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活动设计

2024-06-07

中国科技教育 2024年4期
关键词:罐子手电筒大气层

活动名称

制作水下地图

海洋测深学(Bathymetry)是一门对海底进行研究的科学。它会创建很多地图,这些地图记录了海洋深度的变化,而且通常看起来很漂亮。

注意事项

小心使用锋利的剪刀。

实验条件及材料

有空白页的笔记本

铅笔

剪刀

10 支不同颜色的彩色铅笔或记号笔

制作发射装置

(1)打开笔记本,翻过9 页纸,左侧的空白页将作为地图的底部,在此空白页的中心位置画一个直径约4 厘米的滴状斑点形状(图1),不必非常精确,随意就好。

(2)剪下新画的形状,剪得不完美也没关系,确保刚刚剪切的页面位于左侧,将剪下的形状描到下面的纸上(图2)。往后翻一页,使有剪切孔的纸位于右侧,左侧页面上有描出的形状轮廓。

(3)在左側页面上,围绕描出的轮廓绘制一个更大的形状。新的形状不要与旧形状交叉(图3)。你可以尝试改变新形状与旧形状之间的距离,还可以在新形状中扩大一些旧形状的曲线。

(4)重复步骤2—3,直到至少有5 页纸剪出了形状(图4)。

(5)现在是时候添加颜色了。你剪了几张纸,就选择几支不同颜色的记号笔或彩色铅笔,按照你希望颜色出现的顺序排列它们。一直翻到你剪的第一个形状页面,它应该位于笔记本的右侧,轻轻地将形状描到下面的页面上。这样你就知道要在哪里涂色了。

(6)翻过这一页,你就可以看到纸上新的痕迹线,涂上你喜欢的颜色(图5)。涂色的时候不用在意边界线,尽量把颜色涂满,颜色可以超出边界。如果你使用的是记号笔,撕1 张或2 张纸垫在要着色的页面下方,以防止涂色的时候颜料渗透到下面的纸上。

(7)往回翻2 页,这样你就可以在右侧看到2 页还没有涂色的页面。重复步骤5—6,直到将所有剪出形状的页面都涂好颜色。看!你已经完成了1 张海底地图。

真实世界的海洋测深

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的研究船RV Investigator 携带着一台尖端的测深仪——多波束回声测深仪(multibeam echosounder),该设备可将多个声波发射到海底并监听它们的回声。在监听时,测深仪会测量声音从海底反弹并传回研究船所需的时间,时间越长意味着海底越深。在研究船的行进过程中,测深仪就可以绘制出船下海底的详细测深图。

对海底的详细测量可以帮助许多不同领域的科学家回答新问题。比如,RVInvestigator 研究船最近正在帮助海洋考古学家识别一艘沉船。研究船上的气候科学家还绘制了一幅海底地图,以更好地了解洋流。他们将利用水深测量研究海底的形状是否会影响洋流,进而影响南极洲的温度。科学家希望他们的研究能让政府在气候变化问题上作出更好的决策。

活动名称

在罐子里制作天空

你有没有想过为什么早上的天空是蓝色的,而晚上的天空却是橙色的?令人难以置信的是,牛奶可以告诉我们其中的原因!

实验条件及材料

表面光滑的塑料罐,比如特百惠密封容器

牛奶(全脂牛奶效果最好)

汤匙

手电筒,你可以用手机上的手电筒

一个昏暗的房间

活动步骤

(1)将1 汤匙牛奶添加到准备好的罐子中(图1),然后将塑料罐装满水,就完成了天空罐的制作。

(2)将天空罐带到一个可以通过拉上窗帘和关灯变暗的房间,拉上窗帘或关灯后这个房间应该仍然足够亮,以便你可以看到房间内物体的轮廓(图2)。

(3)拿起手电筒,把你的天空罐放在手电筒前面(图3)。你在罐子里看到了什么颜色?罐子里每个位置的颜色都一样吗?

(4)然后,将手电筒放在桌子上,灯光向上方打亮,将罐子放在灯光上面(图4),现在看到的是什么颜色?你可以重复这个实验,并且改变天空罐里的牛奶量。当天空罐里的牛奶增多或减少时,会发生什么变化?

(5)完成实验后,将天空罐里的牛奶倒入下水道。

活动概述

阳光,以及手电筒发出的光,都是彩虹所有颜色的组合。这种光以波浪的形式传播,就像你在海滩上看到的海浪那样。有些颜色以短而汹涌的波浪形式传播,比如蓝色的光。其他光波又长又平缓,比如橙色的光。当阳光进入地球大气层时,光波会撞上空气中的气体粒子,并向不同方向散射。短光波(比如蓝色)散射得最多。

在天空罐中,水的作用就像地球大气层,牛奶的作用就像散射光的气体粒子。当太阳在我们头顶上方直射时,阳光穿过大气层的距离很短。在这么短的距离内,蓝色的光仍然是被散射得最多的光,这就是我们在白天看到的天空是蓝色的原因。你可以在天空罐的底部、距离手电筒光最近的位置看到这种颜色。

令人惊叹的日落

当太阳落山时,阳光会以一定的角度进入大气层,并且必须穿过更多的气体粒子,意味着阳光将与更多的气体碰撞并散射更多的光波。这样一来,蓝色的光就会被完全散射,橙色的光会穿过大气层进入你的眼睛,因此我们在日落时可以看到美丽的橙黄色。在你制作的天空罐里,你可以在靠近顶部的位置看到这种颜色,也就是距离光源最远的地方。

你可以利用天空罐进行很多实验,比如测试移动光源及其与罐子之间的距离会如何影响天空,看看添加更多或更少的牛奶会如何影响天空,就像大气层中更多或更少的气体对天空的影响一样。

(NiNi 编译)

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