降水量的测量教学设计
【教学目标】
1．科学概念：
降水量的多少可以用雨量器来测量。初步了解雨量器的结构原理，会使用区分降雨强度的雨量分级表。
2．过程与方法：
制作简易的雨量器，并学会用简易雨量器测量降水量，学会合作，共同分享成果。
3．情感、态度、价值观：
保持对天气现象观测的浓厚兴趣，培养认真仔细的观察习惯，能在课后持续地进行降水量的观测。【教学重点、难点】
教学重点：制作雨量器，测量降水量。教学难点：正确使用雨量器测出降雨量。【教学准备】
1.教师准备：
雨量器一个，准备好教学课件．每组学生科学记录卡一页。2．学生准备分组材料：
(制作雨量器的材料)直筒玻璃杯，纸带，刻度尺，剪刀，胶带纸，铅笔；矿泉水瓶，水槽，毛巾 【教学过程】
（一）天气预报录像引入
1.观看天气预报录像。你从这段天气预报中得到些什么信息？（降水，下雨，冰雹等信息都是指降水量。）
小结：降水是天气的一个基本特征，也是天气日历中的重要数据。降水的形式很多，常见的有雨、雪、冰雹等。
提问：最近的一次降雨是在什么时候？雨下得大还是小？你是根据什么判断降雨量的大小？（学生可能会说通过观察雨滴的大小、稀疏，雨下的时间长短来判断。鼓励学生回忆还可以从哪里观察到雨的大小？如地面上水坑积水的深浅、放在外面的容器中雨水的多少。）
（二）认识雨量器
1．过渡：在科学上，测量降水量有一个装置，这就是雨量器。（多媒体出示）
2．请看大屏幕。（多媒体出示：雨量器是测量降水量多少的装置。）师导读：雨量器是„„。一起读一遍吧。
3．（多媒体：雨量器）师：瞧，这就是雨量器，它由两部分组成：这部分用来收集雨水，我们叫它“集水漏斗”，“集水漏斗”的下半部分有刻度，可以直接读出降水量，我们叫它“测量试管”；外边这部分用铁做的就叫做“铁桶”，用玻璃做的就叫做“玻璃桶”。它主要用来保护集水漏斗，同时固定雨量器，防止它东倒西歪。
4．师：瞧，这是老师为大家带来的简易雨量器。（出示老师制作的简易雨量器）
（三）制作雨量器。
1.过渡：看了前面一些雨量器和老师为大家做的雨量器，如果老师也要让你们做一个，你们怎样制作雨量器呢？看课本上的过程
2.解读讨论制作过程及应该注意的地方
选择直筒形的容器，上下粗细要一致。——理解直筒的含义
要粘刻度，为了表示精确要用毫米为单位（如果有机会，讨论毫升和毫米的不同）
刻度朝着粘的一面，是什么意思？——请学生上台示范。3.我们在制作的过程中要注意些什么？
粘刻度的问题要讨论？下面有一段不规则，怎么办？容器口有大小会不会影响测量呢？
4.分组实验：制作雨量器 5.成果展示：
师：时间到！哪组愿意展示自己的成果？ 你们是不是也做得跟他们一样成功呢？成功的小组请举手；差一点成功的小组，哪点没做好呢？）
如果0刻度没有对准底部怎么办？
（四）测量降水量
1．过渡：有了雨量器就可以测量降水量了，没下雨，如何进行测量呢？ 模拟人工降雨 2.怎么做？
先让学生说，然后请学生上台演示。
如果学生有困难，可以请一个学生上台，然后师生共同合作完成演示实验。（生自由交流）是的，我们可以用人工降雨来模拟一天的降水，请一个同学与我合作，其他同学仔细观察。
一天的降水开始：注意别把雨水降到盆子外边了，下了一小时了，下了半天了，一天时间到，停！
告诉孩子们：因为是模拟实验，不可能下一天24小时，只是用一会儿来表示已经下了一天了。如果现实生活中，我们要测量一天的降水量，那就应该要将雨量器放在外面24小时，同时还要考虑很多问题：如防止水分蒸发等等
3.师：请一位同学来读数，其他的同学仔细观察他读数的方式。评价他的读数方法。强调视线水平。4.现在我们可以去做了吗？ 在做之前，谁有建议要提醒大家。实验完成后将数据记录在电脑表格中。5.学生分组实验。6.展示实验成果
从这个大家测量得到的雨量表中，你能够知道些什么？ 还有什么问题吗？
是啊，我们还不能像前面录像中的气象员一样，说出当天是小雨、大雨还是暴雨。
因为我们还不知道标准是什么？ 我们一起来认识一下《雨量等级表》。从这个《雨量等级表》中，你读懂了什么？
（雨对应的等级，24小时，25毫米等中间值在两个等级中都出现，我们把它放到下一个等级中。）
7．谁能够像气象员那样将你们小组刚才的模拟实验情况报告给大家。8.以后，我们可以用自制的雨量器来测量每天的降水情况，并记录下来。假如老师将刚才大家的记录是当作以后11天的降水情况，那就可以制作成柱状统计图。
演示
有了柱状统计图，我们就可以从图上直观地看到这一段时间里某一地区的降水情况。
（五）课堂小结。
1．师：通过今天这节课的学习，你又学到什么新的本领？
2．老师希望大家在接下来的天气日历记录中，能够记录下每天的降水情况。如果你是每天测量的，就可以写下具体的降水多少。
土壤含水量的变化会影响建筑物的稳定性、路基路面的沉陷裂变、地下水的流动等特性。土壤含水量的测量在地质学、土壤学、遥感勘探、道路交通、环境监测等研究与应用领域都具有重要意义[1,2,3]。科学家或工程人员通过连续不间断地对土壤含水量进行监测可以获得大量有用信息,从而对环境条件的评估提供重要依据。目前较常用的含水量测量方法普遍存在测量精度不高、适用性不强或成本过高等问题,而尚没有一种在综合性能上可以较好满足例如稳定性、准确性、防水性以及耐久性等需求的低成本含水量测量方法或工具。从这一设计角度出发,本文通过理论研究及仿真设计了一种微带谐振式(Micro-strip Resonator)含水量传感器,并对其进行实验测量。
与传统电容传感器(Capacitive Sensor)、传输线传感器(Transmission-line Sensor)或时域反射仪传感器(Time Domain Reflectometry,TDR)等[4,5,6]的工作原理不同,微带谐振式传感器测量方法基于谐振频率变化与含水量变化之间的对应关系——对于不同的含水量环境,微带谐振器会工作于不同的谐振频率上,因此通过测量谐振器的谐振频率或者在谐振点的信号幅度就可以计算得到相应的含水量数据。考虑到含水量测量数据的准确性,本文将讨论工作频率在1.25 GHz的微带谐振器的设计方案。仿真与实测结果表明,这种微带谐振式含水量传感器从综合性能上较好地满足设计需求,可应用于土壤含水量监测。
1传感器设计
谐振式含水量传感器利用谐振频率的变化以及谐振品质因数的变化来测量含水量。当某一固定介电常数的介质基板与另一不同介电常数的介质材料有接触边界时,其有效介电常数将会改变,从而引起谐振频率的改变。
传播常数γ 为复数,由下式表示[7]:
式中:σ为电导率;ε为相对介电常数;μ为介质的磁导率。在有耗媒质中,σ≠0,ε=ε0εr,μ=μ0μr。
媒质的含水量可看作其有效介电常数的函数。由式(2)可知,有效介电常数分为两部分,其中与相对介电常数ε关系为线性,而与其电导率σ之间的关系为非线性。在某些含水量的测量和计算方法中,通常忽略了土壤介电常数中其虚部对含水量的影响,这将引起含水量计算结果的不准确性,因为严格说来介电常数的实部与虚部在其特定动态范围内均将对土壤含水量的计算产生影响。而在本文所提出的微波谐振式含水量测量方法中,其介电常数的实部与虚部均可测得,避免了测量不准确的问题。
微带谐振环可看作一个简单的传输线谐振器。设计工作中主要考虑三个因素[8]:
(1) 结构尺寸。根据微带天线设计理论,当有限大接地板与基板的比例大于5时,计算线性电容的前向模型可认为是准确的;
(2) 间隙因数。间隙因数为介质基板内部存储的电能量所占总存储能量的百分比。对于微带谐振器而言,保证沿线的特征阻抗为50 Ω即可满足这一要求;
(3) 耦合。本设计采用将开路同轴线直接连接于微带下方来激励谐振环的方式。
图1分别给出了一种谐振环的正面与剖面结构。当谐振环的长度大约为π*d=λ时会出现第一谐振频率。谐振环的谐振频率可通过式(3)计算:
式中:d为谐振环的平均直径;l为谐振环的周长。从另一个角度说,当谐振环的谐振基频已知的前提下,通过测量某一已知直径谐振环的谐振频率,可间接计算出在此谐振频率上的有效介电常数。
对于特定基板,在给定无负载特征阻抗Z0的情况下,图2中的微带宽度w可通过下式计算得到[9]。
当 w/h ≤2时:
当 w/h>2时:
式中:
为满足无负载谐振频率f0的设计要求,谐振环周长l由下式确定:
式中:
当基板介电常数εs= 6.15, 高度h=0.254 cm,特征阻抗Z0=50 Ω,谐振频率f0=1.25 GHz时,微带宽度以及谐振环周长通过计算确定分别为0.37 cm和11.4 cm。
2仿真设计
本文工作采用Ansoft HFSS软件对环形谐振器进行仿真。图3为HFSS仿真环境中的环型谐振器模型。谐振环的左右分别有两个小孔,分别为谐振环的馈电/耦合端口,馈电端口用于馈入输入信号,耦合端口用于检测环境的含水量变化并将信号送入检测电路。此外,在小孔周围分别有一个空气环,外环半径r2为1.8～2 mm,内环半径r1随不同仿真情况改变。馈电端采用50 Ω同轴线馈电。
HFSS仿真中最大网格数选为20,频率扫描范围为1～5 GHz。
图4给出了当谐振环结构中r1=1.2 cm,r2=1.8 cm时的仿真结果。 可以看出,随着ε2和tan δ的增大,第一谐振点也向高频移动,即表明,当含水量数值增大时,谐振频率减小,呈反比关系。
3实验测量
文中所设计的环型微带谐振器如图5所示。谐振环内半径为1.34 cm,外半径为1.64 cm,环宽0.3 cm,谐振环与接地金属板之间为单层PCB板。谐振环由同轴线馈电,同轴线外芯与谐振器接地金属板连接,同轴线内芯穿过谐振环上的小孔但并不与其产生电接触,对谐振环进行小孔激励。当将此谐振器放入待测介质(如:土壤或沙子等)时,谐振环上小孔与同轴内芯所形成的间隙会呈现特定的电容值,而这一电容值会随着周围待测介质中的含水量变化而变化。同时,这一电容值会改变谐振器的谐振频率,因此待测介质的含水量可通过测量环型谐振器谐振频率的大小而得到。
图6为谐振式传感器系统框图。电路系统中所使用的微处理器为ATmega8L,频率同步器采用AD9956,其输出信号连接环形谐振探头,并直接与测湿环境相接触。环形谐振器的谐振频率变化信号由RF探测头AD8318检测。当待测媒质含水量发生变化时,其介电常数也会随之变化,从而引起输出信号的改变。
表1给出了使用环型谐振传感器测量沙子样本含水量的实验数据。表中“频率”与“幅度”分别代表传感器的谐振频率及在谐振点时的信号幅度。表1中的实验测量数据表明,当将此环型谐振器埋于不同含水量的沙子中时,所测得的谐振频率及接收信号幅度均与沙子含水量呈单调变化关系(接近于线性关系)。其中信号幅度及谐振频率与含水量的关系曲线如图7所示。
由图7可看出,无论是谐振频率还是信号幅度,均与含水量之间呈现一种接近于线性的单调关系。在实现一定校准的前提下,通过测量此环型谐振器的谐振频率或信号幅度均可直接测得介质的含水量参数。
4结论
从新型传感器的发展方向来看,本文中所设计的微带环型谐振器具有结构小巧、安装使用简单、稳定耐用的特点,并且与目前使用较多的电容式传感器相比,这种基于微波原理的传感器结果更为精确;与价格昂贵的时域反射式传感器(TDR)相比,这种微波谐振传感器的造价低廉,便于推广,可用于大面积大规模的含水量监测工程,具有可观的应用潜力。
参考文献
[1]KUPFER K.Microwave moisture measurement systemsand their applications[J].Sensors Update,2001,7(1):343-376.
[2]BRANDES D,WILCOX B P.Evapotranspiration and soil mois-ture dynamics on a semiarid ponderosa pine hillslope[J].J.Am.Water Res.Assoc.(JAWRA),2000,36(5):965-974.
[3]丁振杰.石油中含水量测量的可行性分析[J].化工自动化及仪表,2004,31(6):65-68.
[4]ZTRK H S,AYCI G.Evaluation of recent technolo-gies on the measurement of soil water content[C]//Inter-national Conference on Sustainable Land Use and Manage-ment.anakkale:OMU,2002:113.
[5]LEDIEU J,DERIDDER P,DECLERCK P,et al.A Methodof measuring soil moisture by time-domain reflectometry[J].Journal of Hydrology,1986,88(3/4):319-328.
[6]田步宁,杨德顺,唐家明,等.传输/反射法测量材料电磁参数的研究[J].电波科学学报,2001(1):87-89.
[7]SESHADRI S R.Fundamentals of transmission lines andelectromagnetic fields[M].Massachusetts:Addison-Wes-ley,1971.
[8]SARABANDI K,LI E.Microstrip ring resonator for soilmoisture measurements[J].IEEE Trans.on Geoscienceand Remote Sensing,1997,35(5):1223-1231.
【教学目标】 科学概念：
降水量的多少可以用雨量器来测量。过程与方法：
制作简易的雨量器，并学会用简易雨量器测量降水量，完成“天气日历”的纪录。
情感、态度、价值观：
保持对天气现象观测的浓厚兴趣，培养认真仔细的观察习惯，能在课后持续地进行降水量的观测。
【教学重点】知道降水量的多少可以用雨量器来测量
【教学难点】学会用简易雨量器测量降水量，完成“天气日历”的纪录
【教学准备】分组材料：制作雨量器的材料：制作说明书一份，直筒玻璃杯或塑料杯，刻度尺，剪刀，纸带，胶带纸；喷壶 【教学过程】
一、导入
1、降水也是天气的一个重要特征，那么，我们怎么判断雨下得多大呢？ 生自由说：通过观察雨滴的大小，雨下的时间长短
介绍气象学家是用雨量器来测量降水量和根据降水量的多少来区分雨的等级的。
二、探究内容：
（一）用雨量器测量降水量
1、出示自制简易雨量器
生根据制作说明书，尝试制作雨量器
2、展示自制简易雨量器，讨论：雨量器的口径大小是否对测量有影响？用大小不同的雨量器测量降水也可以吗？
3、小结
4、模拟降雨，初步感知怎样收集和测量降水量。
（二）降水量的观察和测量
1、讨论：雨量器使用的注意事项。
如：收集完“降水”，注意不要让雨量器内的“降水”溢出；读数时，要把雨量器平放在桌面上，视线与雨量器内的水面保持平行。
2、指导记录“降水量填充图”
3、指导学生课后开展降水量测量和记录活动。
三、课后作业。
1.降雨的多少要用（雨量器）测量，衡量降雨的多少要收集（24）小时的雨水。
2、模拟降雨，说说你是怎样收集和测量降水量的？
四、课后总结。
阅读降水柱状图，了解降水的季节变化规律
【教学重点和难点】
使用降水资料，绘制降水柱状图，并读图说出降水的季节变化规律。
【教学方法】
分组讨论
【课前准备】
1.用雨量器和量杯观测近期的一次降雨或降雪，并记录降水量。
2.教师搜集：某地多年月平均降水量数据资料、阅读资料“一场春雨一场暖，一场秋雨一场寒”
3.童谣《小松树，快长大》磁带与录音机
4.教师和学生共同搜集：我国传统的居民房屋建筑形式中的平顶房、尖顶房、大土楼、竹楼、高架屋、窑洞等的照片或图片。
【教学设计】
【教学过程】
导入新课：
听童谣《小松树，快长大》：“小松树，快长大，绿树叶，发新芽，阳光雨露哺育它，快快长大，快快长大！”优美的音乐告诉我们：小松树的长大，必需的自然条件是什么？——阳光、雨露（及肥沃的土壤等）。雨露是从哪里来的，它们是怎样形成的？对人类生活和生产有哪些影响？
讲授新课：
一、降水与生活
1.降水的概念
活动1：在日常生活中，我们经常会遇到各种各样的现象，请同学们讨论并解释：在烈日炎炎的夏季，如果我们把洗干净的湿衣服晾在阳台外面，过不了多会儿，衣服就干了，这是怎么回事？
（学生的讨论结果有很多种，教师归纳：衣服上的水分不断蒸发成为水汽，进入大气中。）
教师：水分不断蒸发成为水汽，进入大气中，又会发生怎样的变化呢？我们接着讨论另一种现象。
活动2：冬天的清晨，当你的父亲开车送你去上学的路上，车厢内必须开暖风，否则过一会儿，玻璃就模糊而看不清窗外了，请同学们讨论并解释：玻璃为什么会模糊了，这是怎么回事呢？
（学生的讨论结果有很多种，教师归纳：车厢内的水汽遇到温度低的玻璃就会凝结成小水滴，附着在玻璃上。）
教师：如果水汽升入到高空大气中，会凝结成小水滴吗？那就是雨吗？
（学生讨论）
活动3：水汽升入到高空大气中，气温降低也会凝结产生降水：请同学们阅读教材相关资料，找出降水的概念及其降水的各种形式。
学生回答：从大气中降落的雨、雪、冰雹等，统称为降水。
教师归纳：从大气中降落到地面的液态水（如：雨）和固态水（如：雪、冰雹等），除了有雨、雪、冰雹外，还有霰等，一般把近地气层中水汽直接凝于物体上的霜（如：秋末冬初时草叶上有一层白色的物质）、露（如：夏季的清晨植物叶子上的小水滴）也作为降水物统计于降水量中。（强调加点字的内容）
教师：在一年中，我们通常感觉到北京市的降水以哪一种形式为主？
学生：降雨是降水的主要形式。
教师：肯定会有同学问这样的问题：云和雾是降水吗？
学生：（回答的结果不一致。）（略）
教师归纳：云和雾都是空气中水汽的凝结物，云悬浮在高空，不与地面接触，雾则与地面相连，悬浮在近地面的空中，没有降落到地面，所以它们不是降水。
教师补充资料进一步解释：
大气降水，如果温度在0℃以上即为雨；温度在0℃以下是雪；空气强烈抬升，则可以形成冰雹，空气中的水汽达到饱和状态，多余的水汽就要凝结为雾或云。
霰：白色或乳白色不透明的圆锥形或球形的颗粒团体降水，直径约2—5毫米。由过冷水滴碰在冰晶（或雪花）上冻结所致，通常在温度近于0℃时降落，常见于下雨之前或与阵性雨雪同时降落。
雹：透明的球形或略成圆锥形的冰状降水现象。小冰雹直径约2—5毫米，冰雹直径大于5毫米。它是发展的特别快的积雨云的产物，持续时间不长，降落的范围也不大，但由于从几千米的高空降落，冲击力很大。因此往往损坏房屋、果树、庄稼，伤害人畜，是灾害性天气之一。
2.降雨的等级
教师：在炎热的夏季，我们经常在不同的地方，不同的时间里经历不同的雨，你能根据生活中的实际情况，描述一次你经历过的雨吗？属于小雨、中雨、大雨、暴雨中的哪一种？你是怎样理解小雨、中雨、大雨、暴雨的？
学生：描述的内容各不相同。
教师：及时评价学生的描述内容。教师归纳后，并把气象部门划分的雨的等级告诉学生，然后要求学生说一说哪位学生的描述与气象部门的划分最接近：气象部门根据单位时间内降雨量的多少，把降雨划分为小雨、中雨、大雨、暴雨等不同等级。
降雨等级
24小时降水量
降雨状况
小雨
0.1—9.9毫米
雨滴下降清晰可辨，地面全湿，但无积水或积水形成很慢。
中雨
10.0—24.9毫米
雨滴下降连续成线，雨滴四溅，可闻雨声，地面积水形成较快。
大雨
25.0—49.9毫米
雨滴下降模糊成片，四溅很高，雨声激烈；地面积水形成很快。
暴雨
50.0以上毫米
雨如倾盆，雨声猛烈，开窗说话时，声音受雨声干扰而听不清；积水形成特别快，下水道往往来不及排泄，常有外溢现象。
3.降水的观测
教师：每一次降水的形式不同，降水的多少也不同，人们是怎样进行观测的呢？
活动1：观看录像“降水的测量”（视频链接：降水量观测和记录）
活动2：课前（后）进行一次实地观测降雨或降雪，让学生亲身感受降水量的测量。
具体要求：①、请同学们关注每一天和近
期的天气预报，及时作好测量准备；②、下雨（雪）时，用雨量器和量杯及时记录降水量。
4.降水对人类的影响
教师：我们了解了降水的及其观测，那么人们为什么专门建立气象组织来观测降水呢？你能举例说一说在日常生活中，不同形式的降水对你的生活和学习的影响。
学生：从服装、交通、农业、工业、军事、建筑等方面说出很多例子。
教师：请同学们阅读资料“一场春雨一场暖，一场秋雨一场寒”，了解降水对我们的影响：
活动1：在日常生活中你注意观察了吗？在我国，传统的居民房屋建筑形式中，有：平顶房、尖顶房、大土楼、竹楼、高架屋、窑洞等。观察这些图片或照片，你能告诉同学们，这些建筑形式在我国哪些地区最合适，为什么？
师生共同归纳：
新疆等北方的很多地区——平顶房：降水少，干燥，风多而且风速大。
南方很多地区——尖顶房：降水多。
福建客家——大土楼：降水多，另外适宜客家人聚族而居。
云南等地的热带雨林区——竹楼、高架屋：上层住人，风大凉爽，避免潮湿。
陕北黄土高原地区——窑洞：降水相对少，气候干燥。
活动2：阅读教材提供的活动
1）在每张小卡片上写出每一种降水状况可能给人类的生产和生活带来的影响。
2）说一说你“风调雨顺，五谷丰登”的理解。
（降水适时、适量，对农作物的生长非常有利。）
二、降水的季节变化（年内时间变化）
活动1：与同学讨论后，简单地分析：学校所在地在一年之中哪些月份降水比较多，哪些月份降水比较少？降水的季节分配有什么特点？能简单地说一说为什么吗？
学生：夏季降水多，冬季降水少。
教师：我国大部分地区夏季盛行偏南季风，湿润多雨；冬季盛行偏北风，寒冷干燥少雨。
教师：怎样表示降水？通常用降水量柱状图来表示。我们把表示一个地方一年内降水的季节变化的图叫做降水量柱状图（各月降水量柱状图来）
活动2：阅读教材提供的“A、B两地的降水量柱状图”，说一说不同的地方一年内的降水季节分布情况有差异。
师生：A地：降水多，季节变化不大；B地：降水少，季节变化大。）
活动3：阅读教材提供的“北半球某地年降水量的月份分配”图回答问题：
1）降水较多的月份是哪些？（10—3月）；
2）降水较少的月份是哪些？（4—9月）；
3）说明该地降水的季节变化。（夏季降水少，冬季降水多。）
活动4：阅读教材提供的“A、B两地的降水量柱状图”及“北半球某地年降水量的月份分配”图，请学生讨论归纳绘制降水量柱状图的主要步骤。
师生共同归纳：
（1）绘出横坐标轴，把它平均分成12段，逐月标上月份。
（2）绘出纵坐标轴，按相等的降水量差标上降水量的刻度。
（3）将表中各月的降水量数据用长方形柱状标注出来，再着上相同的颜色或斜线。
（4）在图的适当位置写上图名，完成降水量柱状图。
活动5：根据下表提供的某地多年月平均降水资料，绘制这一地区年降水量柱状图，并完成下列问题：
某地多年月平均降水量（单位：毫米）
月份
一月
二月
三月
四月
五月
六月
降水量
43.2
61.8
79.3
105.4
123.5
159.9
月份
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
降水量
135.6
128
154.5
68.0
47.5
38.6
（注：纵坐标以50毫米为单位）
1.这一地区哪几个月降水最多？
2.这一地区哪几个月降水较少？
3.这一地区年降水量大约是多少毫米？
【板书设计】
1.降水的概念
2.降水的主要形式
教学目标：
知识与技能：
1、知道气温。
2、了解气温与人类生产和生活的关系。
3、知道我国冬、夏气温分布特点。过程与方法：
1、学会计算日平均气温和月平均气温。
2、初步学会阅读和绘制气温曲线图。
3、初步学会分析我国气温分布特点形成的原因。
4、培养学生观察、分析和独立思考、探究问题的能力。情感态度与价值观：
感受生活中地理有用，培养学习地理的兴趣，使学生形成主动参与，乐于探究的学习态度。
教学重点：
1、气温的年变化。
2、我国气温的分布特点及差异。
教学难点：
1、气温曲线图的绘制。
2、我国冬、夏气温分布特点的原因。
教
法：
读图分析、引导启发等教学方法。
学
法：
自主学习、合作探究、归纳总结等。
教学过程： 导入新课
屏幕显示哈尔滨、广州春节期间图片，问题导入。
讲授新课
一、自主学习，掌握基础
学生参照导学案，自学课本。独立思考及完成学案上的自主学习题目，并记录自己的疑点。
学生自学，教师巡回指导。
学生自学过程中解决不了的问题，提交给老师，全班一起讨论解决。
二、探究讨论，解疑释疑。
（一）气温的日变化
1、北京气温在一天中的变化情况：什么时候气温最高？什么时候气温最低？气温最高值与最低值相差多少？
2、将2:00、8:00、14:00和20:00的气温数据相加，除以4，得出日平均气温。
3、总结气温日变化规律。教师引导点拨。
（二）气温的年变化
1、读71页E表，根据表格给出的数据，绘出北京的气温年变化曲线并回答问题。
(1)最高月平均气温出现在_____月，约为_____℃。（2）最低月平均气温出现在_____月，约为_____℃。（3）北京气温年变化特点冬季_____，夏季_____，季节变化_____（大或小）。
2、说出北京（北半球）陆地气温年变化的规律。教师启发点拨
（三）我国冬季气温的分布规律
我国冬季南北温差大的原因是什么？
学生分小组讨论探究上面的问题，纪录疑点，教师巡回指导。师生合作完成问题
（四）我国夏季气温分布特点
我国夏季南北普遍高温的原因是什么？为什么青藏高原夏季气温最低？ 学生讨论后，教师请学生展示自己的结论。教师点拨。
三、及时总结，梳理思绪
学生总结自己学到的知识，巩固加深理解。
四、达标测验，巩固运用 学生做测试题。
板书设计
一、气温的时间变化
1、气温的日变化
最高气温出现在14时左右，最低气温出现在日出前后
2、气温的年变化
北半球7月最高，1月最低
二、我国气温的分布
1、冬季自南向北降低，南北温差很大
纬度位置和冷空气的影响
2、夏季普遍高温，南北温差不大
三、温度带
1、划分依据
【单元名称】 ：《气温和降水》 【学科】：地理 【适用年级】：初一 【单元课时数】：4课时 【单元教学目标】 【知识与技能】：
1、了解气温的测定方法、降水及降水的类型、降水量的观测方法。
2、了解等温线和等降水量的含义，掌握阅读“等温线分布”图、“降水量分布”图的正确方法，并能总结出气温地区分布的规律和降水地区分布的规律。
3、能根据气温和降水的数字资料，绘制出气温变化曲线图和降水量逐月分配图，并依据这些气候资料说出气候特点。【过程与方法】：
通过阅读气温和降水量分布图，能够说出世界年平均气温和降水量的分布规律。加强读图能力的训练。【情感、态度与价值观】：
体会气温和降水的意义、与生活的关系 学生对于等高线这一类抽象概念，有的学生始终理解不了，这对于理解等温线、等降水量线的概念较难，学生的逻辑分析能力较差，读图分析时不能要求太高。【学习者特征分析】
1、七年级学生活泼好动，对地理这门新学科比较感兴趣。
2、学生具有好表现，思维活跃等特点，能与他人合作学习。
3、以形象思维为主，认识问题的能力还不高。
4、学生从生活体验中对气温、降水已经有初步的感性认识。
5、学习本单元前学生具有一定的读图能力。
6、学生的逻辑思维能力较差，需要及时引导学生进行归纳总结。【教学策略选择与设计】
1、本单元是采用学生自主学习和小组合作形式，让学生通过自己发现问题然后合作解决问题。
2、简单的PPT课件，引导学生探究，加深学生的感官认识。【所需材料及资源】
1、多媒体课件
2、投影片 【教学过程】
第一课时《气温和世界气温的分布》教学设计
一、创设问题情景，激发兴趣，引入新课
师：天气预报中最常用的两个要素是什么？那么，世界的气温和降水有什么特点？那么，今天这节课我们一起来学习气温和降。水的知识。生：思考回答
二、新课学习1、气温的概念
①投影展示“不同气温下的两幅景观图”让学生感受不同气温下自然景观的不同。
②学生自学“气温”内容，自己掌握气温的概念。
2、气温的测定
①自学“测定气温”，探究气温测定的方法。②小组交流。③师生小结
3、世界气温的分布
承接：从刚才的分析可见，无论从一天或一年来说，气温都是在不断变化的。这种变化，我们称之为气温的时间变化。那么，同一时间内，世界各地的气温是否相同呢？我们一起来研究世界各地气温的空间变化规律。①等温线
学生回顾等高线的概念，推出等温线的概念。教师：展示世界气温分布图，解释等温线的概念。②等温线图的读图方法 a.展示“我会读图”课件，学生观察世界气温分布图，讨论课件中的问题。
b.展示“检查站” 课件，学生分。小组探究、讨论、学习。c.师生小结简要分析等温线图的方法。③ 世界年平均气温分布规律： 展示“合作探究一”课件
学生合作探究：从低纬度向两极，气温分布的规律。展示“合作探究二”课件
学生合作探究：同纬度范围内，海陆气温的差异。展示“合作探究三”课件
学生合作探究：同纬度的陆地，海拔对气温分布的影响。④师生小结世界气温分布的规律 展示“小结” 课件 4、课堂练习，知识拓展
练习：分小组合作探究、学习教材62页“世界1月平均气温分布”图，63页“世界7月平均气温分布”图，完成相应的题目要求。内容小结：利用板书，强调重点 课后作业：总结整节课重点，加深印象。
课后小结：本节课内容比较简单，可以让学生自己学习备课讲课，可以活跃课堂。板书设计：
气温： 概念、表示方法、观测方法。气温分布规律
第二课时《降水和三种主要的降水类型》教学设计
学情分析：学生在小学学过一些生活常识、自然科学道理，一知半解对于理解降水还有一定距离，有待补充，避开物理上的呆板、严谨，以生活常识，简化比喻来引导。
复习提问：世界年平均气温的分布规律？世界之最？
引入新课：研究天气和气候的时候，除了要掌握气温的资料，数据外，还要知道降水的情况。讲授新课： 二．降水
降水顾名思义就是天空中水分降落到地面上，这些水分有可能是雨水，还有可能是雪或冰雹。1．形成条件：
让学生根据生活经验或以前所学知识解释，及时的评价学生 总结答案：
①空气中含有足够的水汽
②空气温度下降到水汽能够凝结出来的程度 补充：水的液、气、固三态；水分的蒸发、凝结、凝固过程及温度条件；热涨冷缩原理；热空气与冷空气的性质对比；地表一定范围内高度越高、温度越低事实。2．主要类型：
根据挂图，分别讲解由于降水形成过程中不同的空气上升原因和形式，所区分的三种主要降水类型。并分析分布地区。
①对流雨：湿润空气受热膨胀上升，变冷凝结产生的降水叫对流雨。发生在太阳辐射强列的地区，空气强烈对流时（如赤道地区）②地形雨：湿润空气水平运动时，遇到山地，沿山坡“爬升”，温度下降，水汽凝结，在山的迎风坡产生降水叫地形雨。
沿海、沿湖河等较湿润地方的迎风坡（如喜马拉雅山脉南坡，台湾火烧寮等地。）
③锋面雨：当冷暖空气相遇时，相对较轻的暖空气被“抬升”，遇冷凝结产生的降水叫锋面雨。
海洋陆地的交界处如我国东部沿海地区
根据降水类型形成条件，联系家乡的实际，判断家乡主要属于那种降水类型，为什么？ 3．降水量的测量
以学生自学为主，学生推算：月降水量的计算方法（将某月中每一天的降水量相加的和）年降水量的计算方法（将某年中每一月的降水量相加的和）年平均降水量的计算方法（将某地多年中每一年的降水量的平均值）。内容小结：通过板书总结重点。课后作业：复习巩固 板书设计：
主要降水类型：对流雨、地形雨、锋面雨 降水量的测量
第三课时《世界年降水量分布规律》教学设计
复习提问：降水形成的两个基本条件？三种主要降水类型？ 讲授新课：
1、世界年降水量分布规律：
启发学生根据等高线、等温线的定义推断等降水量线的定义（训练学生知识的横向迁移）
等降水量线：把世界上多年平均气温降水量相同的各个地方连接而成的线叫做等降水量线。
指导学生根据世界年平均降水量分布图和书上的活动学会怎样看图。学生从图中总结世界年平均降水量的分布规律 教师总结订正
①赤道地区降水多（气温高、蒸发强烈、上升气流多，对流雨多），两极地区降水少（气温低、蒸发弱、空气下沉）。
②沿海地区降水多（迎风处受海洋湿润空气的影响），内陆地区降水少。③南北回归线经过的大陆西岸（风从陆地吹向海洋）降水比东岸（风从海洋吹向陆地）少。
学生通过阅读课文、根据分布图列举世界之最。
2、世界之最
①世界上降水最多的地方：印度东北部乞拉朋齐，夏威夷群岛卡维金尼山。
②世界上降水稀少的地区：南北两极和南北回归线穿过的大陆西岸及内陆地区。
③世界上最湿润的大洲：南美洲。
利用板书列出前部分知识的体系，找学生回答问题串一遍。练习
1.世界上最热的大陆是：
A．亚洲 B．大洋洲 C．南美洲 D．非洲 2.世界上最寒冷的大陆是：
A．亚洲 B．欧洲 C．北美洲 D．南极洲 3.关于世界气温分布规律的叙述，正确的是： A．同纬度，高山高原地区气温高于平原地区 B．夏季，同纬度的陆地气温低于海洋
C．7月，世界气温最高的地区是赤道穿过的地区 D．世界年平均气温从低纬度向南北两极逐渐降温 4.“地形雨”多形成于：
A．沿海平原 B．内陆高原 C．沿海迎风坡 D．背风山坡 5.天水的主要降水类型为：
A．地形雨 B．台风雨 C．对流雨 D．锋面雨 6.下列关于世界降水分布规律的描述，错误的是： A．赤道地区降水多 B．两极地区降水少 C．沿海地区降水少 D．沿海迎海风地区降水多 7.某地7月均温20℃，1月均温为-3℃，该地的气温年较差为： A．33℃ B．17℃ C．20℃ D．23℃ 课后作业：复习并预习气候资料的表示方法。板书设计：
世界降水的分布：等降水量线、降水的分布规律
第四课时《气候资料的的表示方法》教学设计
复习提问：有关气温和降水的内容
引入新课：前面几节课讲的是世界气温和降水量的分布，我们再一次把目光聚焦在世界的某一地点，我们要学习在某一地点怎样通过当地的气温和降水量资料研究当地的气候特点。讲授新课： 气候资料的表示方法
1、绘制方法
事先在黑板上画好气温变化曲线和降水量柱状图的坐标底图 为学生讲解坐标图的各个部分，使学生明白其含义
根据书66页的“美国西海岸洛杉矶的气温和降水量表”逐月绘制表示气温的点在示范几个月之后让学生自己动手绘制。并找学生示范。用同样的方法逐月绘制表示降水量的条形。最终完成整张统计图表，并让学生总结其中的关键。
（承接）统计图表是绘制出来了，怎么用呢？我们不光要会画，还要会用！
2、阅读方法
学生合作利用书66页乌兰巴托和昆明的气温变化曲线和逐月降水量图做练习活动
1、乌兰巴托的最高气温约19℃，最低气温约-22℃，分别出现在7月和1月；
昆明的最高气温约28℃，最低气温约16℃，分别出现在7月和1月 乌兰巴托的温差为41℃，昆明的温差为12℃。
补充：乌兰巴托的年平均气温约为-2℃，昆明的平均气温约为23℃。
2、乌兰巴托的年降水量约300mm；昆明的年降水量约1100mm。
3、冬夏季气温的高低不同，温差不同，降水量不同等等。教师总结：分析某一地区的气候特征的方法。夏季气温热还是凉爽？ 冬季气温冷还是温和？ 温差较大还是较小？平均气温较高还是较低？
降水量较多还是较少？分配平不平均？
利用这一方法分析美国西海岸洛杉矶的气候特征。内容小结：学生复述、强调分析气候的方法 板书设计
气候资料的表示方法
〔2〉采用定时供水的给水系统的时变化系数大于全日制供水的时变化系数，其取值应根据供水时间长短及供水规模确定。
由于镇(乡)村给水系统规模很小，当允许短时间内间断供水时，可不单独考虑消防用水量，但需要按照消防用水要求复核供水能力，即供水能力不低于消防用水量，
管网漏损水量系指水管网中未经使用而漏掉的水量，包括管道接口不严、管道腐蚀穿孔，水管爆裂、闸门封水圈不严以及消火栓等用水设备的漏水。未预见水量系指给水设计中，对难以预见的因素〈如规划的变化及流动人口用水等)而预留的水量。由于各地情况不同，宜将管网漏损量和未预见水量合并计算。
计算方法。
1〉若净水厂241!连续工作，输水管设计流量一般应按最高日平均时用水量计算，取用地表的水厂还应加上厂自用水量、管漏等。
I 1、若水厂间歇运行，输水管道设计流量一般应按最高日工作时用水量计算，取用地I表水的水厂还应加上水厂自用水量。
I 最高日工作时用水量^最高日用水量D水厂工作小时数
3〕农村水厂因规模小，且间歇工作，为保证供水安全，输水管道的设计流量，在规
!模较小，无调节设备的水厂，宜按最高日最高时用水量计算。其他条件下，采用最高日工
鲁南地区降水量长期变化趋势对干旱的影响
使用鲁南地区临沂(1951-)、枣庄(1958-20)2个代表站逐月降水资料,利用累积距平及滑动t检验法、K-W检验法及SPI指数,分析鲁南地区降水量的.长期变化趋势及干旱频率变化特征.结果表明:鲁南地区的年降水量于1970年代中期前后发生显著突变,突变后年降水量减少12%以上,其中汛期降水量减少16%以上,冬半年降水量变化趋势不显著.干旱年全部发生在年降水量突变后.对比鲁南地区降水量改变点前后气象干旱发生频率及持续时间发现,就干旱季节而言,临沂各季干旱频率均明显增大,枣庄春夏秋三季干旱频率明显增大;就干旱强度而言,各级干旱频率均明显增大,均以中度干旱频率增大最显著;就干旱持续时间而言,以持续3个月以上干旱频率增大最显著,干旱持续时间有明显延长趋势.
作 者：张美玲 Zhang Meiling 作者单位：山东滕州市气象局,277500 刊 名：气象 ISTIC PKU英文刊名：METEOROLOGICAL 年，卷(期)： 33(4) 分类号：P4 关键词：气候变化 K-W检验 标准化降水指标 干旱应用数值模型提高GPS可降水量反演精度的研究
利用建立在长江三角洲地区GPS观测网的资料,以上海宝山探空观测为例,进行了应用数值模式提高GPS可降水量反演精度的试验.研究结果表明:大气平均温度的`估计误差直接影响大气可降水量的反演精度,用MM5中尺度数值预报模式预报估计的大气平均温度可减小大气平均温度的估计误差,从而提高大气可降水量的反演精度.
作 者：袁招洪 YUAN Zhao-hong 作者单位：上海市气象局,上海,30刊 名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：32(6)分类号：P228关键词：GPS可降水量 中尺度数值预报模式 大气平均温度
首先分析西峰1971～先年7～9月夏闲期降水量与次年冬小麦产量相关关系,进而利用陇东15个气象观测站1971～207～9月降水资料,讨论降水的时空分布特征.结果表明:7～9月降水量与次年冬小麦气象产量通过0.01信度检验,达到显著相关水平;降水量年际最大值出现在,为464.8 mm,最小值出现在1991年,为130.2 mm,最大值是最小值的.3.6倍,年际周期以7 a周期最为显著,年代际以13 a长周期最为明显.降水量年代际变化明显,上世纪70、80年代降水正常或略偏多;90年代降水普遍偏少或特少,降水距平均为负值;以来,降水明显偏多.降水总量以正宁为最大值中心,向西及西北分为两支逐渐减少,中部的华亭成为次大值区域,这样的分布特征与陇东的地理和地形条件密切相关.
作 者：黄斌 费晓玲 张洪芬 王位泰 张天锋 HUANG Bin FEI Xiao-ling ZHANG Hong-fen WANG Wei-tai ZHANG Tian-feng 作者单位：黄斌,HUANG Bin(中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室,甘肃,兰州,730020;庆阳市气象局,甘肃,西峰,745000)费晓玲,FEI Xiao-ling(兰州中心气象台,甘肃,兰州,730020)
额尔齐斯河流域降水量变化特征及趋势分析
选取额尔齐斯河流域斋桑泊、塞米巴拉金斯克、鄂木斯克、托博尔斯克4个代表站1948～1995年实测月降水资料,采用距平分析法、5年滑动平均法及相关水文统计方法对流域的`降水量变化特征和变化趋势进行了分析.结果表明:额尔齐斯河流域降水量时空分布不均,年均降水量为200～500 mm,主要集中于夏、秋两季,年降水量Cv值为0.21～0.27,整体上降水量的年际变化上游大于下游;流域年降水量在1948～1995年处于上升趋势,年降水量变化倾向率为0.8～3.5 mm/10 a;流域四季降水量变化在此期间整体也呈上升趋势,其中秋季降水量的上升趋势最显著,其次为冬、夏两季.
作 者：李捷 夏自强 郭利丹 王霞 作者单位：河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;河海大学国际河流研究所,江苏,南京,210098;珠江水利委员会水文局,广东,广州,510370刊 名：人民黄河 PKU英文刊名：YELLOW RIVER年，卷(期)：30(8)分类号：P333关键词：降水量 距平极值比 倾向率 额尔齐斯河流域
【降水量的测量教学设计】推荐阅读：
标准稠度用水量试验06-24
