风的形成模拟器

○许 楠

风是一种常见的天气现象，给生产和生活带来了多方面的影响，也有一定利用价值，比如利用风力发电、春天利用风放风筝等。你是如何感受到风的存在的呢？你知道风是如何形成的吗？

本文就来探讨一下如何制作风的形成模拟器，以利于感受自然界中风的形成。

一、实验仪器简介

河北人民出版社2017 课标版《科学》三年级下册《风的形成》一课的教学目标中，要求学生能够归纳出空气的流动是风形成的原因。

大部分学生对于风还是非常熟悉的，知道风是常见的天气现象，并且能够通过生活中较轻物体的晃动感知风的存在。但是，大家也知道空气是没有颜色的，因此观察空气流动存在一定的难度。

通过使用风的形成模拟器，学生可以很好地将温差、空气流动、风的形成三个概念融为一体。学生通过观察前后两次温度计示数，可以直观地发现内外温度的差异，并根据烟雾流动方向随之改变的现象，建立起温差导致空气流动的概念。烟雾的流动就是空气的流动，烟推动风车转动就是空气流动形成风的效果，进而将空气流动可视化。通过这个实验仪器可以很好地突破本课重难点。笔者把它应用到了教学中，学生对核心概念的理解程度有了大幅度提升。

改进后的实验仪器用料简单，制作方便，使用周期长，具有安全性、直观性、适用性、可推广性，普通学校教师均可制作完成。

二、制作实验仪器所需物品

木板、亚克力片、圆柱形耐高温塑料桶、陶瓷取暖灯、温度计、黑色丙烯、刷子、艾草、小纸风扇等。

三、制作方法

1.用锯子将木板进行切割，按照图纸（如图1）所示，利用热熔胶枪进行组装；

图1

2.将两个圆柱形耐高温塑料桶的底部打通，使其成为上下通透的圆柱形；

3.将圆柱形耐高温塑料桶安装在木质教具对应位置，并用热熔胶枪固定；

4.在整个模型内部刷上黑色丙烯颜料；

5.制作烟灰收纳装置和烟雾源头固定装置（如图2），在出风口处悬挂小风扇（如图3）；

图2

图3

6.在进风口处和热源处，安装温度计。（安装完成的模拟器如图4）

图4

四、使用方法

1.读取没有打开热源时风箱内外温度计的示数；

2.向学生下发烟雾装置，并观察烟雾的运动方向；

3.打开热源开关，读取风箱内部温度计的示数；

4.观察烟雾运动方向的变化，学生此时可以清晰地看到烟雾进入风箱内，并逐渐上升，推动风扇转动（如图5）。

图5

五、改进后实验的优点

1.安全与效率同在：为了提升课堂效率，保证实验的安全性，我们将热源蜡烛更改为取暖灯，避免低年级学生使用酒精灯造成危险。

2.使用周期延长：将风箱主体材料更改为薄木板，进出风口处采用耐高温的硬塑料瓶，延长了使用周期。

3.现象与环保同在：为了保证烟雾效果明显，我们找了烟雾效果好的艾草和烟饼进行对比。由于烟饼烟雾中含有二氧化硫，不利于人体健康，而艾草为天然材料，烟量适中，因此最终选择了艾草作为我们的烟雾源头（如图6）。我们将艾草棒分割成单次实验量，并用铁丝制作成了手持装置插入艾草棒中，学生手持艾草棒来讲台进行点燃。通过天然环保烟雾和背后的黑漆，使原本透明不可见的空气流动变得清晰可见，学生通过眼睛就可以清楚地看到空气流动；通过顶部小风扇的转动，就知道此时已经形成了风。同时，我们设置了烟灰收纳盒和烟雾源头安放装置，保证了安全与卫生。

图6

4.实验稳定性增强：我们分别在热源处和进风口处给悬挂的温度计设置了固定接口，提升了它的稳定性，以便学生直观对比风箱内外的温度。