高中地理實驗教學設計范例一、實驗名稱流水侵蝕與堆積地貌的模擬實驗二、實驗背景與目標1.1實驗背景地表形態(tài)是內外力共同作用的結果，其中流水作用是塑造陸地表面形態(tài)的重要外力之一。學生在課堂上學習了流水侵蝕和堆積作用的基本概念，但對于這些作用如何具體塑造出不同的地貌形態(tài)，以及影響這些作用的因素，往往缺乏直觀的認識和體驗。通過模擬實驗，可以將抽象的地理過程具象化，幫助學生更好地理解流水地貌的形成機制，培養(yǎng)其地理實踐力和綜合思維能力。1.2實驗目標（1）知識與技能*觀察并描述流水侵蝕作用（如溯源侵蝕、下蝕、側蝕）和堆積作用形成的主要地貌形態(tài)特征。*初步分析坡度、流量（水量、流速）、物質組成等因素對流水侵蝕和堆積作用強度及地貌形態(tài)的影響。*學習地理模擬實驗的基本方法，提高觀察、記錄、分析和合作探究的能力。（2）過程與方法*通過親手操作實驗，體驗流水地貌的形成過程。*通過控制變量法，探究不同因素對流水作用的影響。*通過小組討論，分析實驗現(xiàn)象與地理原理之間的聯(lián)系。（3）情感態(tài)度與價值觀*激發(fā)對地理現(xiàn)象的探究興趣，培養(yǎng)科學探究精神。*增強對地理環(huán)境整體性的認識，理解人類活動與地表形態(tài)之間的相互關系。*培養(yǎng)團隊合作意識和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。三、實驗原理本實驗基于流水的動能原理。流水具有動能，其大小與水量和流速有關（動能=1/2mv2）。當流水動能較大時，表現(xiàn)為侵蝕作用，即沖刷帶走地表物質；當流水動能減小，搬運能力減弱時，表現(xiàn)為堆積作用，即攜帶的物質沉積下來。通過改變斜坡坡度、流水流量等條件，可以模擬不同自然狀態(tài)下流水侵蝕與堆積地貌的發(fā)育過程。四、實驗準備4.1實驗器材與材料*實驗槽（或替代材料）：長約1米、寬約20厘米、高約15厘米的硬質塑料槽或木質槽（可用較大的長方形塑料盒代替，如整理箱切去一面長邊）。*填充物：干燥的沙土（顆粒粗細可混合，模擬不同質地的地表）、黏土少量（可選，用于模擬黏性較大的土壤）。*水源裝置：帶細孔噴嘴的塑料瓶（如洗凈的飲料瓶，瓶蓋鉆孔）或小型恒壓滴灌裝置、量杯。*測量工具：直尺、量角器、計時器。*其他：鐵鍬或小鏟子（用于整理沙土）、抹布（清潔用）、白紙（鋪在實驗槽底部便于觀察，或用于記錄剖面形態(tài)）、相機或手機（可選，用于拍攝實驗過程和結果）、實驗記錄單。4.2實驗分組每組4-5人，設組長、操作員、記錄員、觀察員等角色，確保人人參與。4.3課前準備*教師：準備并檢查實驗器材，預做實驗以確保效果，劃分實驗區(qū)域，強調實驗安全和紀律。*學生：預習流水侵蝕與堆積作用的相關知識，了解實驗目的和基本步驟，小組內討論角色分工。五、實驗過程與步驟5.1實驗一：模擬坡面流水侵蝕地貌5.1.1搭建實驗模型1.將實驗槽水平放置在實驗桌上，在槽內鋪設一層厚度均勻（約5-8厘米）的干燥沙土，用直尺或木板刮平表面，模擬平坦的原始地表。2.緩慢抬起實驗槽的一端（或在一端墊上書本），使槽底形成一個約15°-20°的斜坡，用直尺和量角器測量并固定坡度。確保沙土表面在斜坡上保持相對平整，無明顯起伏。5.1.2進行流水侵蝕實驗1.初始觀察與記錄：記錄斜坡的坡度、沙土表面狀態(tài)。2.模擬小雨（低流量）：操作員持裝滿水的塑料瓶（瓶蓋細孔控制水流），在斜坡頂部上方約10厘米處，垂直于坡面均勻、緩慢地向下灑水（注意控制水流速度，模擬小雨），持續(xù)約30秒。3.觀察與記錄：觀察員仔細觀察沙土表面的變化，記錄員及時記錄出現(xiàn)的現(xiàn)象（如有無溝谷形成、溝谷的數(shù)量、形態(tài)、走向等），可畫圖或拍照。4.模擬中雨至大雨（中高流量）：操作員加大灑水強度（可通過擠壓瓶身或增加瓶蓋上的孔數(shù)實現(xiàn)，注意保持水流相對均勻），或在相同位置以較快速度傾倒一定量的水（用量杯量取，如一次性傾倒____毫升）。5.再次觀察與記錄：觀察坡面溝谷的變化（加深、加寬、合并等），以及坡腳是否有物質堆積。記錄員詳細記錄實驗現(xiàn)象、持續(xù)時間、水量（若條件允許）。5.2實驗二：探究坡度對流水侵蝕作用的影響（控制變量法）1.將實驗槽內的沙土恢復平整狀態(tài)（或更換新沙土）。2.改變斜坡坡度，例如調整為25°-30°（通過墊高實驗槽一端實現(xiàn)）。3.保持與實驗一“中雨至大雨”步驟中相似的灑水位置、水量和持續(xù)時間。4.觀察并記錄坡面侵蝕現(xiàn)象（溝谷深度、寬度、數(shù)量等）與坡度較小時的差異。5.3實驗三：模擬河流侵蝕與堆積地貌5.3.1搭建河谷模型1.清空實驗槽，重新鋪設干燥沙土，厚度約8-10厘米。2.在沙土中部，用手指或小鏟子沿實驗槽長度方向輕輕挖出一條彎曲的“初始河道”，河道深度約1-2厘米，寬度約2-3厘米，模擬一條簡單的河流雛形。注意河道要有一定的彎曲度。5.3.2進行流水作用實驗1.初始觀察與記錄：記錄初始河道的形態(tài)、位置。2.持續(xù)供水：操作員在“河流”上游（實驗槽較高一端的河道入口處）持續(xù)、穩(wěn)定地注入水流（水量適中，以能形成連續(xù)水流但不溢出河道過多為宜）。可先小流量，待河道穩(wěn)定后逐漸增加流量。3.動態(tài)觀察與記錄：小組全員觀察河道的變化：*侵蝕現(xiàn)象：觀察凹岸是否被侵蝕、河道是否變寬加深、是否有溯源侵蝕現(xiàn)象（河道向上游延伸）。*堆積現(xiàn)象：觀察凸岸是否有泥沙堆積、河口（實驗槽另一端的河道出口處）是否形成堆積體（模擬三角洲或沖積扇）。*記錄員用文字、簡圖或照片記錄不同時段河道形態(tài)的變化、堆積物的分布特征。5.4實驗結束與整理1.停止供水，待水流基本停止后，對最終地貌形態(tài)進行詳細觀察、記錄和拍照。2.小組成員共同清理實驗器材，將沙土倒入指定容器，清洗實驗槽和其他工具，擦干桌面。六、實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)記錄設計實驗記錄單，內容應包括：*實驗名稱、小組名稱、成員及分工、實驗日期、天氣。*實驗器材與材料（型號、數(shù)量等）。*各實驗步驟的具體操作、條件（如坡度、水量、時間）。*實驗現(xiàn)象描述（文字、示意圖、照片編號）：*實驗一：不同流量下，坡面出現(xiàn)的溝谷數(shù)量、走向、深度（大致）、寬度（大致）；坡腳堆積物的多少。*實驗二：不同坡度下，侵蝕溝谷的發(fā)育程度差異。*實驗三：河道形態(tài)的變化（彎曲度、寬窄變化）、凹岸侵蝕與凸岸堆積的表現(xiàn)、河口堆積體的形態(tài)。*實驗過程中遇到的問題及解決方法。七、數(shù)據(jù)處理與分析討論7.1數(shù)據(jù)分析*比較不同坡度或不同流量條件下，坡面侵蝕程度（可通過溝谷數(shù)量、深度等定性描述）的差異。*描述河流模型中，侵蝕最強烈的部位和堆積最明顯的部位。7.2討論與思考1.在實驗一中，隨著灑水強度的增加（從小雨到大雨），坡面地貌發(fā)生了哪些變化？為什么會產生這些變化？2.實驗二中，坡度的改變對流水侵蝕作用產生了怎樣的影響？請嘗試用物理學的力與運動原理解釋。3.在實驗三中，彎曲河道的凹岸和凸岸，流水作用的性質有何不同？為什么？觀察到的河口堆積體（模擬三角洲/沖積扇）具有什么形態(tài)特征？4.實驗中使用的沙土顆粒大小是否均一對實驗結果有影響？如果使用不同顆粒大小的混合沙土（如沙、礫石），侵蝕和堆積現(xiàn)象會有何不同？5.本實驗在哪些方面模擬了自然界的流水作用？又有哪些局限性？（例如，時間尺度、空間尺度、植被覆蓋等）6.除了坡度、流量、物質組成，還有哪些因素可能影響流水的侵蝕和堆積作用？（引導學生思考植被、降水強度、巖石性質等）八、實驗結論根據(jù)實驗觀察和分析討論，小組總結得出實驗結論。例如：1.在其他條件相似的情況下，流水流量越大、流速越快（或坡度越大），侵蝕作用越強，形成的溝谷越深、越寬。2.彎曲河道中，凹岸易受侵蝕，凸岸易發(fā)生堆積。3.流水在搬運物質過程中，當流速減慢時，搬運能力減弱，物質發(fā)生堆積，形成如河口堆積體等地貌。九、實驗注意事項1.安全第一：實驗時注意防滑，避免沙土進入眼睛。使用水時注意不要弄濕電源插座，如有漏水及時擦干。2.操作規(guī)范：沙土鋪設要均勻，坡度調整后要穩(wěn)定。灑水時盡量保持水流均勻，避免突然沖擊。3.細致觀察：實驗過程中要集中注意力，仔細觀察細微變化。4.準確記錄：如實記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，不得憑空捏造或篡改。5.保持整潔：實驗過程中注意保持實驗區(qū)域的整潔，實驗后及時清理。6.節(jié)約用水：合理控制用水量，避免浪費。十、實驗評價建議1.過程性評價：觀察學生在實驗操作、小組合作、現(xiàn)象觀察、數(shù)據(jù)記錄等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)。2.成果性評價：檢查實驗記錄單的完整性與準確性、實驗報告的質量（包括數(shù)據(jù)分析、討論深度、結論合理性）。3.小組互評與自評：小組間進行成果交流，開展互評；小組內部進行自評，反思實驗過程中的得失。4.創(chuàng)新加分：對在實驗方法、現(xiàn)象分析、問題提出等方面有創(chuàng)新性表現(xiàn)的小組或個人給予額外鼓勵。十一、實驗反思與拓展*教師反思：課后總結實驗設計的合理性、學生參與度、實驗效果，思考如何改進實驗裝置或步驟以提升教學效果。*學生拓展：*嘗試設計實驗探究植被覆蓋對流水侵蝕的影響（在沙土表面覆蓋少量草皮或紙屑模擬植被）。*探究不同顆粒大