课标版高中地理 第2章 地球上的大气 第1节 冷热不均引起大气运动名师优质学案 必修1.docx
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课标版高中地理第2章地球上的大气第1节冷热不均引起大气运动名师优质学案必修1
第一节 冷热不均引起大气运动
学习目标：
1.能够运用图表分析说明大气受热过程及大气保温作用的基本原理。
（重点、难点）2.理解热力环流的形成过程及生活中常见的热力环流形式。
（难点）3.理解大气水平运动的规律，并能在等压线图上判断风向及风力大小。
（难点）4.能够运用大气受热过程、热力环流的相关原理解释有关自然现象。
（重点、难点）
[自主预习·探新知]
一、大气的受热过程
1．能量来源：
太阳辐射能。
2．直接热源：
地面是近地面大气主要的、直接的热源。
3．受热过程
4．两大作用
（1）大气对太阳辐射的削弱作用：
主要包括吸收、反射和散射。
（2）保温作用：
大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。
5．意义
[特别提醒]
（1）大气对太阳辐射的吸收具有选择性：
臭氧强烈吸收紫外线；水汽和二氧化碳主要吸收红外线。
（2）大气逆辐射是大气辐射的一部分，白天和晚上是始终存在的，并且白天辐射更强。
二、热力环流
1．大气运动
（1）能量来源：
太阳辐射。
（2）根本原因：
太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的热量差异。
（3）意义
2．热力环流——大气运动的最简单形式
（1）概念：
由于地面冷热不均而形成的空气环流。
（2）形成过程
①A地受热，空气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；D处空气聚集，密度增大，形成高气压。
②B、F地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；C、E处空气密度减小，形成低气压。
③水平运动：
在同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区。
[特别提醒]
（1）垂直方向上的气压值总是近地面大于高空，同一水平面上的气压值是高压大于低压。
（2）气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面上的气压差异引起的。
三、大气的水平运动
1．风的形成过程
⇒
⇒
⇒
2．风形成的原因
（1）直接原因：
水平气压梯度力。
（2）根本原因：
地面受热不均。
3．高空中的风和近地面的风比较
类型
受力
风向
图示（北半球）
高空中的风
水平气压梯度力和地转偏向力
与等压线平行
近地面的风
水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力
与等压线之间成一夹角
[特别提醒]
（1）影响风力大小的最直接因素是水平气压梯度力，水平气压梯度力越大，风力越大。
（2）风力大小还要考虑摩擦力的大小，地面障碍越多，阻挡作用越强，摩擦力越大，风力越小。
（3）地转偏向力不影响风力大小，只影响风向，北半球右偏，南半球左偏。
[自主诊断]
1．太阳辐射是大气能量的根本来源。
（ ）
2．大气的绝大部分成分都可以直接吸收太阳辐射。
（ ）
3．垂直方向上的气压差异是会随大气运动而变化的。
（ ）
4．大气运动的方向总是由高压指向低压。
（ ）
5．地转偏向力既影响风速也影响风向。
（ ）
6．植树造林可有效减弱风速。
（ ）
【提示】 1.√ 大气的能量主要来源于太阳辐射能。
太阳辐射将热量传给地面，地面再将热量传给大气，因此大气能量的根本来源是太阳辐射能。
2．× 太阳辐射透过厚厚的大气层时，大气中只有臭氧等少数成分可以直接吸收太阳辐射。
3．× 垂直方向上，总是近地面的气压高于高空的气压。
4．× 气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面上的气压差异引起的。
5．× 地面受热不均，产生水平气压差异，形成了水平气压梯度力，促使风由高压吹向低压。
6．√ 植树造林可增大地面摩擦力，使风力减弱。
[合作探究·攻重难]
大气的受热过程
2018年年底，我国将发射“嫦娥五号”月球探测器，实现区域软着陆及采样返回，全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。
但民间热议的“月球移民”难度依然较大。
这是因为月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127℃；夜晚，温度可降到－183℃。
【思考交流】
1．请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收（大气对太阳）、反射（大气对太阳）、地面辐射、大气逆辐射。
【提示】
2．月球上的气温变化为什么会如此剧烈？
【提示】 月球上没有大气层，不能对昼夜温度进行调节。
3．地球、月球与太阳的距离相当，为什么地球上的气温比较稳定呢？
【提示】 地球上有大气层，白天，大气层削弱太阳辐射，使到达地面的太阳辐射减少，温度上升缓慢；夜晚，大气逆辐射对地面有保温作用，使地面温度下降缓慢。
4．运用“大气的受热过程”原理，分析塔里木盆地昼夜温差大的原因。
【提示】 塔里木盆地晴天多，白天，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高；夜晚，大气逆辐射弱，保温作用弱，气温低，故昼夜温差大。
[归纳总结]
1．大气的受热过程和保温作用
大气通过对太阳短波辐射和地面长波辐射的吸收，实现了受热过程，而大气对地面的保温作用是大气受热过程的延续。
具体图解如下：
2．大气受热过程在生活中的应用
（1）解释温室气体大量排放对全球变暖的影响
→
→
→
→
（2）在农业中的应用：
利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；果园中铺沙或鹅卵石不但能减少土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。
（3）利用大气的削弱作用原理分析某一地区太阳能的多寡，如高海拔区，空气稀薄，大气的削弱作用弱，太阳能丰富；内陆地区，晴天多、阴雨天气少，大气的削弱作用弱，太阳能丰富。
1．下图为太阳辐射、地面辐射和大气辐射关系示意图。
读图，完成
（1）～
（2）题。
（1）对流层大气热量主要直接来源于（ ）
A．① B．② C．③ D．④
（2）深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强（ ）
A．①B．②C．③D．④
（1）C
（2）B [第
（1）题，由示意图可以直接看出对流层大气的热量主要直接来源于③地面辐射。
第
（2）题，深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强②大气逆辐射，从而起到对地面的保温作用。
]
2．温室大棚是目前进行蔬菜反季节种植的主要技术手段。
菜农们有时会设法增加棚内CO2浓度。
回答
（1）～
（2）题。
（1）若温室大棚中CO2增加，可提高蔬菜生长速度，原因是（ ）
A．CO2能防止病虫害发生
B．CO2的保温作用可提高夜间温度
C．CO2可提高土壤的肥力
D．CO2是蔬菜光合作用的主要原料
（2）在夏季，菜农有时会给大棚覆盖黑色尼龙网，其目的是（ ）
A．增加大气逆辐射，降低棚内温度
B．阻止地面辐射，防止夜间温度过低
C．削弱太阳辐射，减少农作物水分蒸腾
D．增加地面辐射，提高农作物存活率
（1）B
（2）C [第
（1）题，CO2属于温室气体，能够强烈吸收地面长波辐射，并通过大气逆辐射将地面损失的热量返还地面，起到保温的作用。
第
（2）题，夏季太阳辐射强烈，给蔬菜大棚覆盖黑色尼龙网可削弱太阳辐射，避免大棚内温度过高，减少作物水分蒸腾。
]
热力环流
孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛孔明发明的。
当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。
孔明制成会漂浮的纸灯笼，系上求救的信息，其后脱险，于是后世就称这种灯笼为孔明灯。
【思考交流】
1．诸葛孔明发明的如此简陋的设施是怎么升空的呢？
【提示】 孔明灯里的空气受热后膨胀上升。
2．孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理呢？
【提示】 热力环流。
[归纳总结]热力环流的形成
1．热力环流的形成——“一个关键、四个步骤”
（1）“一个关键”是确定近地面两点的冷热。
热容量大的地球表面，白天气温较低，夜晚气温较高；热容量小的地球表面，白天气温较高，夜晚气温较低。
（2）“四个步骤”
①热上升、冷下沉——近地面热空气上升，近地面冷空气下沉。
②热低压、冷高压——近地面冷的地方形成高压，近地面热的地方形成低压。
③近地面和高空气压性质相反——近地面为高压，其高空为低压；近地面为低压，其高空为高压。
④水平气流从高压流向低压。
2．理解热力环流的形成，关键抓住以下三点关系
（1）温压关系（如上图中甲、乙、丙三地所示）：
（2）风压关系：
水平方向上，风总从高压吹向低压（如上图中①②③④处风向所示）。
（3）等压面凸凹关系：
近地面与高空的等压面凸起方向相反。
3．常见热力环流形式的图示分析及应用
（1）海陆风
①成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键
②影响与应用
海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。
（2）山谷风
①成因分析——山坡的热力变化是关键
②影响与应用
山谷（小盆地）常因夜间冷的山风吹向谷底（盆地），使谷底（小盆地）内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。
所以，山谷（小盆地）地区不宜布局污染工业。
（3）城市热岛效应
①成因分析——“城市热岛”的形成是突破口
②影响与应用
一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。
[方法技巧] 等压面图的判读方法
等压面是空间气压值相等的点组成的面，等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的线。
等压面图表示气压的垂直分布状况，等压线图表示气压的水平分布状况。
（1）在同一地点不同海拔上，海拔越高，气压越低。
如图PA>PE。
（2）在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。
如图PA（3）同一水平面上，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低”。
（4）同一垂直方向上，近地面和高空的气压区类型相反，即近地面为高压，其高空则为低压。
3．读下图，回答
（1）～
（2）题。
（1）如果此图为热力环流侧视图，则以下说法正确的是（ ）
A．引起热力环流的原因是地面冷热不均
B．温度：
A>B>C>D
C．热力环流是大气运动最复杂的形式
D．气压：
D>A>B>C
（2）如果此图表示的是山谷风示意图，那么上升气流③表示的可能是（ ）
①白天的谷地 ②白天的山坡 ③夜晚的谷地 ④夜晚的山坡
A．①② B．②③
C．③④D．①④
（1）A
（2）B [第
（1）题，由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流，是大气运动最简单的形式。
A处空气冷却收缩下沉，近地面形成高压；B处空气受热上升形成低压。
因此，就气压来看，应是A>B>C>D；就温度而言，应为B>A>C>D。
第
（2）题，在山区，白天山坡上的空气增温强烈，暖空气沿坡上升，形成谷风；夜晚山坡上的空气因为热量散失多，温度降低幅度大，密度增大，因而沿坡下沉流入谷地，形成山风。
]
4．读下图，回答
（1）～
（2）题。
（1）四点中气压最高的是（ ）
A．A点B．B点C．C点D．D点
（2）有关图中各点大气运动和天气的叙述正确的是（ ）
A．A点为下沉气流
B．高空大气由D点流向B点
C．近地面大气由A点流向C点
D．C点在高压控制下，是晴朗天气
（1）C
（2）D [第
（1）题，根据高空等压面的弯曲情况可判断出近地面A和C两地的气压和气温状况。
A处高空等压面向高处凸出，说明A处的气流为上升运动，气温较C处高，气压则较C处低。
第
（2）题，从上题解析可知，A处气温高于C处，气流上升，气压较低；C处气温低，气流下沉，气压较高；水平方向气流从高压流向低压，即近地面气流由C处流向A处，高空气流由B处流向D处。
气流上升的地区往往形成阴雨天气，气流下沉的地区，天气是晴朗的，C处气流下沉形成高压，为晴朗的天气。
]
大气的水平运动
比较不同力作用下的风向示意图，共同探讨问题。
【思考交流】
1．高空的风和近地面的风在受力上有什么不同？
最终风向有何差异？
【提示】 高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力作用，最终风向与等压线平行。
近地面的风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力共同作用，最终风向与等压线斜交。
2．水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力各有什么特征？
【提示】
（1）水平气压梯度力：
始终垂直于等压线，由高压指向低压，当单位距离上水平气压差相等时，水平气压梯度力大小不变。
（2）地转偏向力：
始终与风向垂直，随着风速的增大而逐渐增大。
（3）摩擦力：
方向始终与风向相反。
3．利用所学知识和下面的三个风向图，判断有关问题并说明判断依据。
风向
甲
乙
丙
判断近地面还是高空
判断所在半球
判断高压区位置
【提示】 根据风向与等压线的关系可判断近地面的风和高空的风；根据风向向左偏还是向右偏可判断南、北半球；风一定由高压吹向低压。
风向
甲
乙
丙
判断近地面还是高空
近地面
近地面
高空
判断所在半球
南半球
北半球
南半球
判断高压区位置
B
A
A
[归纳总结]
1．三种不同受力情况对风向的影响比较
受力状况
风向
风压规律
图示
只受水平气压梯度力影响时
风向由高压指向低压且与等压线垂直
风的来向为高压
受水平气压梯度力与地转偏向力共同影响时
风向与等压线平行
在北半球背风而立，右边为高压，左边为低压；南半球反之
受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同影响时
风向与等压线成一个夹角
在北半球背风而立，左前方为低压，右后方为高压；南半球反之
2.风向的应用
（1）判断气压的大小：
顺着风向，气压值越来越小。
（2）判断南、北半球：
向右偏→北半球；向左偏→南半球。
（3）判断近地面和高空（高空忽略摩擦力）：
风向与等压线的关系：
成一夹角（或斜交）→近地面；平行→高空。
（4）判断高压和低压：
观测者背风而立，北半球高压中心位于其右后方，南半球高压中心位于其左后方。
[方法技巧] 在等压线图上确定某一地点风向的方法
第一步，在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头（由高压指向低压，但并不一定指向低压中心），表示水平气压梯度力的方向。
第二步，确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右（北半球）或向左（南半球）偏转30°～45°角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。
如下图（以北半球为例，单位hPa）所示。
在等压线图上判断风向时，可用“左右手法则”，北半球用右手，南半球用左手。
具体方法：
“伸出右（左）手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是气流偏转方向”。
高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面的风向与水平气压梯度力方向成一锐角。
如下图：
5．读形成某半球近地面的气压及各种力的示意图，回答
（1）～
（2）题。
（1）下列说法正确的是（ ）
A．图示气压场位于北半球
B．图中F2是使风力增强的地面摩擦力
C．图中等压线数值L1>L2
D．图中F3是使风向向左偏的地转偏向力
（2）图中促使大气产生水平运动的原动力是（ ）
A．F1 B．F2C．F3D．F2、F3的合力
（1）D
（2）A [本题组主要考查风和气压的关系。
在近地面，大气运动受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线斜交。
由图可知，Fl是水平气压梯度力，它与等压线垂直，且始终由高压指向低压，因此等压线数值L2>L1;F2是使风力减弱的摩擦力，其方向与风向相反；F3是使风向向左偏的地转偏向力，因此应位于南半球。
水平气压梯度力是促使大气产生水平运动的原动力即图中Fl。
]
6．读北半球近地面风向示意图，分析回答下列问题。
（1）力的名称：
a_______，c_______，d_______。
（2）a力的指向与等压线之间呈现什么关系？
_______________，其方向由_______指向________。
（3）若无d，只受a、c影响，b最终将与____平行。
（4）在实际大气中，b与等压线之间_________。
【解析】 从图中可以看出，箭头a是垂直于等压线，并且从高压指向低压，所以是水平气压梯度力。
箭头b是大气实际水平运动的方向（风向）。
由图可见，风向与等压线或水平气压梯度力（a）之间有一个交角，与地转偏向力（c）呈90°夹角，与摩擦力（d）的方向相反，在实际大气中，b同时受到三种力的作用，它与等压线斜交（北半球向右偏），假设b只受到水平气压梯度力和地转偏向力两种力的作用，b的方向将最终与等压线平行。
【答案】
（1）水平气压梯度力 地转偏向力 摩擦力
（2）垂直于等压线 高压 低压
（3）等压线
（4）并不完全平行，而是有个交角
[课堂小结]
[当堂达标·固双基]
读下面大气受热过程图，回答1～2题。
1．使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是（ ）
A．①—②—③ B．①—④—②
C．②—③—④D．③—④—②
2．近地面大气温度随高度升高而递减，其影响因素是箭头（ ）
A．① B．②C．③ D．④
1．B 2.B [第1题，近地面大气增温的过程是大部分①太阳辐射穿过大气层到达地面，地面增温后又以②地面辐射的形式将热量传递给大气，大气吸收地面辐射后增温。
第2题，近地面大气的直接、主要热源是②地面辐射。
]
读图，回答3～4题。
3．若图示为热力环流形式，则a地与b地的气压（P）和气温（T）状况是（ ）
A．Pa>Pb；Ta>TbB．PaC．PaTbD．Pa>Pb；Ta4．若图示地区在北半球，理论上c、d之间的稳定水平气流方向（风向）为（ ）
A．东风B．东北风
C．南风D．西南风
3．D 4.A [第3题，由图中垂直气流方向可知，a地气流下沉，b地气流上升，故气压Pa>Pb，气温Ta第4题，高空c地气压高于d地气压，风从c吹向d，受地转偏向力及气压梯度力影响，最终偏转成稳定的东风。
]
读北半球某区域等压线分布图，回答5～6题。
5．图中四个箭头中正确表示风向的是（ ）
A．① B．②C．③ D．④
6．图中四处风力最大的是（ ）
A．① B．②C．③ D．④
5．C 6.C [第5题，该图是北半球等压线分布图，风是由高压吹向低压，且与等压线斜交，根据图中风向情况，由高压吹向低压的只有箭头③。
第6题，从图看出，③点附近的等压线最密集，单位距离内气压差最大，水平气压梯度最大，故其风力最大。
]
[教材活动点拨]
教材P29活动
（1）大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式向地面输出能量，对地面起了极为重要的保温作用。
地球表面及大气层里保存着的这部分热量，是地理环境中发生的众多自然现象及其过程的能量源泉。
（2）有大气的地球，白天一部分太阳辐射在穿过大气层时被大气反射、散射和吸收，到达大气上界的太阳辐射不能全部到达地面，使地面温度不致上升太高。
夜间大部分地面辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流的方式层层上传，使大气温度不至于降得太低。
更重要的是大气在吸收热量的同时，又以大气逆辐射的方式，把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射热量的损失，使地表夜间的降温速度减慢。
正是由于大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，使得地表温度变化比较缓和。
没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月面，使月面温度迅速升高。
夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快。
所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。
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