寒假数学体验性作业.doc

寒假数学体验性作业 二、课题研究人：张航玮 三、课题研究目的：了解雪花为什么是对称的 四、研究过程 当我们看到天空中纷纷扬扬的雪花时，仔细观察落在我们指尖的雪花，仔细观察落在我们指尖的雪花，就会发现雪花的美丽与神秘，对称而又复杂的形状，令无数人着迷。 （一）雪花是怎么形成的？ 雪花的成分是水，所以雪花的形成的物理步骤是：水蒸气→水→冰 空中的云朵便包含了水的物理变化形态。云可以由小水滴或小冰晶或混合组成，雨滴和雪花便是小水滴和小冰晶增长变大而成的。 下雪的云朵中，由于气温原因而存在很多小冰晶。这些小冰晶在相互碰撞时，冰晶表面会增热而有些融化，并且会互相沾合又重新冻结起来。这样重复多次，冰晶便增大了。另外，在云内也有水汽，所以冰晶也能靠凝华继续增长。 冰晶的增长完全是由完美力学而控制（共价键的作用），因此在显微镜下的冰晶会出现各种各样的形态。最有利于降雪的便是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。当一团空气对于冰晶说来已经达到饱和的时候，对于水滴说来却还没有达到饱和。这时云中的水汽向冰晶表面上凝华，而过冷却水滴却在蒸发，这时就产生了冰晶从过冷却水滴上吸附水汽的现象。在这种情况下，冰晶增长得很快。 当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候，就会冻结沾附在冰晶表面上，使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时，便落到地面，这就是雪花。 （二）雪花为什么各有形态，样式不一？ 雪花的形状会受到空气的温度和湿度的影响。当空气中寒冷的水滴冻结到尘埃粒子上，就会形成雪花。雪花所处大气的湿度和温度决定了冰晶会成为什么样的形状，事实上，雪花的形状具有无数种可能。 （三）为什么大多数雪花呈六角形？ 原来雪花的基本组织是冰胚，每一个冰胚是由五个水分子组成的。其中四个水分子虽在一个四面体的顶角上，另有一个水汾子?于四面体中心。许多冰胚互相连接，就组成冰晶，话多冰晶结合，就形成了雪花。因此，雪花之所以呈六角形，是与一些水分子怎样结合成为冰胚，以及冰胚怎样结合成冰晶等有关。? 不过，在极地，有时由于大气中的水汽不足，湿度极低，水汽结晶过程十分充裕，冰晶最终能形成六棱柱状的标准形态。因此，在极地区，有时就能看到降下来的雪不是片状的雪花，而是一些六棱柱形的雪晶。 为什么雪花是对称的？ 光是六形的结合，并不一定能组成很对称的六角形雪花的，根据研究，雪花在空中飘浮时本身还会振动。这种振动，是环绕对称点而进行的。这样，就保证了在增长过程中的雪花，始终保持六角形。至于六角形的千姿百态，则与雪花在空中飘浮时，空中的温度和湿度条件不同有关。 在我国南方，由于近地面空气温度比较高，雪花从空中飘落下来，就会部分融化，变为湿雪花，六角形就会有些破坏。湿雪花在空中互相碰撞，还会粘并起来，形成不规划的鹅毛雪片。 ? 美丽的图案，复杂的形状，对称的样式，轻盈的姿态。通过这次的小课题，我了解到雪花的形成与秘密。 雪花的美丽让人着迷，有的人画在纸上，有的人记录在相机里，而我把它记在心里。