,纸等。
制作步骤:
①.将矿泉水瓶剪成两段。
②.给圆柱体那段外壁贴上刻度表做量筒。
③.给瓶盖打个小孔,将带瓶盖一段倒扣在圆柱体量筒上当漏斗。
一代雨量筒使用小视频:
一代雨量筒制作简单,但存在需手动操作,要定期读取数据,效率较低的缺点。
二代、三代雨量筒
如何改良雨量筒,提升它的功能呢?我思考了下列关于雨量筒的相关问题。
对照测量工具评价量表,我进行了常见问题及解决方法的罗列。
接下来,我就对一代雨量筒不断进行改进,产生了二代、三代雨量筒。
将雨量筒的制作改进过程列成如下表:
二代雨量筒使用小视频:
三代雨量筒使用小视频:
三+代雨量筒
将制成的雨量筒根据需要的时间开始投入使用,多次试验探究,发现纸筒转一圈,同时铅笔随着水位的升降,会在纸筒外壁上留下不同水位的笔迹,根据纸筒外壁上一圈的变动笔迹,就能知道自雨量筒开始使用后12个小时的降雨量。同时,根据笔迹变动幅度,还能还原12小时内具体时刻的雨量变化。即达成了连续记录具体时间的降雨量及降雨量变化的功能。
收获之余,我不禁想:既然将纸筒粘贴在时针上能记录12小时的降雨量。那将纸筒分别粘贴在分针和秒针上,不就能分别记录1小时和1分钟的降雨量吗?我又紧锣密鼓地将纸筒粘贴在不同的针上进行实验研究,结果证实了我的猜想是正确的。哈哈哈~~~
三+代雨量筒使用小视频:
2.自制湿度计
欣喜之余,我又陷入了沉思:如何预知我的雨量筒会在什么时候发挥作用呢?我想到了要制作一个湿度计,来预测降雨。
我认真思考了下列关于湿度计的相关问题。
对照测量工具评价量表,我同样进行了常见问题及解决方法的罗列。
想到就行动,我又开始用准备材料,并对照以上罗列的问题及解决方法,进行自制一个干湿球湿度计。材料如下:温度计2支、小水杯、棉布、鞋盒、剪刀、胶枪等。
我进行以下制作过程:
①.将鞋盒两个侧面剪成百叶窗。
②.把两支温度计固定在鞋盒里,一支温度计悬空放置。
③.用打湿的棉布包住另一只温度计的玻璃泡,在棉布下边放盛水的小水杯,将棉布下端浸在小水杯的水里,使棉布始终保持湿润。
3.收集数据
制作完成后,我每天记录干湿球两支温度计的温度,并根据干湿球温度计相对湿度表换算出相对湿度,再根据绝对湿度与相对湿度对应表换算出绝对湿度。使自记雨量筒和湿度计结合使用,进行实验探究。
经连续多日的观察,测量,记录,换算,收集到以下数据。
根据收集到的测量数据,绘制降水量和相对湿度的关系图,如下:
4.分析数据:
1.由上图可知:在相对湿度>50%时,相对湿度越大,降水量越大。
2.利用降水量与相对湿度的关系,预测我们这儿8月29日会降水,降水量为30mm。
3.检验预测结果:记录真实的降水量并与预测结果对比,发现真实降雨量为31.7mm,与预测结果有一点差距。分析原因,可能是测量时有雨水溅入雨量器,造成误差。也有可能,降雨量还受其他因素影响,有待进一步探究。
三、体验感悟
这次自制自记雨量筒,探究相对湿度与降水概率之间关系的实验探究活动不仅涉及科学原理的应用,还要求我们动手实践,通过雨量筒工程设计流程进行创新和优化,最终完成自记雨量筒产品的制作。通过这次实验探究活动,我不仅学到科学知识,还提高了动手操作的技术技能,更重要的是,通过不断优化自记雨量筒工程设计的过程,培养了我的创新思维和解决问题的能力。这种跨学科的学习方式有助于我更好地理解科学、技术、工程之间相互促进的联系,并为未来的学习和工作打下坚实的基础。