下水道旋渦方向
青浦區慶華小學 張定浩
本節課的教學內容並非存在於任何一個版本任何一本自然教材中,然而它的確是真真正正屬於自然科學範疇,就存在於學生身邊的具備一定研究價值的教學內容。
本節課源於青浦區小學自然公眾號「愛實驗」中由我發表的一篇同名的小實驗,實驗發出後,許多同學和老師紛紛開展實驗,查閱資料。基於師生們的好奇和探究的熱情,我打算將這個生活中的小實驗搬進課堂,變成一節「自然拓展課」,並引發學生進行進一步的長周期探究。
我們知道地球在自轉在旋轉的參照系當中,由於慣性的存在會出現一個沒有施力物體的一個氏力,這個力就叫科裡奧利力或者叫科氏力。理論上說任何物體都會受到科氏力的影響。我們經常能夠看到的那種大型的氣象現象,龍捲風、颱風、季風這些都能夠表現出很明顯的科氏力的影響。通常在北半球會逆時針旋轉,南半球是順時針旋轉。但是科氏力是一個比較弱的力,對於像龍捲風、大氣旋這種很大規模的氣象現象,影響它們的其它作用力幾乎是沒有的,所以對它的旋轉方向最大影響的力量就是科氏力,這個時候我們很難見到例外。然而我們身邊水池、馬桶、浴缸在它們下水的時候有很多其它的幹擾因素,比如說下水道的形狀、水的深淺、初始水流的隨機性等這些都會對這個漩渦的形成產生作用。
本節課先用自製「風車地球儀」來模擬自然界中的颱風和氣旋,將兩個風車分別置於地球儀的北半球和南半球。將地球儀自西向東旋轉後,發現在北半球的風車成逆時針旋轉,南半球的風車成順時針旋轉。再結合自然界中颱風雲圖和閱讀資料讓學生知道由於地球自轉存在科裡奧利力,並且科裡奧利力會對一些大氣現象產生規律性的影響。由此引出問題,下水道的旋渦是否也遵循這個規律呢?
緊接著反覆多次的學生實驗正是為了求證,在充分收集學生實驗數據的基礎上,讓學生分析科裡奧利力是否會對下水旋渦產生影響,而現實生活中下水道旋渦為何不遵循這個規律,究竟是什麼影響了下水道旋渦的方向呢?隨後通過一系列生活中的視頻激發學生進一步實驗和探究的欲望,將課堂延伸到課後,延伸到家庭中,延伸到網絡上,延伸到日後的長周期探究活動中去。
本節課並不在意結論的得出,而僅僅是為了引發思考,鼓勵學生關注生活,動手去嘗試。經歷一個求證的過程,讓學生學會思考,動手實踐。初步感受科學的可證偽性。
1、學生通過模擬實驗與閱讀等方法,知道地球在自轉過程中,由於慣性的存在會產生科裡奧利力,科裡奧利力會影響地球上的一些氣象現象。
2、通過多次實驗,探究下水道旋渦方向是否符合北逆南順的規律,對影響旋渦方向的因素進行大膽猜測。
3、學生課後進行進一步證偽,初步養成探究自然奧秘的興趣。
重點:通過多次實驗,探究下水道旋渦方向是否符合北逆南順的規律。
難點:列舉可能影響下水道旋渦方向的各個因素,激發學生繼續探究的熱情。
泡沫塑料箱(已開孔)、記錄單、貼紙、橡皮泥、改裝風車地球儀、課件、黑板貼、圓形水槽
本設計可分為四個主要的教學環節。
第一環節:學生通過觀察地球儀上的風車旋轉、觀看ppt和閱讀資料等活動,知道存在科裡奧利力,並且會對地球上的一些氣象現象產生影響。
第二環節:引發問題,科裡奧利力是否會影響下水道的旋渦,組織學生開展實驗進行求證。
第三環節:結合實驗數據,繼續觀看生活中的實例,討論究竟是誰在影響下水道旋渦的方向。
第四環節:討論交流,如何進一步開展研究