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1、如何知道风从哪里来？ -风向与风速 如何知道风从哪里来？ -风向与风速 教学目标： 教学目标： 探究风的方向。 探究风的速度。 知道风在一段时间内的变化（方向） 。 风和温度的关系是什么？ 关键词汇： 关键词汇： 风、速度、方向、温度，研究者一 材料准备： 材料准备： 9684、RCX，角度传感器、温度传感器 2风有没有速度？ 2风有没有速度？ 联系联系 11 风有没有方向？ 风有没有方向？ 气象上把风吹来的方向确定为风的方向。因此，风来自北方 叫做北风，风来自南方叫做南风。气象台站预报风时，当风 向在某个方位左右摆动不能肯定时，则加以“偏”字，如偏北 风。当风力很小时，则采用“风向不定”来说
2、明。 为学校设计一台小小的气象站，可以观测学校里面的风的方向： 为学校设计一台小小的气象站，可以观测学校里面的风的方向： 搭建参考方案 I： 搭建参考方案 I： 建构建构 测量风向肯定需要一定的高度， 既然有一定的高度要求之后，就 需要加强它的结构。 用页片的转动来观测风向。 搭建参考方案 II：搭建参考方案 II： 利用页片的转动，以及角度传感器的反馈， 来观察风的方向！ 角度传感器可以通过角度转动的方向，通过 数据采集来知道风的方向。 角度传感器不但可以根据旋转角度的正反来观 察风的方向，还可以利用软件的数据分析功能来 判别速度的变化。 一个合格的气象站，还必须是牢固的，经得起风 雨的吹打
3、，所以结构也是至关重要的。 引导孩子们制作牢固的结构！ 风向的测量单位，我们用方位来表示。如陆地上，一般用 16 个方位表示，海上多用 36 个方位表 示；在高空则用角度表示。用角度表示风向，是把圆周分成 360 度，北风(N)是 0 度(即 360 度)， 东风(E)是 90 度，南风(S)是 180 度，西风(W)是 270 度，其余的风向都可以由此计算出来。 测定风向的仪器之一为风向标，它一般离地面 10-12 米高，如果附近有障碍物，其安置高度至少 要高出障碍物 6 米以上，并且指北的短棒要正对北方。风向箭头指在哪个方向，就表示当时刮什 么方向的风。测风器上还有一块长方形的风压板(重型
4、的重 800 克，轻型的重 200 克)，风压板旁 边装一个弧形框子，框上有长短齿。风压板扬起所过长短齿的数目，表示风力大小。现在，气象 台站普遍采用得是我国自行设计制造的 EIJ 型电接风向风速计。 采集程序： 采集程序： 编写程序，让角度传感器采集数据，0。05 采集一次，采集 1000 次 将采集到的数据上传电脑： 孩子们可以通过软件的研究者的数据采集界 面来观察角度传感器所记录的角度的转动， 从而观察到这一段时间风的方向的变化。 大雨 0 的为正方向，小于零的为负方向。 再通过数据计算分析界面的分析可以看出风的 速度的变化！ 将风转动的角度除以时间就得到的是风速的变 化过程。 V=R（
5、角度）（角度）/ t (时间时间) 1把气象站拿到教室外面去，观察一段时间的风向的变化。 2吹风游戏。 1把气象站拿到教室外面去，观察一段时间的风向的变化。 2吹风游戏。 全班风两组，一组往一个方向吹，另一组朝另一个方向吹，通过数据的观察，看哪组的掌握风向 的时间最长！ 可以通过这种数据类型 从大于零和小于零的面积 来区分出哪组获胜。 风速与温度有关系吗？ 风速与温度有关系吗？ 假设有关系的话,可以利用同样的方法来进行探究! 加上温度传感器来进行数据采集,同时观察两个数据.并做在软件的对比区做对比! 为了表示某个方向的风出现的频率，通常用风向频率这个量，它是指一年(月)内某方向风出现的 次数和
6、各方向风出现的总次数的百分比，即 风向频率某风向出现次数风向的总观测次数100% 由计算出来的风向频率，可以知道某一地区哪种风向比较多，哪种风向最少。根据观测发现，我 国华北、长江流域、华南及沿海地区的冬季多刮偏北风(北风、东北风、西北风)，夏季多刮偏南 风(南风、东南风、西南风)。 将你的采集的数据分析,编写实验报告并在下次课之前各小组交流自己的实验报告. 反思反思 延续延续 是不是风速快，温度一定低呢？ 是不是风速快，温度一定低呢？ 培养他们的合作意识。 附：ROBOLAB 数据采集方法： 附：ROBOLAB 数据采集方法： 在主菜单上单击Investigator，就可以进入研究者编程菜单
7、。 ROBOLAB的主菜单 研究者编程菜单 项目保存在不同的主题下面，主题可以与套件有关（例如 eLab） ，也可以是类别 （例如温度、亮度） 。你可以在Robolab的管理员（Administrator）中的Robolab设定 （Robolab Settings）中进行主题管理，添加或删除主题，如下图： 主题（Theme）管理 当我们进入了一个项目，我们可以看到如下画面： 导航区和项目工作区 在导航区中，我们可以看到如下图标： 菜单区： 菜单区： Program Area 编程区 1用来为RCX编写程序。 2将程序下载到RCX。 Upload Area 上载区 1将RCX采集的数据上传到计算
8、机中。 2每次上传的数据集保存在独立的数据页面中。 View and Compare Area 查 看 和 比较区 1查看所有上传的数据。 2查看数据的统计（最大值、最小值、平均值） 。 3比较不同的数据集。 Compute Area 计算区 1使用运算工具来调整数据，便于进行科学分析。 2包含5个级别的计算功能，从简单的统计到积分等。 Journal 实 验 报 告 1你的实验文档，例如：你可以为实验的每一部分建立 一个页面，包括：陈述问题、假设、推算、讨论和结 果、总结。 2在实验包括上添加你的实验图片。 页面区： 页面区： New Page 添 加 新 页面 例如在程序区，按下按钮后将添
9、加一个程序区的页面。也 就是项目的第二个程序页面，在其它区也可以添加。 Delete Page 删 除 选 定页面 选中上面的页面，可以按下此按钮将其删除。 Publish 出版 将整个实验出版，就像将实验做成幻灯片一样。 导航区： 导航区： Back 返回 返回前一个窗口。 Quit 退出 退出项目，如果你没有保存项目，将出现提示窗口。 Help 帮助 显示帮助窗口。 第一个项目 第一个项目 一个项目包含了多个区域，例如程序区、上传区、计算区等等，为了深刻理解这 些区域的用法， 我们先做一个简单的项目。 通过这个项目， 我们熟识项目的所有流程， 便于进一步的研究。 这个项目需要一个RCX和一
10、个光传感器，目的是纪录光值在十秒内的变化。 11 创建一个新项目项目： 创建一个新项目项目： 进入了研究者菜单里，我们就可以创建一个新的项目，例如创建一个名为Light 22 编程： 编程： 由于我们只要使用默认程序就可以完成任务， 所以我们可以直接将默认的程序下 载到RCX中，如下图： 33 数据采集： 数据采集： 在RCX的输入端口1上面安装光感，并运行RCX，此时，RCX就开始进行数据采集， 每隔1秒钟，RCX将纪录一次当前的光值，10秒钟后，采集结束，我们将在RCX的LCD上 面看到数据已被保存在RCX的内存里。 44 上传数据： 上传数据： 保持RCX打开状态，并对准红外发射器，按下
11、上传图标，这时数据将上传到计算 机里。如下图： 按白色箭头将上传数据 数据正在上传 55 查看数据： 查看数据： 我们可以自由选择数据的格式，另外，如果你多次采集和上传，我们也可以查看 任一组数据或全部数据，例如下面的例子就是采集二次的结果。 通过这一个例子，我们就可以了解整一个流程，下面就要进一步研究其中的每一 个步骤。 程序（Program Area） 程序（Program Area） 编程等级1 建立一个新项目，或点击，你可以看到如下画面： 在这个级别中， 我们看到的画面与编程者中的导航者类似。 在这个默认的程序中， 红灯分别代表程序的开始和结束，程序中，安装在输入端口中的光感采集数据，
12、每一 秒钟采集一次，一共采集10次。 输入命令 输入命令 选择安装的传感器，可以是乐高传感器，也可以是DCP传感器（下左图） 。传感器 必须安装在输入端口1上，如果你选择的是DCP传感器，你可以选择十多种DCP传感器 （下右图） ，还有一个“Generic”选项，这样得到的是RAW Data，范围是0-1023。 采集速度： 采集速度： 你可以选择数据采集的速度（如下左图） ，第一个图标为每1秒钟采集一次；第二 个图标为每1分钟采集一次；第三个图标为每1小时采集一次；第四个图标为自定义时 间采集一次，如下右图，你可以自己输入采集的时间间距（最小为0.05秒） ；最后一 个是触动传感器（安装在输
13、入端口2）每触动一次，就采集一次。 等待命令： 等待命令： 这个命令指定了结束采集的条件，可以选择三种条件，如下图： 1以采集数量作为结束。 可以选择10、100、500或自定义。但是在编程级别1、2、3里不能超过1000个数据 点。 2以采集的时间作为结束。 可以选择6、8、10或自定义。 3以传感器的变化作为结束。 可以选择乐高4种传感器的变化作为结束条件。 注意：如果在程序中使用了等待传感器的变化，那么传感器不能与数据采集的传感器 安装在同一端口，改变端口的方法如下图。 下载（Download） 。 直接模式（Direct Mode） ，下载程序并马上运行，而且将采集的数据立刻 上传到计算机上。 注意：在采集的过程中，RCX必须对准红外发射器。 注意：使用直接模式时，采集的间距可以小于1秒，但是在上面的画面只能显示每一 秒采集到的数据。
