基于雨课堂的教学示范课 冰雹、雪花、雨水,为什么都呈颗粒状下落,而不是一整块呢?

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基于雨课堂的教学示范课

冰雹、雪花、雨水,为什么都呈颗粒状下落,而不是一整块呢?

冰雹、雪花、雨水,为什么都呈颗粒状下落,而不是一整块呢?

谢邀!
这个问题其实还是比较简单的(雨水的比较难理解),只要了解了你所提的三种水的形态的形成过成你就会明白它们为什么不会是整块下落了。
雪花的形成可能很多人下意识的认为打雪仗的时候可以把雪团成雪球,感觉雪跟棉花差不离,再看到厚厚的积雪就认为雪从天而降也可以在天上把自己团起来。
其实不然,早在公元前一百多年的西汉文帝时代,有位名叫韩婴的文人,他写了一本《韩诗外传》,在书中明确指出,“凡草木花多五出,雪花独六出。”
这是什么意思呢?意思是,每一个雪花都是六边形的独立个体。最早的关于雪花形态的科学论文《论六角形雪花》是由德国科学家开普勒在四百年前发表的。在论文中,这位“天空立法者”为大家详细的讲解了雪花到底是种什么样的存在。
研究表明,这和水汽凝华结晶时的晶体习性有关。空中的水汽凝华结晶成的雪花和天然水冻结的冰都属于六方晶系。由水分子构成的冰晶形状就是由表面张力决定的,冰晶突起朝六个方向延伸。
六方晶系具有四个结晶轴,其中三个辅轴在一个基面上,互相以60°的角度相交,第四轴(主晶轴)与三个辅轴所形成的基面垂直。如下图
六方晶系最典型的代表就像是几何学上的一个正六面柱体。当水汽凝华结晶的时候,如果主晶轴比其它三个辅轴发育得慢,并且很短,那么晶体就形成片状;倘若主晶轴发育很快,延伸很长,那么晶体就形成柱状。
雪花之所以一般是六角形的,是因为沿主晶轴方向晶体生长的速度要比沿三个辅轴方向慢得多的缘故。
所以在微距摄影下你能看到雪花真正的样子(下图)
所以说,每一个雪花都是独立的小小的六方晶,无论在天上风怎么吹,它们也不会像棉花一样变成大团降下。
冰雹的形成冰雹成因与雪花不同,冰雹并不是雪花在天上自己抱团变成的冰...
冰雹是从积雨云中降落下来的一种固态降水,形成过程也没有雪花那么具有“艺术气质”了。
它主要发生在春夏之交的过渡季节对流发展旺盛的时候。冰雹的形状很多,有球状、圆锥状、椭球状或其它不规则的形状。冰雹的核心是由霰或冻结的雨滴构成,一般直径约为0.2~0.3毫米,大的直径可达6毫米。外面交替地包以透明和不透明的冰层,通常可以有3~5层,多的可达28层(你如果强行说这算结块我也无话可说)。
能把车变成这样的冰雹也仅仅才鸡蛋大小(上图)
冰雹的大小也很不相同,最常见的是直径介于0.5~3厘米之间的,最大的冰雹可达数千克重。在我国曾出现过4.5千克的冰雹(这就算是传说中的一整块?),但世界各地降大冰雹的概率是比较小的。
雨水与瑞利不稳定性(Plateau–Rayleigh instability)雨滴的形成大家应该不陌生。
简单来说,陆地和海洋表面的水蒸发变成水蒸气,水蒸气上升到一定高度后遇冷变成小水滴,这些小水滴组成了云,它们在云里互相碰撞,合并成大水滴,当它大到空气托不住的时候,就从云中落了下来,形成了雨。
但是雨为何成滴落下,而不呈现那种泼水似的下降是有一些复杂的。
先总结一句话:雨滴形成时即为水滴(有大有小);水滴水柱下落时均为滴状。
上述结论原理可以用瑞利不稳定性来解释。
MIT曾经办了一堂关于表面张力的公开课,在无重力的条件下进行了一次推导。
我们都知道水是连续的,重力加速度可以使下落的水柱拉伸成上粗下细的锥形柱体,但不会使之断裂,使之断裂变为大小水滴的真正的原因是因为Plateau–Rayleigh instability(瑞利不稳定性),这是一个是描述水柱流动过程中的扰动现象。Plateau首先对其进行测量(1873),接着Rayleigh(1878)提出数学模型进行解释。
微小扰动的成因是因为从微观上来看,水的局部表面张力并不是平衡的(应该是由于分子热运动),而是动态变化的,可以用一个正弦波来描述这个扰动,波动使水柱某些部分半径增大,某些部分半径减小(见下图),半径变化的函数表达式见下图1
,带来的压强变化见下图2
本来半径变大,会使表面张力带来的压强减小
但是波动又会带来压强的增加,比较波峰波谷两处压强的变化,可得扰动较小时,即波峰处压强较大,波谷处压强较小,可以恢复平衡(想象此处压力较大,把波峰压平);当扰动较大,波谷处压强较大,会掐断水柱,形成水滴。(水柱断裂过程见下图)
而随着时间增长,扰动波会越来越强烈(perturbations growth),当达到一个临界半径(critical length)时就会断裂形成水滴。之前说到的是无重力情况下,水柱落下都会成滴。那么回归到“下雨”,重力出现了,重力的作用会把水柱拉细,即半径减小,从而更容易掐断。所以重力是促因,但是真正断裂的原因是因为瑞利不稳定性。
所以综上所述,“下雨”必成滴!
图片来源网络,侵权删除
部分文字参考资料:Plateau–Rayleigh instability 维基

幼儿园老师示范课需要注意些什么?

讲公开课是每位教师从教生涯中不可避免的一种经历,是幼儿教师职称评定、各种晋升少不了的重要环节。上好公开课,是每位教师的共同愿望,那么,怎样才能上好幼儿园公开课,上好公开课需要注意以下九个细节:
1.教师的言行举止
普通话标准、咬字清晰、教态自然、有亲和力、身姿优美的教师,总会给人留下美好的印象,给教学课加分。因此,幼儿教师要在每一个环节注意口头语言和肢体语言的协调配合,用眼神、动作来吸引幼儿的注意力,但不要过分表现,以免让听课者看着紧张,造成教学效果大打折扣。
2.教师的镜面示范
对于幼儿,区分左右手还是有一定难度的,教师在示范时,一定要做镜面示范,比如“敬礼、刷牙”等动作教师要用左手,而基本动作顺序,教师则要从右面开始。不能太随便,因为我们要做好幼小衔接的工作,顺应学校的教育,规范从左到右,由内向外等动作。
3.配班老师
配班老师协助得好不好,直接影响到公开课的教学效果。在备课时,配班老师也要熟悉教案,熟悉玩教具的用法与操作。在上公开课时,配班老师要注意巡视每一位幼儿的状态,帮助组织幼儿活动,维持活动秩序,并帮助主班老实递送教具等,做到“眼观六路、耳听八方”,但是这些不是要求一位主课教师完全依赖配班教师,主班教师要有完全的控制能力自己把课上完。
4.指导语
指导语规范要体现在每一环节当中,思路清晰、明确的指导语,能让幼儿愉快地接受。在公开课上,应避免说话太快、指导语啰嗦,造成环节不紧凑。有的教师上课习惯用“这儿、那儿、啊、呀、好了宝贝”等,在公开课里应尽量避免,可以用一些空间词,如“左右、前后、上下”等来代替,尤其是指导幼儿指读、拿笔、用剪刀、折纸等操作性环节的时候,要做到心中有数。另外,双语教学是我们的重要目标与任务,每个环节要渗透、利用英语,比如:“好了、过来、回去、起立、坐下” 等日常用语,运用起来应得心应手。
5板书
即排版和书写要写得很漂亮。板书是教师基本素质的体现,一定要经常练习。假如本身书写水平较差,或没有把握写好,在制作卡片、字卡之前,可以通过打印的卡纸来代替,保证在课堂上达到良好的效果。但是在你备课之外出现的情况,比如:孩子随口说出的字、词,老师就要马上在黑板上写出来,不能置之不理。
6.课堂常规
课堂中不要反复强调常规,限制性语言使用过多,会分散孩子的注意力,并影响教学目标的完成。教师在公开课中的一切语言都要紧凑、严谨,这就要求教师的脑子要灵活。
7.游戏
游戏,作为巩固知识点的一个重要环节,可以让游戏设计得充满神秘感。比如:百宝箱、神秘盒子、走迷宫等。
8.站位/蹲位
作为主班教师要考虑到你所讲、所做的是否在孩子视线范围内。
9.幼儿状态
幼儿状态直接决定你这节课的好坏,抽孩子回答问题,孩子声音小,老师要鼓励孩子声音响亮,并且要知道回答问题不是检测孩子学的好坏,而是带动孩子,互动全班的一个过程。