2019秋六年级生物上册 4.3《气压》教案 上海版.doc

气压【实习目的】通过实习了解测量气压的常规仪器及其构造原理，掌握气压的观测方法及气压观测记录的订正方法。【实习仪器】动槽式水银气压表、空盒气压表、自记气压计等。【实习内容】一、气压的观测气压是指作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。气压以百帕（hPa）为单位，测量时精确到0.1hPa。测量气压的仪器主要有水银气压表、空盒气压表、气压计、电测气压传感器。通常用水银气压表来测量气压，用气压计来连续记录气压的变化，进行野外观测时通常使用空盒气压表。电测气压传感器主要有振筒式气压传感器和膜盒式电容气压传感器，用于气压的自动观测。以下主要介绍在常规地面气象观测及其它气压观测中广泛使用的水银气压表、空盒气压表和气压计的构造原理及使用方法。（一）水银气压表常用的水银气压表有动槽式水银气压表和定槽式水银气压表两种，均是根据托里拆利原理制成。水银气压表主要由水银柱内管、含读数标尺的外套管、水银槽三部分组成，如图4-1所示。图4-1 动槽式水银气压表和定槽式水银气压表水银气压表安装在温度少变，光线充足的室内，垂直悬挂，并避免阳光直接照射。1动槽式水银气压表动槽式水银气压表又被称为福丁式水银气压表，水银柱内管是一根直径约8mm，长约900mm的玻璃管，顶端封闭，底端开口，管内灌满纯净水银后开口端插入水银槽内，在玻璃管的上部形成一段真空。外套管用黄铜制成，其作用是保护和固定水银柱内管，并且在外套管上刻有标尺刻度，用于测定水银柱顶端的高度。套管上部前后都开有长方形窗孔，可以直接观测到水银柱内管中水银柱的顶端。正面窗孔的右侧有刻度标尺，窗孔装有游尺，转动右侧的游尺调整螺旋可以使游尺上下移动。在外套管的中部装有一支附属温度表，简称附温表，用来测量气压表表身的温度。外套管的下端与水银槽连接。水银槽分上、下两部分，中间有一个玻璃圈，通过玻璃圈可以看见槽内水银面。水银槽上部有一个上木杯，木杯上部用羊皮囊与水银柱内管包扎联结，上木杯下面有一个针尖朝下的象牙针，以象牙针尖作为气压表刻度尺的基点。水银槽下部有一个下木杯，木杯下面包扎有一个圆袋状的羊皮囊，用来盛装水银，羊皮囊用木托托住，借助水银槽底部的水银面调整螺旋可以升降羊皮囊，使水银槽内的水银面恰好与象牙针尖接触。动槽式水银气压表的观测方法如下：读取附属温度。观测附属温度表，读数精确到0.1。调整水银槽内水银面。调整时旋动水银槽底部的水银面调整螺旋，使水银面自下而上缓慢地升高，直到象牙针尖恰好与水银面相接，水银面上既无小涡，也无空隙。调整游尺与读数。旋动游尺调整螺旋，先使游尺稍高于水银柱顶，再慢慢下降游尺，直到游尺环的前后下缘与水银柱凸面顶点刚刚相切。此时，游尺下缘零线所对标尺的刻度即为整数读数，再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，则游尺上这根刻度线的数字就是小数读数。降低水银面。读数后，旋动水银槽底部的水银面调整螺旋来降低水银面，使水银面离开象牙针尖约23mm。2定槽式水银气压表定槽式水银气压表又被称为寇乌式水银气压表，定槽式水银气压表的构造与动槽式水银气压表大体相同，由水银柱内管、含读数标尺的外套管、水银槽三部分组成，所不同之处是刻度尺零点位置不固定，槽部无水银面调整装置，采用补偿标尺刻度的办法，以解决零点位置的变动。定槽式水银气压表的观测方法如下：观测附属温度表，读数精确到0.1。用手指轻击气压表表身。调整游尺与读数，旋动游尺调整螺旋，使游尺环的前后下缘与水银柱凸面顶点刚刚相切，并进行读数。3水银气压表的读数订正水银气压表的读数需要按照仪器差订正、温度差订正、重力差订正的顺序进行订正，将其订正为器差为0mm、温度为0，纬度为45，重力场高度为平均海平面的标准条件下的气压值，即本站气压。（1）仪器差订正 由于水银气压表本身的误差而造成的偏差称为仪器差。仪器差订正时，根据气压观测读数值，在水银气压表的仪器差订正表上查出相应的器差订正值，与气压读数相加得到的代数和，即为经过仪器差订正后的气压值。（2）温度差订正 水银气压表的标尺刻度是以0时为标准的，即使气压保持不变，当温度变化时，水银的密度也随之改变，同时测量水银柱高度的黄铜标尺的长度亦会发生胀缩，并且水银和黄铜标尺的膨胀系数是不同的，由此而引起的误差称为气压温度器差。由于水银的膨胀系数大于黄铜，因此当温度高于0时，订正值为负，温度低于0时，订正值为正。温度差订正时，用经过仪器差订正后的气压值和附属温度值，从气象常用表（第二号）第一表上查取温度差订正值，用经过仪器差订正后的气压值和温度差订正值相加得到的代数和，即为经过温度差订正后的气压值。（3）重力差订正：水银气压表是以纬度为45的海平面上的重力加速度为标准的，不同纬度、不同海拔高度的重力加速度不同，这种因重力不同而引起的偏差，称为重力差。重力差订正包括纬度重力差订正和高度重力差订正两个方面。纬度重力差订正：由于地球的极半径小于赤道半径，从而使得重力加速度随纬度的增加而增大，因此当纬度大于45时，订正值为正，纬度小于45时，订正值为负。纬度重力差订正时，用经过温度差订正后的气压值和当地纬度值，从气象常用表（第三号）第一表上查取纬度重力差订正值。高度重力差订正：由于重力加速度随海拔高度的增加而减小，因此当海拔高度高于海平面时，订正值为负，低于海平面时，订正值为正。高度重力差订正时，用经过温度差订正后的气压值和当地海拔高度值，从气象常用表（第三号）第二表上查取高度重力差订正值。纬度重力差订正值和高度重力差订正值相加得到的代数和，即为重力差订正值。用经过温度差订正后的气压值和重力差订正值相加得到的代数和，即为经过重力差订正后的气压值，称为本站气压。例：水银气压表的气压读数P=765.55mm，附属温度=12.5，当地纬度=30，海拔高度h=50m，求本站气压。气压读数：765.55mm仪器差订正值： -0.05mm 仪器检定证上的器差订正表765.55+（-0.05）=765.50mm温度差订正值：-1.56mm 气象常用表(第二号)765.50+（-1.56）=763.94mm 纬度重力差订正值：-1.01mm 气象常用表(第三号)高度重力差订正值：-0.01mm 气象常用表(第三号)重力差订正值：(-1.01)+(-0.01)=-1.02mm本站气压：763.94+(-1.02)=762.92mm将气压的单位由mm汞柱换算为hPa：762.92mm=1017.2 hPa 气象常用表(第二号)4海平面气压订正本站气压只表示当地海拔高度上的大气压强。气象上为了比较各地气压的大小，分析水平气压场，必须将各地的本站气压统一订正到海平面上，这种订正称为海平面气压订正或高度差订正，订正后的气压称为海平面气压。海平面气压（P0）= 本站气压值（Ph）+ 高度差订正值（C）（1）海拔高度低于15.0m时，高度差订正值为式中：h为当地海拔高度；t为当地年平均气温。（2）当海拔高度达到或过15.0m时，高度差订正值的计算方法如下：计算空气柱平均温度式中：tm为空气柱平均温度；t为观测时的气温；t12为观测前12小时的气温；h为当地海拔高度。用tm和h，由气象常用表（第三号）第四表查算出M值。用本站气压Ph 和M值计算出高度差订正值，计算公式为（二）空盒气压表空盒气压表又称固体金属气压表、变形气压表或弹性压力表，如图4-2所示，空盒气压表是一种便携式的气压观测仪器，便于携带和使用，适于野外观测使用。图4-2 空盒气压表空盒气压表利用金属空盒的弹性力与大气压力相平衡的原理制成，由感应部分、传递放大部分和指示部分构成。感应部分是一个或一组有弹性的密闭圆形金属空盒，金属空盒内近似真空，盒的两面都有圆形波纹，用以增大金属空盒的弹性。气压增大时，盒面内凹，气压减小时，盒面外凸。空盒的一端固定在底座上，另一端与传动放大部分连接。传递放大部分由传动杆、水平轴、拉杆、游丝等部件组成，将感应部分的微小变形进行传递放大1000倍以上，并带动指针偏转。指示部分由指针、刻度盘和附属温度表组成，根据指针在刻度盘上位置，即可读得当时的气压值。附属温度表用于读取附属温度。空盒气压表的观测及订正方法如下：观测附属温度表，读数精确到0.1。用手指轻击空盒气压表表面。待指针静止后，读取指针所指示的气压值，读数精确到0.1hPa。刻度订正：刻度订正是为了消除空盒气压表的刻度误差。对照气压读数值在空盒气压表检定证中查出刻度订正值，用气压读数值和刻度订正值相加得到的代数和，即为经过刻度订正后的气压值。温度订正：温度订正是为了消除温度的变化对金属空盒的影响，在空盒气压表检定证中查出温度变化1时的气压订正值，与附属温度值相乘得到温度订正值，再用经过刻度订正后的气压值和温度订正值相加得到的代数和，即为经过温度订正后的气压值。补充订正：补充订正是为了消除空盒气压表的残余变形引起的误差。在空盒气压表检定证中查出补充订正值，用经过温度订正后的气压值和补充订正值相加得到的代数和，即为实际的气压值。（三）气压计气压计又被称为自记气压计、空盒气压计，是自动、连续记录气压变化的仪器。由感应部分（金属弹性膜盒组）、传递放大部分（杆杠）和自记部分（自记钟、笔挡、自记笔、自记纸）组成，如图4-3所示。图4-3 气压计气压计的感应部分通常由57个空盒串接而成，其感应原理与空盒气压表相同。空盒的底轴固定在双金属片上，双金属片用以补偿温度变化对空盒变形的影响。气压计的传递放大部分和自记部分与双金属片温度计基本相同。由于自记钟筒走时的快慢，感应部件反应的滞后，传递机械的摩擦等原因，气压自记纸上的读数往往存在误差，需要进行时间订正和读数订正，订正方法与双金属片温度计、毛发湿度计相同。