第一节冷热不均引起大气运动教案Word文件下载.docx

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1、热力环流的动态过程引起的等压面的弯曲方向。

2、影响大气水平运动的“三力”及其作用下的风向。

课时安排2课时

教学过程

第一课时

新课导入

我们学习了行星地球，知道地球是宇宙中一颗既普通又特殊的天体。

提问引导：

1、为什么说地球是一个普通的天体？

2、为什么说地球是颗特殊的天体？

如果地球上没有大气，也就没有生物界，没有人类及其赖以生存的自然环境。

大气是自然地理环境中最活跃的组成部分。

我们从这节课开始探讨地球上的大气。

介绍围绕在地球周围的厚厚的大气，不仅提供了动植物维持生命活动所需要的各种气体，而且还是地球上生物生存不可缺少的保护层。

同时，大气中进行着各种不同的物理过程，产生着各种不同的物理现象，它们对自然地理环境的形成和变化具有深刻的影响，对人类的生产和生活也具有重大作用。

过渡地球周围的大气好像一部巨大的机器，日夜不停地运动着。

它的运动形式多种多样，范围有大有小，正是这种不停的大气运动，形成了地球上不同地区的天气和气候。

大气为什么会运动，以及怎样运动这是我们这一节课要学习的内容。

问题导思

大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换，请阅读教材图2.1大气的受热过程，思考：

1、地球大气最重要的能量来源是什么？

2、复述大气的增温原理？

3、近地面大气主要、直接的热源是什么？

4、物体的温度与辐射中最强部分的波长的关系？

太阳辐射和地面辐射分别为何种类型？

5、何为大气逆辐射？

总结讲解

1、地球大气最重要的能量来源是太阳辐射能。

2、投射到地球上的太阳辐射能，要穿过厚厚的大气，才能到达地球表面。

太阳辐射能在传播过程中，部分被大气吸收或反射，大部分到达地面，并被地面反射和吸收。

地面吸收太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气。

这种辐射热交换是大气增温的最重要方式（图2．1）。

3、近地面大气主要、直接的热源是地面。

从大气的受热过程来看，地球大气对太阳短波辐射吸收得较少，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面；

而大气对地面长波辐射吸收得却比较多，地面辐射放出的绝大部分热量能够被大气截留下采。

大气的受热过程影响着大气的热状况、温度分布和变化，制约着大气的运动状态。

4、物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；

反之则越长。

由于地球表面的温度比太阳低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射长得多。

相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。

5、大气在增温的同时，也向外辐射热量。

大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。

大气辐射中向下的部分，因为与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。

探究活动

结合我们刚才介绍的大气的受热过程，思考完成教材29页活动：

“月球表面和地球表面受热过程比较”，通过该活动让学生思考大气逆辐射的作用，理解大气逆辐射对地表昼夜温差的减缓作用，进一步认识大气对地面的保温作用。

探讨学案探究点一　大气的受热过程

导引、思考、思考我们日常生活中烧一锅开水时，锅里沸腾的开水，中间水向上冒，锅边水往下沉，并思考探讨学案探究点二。

总结、引导、学生活动以上这两种现象都是由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。

这就是我们今天要讲的第二个问题：

热力环流

由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。

它是大气运动的一种最简单的形式。

那么热力环流的具体过程是怎样的呢？

请大家阅读教材P30图2.3，思考热力环流的形成原理？

点评下面我们就这两幅图一起来分析一下热力环流的动态过程。

（1）若A、B、C三地（如左上图）受热均匀，则

①三地气温相同；

②三地气压相同；

③三地气压随高度递减的规律相同；

④三地上空同一水平面上各点的气压相等，等压面为互相平行的水平面。

（2）若A地受热（如右上图），则

①A地气温较高，B、C两地气温较低；

②A地空气受热膨胀上升，B、C两地空气相对冷却下沉，引起空气的垂直运动；

③A地近地面空气膨胀上升，密度减小，气压降低，B、C两地近地面空气相对冷却下沉，密度增大，气压升高，三地近地面处同一水平面上的气压A地较小，B、C两地较大，迫使空气从B、C流向A，导致空气水平运动，此时三地近地面的等压面不再是水平面，在气压较低的A处，等压面往下移，在气压较高的B、C处，等压面往上移；

④A地上空一定高度A′处，因上升的空气聚积密度增大，气压比同一水平面上周围地区高，B′、C′处因空气下沉后密度减小，气压比同一水平面上的周围地区低，空气就从气压较高的A′处流向气压较低的B′、C′处，形成热力环流。

由于同一水平面上的A′、B′、C′点三地气压不再相等，等压面也不再是水平面，在A′处往上移，在B′、C′处往下移，就形成了弯曲的等压面。

空间气压值相等各点所组成的面，称为等压面。

等压面凸起的地方是高压区，等压面下凹的地方是低压区。

特别注意：

气压、气温、高度三者之间的关系。

小结

探究、讨论、拓展

请同学们探讨30页活动3并做以下思考：

某城市为我国重要的钢铁、化学工业基地，该城工业区、商业、文化及住宅区的分布如简图所示，住在该城的居民们发现，白天商业、文化和住宅区的大气污染现象会加剧，每到夜晚则减轻，请分析其原因。

还有，该城市是新兴工业城市，这里的老居民们说，现在一年中阴天的日子比过去多了，请分析其现象及原因。

教师点评以上内容，结合其地理位置，可做如下分析：

白天，山坡地面接受太阳辐射后温度升高、地面长波辐射增强，山坡上的空气因为受地面长波辐射后增温并膨胀上升，这样，白天就出现沿山坡向上爬升的气流，这股气流也就把谷底工业区排放的大气污染物带到坡面上部的文化、商业和住宅区，加剧了污染。

而到了晚上，山坡首先降温，山坡上的气流变为收缩下沉，工业区的污染物被抑制上升，商业、文化和住宅区的污染则得到减轻。

因此，这一城市的住宅区的大气污染现象，白天加剧，夜晚减轻。

这一原理，指大气在山谷与山坡之间的环流运动，我们习惯称之为山谷环流，也即山谷风。

第二问的分析：

该市是工业区，工厂建成后，工厂在生产过程中向大气中排放的大量固体杂质成为水汽的凝结核，凝结核的增多使城市上空的水汽更容易发生凝结现象，因此，这一地区的阴天也就多了。

提问引导

1．大气环流形成的根本原因是什么？

2．说说城市风、山谷风、海陆风的风向及变化。

承转

通过上节课的学习已经知道，大气运动有两种基本形式；

水平运动和垂直运动，其中对我们影响最大的是大气的水平运动，也就是风。

今天我们专门来学习它。

导学请同学们先来猜个谜语：

看不见来摸不到，四面八方到处跑，跑过江河水生波，穿过森林树呼啸。

打一自然现象，然后阅读教材P31—32内容，思考回答：

1、形成风的直接原因是什么？

2、受哪个力的作用下，风向与等压线是平行的？

这种风向在什么地方存在？

3、试说明风的形成过程及其风在不同力的作用下，风向的变化情况。

气压梯度力

（1）气压梯度：

单位距离间的气压差。

（2）水平气压梯度力：

促使大气由高气压区流向低气压区的力。

方向：

垂直于等压线，由高压指向低压；

大小：

与气压梯度成正比；

2．水平地转偏向力——只改变风向，不改变风速

（1）方向：

北半球右偏、南半球左偏；

（2）判定：

（北半球）背风而立，高压在右，低压在左。

（南半球）背风而立，高压在左，低压在右。

3．摩擦力——既改变风向，又改变风速

（1）方向：

与运动方向相反

（2）可以减小风速

讨论我们刚才介绍了影响大气的水平运动——风的三种作用力，请大家思考是否所有位置的风都受到这三种力的影响呢？

点评在理想状态下，空气质点只受一个力即水平气压梯度力的作用时，水平气压梯度力垂直于等压线，并由高压指向低压。

如果没有其他外力的影响，风向应该与气压梯度力的方向一致，即风向垂直于等压线。

讨论在实际生活中，空气质点还受地转偏向力因素的影响，在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下的风向又如何呢？

点评大气是在自转的地球上作水平运动的，所以当大气一开始运动，马上就受到地转偏向力的影响，使风向逐渐偏离了气压梯度力的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。

这样在水平气压梯度力和水平地转偏向力作用下形成的风，请同学们读P34图2.6。

图上表示了北半球平直等压线的情况。

初始状态时，空气质点垂直等压线运动（按水平气压梯度力的方向）。

最终状态时，风向平行于等压线。

这个过程是水平气压梯度力和水平地转偏向力逐步建立平衡的过程，在这个过程中，空气质点始终是按两个力的合力方向运动，而水平地转偏向力始终是垂直于运动方向的右侧，所以使得风向不断地右偏。

最后，风向平行于等压线，此时，水平气压梯度力与水平地转偏向力大小相等，方向相反，其合力为零，达到平衡状态，空气运动不再偏转而作惯性运动，形成了平行于等压线吹的稳定的风。

通常把这种稳定的风叫地转风，因为它只考虑了气压梯度力和地球自转的影响，所以叫地转风。

地转风是大气运动最简单的情况，它在高空平直等压线的情况下是实际存在的。

依此原理，可以推导出风与气压场之间的关系：

人背风而立，低压在左，高压在右，通常称之为风压定律。

所以，高空大气中的风向，是气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。

在这个形成过程中，地转偏向力只改变风的风向，不能改变风的速度。

承转讲解实际在近地面还存在摩擦力，这种再加上摩擦力的作用下，风向又表现为一种新的情形。

我们已经介绍了摩擦力是指地面与空气之间，以及运动状况不同的空气之间互相作用而产生的阻力。

近地面的大气层里平直等压线的情况下，当水平气压梯度力与地转偏向力和摩擦力两种力的合力达到平衡时，形成斜穿等压线吹的风，这便是近地面风的情况。

请同学们读教材P32图2.7，讨论图中风向的形成。

从图中可以看出，因为摩擦力永远和运动方向相反，即与风向相反，而水平地转偏向力又在运动方向右侧90°

，即与风向垂直，所以，摩擦力与水平地转偏向力的合力和水平气压梯度力达到平衡时，风是斜穿等压线吹的。

即风向与等压线之间成一夹角。

摩擦力对风有阻碍作用，可以减小风速。

所以，摩擦力既影响风向，又影响风速。

小结三个力与风向的关系

作用在大气上的力

力的方向

风向

水平气压梯度力

垂直于等压线，由高压指向低压

一个力作用时，垂直于等压线，由高压指向低压

水平地转偏向力

垂直于风向，北半球右偏，南半球左偏

二个力平衡时，平等于等压线，（北半球）背风而立，高压在右，低压在左

摩擦力

与风向相反

三个力共同作用时，与等压线斜交，（北半球）背风而立，高压在右，低压在左

课后练习

1．读下图，完成下列要求。

（1）在等压线图中A点处，绘出近地面的形成风向和受力情况（北半球）。

（2）一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度，在这个范围内的风向等压线。

摩擦力愈大，风向与等压线之间的夹角。

（3）越往高空，风向与等压线之间的夹角。

（4）风速随高度增加而。

２．读右图，完成下列要求（这是一道高考题）。

（1）在图上画出有摩擦力时，A点空气匀速运动的方向V。

（2）回答：

F1是力，它与方向；

F2是力，它与方向；

F3是力，它与方向。

参考答案

1、

（1）见右图，其中F1是水平气压梯度力，F2是地转偏向力，F3是摩擦力，V是风向（3）斜穿越大（4）越小（5）增加

2、

（1）如下图所示

（2）水平气压梯度等压线垂直地转偏向空气运动垂直摩擦空气运动相反读右图，完成下列要求：

课后作业：

完成学案

板书设计

教学反思

学案参考

课前准备区

太阳辐射能　吸收　反射　太阳辐射能　地面辐射　大气逆辐射　高低纬度间的温度差异　地面冷热不均　上升　低　高　下沉　高　低　气压高

气压低　受热　上升　下沉　气压

水平气压梯度　水平　风　直接　垂直于　高　低　垂直　右　左

相反　垂直于　平行于　斜交

课堂活动区

探究点一

1．太阳辐射穿过大气时，大气吸收、反射太阳辐射，对太阳辐射产生削弱作用。

2．由图可知，大气的受热和保温过程可以概括为三个阶段：

（1）“太阳暖大地”：

太阳辐射能是地球最主要的能量来源。

太阳辐射在穿过大气层时，大气对太阳辐射起削弱作用，小部分能量被吸收（臭氧和氧原子吸收大部分波长较短的紫外线，水汽和二氧化碳吸收一部分波长较长的红外线）和反射（云层和大颗粒尘埃反射作用较强），大部分透过大气射到地面，地面因吸收太阳辐射能而增温。

（2）“大地暖大气”：

地面增温的同时向外辐射热量。

相对于太阳短波辐射，地面辐射是长波辐射，除少数透过大气返回宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。

（3）“大气还大地”：

大气在增温的同时，也向外辐射热量，既向上辐射，也向下辐射，其中大部分射向地面，称为大气逆辐射，大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。

考例探究1　D　[露的形成必须有近地面大气降温这一过程，天气晴朗，云量少，大气逆辐射弱，近地面降温快，易形成雾或露。

]

探究点二

1．由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。

2．热力环流的形成过程

热力环流是由于近地面冷热不均而形成的一种环流形式，结合等压面示意图对其形成过程分析如下：

可简单归纳为：

近地面冷热不均→气流的垂直运动（上升或下沉）→近地面和高空在水平面上气压差异→大气的水平运动→形成高低空热力环流。

3．常见的热力环流

（1）海陆风

（2）山谷风

（3）城市风

考例探究2　A　[热力环流是由地面冷热不均引起的大气运动。

近地面空气受热，气体膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低压，高空相反为高压。

探究点三

1．形成风的直接原因——水平气压梯度力。

水平气压梯度力有三个特点：

一是由高压指向低压；

二是垂直于等压线；

三是其大小与水平气压梯度（单位距离间的气压差）成正比。

2．风的形成主要受三个力的作用，它们分别是水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。

它们对风向、风速各具有不同的影响，结合图示具体分析如下：

（1）水平气压梯度力与风速、风向

水平气压梯度力是形成风的直接原因，在它的影响下水平面上风由高压区流向低压区，风向垂直于等压线；

一般来说，单位距离间水平气压梯度越大，则水平气压梯度力越大，风速往往越快，如图分析所示。

（2）地转偏向力与风向

地转偏向力促使物体水平运动方向产生偏转，它作用于风，只是使风向发生改变，不影响风速。

地转偏向力始终与风向垂直，在北半球促使风向右偏，在南半球促使风向左偏。

在赤道上，不偏转。

如图所示：

在水平气压梯度力与地转偏向力共同作用下形成西风（北半球）只有水平气压梯度力和地转偏向力时，二力平衡后，风向与等压线平行。

实际大气中，在高空摩擦力忽略不计，最终风向平行于等压线。

（3）摩擦力与风速

摩擦力的方向始终与风向相反，作用在一条直线上，使风速降低。

当三力共同发挥作用时，风向与等压线有一个夹角。

考例探究3　C　[水平气压梯度力和摩擦力既影响风速，又影响风向；

地转偏向力只影响风向，不影响风速。