测量上层风

【准备工作】

一个充上比空气轻的气体的气球、两个量角器、米尺、一块 40×2×2 厘米的木条、一个砝码（或秤砣）、一些大头针、一块带秒针的表、一个白线轴

【制作和测量方法】

按图 4.2.5.所示，把一个量角器用平头针固定在木条的边上，使量角器的直边与木条上的上边缘平行。用一根线把砝码从量角器的中心垂下作为铅锤（把一根饮料吸管固定在木条顶部可以使观测更方便）。现在，你有了一个简单的手持经纬仪。

图 4.2.5.测量上层风

当铅锤线定在 90 度（从量角器上读出）时，经纬仪是水平的。当铅锤线定在 80 度时，经纬仪倾斜的角度是 10 度。经纬仪倾斜的角度可以用 90 度减去铅锤线所指示的角度。

可以先在教室内练习使用经纬仪。让一个学生站在教室内离墙一定距离

（3 至 5 米）的地方，找到学生看屋顶时的视线与水平的夹角。夹角的度数可以这样得到：手持经纬仪，通过吸管的孔道观看屋顶。用 90 度减去看到屋顶时垂线所指度数，即为所需夹角度数。学生要在一张绘图（坐标）纸上划分出若干测量单位，标出从学生站的地方到墙的水平距离。在这条线的终端

注上用经纬仪测出的角度。利用这个距离和角度，可以算出学生水平视线以上天花板的高度。例如，如果学生站在离墙 7 米远的地方，测出的仰角是 30

度（经纬仪上指的是 60 度），天花板距学生水平视线的高度则是 3.5 米左右。加上学生眼睛到地面的高度，可以算出房屋内部的高度。

用一根长线拴住气球，以便随时可以把它从天花板上拉下来。把气球压在地板上再松开手，测量气球上升到天花板所需时间。重复做几次，得到气球从地板上升到天花板的平均速度（用天花板的高度除以上升时间，即可得到上升速度）。

现在学生可以把气球拿到室外测量上层风。分别让不同学生做以下工作：

经过几分钟的观测记录，每隔 30 秒气球的位置就可以在图上标定出来，在水平和垂直距离上使用相同比例尺，可以测量出它的水平运动。