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地理实验设计——河流地貌模拟实验

河流地貌是一种最常见的地貌类型，是高中阶段自然地理教学的重点之一。河流地貌的形

成过程历经长时期的变化，其形成地点大多远离学生直接接触的生活环境，因此很多学生感到难以理解河流地貌的形成原因。河流作用较为复杂，所以理想的河流地貌实验是在室内大型场所，全程模拟降水、河道和地表物质等因素，同时尽可能多地展现河流从上游到下游的所有地貌类型。但对于中学教学而言，这样操作显然既没有必要也不现实。中学涉及的河流地貌类型较少，实验教学的主要目的是让学生通过直观观察体会河流作用的影响，因此要

适当突出观察重点，控制好关键变量，让学生能够集中注意力观察特定部位发生的显著变化。

为此，我们设计了四个简单实验，分不同河段来认识局部地区主要的河流地貌形成过程。这四个实验可以分不同时间进行，待全部实验结束后，教师可以在此基础上再引导学生从整体视角理解河流地貌的发育过程。由于河流的搬运作用很容易理解，所以这四个实验重点关注了侵蚀和堆积作用下几种常见的典型河流地貌类型。

实验一是发生在河流上游的侵蚀模拟实验。学生可以观察到下蚀、侧蚀和溯源侵蚀现象。教师也可以进一步和水土流失实验结合进行演示。实验二模拟了河流上游ft口附近的堆积地貌形成过程。学生可以观察到明显的形似扇状的沉积物质。实验三是发生在河流中游的侵蚀模拟实验。凸岸和凹岸的对比效果非常直观。实验四模拟了河流末端(入海口)附近的堆积地貌，虽然实际的三角洲形成机制更为复杂，但该实验基本上能够说明其形成的大致机理过程。教师也可以引导学生比较三角洲与冲积扇的形成过程，分析它们的差异。总体来看，第一个实验操作稍复杂，后三个实验操作简单，但结果都非常直观，能够有效激发学生的学习动机，有助于他们掌握相关知识并形成科学的思维方式。

实验一：河流上游侵蚀地貌模拟实验

1.实验原理与实验目标

(1)实验原理：河流在流动过程中，会破坏和搬运地表物质，形成侵蚀地貌。

(2)实验目标：理解河流侵蚀对地貌形成的影响。

2.实验器材

大小不等的砂砾和泥土的混合物、一端开口的长方形木盒(可用硬质的鞋盒代替)、两大瓶水、一块砖和几本书(用于垫高一端)、一面牙签做的小旗。

3.实验步骤

(1)将泥沙装入木盒中并适当加固，垫高木盒一端，使木盒与地面大约呈30°-45°夹角，形成一个斜坡。

(2)将小旗子插在木盒顶端处(见图1)。

(3)开始向木盒中距小旗约5cm的下坡处持续浇水，观察坡面的变化。

(4)补充泥沙，恢复坡面，然后在坡面上沿不同方向浇水，观察坡面的变化。

(5)将水瓶拿到更高处浇水(流速更快),观察坡面变化。

4.实验分析

(1)流水侵蚀使沟谷在深度、宽度、长度上发生了什么变化?

(2)沿同一方向浇注水流和不同方向浇注水流相比，坡面有何不同?

(3)不同河流流速对沟谷形状有怎样的影响?

5.结论与应用

(1)结论：河流对地表有下蚀、侧蚀和溯源侵蚀的影响；河流对地表侵蚀物质进行搬运，形成“V”型河谷；水流沿同一方向，侵蚀更为明显；流速增大时，侵蚀现象加剧。

(2)应用：该实验适用于高中地理“外力对地表形态变化的影响”相关内容的教学。

6.注意事项

(1)可以调整坡度，观察坡度对河流搬运作用的影响。

(2)在形成平直河流后可以将一个小石子放置在河道一侧，观察流水侵蚀形成弯曲河道的现象。

(3)此实验可以进一步改进为水土流失模拟实验。实验仪器需要两个木盒进行对比，涉及坡度(大或小)、降雨量(大或小)、降水强度(强或弱)、植被覆盖(有或无),以及土壤类型(砂土或黏土)等5个变量。例如，通过观察泥沙沉积物，在降雨量、降水强

度、土壤类型和植被覆盖相同的情况下，坡度增加后侵蚀有何变化?进而可以探讨退耕还林政策对坡度的具体要求。再如，用水流浇一个有植被(草皮)覆盖的木盒和一个裸露土壤的木盒，可以看到植被在防止土壤侵蚀、保持水土及涵养水源方面的显著作用。同理，还可以验证降水量、降水强度和土壤类型的影响。一般而言，相同情况下坡度越大，侵蚀程度越严重；降水量与降水强度越大，侵蚀程度越严重；植被覆盖越好，侵蚀程度越小；沙土土质比黏土土质的水土流失情况更严重。

类似实验在小学科学课程中也有涉及，但只是进行实验观察，说明结果。在中学阶段，教师要引导学生将坡度、植被覆盖、降水强度等作为影响土壤侵蚀程度的变量进行观察。可以列出表格，归纳总结不同变量影响下的侵蚀结果。也可以在此基础上，将实验结果绘制成图表，从而进一步探讨大概的函数关系。

实验二：ft前冲积扇模拟实验1.实验原理与实验目标

(1)实验原理：河流在流动过程中会破坏和搬运地表物质，这些物质在河流搬运能力减弱的情况下，会沉积下来形成沉积地貌。在ft地地带，河流携带大量泥沙流出ft谷地区后