天氣與氣候
《天氣和氣候》教案
針對年級：五六年級
時長：2課時
【教學準備】
所需材料：筆記本電腦（最好有投影）、打印材料、兩個玻璃杯、冰水、墨水
一、導入
你遭遇過暴風雨嗎？如果有，你可能希望及時得到預報，以尋求庇護。然而，你對改變天氣無能為力。但是通過驚人的現代科技，你可以了解自己所在地區的天氣類型，並在各種天氣來臨前及時做好準備。這一課，我們將走入天氣的世界，看看從平靜的好天氣到破壞力極強的龍捲風等各種天氣的面貌。
二、最常見的天氣現象——風和雨
古希臘人認為，當他們的天神宙斯要征戰時，就會出現暴風雨，這種驚心動魄的現象源於宙斯從奧林匹斯山上投擲下閃光的弩箭。
1.風的循環
1)太陽照射地表，暖濕的空氣上升。
2)地面附近的空氣迅速匯聚填充過來，從而形成風。
3)上升的暖濕空氣在空中遇冷，形成雲。
4)大氣中的冷空氣在地面沉降。
5)環繞在冷空氣周圍的空氣迅速流入，取代下降的冷氣團留下的空間，由此形成大氣層上層的氣流現象。
6)鋒面：在移動過程中，若暖氣流起主導作用則形成暖鋒，冷氣流起主導作用則形成冷鋒。
2.水的循環
1)蒸發——地表的水受熱以水蒸氣的形式向上進入大氣中。
2)凝結——當更多的水蒸發後，水蒸氣遇冷會形成小水滴，當它們聚集的足夠密時，便形成我們看見的雲。
3)小水滴互相碰撞，結合在一起，形成大的水滴。
4)降水——當水滴太重以至於無法飄浮在空氣中時，便將落到地面。
5)雨：液體形式的降水
凍雨：冰凍的雨水
雪：環繞灰塵或鹽粒形成的微小冰晶體
雹：凍結的雨滴上下流動於雲中，直到成為堅硬的冰球。
6)雷：雷聲是閃電的巨熱帶穿過空氣時發出的聲音，這一瞬間產生的溫度是太陽表面溫度的5倍。這時，空氣分子急劇擴散，當它們撞擊在一起時，你便能聽見雷聲。
閃電：雲里的小水滴上下運動時會互相摩擦，產生正負電荷，當天空中電荷區域的差異過大時，便會在天空的一端至另一端，或是從空中往地面、地面往空中產生一股巨大的電流。電荷量越大，閃電越劇烈，溫度也越高。
3.與雨滴的對話——雨人
詳見附件
4.課程活動：玻璃杯會“流汗”
在一隻玻璃杯內注入冰水，幾分鐘後，記下所觀察到的杯內和杯外的變化，二者之間有什麼關聯嗎？然後，再在另一隻玻璃杯內注入冰水，並加入幾滴墨水，幾分鐘後，觀察杯子外面的水是什麼顏色，這些水是從哪裡來的呢？讓學生重新閱讀剛才所做的記錄，他們的看法是夠有所改變呢？
三、漫步在雲端
當你乘坐我們的氣球起飛時，天空如此晴朗蔚藍，陽光和煦，時而有微風吹拂。雖然空氣漸冷，但是你並未感覺到氣溫的變化，直至升高到離地面約900米時，你才首次接觸到不同種類的雲。積雲，即那些波狀的朋友，此刻正像巨大的充氣船一般在天空飄揚而過。
這些雲看似乾燥、鬆軟、綿密的棉花糖，內部卻很潮濕，那是當然的！你知道，雲是由水滴構成的嘛，如果氣溫夠低，冰晶也是構成雲的一部分。哦，但是別難過，你身上很快就會幹的，氣球知道怎麼帶你去該去的地方。
你在一陣微風中迅速地向上飄到晴朗的天空，直到遇上了一大團低垂的雲團，像是一道雲堤，你可以擺脫掉這些層積雲嗎？
當然可以，一陣向上吹拂的風將你吹往更高天際的高積雲所在地，它們離地表的高度可是超過1.6千米，小心了，下面正在下雨！
現在你可以稍微輕鬆點，開始享受航行之樂。當飛行至6.1千米時，你又可以看到開闊的天際，再次置身在雲間，這些稀薄、白色、波動的雲是卷層雲。
你還在繼續上升，這時候你真的是在翱翔了，身處超過9千米的高空，雲層漸漸稀疏，你可以看到上方湛藍耀眼的天空，此處的捲雲只不過是一縷縷末端捲曲的雲煙，你放眼望下去，只有雲而已。
好了，這已是我們氣球旅程的最高點，現在你正在緩緩地往下降落，直到聽到了嘶聲——你可能是遇上暴風雨了，沒什麼好奇怪的，因為你正在雷雨雲中，這些積雨雲可不是鬧着玩的，它們雷電交加，難怪又被稱為雷暴雲砧，更用不着吃驚它有時還夾着冰雹，甚至引起龍捲風！
你不會太喜歡這看似沒完沒了的積雨雲，突然間——哇！抓緊你的帽子，你正在快速移動，離開這片雲，迅速下降，下降，下降，是不是有點反胃？
你急速下降至1.2千米處，天色突然暗下來了，現在並不是晚上啊。是什麼東西正橫亘在你和地面之間呢？是雨雲層，意思就是會下雨的雲，沒錯！雨水正落在你的氣球上。
你幾乎快降落至地面了，但是又碰到了灰雲（最底層的層雲）和細雨，有時它甚至於會飄落地面變成霧，有時層雲也會飄落在摩天大樓頂，甚至你的鼻子上。
孩子們，祝着陸愉快！
四、銀色世界
雪並不是凍結的雨水，那叫凍雨，事實上，雨常常是雪在高空融化後落下的，雪是由圍繞着大氣中的灰塵或微生物顆粒的冰晶物體形成的。
在雲層較低處，由於充滿濕氣，雪花會變大，並隨着溫度變化而形成各種不同的結晶形狀，在這裡你可以看到最美的樹狀結晶。
氣溫較低時，雪花的形成速度較快，且保持冰晶狀態，冰冷雲層中形成的捲曲樹狀結晶看起來像蕨類植物；氣溫較高時，雪花會融化後再凍結，形狀會變得較圓滑一些。
較暖的氣溫會形成斜柱狀的針狀雪花。
如果結晶體在強風下的雲中形成，那麼在其形成過程中會遇上不同的大氣環境，致使它變成不規則形狀的雪花。
六角稜柱體：這是最基本的雪花晶體結構。這晶體通常太小，肉眼是看不見的。這是大多數雪花形成之初的模樣，之後從各個角落伸出分枝，形成更為精細的雪花晶體結構。
星盤狀雪花：這是薄薄的盤狀晶體，上面有6個寬大的胳膊，形成像星星一樣的形狀。它們的面孔通常裝飾有令人驚訝的對稱標記。當溫度接近零下2攝氏度或零下15攝氏度時才會形成這種雪花。這種雪花比較普遍。
星形樹枝雪花有分枝和側枝：這是相當大的晶體，一般直徑達2-4毫米，因此肉眼能輕易看到。這是最常見的雪花晶體結構，節日裝飾品上多是這種雪花。
蕨類星形樹枝雪花：此星形樹枝雪花有如此多側枝以至於它們看起來像蕨似的。這是最大的雪花，通常降落到地球時直徑可達5毫米或以上。儘管它們體形大，但都是單晶體冰組成的。
針狀雪花：這種雪花是苗條的柱形，是在大約零下5攝氏度時形成的。在你的袖子上，這些雪花看起來剛剛冒頭的白髮。有關此雪花的一個驚人事實是，當溫度只變動幾度時，它們從薄和平的盤狀長成苗條的柱形。
12邊雪花：這確實是二朵雪花連在一起，一朵雪花相對另一朵雪花旋轉了30度。這種雪花非常罕見。
五、狂野的天氣
1.颶風：颶風是一種駭人的天氣奇觀，它以螺旋方式盤旋，持續風速119千米/時以上，並且能夠帶來強烈暴風雨，至於颶風眼則風平浪靜，艷陽高照。
美國國家颶風中心的資料顯示，颶風與颱風只是同一種氣候現象在不同地方的不同稱呼。熱帶氣旋按其中心附近的風速分級，風速在17米/秒以下的熱帶氣旋稱為熱帶低壓，17米/秒—33米/秒的稱為熱帶風暴。達到33米/秒以上時，這種天氣現象在不同地區有不同的名字：太平洋東部和大西洋稱為颶風，太平洋西部稱為颱風，印度洋稱為旋風。
根據颶風中心每小時推進距離，美國國家颶風中心將颶風分為五級：一級颶風119-153公里；二級颶風154-177公里；三級颶風178-209公里；四級颶風210-249公里；五級颶風249公里以上。
2.龍捲風：龍捲風是一種強烈的、小範圍的空氣渦旋，是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的，由雷暴雲底伸展至地面的漏斗狀雲(龍捲)產生的強烈的旋風，其風力可達12級以上，最大可達100米每秒以上，一般伴有雷雨，有時也伴有冰雹。
六、天氣和氣候
如果有位研究地球的外星科學家遇到你，並向你問及昨天的天氣，你可能會回答“昨天晴朗、溫暖、微風”，或是其他簡短描述。但是如果他問你過去一年的天氣如何時，你可能就會遲疑並考慮一下了。你會如何描述這麼長一段時間的天氣和它的各種變化呢？
這時你要做的是描述氣候，也就是一整年的正常天氣情況。一個地區的氣候是許多因素結合起來決定的，其中包括該地所接受的日照、陸地的高度、周邊洋流和風的類型等。地球上分布着幾個主要的氣候區，這些氣候區又可細分為更小、更特殊的氣候。
氣候之最：
雨：哥倫比亞的洛羅和印度的毛新拉姆，年降雨量有時可達1168厘米。
雷暴雨：印度的爪哇和烏干達的托羅羅，平均每年有250天以上是雷暴雨。
霧：加拿大紐芬蘭的大淺灘，平均每年有120天起霧。
風：美國新罕布什爾州的華盛頓山曾經有過風速達每小時372千米的記錄。
乾旱：智利的阿里卡年降雨量少於0.08厘米。
熱：利比亞的阿齊濟耶和加利福尼亞州的死谷，曾有超過52℃的高溫紀錄。
冷：南極的東方站曾有-89.4℃的低溫記錄。
雪：華盛頓州的雷尼爾峰曾有年降雪量超過30米的記錄。
