用实验对比法验证热力环流

胡艳丽 宋建潮

湖北省水果湖高级中学(430071)

热力环流实验是高中地理课本中的一项实验活动，旨在通过观察烟雾在放有热水和冰块的玻璃缸内的飘动情况，得出热力环流的实验结论。但该实验只是将点燃的蚊香放入装有冰块的玻璃缸上方，这并不足以验证热力环流的原理，为了更充分地证明地面冷热不均会引起热力环流，本实验用几组实验对比的方法来验证热力环流的形成。

1 学生准备

将全班同学按照实验方法不同分成A、B、C 3个合作学习小组，每个小组完成1个实验。

2 实验器材

每组实验器材如图1所示，带有灯盖的长方形透明玻璃缸(长35 mm,宽24 mm，高32 mm)1个、1碗覆盖保鲜膜的热水、1碗冰块、3张黑色硬纸板、1卷保鲜膜、1块肥皂、1个打火机、1束香等。

3 实验操作

将玻璃缸放在采光不是很好的室内桌上，玻璃缸内壁的背面及两侧粘贴黑色硬纸板，玻璃缸内壁正面涂满肥皂水避免水汽凝结沾附，用保鲜膜将玻璃缸上方开口处盖严防止烟雾流出，并用带有灯管的缸盖盖在保鲜膜的上方便于观察现象。最后关掉室内电灯。

A组实验：①把点燃的蚊香插入玻璃缸内的一侧，观察烟雾的运动；②观察结束，将玻璃缸内烟雾放空。

B组实验：①在玻璃缸内两侧分别放置1碗热水和1碗冰块；②将点燃的蚊香缓慢插入热水的上方，观察蚊香烟雾的运动；③观察结束，将玻璃缸内烟雾放空。

C组实验：①在玻璃缸内两侧分别放置1碗热水和1碗冰块；②将点燃的蚊香缓慢插入冰块的上方，观察蚊香烟雾的运动；③观察结束，将玻璃缸内烟雾放空。

A、B、C 3组实验装置如图2所示。

4 实验现象

(1)A组实验:蚊香烟雾慢慢腾起，上升，在玻璃缸内上方越聚越多，越来越浓，最后从上到下充满整个玻璃缸。

(2)B组实验：蚊香烟雾慢慢腾起，上升，在放置有热水的玻璃缸上方慢慢流动到放置有冰块的玻璃缸上方，然后在置有冰块的上方下沉到底部，接着在玻璃缸底部围绕冰块短暂聚拢后，然后往热水的位置流动，最后在玻璃缸背面黑色纸板的映衬下，明显看出一个循环运动的烟雾流动圈。

(3)C组实验：蚊香烟雾在置有冰块的玻璃缸上方短暂聚集，然后下沉到底部，由装有冰块的碗流动到装有热水的碗，又在装有热水的碗处腾起，上升，然后烟雾在玻璃缸上方慢慢流动到冰块的上方，接着下沉，最后在玻璃缸背面黑色纸板的映衬下，也明显看出一个循环运动的烟雾流动圈。

5 实验结论

(1)A组实验:模拟地表受热均匀，不会形成热力环流现象。

(2)B组、C组实验：模拟地表受热不均，受热多的地方空气会膨胀上升，使上空的空气密度增大，形成高气压区，近地面的空气密度减小，形成低气压区。受热少的地方空气会收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低气压区，近地面的空气密度增大，形成高气压区。在上空，空气从高气压区流向低气压区，在近地面，空气也从高气压区流向低气压区，以补充因受热上升的空气。

(3)地表冷热不均是大气运动的根本原因。

(4)热力环流的形成原理：近地面空气受热不均→空气的上升或下沉运动→同一水平面的气压差异→大气的水平运动(风)→热力环流。