2019秋六年級(jí)生物上冊(cè) 4.3《氣壓》教案 上海版.doc

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氣壓【實(shí)習(xí)目的】通過(guò)實(shí)習(xí)了解測(cè)量氣壓的常規(guī)儀器及其構(gòu)造原理，掌握氣壓的觀測(cè)方法及氣壓觀測(cè)記錄的訂正方法?！緦?shí)習(xí)儀器】動(dòng)槽式水銀氣壓表、空盒氣壓表、自記氣壓計(jì)等?！緦?shí)習(xí)內(nèi)容】一、氣壓的觀測(cè)氣壓是指作用在單位面積上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。氣壓以百帕（hPa）為單位，測(cè)量時(shí)精確到0.1hPa。測(cè)量氣壓的儀器主要有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)、電測(cè)氣壓傳感器。通常用水銀氣壓表來(lái)測(cè)量氣壓，用氣壓計(jì)來(lái)連續(xù)記錄氣壓的變化，進(jìn)行野外觀測(cè)時(shí)通常使用空盒氣壓表。電測(cè)氣壓傳感器主要有振筒式氣壓傳感器和膜盒式電容氣壓傳感器，用于氣壓的自動(dòng)觀測(cè)。以下主要介紹在常規(guī)地面氣象觀測(cè)及其它氣壓觀測(cè)中廣泛使用的水銀氣壓表、空盒氣壓表和氣壓計(jì)的構(gòu)造原理及使用方法。（一）水銀氣壓表常用的水銀氣壓表有動(dòng)槽式水銀氣壓表和定槽式水銀氣壓表兩種，均是根據(jù)托里拆利原理制成。水銀氣壓表主要由水銀柱內(nèi)管、含讀數(shù)標(biāo)尺的外套管、水銀槽三部分組成，如圖4-1所示。圖4-1 動(dòng)槽式水銀氣壓表和定槽式水銀氣壓表水銀氣壓表安裝在溫度少變，光線充足的室內(nèi)，垂直懸掛，并避免陽(yáng)光直接照射。1動(dòng)槽式水銀氣壓表動(dòng)槽式水銀氣壓表又被稱為福丁式水銀氣壓表，水銀柱內(nèi)管是一根直徑約8mm，長(zhǎng)約900mm的玻璃管，頂端封閉，底端開(kāi)口，管內(nèi)灌滿純凈水銀后開(kāi)口端插入水銀槽內(nèi)，在玻璃管的上部形成一段真空。外套管用黃銅制成，其作用是保護(hù)和固定水銀柱內(nèi)管，并且在外套管上刻有標(biāo)尺刻度，用于測(cè)定水銀柱頂端的高度。套管上部前后都開(kāi)有長(zhǎng)方形窗孔，可以直接觀測(cè)到水銀柱內(nèi)管中水銀柱的頂端。正面窗孔的右側(cè)有刻度標(biāo)尺，窗孔裝有游尺，轉(zhuǎn)動(dòng)右側(cè)的游尺調(diào)整螺旋可以使游尺上下移動(dòng)。在外套管的中部裝有一支附屬溫度表，簡(jiǎn)稱附溫表，用來(lái)測(cè)量氣壓表表身的溫度。外套管的下端與水銀槽連接。水銀槽分上、下兩部分，中間有一個(gè)玻璃圈，通過(guò)玻璃圈可以看見(jiàn)槽內(nèi)水銀面。水銀槽上部有一個(gè)上木杯，木杯上部用羊皮囊與水銀柱內(nèi)管包扎聯(lián)結(jié)，上木杯下面有一個(gè)針尖朝下的象牙針，以象牙針尖作為氣壓表刻度尺的基點(diǎn)。水銀槽下部有一個(gè)下木杯，木杯下面包扎有一個(gè)圓袋狀的羊皮囊，用來(lái)盛裝水銀，羊皮囊用木托托住，借助水銀槽底部的水銀面調(diào)整螺旋可以升降羊皮囊，使水銀槽內(nèi)的水銀面恰好與象牙針尖接觸。動(dòng)槽式水銀氣壓表的觀測(cè)方法如下：讀取附屬溫度。觀測(cè)附屬溫度表，讀數(shù)精確到0.1。調(diào)整水銀槽內(nèi)水銀面。調(diào)整時(shí)旋動(dòng)水銀槽底部的水銀面調(diào)整螺旋，使水銀面自下而上緩慢地升高，直到象牙針尖恰好與水銀面相接，水銀面上既無(wú)小渦，也無(wú)空隙。調(diào)整游尺與讀數(shù)。旋動(dòng)游尺調(diào)整螺旋，先使游尺稍高于水銀柱頂，再慢慢下降游尺，直到游尺環(huán)的前后下緣與水銀柱凸面頂點(diǎn)剛剛相切。此時(shí)，游尺下緣零線所對(duì)標(biāo)尺的刻度即為整數(shù)讀數(shù)，再?gòu)挠纬呖潭染€上找出一根與標(biāo)尺上某一刻度相吻合的刻度線，則游尺上這根刻度線的數(shù)字就是小數(shù)讀數(shù)。降低水銀面。讀數(shù)后，旋動(dòng)水銀槽底部的水銀面調(diào)整螺旋來(lái)降低水銀面，使水銀面離開(kāi)象牙針尖約23mm。2定槽式水銀氣壓表定槽式水銀氣壓表又被稱為寇烏式水銀氣壓表，定槽式水銀氣壓表的構(gòu)造與動(dòng)槽式水銀氣壓表大體相同，由水銀柱內(nèi)管、含讀數(shù)標(biāo)尺的外套管、水銀槽三部分組成，所不同之處是刻度尺零點(diǎn)位置不固定，槽部無(wú)水銀面調(diào)整裝置，采用補(bǔ)償標(biāo)尺刻度的辦法，以解決零點(diǎn)位置的變動(dòng)。定槽式水銀氣壓表的觀測(cè)方法如下：觀測(cè)附屬溫度表，讀數(shù)精確到0.1。用手指輕擊氣壓表表身。調(diào)整游尺與讀數(shù)，旋動(dòng)游尺調(diào)整螺旋，使游尺環(huán)的前后下緣與水銀柱凸面頂點(diǎn)剛剛相切，并進(jìn)行讀數(shù)。3水銀氣壓表的讀數(shù)訂正水銀氣壓表的讀數(shù)需要按照儀器差訂正、溫度差訂正、重力差訂正的順序進(jìn)行訂正，將其訂正為器差為0mm、溫度為0，緯度為45，重力場(chǎng)高度為平均海平面的標(biāo)準(zhǔn)條件下的氣壓值，即本站氣壓。（1）儀器差訂正 由于水銀氣壓表本身的誤差而造成的偏差稱為儀器差。儀器差訂正時(shí)，根據(jù)氣壓觀測(cè)讀數(shù)值，在水銀氣壓表的儀器差訂正表上查出相應(yīng)的器差訂正值，與氣壓讀數(shù)相加得到的代數(shù)和，即為經(jīng)過(guò)儀器差訂正后的氣壓值。（2）溫度差訂正 水銀氣壓表的標(biāo)尺刻度是以0時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)的，即使氣壓保持不變，當(dāng)溫度變化時(shí)，水銀的密度也隨之改變，同時(shí)測(cè)量水銀柱高度的黃銅標(biāo)尺的長(zhǎng)度亦會(huì)發(fā)生脹縮，并且水銀和黃銅標(biāo)尺的膨脹系數(shù)是不同的，由此而引起的誤差稱為氣壓溫度器差。由于水銀的膨脹系數(shù)大于黃銅，因此當(dāng)溫度高于0時(shí)，訂正值為負(fù)，溫度低于0時(shí)，訂正值為正。溫度差訂正時(shí)，用經(jīng)過(guò)儀器差訂正后的氣壓值和附屬溫度值，從氣象常用表（第二號(hào)）第一表上查取溫度差訂正值，用經(jīng)過(guò)儀器差訂正后的氣壓值和溫度差訂正值相加得到的代數(shù)和，即為經(jīng)過(guò)溫度差訂正后的氣壓值。（3）重力差訂正：水銀氣壓表是以緯度為45的海平面上的重力加速度為標(biāo)準(zhǔn)的，不同緯度、不同海拔高度的重力加速度不同，這種因重力不同而引起的偏差，稱為重力差。重力差訂正包括緯度重力差訂正和高度重力差訂正兩個(gè)方面。緯度重力差訂正：由于地球的極半徑小于赤道半徑，從而使得重力加速度隨緯度的增加而增大，因此當(dāng)緯度大于45時(shí)，訂正值為正，緯度小于45時(shí)，訂正值為負(fù)。緯度重力差訂正時(shí)，用經(jīng)過(guò)溫度差訂正后的氣壓值和當(dāng)?shù)鼐暥戎?，從氣象常用表（第三?hào)）第一表上查取緯度重力差訂正值。高度重力差訂正：由于重力加速度隨海拔高度的增加而減小，因此當(dāng)海拔高度高于海平面時(shí)，訂正值為負(fù)，低于海平面時(shí)，訂正值為正。高度重力差訂正時(shí)，用經(jīng)過(guò)溫度差訂正后的氣壓值和當(dāng)?shù)睾０胃叨戎?，從氣象常用表（第三?hào)）第二表上查取高度重力差訂正值。緯度重力差訂正值和高度重力差訂正值相加得到的代數(shù)和，即為重力差訂正值。用經(jīng)過(guò)溫度差訂正后的氣壓值和重力差訂正值相加得到的代數(shù)和，即為經(jīng)過(guò)重力差訂正后的氣壓值，稱為本站氣壓。例：水銀氣壓表的氣壓讀數(shù)P=765.55mm，附屬溫度=12.5，當(dāng)?shù)鼐暥?30，海拔高度h=50m，求本站氣壓。氣壓讀數(shù)：765.55mm儀器差訂正值： -0.05mm 儀器檢定證上的器差訂正表765.55+（-0.05）=765.50mm溫度差訂正值：-1.56mm 氣象常用表(第二號(hào))765.50+（-1.56）=763.94mm 緯度重力差訂正值：-1.01mm 氣象常用表(第三號(hào))高度重力差訂正值：-0.01mm 氣象常用表(第三號(hào))重力差訂正值：(-1.01)+(-0.01)=-1.02mm本站氣壓：763.94+(-1.02)=762.92mm將氣壓的單位由mm汞柱換算為hPa：762.92mm=1017.2 hPa 氣象常用表(第二號(hào))4海平面氣壓訂正本站氣壓只表示當(dāng)?shù)睾０胃叨壬系拇髿鈮簭?qiáng)。氣象上為了比較各地氣壓的大小，分析水平氣壓場(chǎng)，必須將各地的本站氣壓統(tǒng)一訂正到海平面上，這種訂正稱為海平面氣壓訂正或高度差訂正，訂正后的氣壓稱為海平面氣壓。海平面氣壓（P0）= 本站氣壓值（Ph）+ 高度差訂正值（C）（1）海拔高度低于15.0m時(shí)，高度差訂正值為式中：h為當(dāng)?shù)睾０胃叨?；t為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?。?）當(dāng)海拔高度達(dá)到或過(guò)15.0m時(shí)，高度差訂正值的計(jì)算方法如下：計(jì)算空氣柱平均溫度式中：tm為空氣柱平均溫度；t為觀測(cè)時(shí)的氣溫；t12為觀測(cè)前12小時(shí)的氣溫；h為當(dāng)?shù)睾０胃叨?。用tm和h，由氣象常用表（第三號(hào)）第四表查算出M值。用本站氣壓Ph 和M值計(jì)算出高度差訂正值，計(jì)算公式為（二）空盒氣壓表空盒氣壓表又稱固體金屬氣壓表、變形氣壓表或彈性壓力表，如圖4-2所示，空盒氣壓表是一種便攜式的氣壓觀測(cè)儀器，便于攜帶和使用，適于野外觀測(cè)使用。圖4-2 空盒氣壓表空盒氣壓表利用金屬空盒的彈性力與大氣壓力相平衡的原理制成，由感應(yīng)部分、傳遞放大部分和指示部分構(gòu)成。感應(yīng)部分是一個(gè)或一組有彈性的密閉圓形金屬空盒，金屬空盒內(nèi)近似真空，盒的兩面都有圓形波紋，用以增大金屬空盒的彈性。氣壓增大時(shí)，盒面內(nèi)凹，氣壓減小時(shí)，盒面外凸?？蘸械囊欢斯潭ㄔ诘鬃?，另一端與傳動(dòng)放大部分連接。傳遞放大部分由傳動(dòng)桿、水平軸、拉桿、游絲等部件組成，將感應(yīng)部分的微小變形進(jìn)行傳遞放大1000倍以上，并帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。指示部分由指針、刻度盤和附屬溫度表組成，根據(jù)指針在刻度盤上位置，即可讀得當(dāng)時(shí)的氣壓值。附屬溫度表用于讀取附屬溫度?？蘸袣鈮罕淼挠^測(cè)及訂正方法如下：觀測(cè)附屬溫度表，讀數(shù)精確到0.1。用手指輕擊空盒氣壓表表面。待指針靜止后，讀取指針?biāo)甘镜臍鈮褐?，讀數(shù)精確到0.1hPa?？潭扔喺嚎潭扔喺菫榱讼蘸袣鈮罕淼目潭日`差。對(duì)照氣壓讀數(shù)值在空盒氣壓表檢定證中查出刻度訂正值，用氣壓讀數(shù)值和刻度訂正值相加得到的代數(shù)和，即為經(jīng)過(guò)刻度訂正后的氣壓值。溫度訂正：溫度訂正是為了消除溫度的變化對(duì)金屬空盒的影響，在空盒氣壓表檢定證中查出溫度變化1時(shí)的氣壓訂正值，與附屬溫度值相乘得到溫度訂正值，再用經(jīng)過(guò)刻度訂正后的氣壓值和溫度訂正值相加得到的代數(shù)和，即為經(jīng)過(guò)溫度訂正后的氣壓值。補(bǔ)充訂正：補(bǔ)充訂正是為了消除空盒氣壓表的殘余變形引起的誤差。在空盒氣壓表檢定證中查出補(bǔ)充訂正值，用經(jīng)過(guò)溫度訂正后的氣壓值和補(bǔ)充訂正值相加得到的代數(shù)和，即為實(shí)際的氣壓值。（三）氣壓計(jì)氣壓計(jì)又被稱為自記氣壓計(jì)、空盒氣壓計(jì)，是自動(dòng)、連續(xù)記錄氣壓變化的儀器。由感應(yīng)部分（金屬?gòu)椥阅ず薪M）、傳遞放大部分（桿杠）和自記部分（自記鐘、筆擋、自記筆、自記紙）組成，如圖4-3所示。圖4-3 氣壓計(jì)氣壓計(jì)的感應(yīng)部分通常由57個(gè)空盒串接而成，其感應(yīng)原理與空盒氣壓表相同?？蘸械牡纵S固定在雙金屬片上，雙金屬片用以補(bǔ)償溫度變化對(duì)空盒變形的影響。氣壓計(jì)的傳遞放大部分和自記部分與雙金屬片溫度計(jì)基本相同。由于自記鐘筒走時(shí)的快慢，感應(yīng)部件反應(yīng)的滯后，傳遞機(jī)械的摩擦等原因，氣壓自記紙上的讀數(shù)往往存在誤差，需要進(jìn)行時(shí)間訂正和讀數(shù)訂正，訂正方法與雙金屬片溫度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)相同。