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1、神奇的墨水密度流的成因实验一、分析与说明本实验有两组：一组是用热水和冷水；一组用盐水和自来水，通过操作两组实验，使学生切身感受水在不同温度与盐度影响下的流动过程，从而理解密度流的成因。在此过程中，训练其提出问题、做出假设、动手实验、观察实验、得出结论的科学探究能力。在教学方法上，教师只做引导辅助，实验主要由学生小组合作完成。二、课时安排本课内容一般用2 课时完成三、材料用具长方体透明水槽、儿童爬行地垫、直尺、剪刀、红墨水、蓝墨水、食盐、热水、冷水、手套2 双、 1.5L 矿泉水瓶 2个表 10 1 相关材料用具信息名称信息长方体透明水槽可用透明收纳盒代替，容积一般在69L 左右，内壁规整光滑无
2、凹凸，一套20 到 30 元，在超市有售水槽隔板可用儿童爬行地垫代替，一套一般20 30元，在超市有售四、课程目标（ 1）知道温度如何影响水的密度；（ 2）说明海水含盐量对其密度的影响；（ 3）观察不同温度状况下水的流动规律；（ 4）观察不同盐度状况下水的流动规律；（ 5）解释洋流的成因。五、重要概念梳理图 10 1 密度流成因的概念图 六、大英百科资源地球系统-第七课洋流与天气-7.1热能和热传导地球系统-第七课洋流与天气-7.7大洋输送带地球系统-第七课洋流与天气-7.7海水的运动地球系统-第九课软流圈的属性-9.4对流运动七、教学过程教学步骤教师活动学生活动设计意图导入（2min）用二战
3、时期德国潜艇巧渡直布罗陀海峡引出本课阅读教材，对洋流有一个初步的认识引起学生的学习兴趣准备实验器材（5min）拿由实验器材分发给每个小组的同学，并简要介绍领取实验器材，认识熟悉器材为后面的实验做好准备制作水槽隔板（10min）指导学生阅读教材，并说明注意事项阅读教材，小组合作完成制作锻炼学生动手操作能力冷水与热水的混合（20min）引入问题，抽由隔板后，水槽中的水会如何运动？并说明注意事项操作实验，并观察现象培养学生的团结合作意识和发现问题的能力盐水与自来水的混合（20min）引入问题，抽由隔板后，水槽中的水会如何运动？操作实验，并观察现象培养学生的团结合作意识和发现问题的能力分析讨论（20m
4、in） 组织学生讨论两个实验背后的原理，请代表发言，做出总结组内讨论，并发言促进学生通过观察实验现象解释实验原理的能力八、教学建议1. 对学生进行海洋知识宣传在科学教育的同时，要将人文教育渗透其中。洋流是海水运动的形式之一，是有规律可循的，我们探究的密度流是洋流的一种形式。在引入阶段，建议使用密度流作用下的著名史实和地理现象，让学生感知密度流的存在。21世纪是海洋世纪，可以通过观看影视资料、参观海洋馆、主题演讲、学生海洋作品收集展览等各种形式，普及海洋开发成果，另外也让学生知道我们的海洋面临诸多环境问题，其中有自然原因，但是目前人类活动对海洋影响更大，从而让学生树立科学的海洋环境观。2. 教师
5、指导，学生实践、观察本次试验让学生亲自参与实验器材的准备、实验的操作过程和实验的观察。在实验前教师提示实验过程中需要注意的事项，实验过程中小组成员间应充分配合，注意观察实验现象，实验后分析实验现象。3. 该实验应让学生实施，小组思考讨论，得出结论在教师提出问题学生做了假设后，实验过程的设计及操作应当由学生完成，实验材料的制作在课前完成、备足，小组成员明确分工，实验过程会非常快，观察也要非常仔细。学生亲自体验活动的过程，特别危险的地方老师应事先提醒。在实施实验后，小组成员讨论，根据实验结果，思考是否符合自己的假设，并分析原因。对于实验结果的解释很多学生会不理解，特别是实验结果不支持其假设的同学，
6、学生充分讨论后再由老师帮助解答。4. 实验要注意的细节问题因为有两组实验，在第一组实验完成后要小结试验中仪器、操作过程等出现的不足，并在下一组的实验中改进，确保实验效果的精确。九、实践活动中相关问题的解答1. 实验现象（ 1）热水和冷水的混合水体会发生分层流动：底层由冷水流向热水：因为冷水密度大冷水下沉导致同一水平面上压强大，在压强梯度力的作用下，底层冷水流向热水；上层由热水流向冷水：因为根据热传导效应，高温物体主动向低温物体传导。（ 2）盐水和自来水的混合水体会发生分层流动：底层由盐水流向自来水：因为盐水密度大，盐水下沉导致同一水平面上压强大，在压强梯度力的作用下，底层盐水流向自来水；上层由
7、自来水流向盐水：因为自来水会主动稀释盐水。（ 3）大西洋与地中海之间的海水运动地中海海域比较封闭，夏季海水蒸发旺盛，且河流汇入较少，使得海水水位较低，海水密度较大；而大西洋海域面积广阔，海水水位较高，海水密度较小。因此，底层海水从密度较大的地中海流向密度较小的大西洋，形成密度流，表层海水从大西洋流向地中海，形成补偿流。2. 原理解释（ 1）热水和冷水的混合实验结论：底层冷水流向热水原因是：冷水流向热水，因为冷水密度大，热水密度小，由于水的密度在水平方向的不均匀分布引起等压面倾斜，使底层冷水流向热水。（ 2）盐水和自来水的混合实验结论：底层由盐水流向自来水原因是：底层水由盐水流向自来水，根据物理
8、公式P=P RT （P:压力，p :密度，R: 一个常数，T:温度）在其他条件相同情况下，盐水密度大，压力大。由于水的密度在水平方向的不均匀分布引起等压面倾斜，使底层盐水流向自来水。其实两个实验的根本原理一致，都是由于水的密度不 同而导致的。3. 知识拓展在半杯热水中倒入冷水时水很快变温，但在半杯冷水中倒入热水时水并没有很快变温，这是因为冷水的密度比 热水大，遇到热水后会下沉，从而使得水很快变温。十、“测试与评价”参考答案1. 典型的密度流分布在（C ）A. 秘鲁沿海B. 台湾海峡地区C. 直布罗陀海峡附近D. 赤道两侧2. 本课引起水流动的根本原因是什么？答：实验1，水发生流动是因为水的温度
9、不同，实验2，水发生流动是因为水的盐度不同，温度差异和盐度差异都会导致水的密度产生差异，因此影响本课水流状况的根本原因：由于水的密度不同而导致同一水平面上压力产生差异，在水平压强梯度力的作用下，水流从压力大的地方流向压力小的地方。3. 通过本课的实验，你们还能提出什么问题？答：如果隔开的水槽中注入用冷盐水和热水，或者注入热盐水和冷水，两次水流动的速度大小如何？探究方法：分两次完成实验，第一次向隔开的水槽中同时注入等量的冷盐水和热水，冷盐水中注入红墨水，热 水中注入蓝墨水，抽走隔板后观察垂直剖面上水的流动速 度；第二次向隔开的水槽中同时注入等量的热盐水和冷水，热盐水中注入红墨水，冷水中注入蓝墨水，抽走隔板 后观察垂直剖面上水的流动速度。结果：第一次即注入冷盐水和热水时，水流速度更快。9