学年高中地理 第二章 地球上的大气 第一节 冷热不均引起大气运动教学案 新人教版1 精品.docx
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第一节 冷热不均引起大气运动
第1课时 大气的受热过程与热力环流
1.大气的受热过程和保温作用的基本原理。
2.热力环流的形成过程及形成的地理现象。
一、大气的受热过程
1.能量来源
(1)地球大气最重要的能量来源:
太阳辐射能。
(2)近地面大气主要、直接的热源:
地面。
2.受热过程
(1)过程1——地面增温
太阳辐射能的大部分穿过大气层到达地球表面,被地面反射和吸收,地面温度上升。
(2)过程2——大气增温
地面以长波辐射形式把热量传递给大气,近地面大气吸收地面辐射的热量而升温。
3.意义
(1)影响着大气的热状况、温度分布和变化。
(2)制约着大气的运动状态。
二、热力环流
1.大气运动
(1)根本原因:
太阳辐射能的纬度分布不均→高低纬度间的热量差异。
(2)意义:
实现大气中热量和水汽的输送,形成各种天气变化。
2.热力环流——大气运动最简单的形式
(1)形成原因:
地面冷热不均。
(2)形成过程
图示
大气运动状况
垂直运动
A地受热多,近地面空气膨胀上升,近地面形成低压,高空形成高压;B、F两地受热少,空气冷却收缩下沉,近地面形成高压,高空形成低压
水平运动
近地面气压B、F大于A,则水平气流由B、F流向A;高空气压D大于C、E,则水平气流由D流向C、E
1.大气逆辐射只发生在晚上。
(×)
2.地球大气最重要的能量来源是(A)
A.太阳辐射 B.地面辐射
C.矿物能D.地热能
3.地面冷热不均是形成热力环流的直接原因。
(√)
4.近地面低压处等压面下凹,高压处等压面上凸,高空相反。
(×)
5.高空气压高说明气温低。
(×)
知识点一
大气的受热过程
[问题探究]
结合教材P28图2.1大气的受热过程。
讨论完成问题。
探究1 根据上图,先将下图中的内容填充完整,然后说明太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射的关系。
提示:
通过填充内容可以基本了解太阳辐射在地球上的转换过程,填充内容如下:
太阳辐射是地球能量源泉,太阳辐射穿过大气层到达地表的过程中,只有少量被大气吸收,大部分被地面吸收,地面升温;地面向外释放热量,形成地面辐射,地面辐射的热量被近地面大气吸收而升温;大气向地面方向辐射热量,即大气逆辐射,使地面损失的热量得到一定补偿,因此对地面起到保温作用。
探究2 为什么近地面随着海拔升高气温逐渐降低?
提示:
近地面大气的热量主要来自地面辐射,海拔低,离地面近,获得的地面辐射热量多,气温高;海拔高,离地面远,获得的地面辐射热量少,气温低。
探究3 若只考虑云量多少的影响,下面四种情况下,气温由高到低的顺序是________,简单说明理由。
A B C D
提示:
BADC 白天有太阳辐射,气温比夜间时高。
白天阴天时,对太阳辐射反射和吸收强,到达地面的太阳辐射少,地面温度比晴天时低,近地面气温比晴天时低;夜间时没有太阳辐射,以地面辐射为主,阴天比晴天情况下大气逆辐射强,气温高。
探究4 假如某地近三天的天气情况如下所示
根据所学原理判断,平均气温最高的是________,气温日较差最大的是________。
提示:
10月11日 10月10日 白天晴天时到达地面的太阳辐射比阴天时多,气温高,夜晚阴天比晴天的大气逆辐射强,气温高,故平均气温最高的是10月11日,气温日较差最大的是10月10日。
[总结深化]
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:
(1)近地面大气热量的主要、直接来源并非太阳辐射
大气吸收的热量主要为长波辐射,对短波辐射吸收很少。
太阳辐射为短波辐射,地面辐射为长波辐射,因此地面是近地面大气的主要、直接热源。
(2)大气逆辐射并非只有晚上存在
大气逆辐射是大气辐射的一部分,是始终存在的,并且白天辐射更强。
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①高海拔区:
空气稀薄,大气的削弱作用弱,太阳能丰富;②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。
[对点演练]
读大气受热过程示意图,回答1~2题。
1.①~④序号正确的是( )
A.①——地面辐射 B.②——大气辐射
C.③——太阳辐射D.④——大气逆辐射
2.图中,近地面大气的直接热源来自( )
A.①B.②C.③D.④
解析:
1.D 2.C 第1题,读图可知,①代表太阳辐射;②代表到达地面的太阳辐射;③代表地面辐射;④代表大气逆辐射。
第2题,地面是近地面大气主要的、直接热源,图中的③代表地面辐射。
知识点二
热力环流
[问题探究]
下面是教材P30图2.3热力环流的形成。
读图探究有关问题。
探究1 在热力环流的形成过程,主要表现为哪两种变化?
提示:
地表受热状况的变化(即受热或受冷却)、气压值的变化(等压面出现弯曲)。
探究2 受热和冷却的地方,空气是怎样运动的?
图示的热力环流形成的过程中,主导性的是垂直运动还是水平运动?
请分析原因。
提示:
受热膨胀上升,冷却收缩下沉。
在热力环流中,以垂直运动为主导。
近地面受热不均,产生大气的垂直运动(对流),然后产生水平方向上的气压差异,推动空气在水平方向上由高气压区流向低气压区,从而形成热力环流。
探究3 根据等压面弯曲方向,总结一下等压面弯曲方向与气压的关系。
提示:
高压处等压面向高空弯曲,低压处等压面向地面弯曲。
探究4 利用长方形的玻璃缸(长100厘米,宽30厘米,高40厘米)完成实验,将一盆黄沙和一盆草皮分别放置在玻璃缸两端。
用平整的胶合板把玻璃缸上部开口处盖严,将一束香点燃,放进小洞内,将电灯(1000瓦)打开(如下图):
观察烟雾的飘动情况,在图中用箭头表示出气流流动方向,并简要说明原理。
提示:
由于黄沙和草皮比热不同,升温速度不同,黄沙一侧升温快,草皮一侧升温慢,形成顺时针方向的气流运动。
探究5 根据热力环流有关原理,找出下面所示情况表示正确的图示,并在图中画出近地面的等压面线。
甲 乙 丙 丁
提示:
图示表达海陆间的热力环流近地面的水平气流运动方向。
白天近地面,陆地气温高形成低压,海洋气温低形成高压,水平气流由海洋吹向陆地,甲图表示正确。
夜间近地面,陆地气温低形成高压,海洋气温高形成低压,水平气流由陆地吹向海洋,丁图表示正确。
画等压面线如下:
甲 丁
[总结深化]
1.热力环流的形成
理解热力环流的形成,关键抓住以下三点关系:
(1)温压关系
(2)风压关系:
水平方向上,风从高压吹向低压。
(3)等压面凸凹关系:
高压处等压面上凸,低压处等压面下凹。
近地面与高空等压面弯曲方向相反。
[易错点拨]
(1)高压的数值并不一定大于低压的数值。
在同一水平面上高压的数值大于低压;在垂直方向上,近地面的低压值反而高于对应高空的高压值。
(2)气流并不总是由高压区流向低压区。
在同一水平面上气流总是由高压区流向低压区;在垂直方向上,气流却有可能由低压区流向高压区。
2.等压线(面)图的判读技巧
(1)概念:
等压线(面)是空间气压相等的各点所组成的线(面),常用来表示同一水平面上不同区域的气压状况及差异。
(2)判断气压高低
①比较同一地点不同高度的气压值:
由于大气密度随高度增加而降低,导致同一地点气压在垂直方向上随高度增加而降低。
②比较同一水平面上不同点的气压值:
等压线(面)“高凸低凹”。
因地面冷热不均,导致同一水平面上出现气压差异,进而等压线(面)发生弯曲。
等压线(面)凸向高空的为高气压,下凹的为低气压,可形象地记忆为“高凸低凹”,具体如下图所示。
(3)判断近地面的气温高低
判读依据:
近地面温压相反,即近地面“热低压冷高压”。
(4)判断下垫面性质
①判断陆地与海洋、季节或月份
判读依据:
夏天热,陆地比海洋更热,成低压;冬天冷,陆地比海洋更冷,成高压。
②判断城区与郊区
判读依据:
城区是热岛,气温高的为城区。
③判断绿地与裸地
判读依据:
绿地同海洋,裸地同陆地。
3.几种常见形式
热力环流是一种最简单的大气运动形式。
海陆热力性质不同,山谷、山坡冷热不均,人类活动等都有可能导致热力环流的形成。
具体分析如下:
(1)海陆风
(2)山谷风
(3)城市热岛环流
①城市风的环流方向无昼夜和季节的变化,因为城市的温度始终高于郊区。
②在城郊地带,绿化带或重污染工厂的布局一定要考虑热力环流的下沉距离。
一般将绿化带布置于气流下沉处及下沉距离以内,而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。
(4)沙漠和林地之间
①白天,沙漠增温快,温度高,形成低压;森林增温慢,温度低,形成高压;白天在近地面大气由森林吹向沙漠。
(如图a)
②夜晚,沙漠降温快,温度低,形成高压;森林降温慢,温度高,形成低压;夜晚大气由沙漠吹向森林。
(如图b)
[对点演练]
下图是等高面与等压面关系示意图。
读图完成下列问题。
(1)图中①~⑤点,气压最高的是________,气压最低的是________。
(2)A、B两地受热的是________地,空气________;冷却的是________地,空气________。
(3)用“→”画出图中的热力环流。
(4)若该热力环流发生于城区与郊区之间,则A、B中代表城区的是________,说明判断依据。
(5)若图中A处为海洋,B处为陆地,则该热力环流出现在________(白天或夜间)。
解析:
第
(1)题,根据海拔越高,气压越低和同一等压面上气压相同可判断,①~⑤的气压大小为:
④>①=②=③>⑤。
第
(2)题,根据近地面和对应高空气压相反和等压面“高凸低凹”分析,A高空为低压,则A处为高压,B高空为高压,则B处为低压;再根据近地面“热低压冷高压”可确定A处冷却,空气收缩下沉,B处受热,空气膨胀上升。
第(3)题,利用热力环流的形成原理确定热力环流的方向,A、B及对应高空间的热力环流方向应为逆时针方向。
第(4)题,城郊热力环流中近地面气流由郊区流向城市,因为城市气温高于郊区,A、B间气流为由A流向B,则A为郊区,B为城区。
第(5)题,结合上题分析,A处为高压,下垫面为海洋,B处为低压,下垫面为陆地,说明A处气温低,B处气温高,应该是出现在白天。
答案:
(1)④ ⑤
(2)B 膨胀上升 A 收缩下沉
(3)图略(其热力环流的画法应是近地面A→B,高空由B→A,垂直方向A地下沉,B地上升)。
(4)B B地温度高,空气上升。
(5)白天
考查点1 大气的受热过程
读下图,完成1~2题。
1.近地面大气的主要、直接的热源是( )
A.地面辐射B.太阳辐射
C.大气辐射D.大气逆辐射
2.大气对地面的保温作用以及它在图中对应字母的组合,正确的是( )
A.到达地面的太阳辐射——A
B.大气的反射作用——D
C.大气的吸收作用——B
D.大气的逆辐射作用——C
解析:
1.A 2.D 近地面大气的主要、直接热源是地面辐射,对应图中的B;对地面有保温效应的辐射是大气逆辐射,即大气辐射中射向地面的部分,对应图中的C。
3.读大气对地面的保温作用示意图,完成下列问题。
(1)图中字母A表示________,B表示________。
(2)冬半年的霜冻多发生在晴朗的夜间,其原因是____________________________,
这一原因与图中甲、乙、丙中的________过程有关。
(3)多云的白天比晴朗的白天气温低,原因是_______________________________,
这一原因与图中甲、乙、丙中的________过程有关。
(4)近地面大气温度随高度增加而降低,原因是____________________________________。
解析:
解答本题的关键是理解大气的受热过程,读懂图中各箭头的含义。
由B箭头直接到地面可推知B为太阳辐射;A箭头向上,且包含地面反射和甲,可推知甲为大气反射;乙箭头向上,且为地面吸收后的环节可推知乙为地面辐射;丙为大气辐射指向地面的部分,可推知丙为大气逆辐射。
答案:
(1)大气和地面的反射 太阳辐射
(2)晴朗少云,大气逆辐射弱,对地面的保温作用弱,气温下降快 丙
(3)白天多云,大气对太阳辐射的削弱作用强 甲
(4)近地面大气的热量主要来源于地面,随着高度的增加,其接收的热量逐渐减少
考查点2 热力环流
下图中箭头表示气流的运动方向,图中M点海拔为241米,N点海拔为480米。
读甲、乙两幅图,完成4~5题。
4.图中气流运动体现的地理现象是( )
A.海陆风B.焚风C.山谷风D.季风
5.下列关于图中地理现象的描述,正确的是( )
A.甲图发生在白天,乙图发生在夜晚
B.甲图发生在夜晚,乙图发生在白天
C.甲图发生在冬季,乙图发生在夏季
D.甲图发生在夏季,乙图发生在冬季
解析:
4.C 5.A 第4题,甲图中气流由山谷吹向山顶,乙图气流由山顶吹向山谷,属于山谷风。
第5题,甲图发生在白天,乙图发生在夜晚。
读北半球近地面冷热不均引起的等压面变化状况示意图,完成6~7题。
6.图中气压最低的点是( )
A.①B.②C.③D.④
7.下面四幅热力环流示意图与甲乙间大气运动状态相符的是( )
解析:
6.B 7.B 第6题,①、③、④位于同一等压面上,气压相等,②位于等压面上方,气压低。
第7题,近地面甲地气压高于乙地,故水平气流由甲地流向乙地,且近地面与高空构成环流,B正确。
第2课时 大气的水平运动
1.风的形成与受力分析。
2.风向与风速的判断。
1.水平气压梯度力
空气的垂直运动使同一水平面上的气压产生差异,单位距离间的气压差叫做气压梯度,由此产生的促使大气由高气压区流向低气压区的力,称为水平气压梯度力。
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。
3.三种作用力与风向(北半球)
(1)图中A是水平气压梯度力,B是摩擦力,C是地转偏向力。
(2)高空风只受A和C的作用,最终的风向与等压线平行;近地面风受A、B、C三种力的作用,最终的风向与等压线之间成一夹角。
1.水平气压梯度力一定垂直于等压线,指向低压。
(√)
2.高空的风不受地转偏向力影响。
(×)
3.北半球的风向向右偏,南半球向左偏。
(√)
4.高空最终风向与近地面的不同之处是与等压线有一夹角。
(×)
知识点
风的形成与风向、风速的判断
[问题探究]
比较不同力作用下的风向示意图,共同探讨问题。
北半球高空 北半球近地面
探究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。
探究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。
探究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
风向
甲
乙
丙
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
[总结深化]
1.近地面等压线图上风向的判定过程
第一步:
画出与等压线垂直的水平气压梯度力。
第二步:
确定南北半球。
第三步:
按照地转偏向力“南左北右”的偏转规律画出与水平气压梯度力成30°~45°偏角的风向。
(如下图)
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:
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。
3.等压线图上风速的判断思路
(1)同一幅等压线图上,等压线密集,风速大;等压线稀疏,风速小。
(2)相邻两条等压线间的气压差越大,水平气压梯度力越大,风速越大;反之风速越小。
(3)同等图幅的等压线图上,比例尺越大,水平气压梯度力越大,风力越大;反之风力越小。
[对点演练]
下图为北半球某气压场受力平衡时的风向图,气压单位为百帕,读图回答1~2题。
1.图中表示水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力和风向的代表字母依次是( )
A.a、b、c、d B.a、b、d、c
C.b、a、d、cD.c、b、a、d
2.图中决定风力大小的力主要是( )
A.a、dB.c、d
C.a、cD.b、d
解析:
1.B 2.A 第1题,图中a垂直于等压线,由高压指向低压,应为水平气压梯度力,摩擦力与风向相反。
第2题,水平气压梯度力a和摩擦力d可决定风力大小。
3.下图为12月某日海平面等压线分布图,图中四城市,风力最大的可能是( )
A.呼和浩特B.上海
C.台北D.广州
解析:
选A 在水平气压场中,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大。
比较四个城市处的等压线分布,呼和浩特处的等压线最密集,风力最大。
4.读北半球某地面水平气压分布图,回答下列问题。
(1)就气压状况而言,图中A与B中低压中心是__________________________,
B与C中高压中心是______。
(2)下列图中能正确表示AB高空等压面状况的示意图是( )
A B C D
(3)在图中甲处画出风向及其所受的力。
解析:
第
(1)题,由图中等压线数值即可确定。
第
(2)题,高空等压面弯曲状况与地面相反。
第(3)题,根据风向判断步骤及各个力的特点绘制。
答案:
(1)B C
(2)B
(3)如下图:
大气的水平运动就是风,风的形成受多种因素的影响,不同条件下,风向和风速都是不同的。
联系所学知识,完成1~2题。
1.只影响风向而不影响风速的力是( )
A.只有地转偏向力
B.水平气压梯度力和摩擦力
C.地转偏向力和摩擦力
D.水平气压梯度力和地转偏向力
2.海上的风力往往比陆地上的风力大,原因是( )
A.海上的温度差别大于陆地
B.海上的气压梯度力大于陆地
C.海上的摩擦力小于陆地
D.海水比热容大于陆地
解析:
1.A 2.C 第1题,由于地转偏向力始终与风向垂直,故它只影响风向,不影响风速。
第2题,海上由于是水面,摩擦力比陆地小很多,所以风速较大。
下图是亚洲东部某区域两个时刻的等压线图(单位:
百帕)。
读图完成3~4题。
5月6日14时 5月6日20时
3.5月6日20时,上海市的风向是( )
A.偏西风B.偏北风
C.东北风D.偏南风
4.在这6个小时中,风力明显加大的是( )
A.台湾岛B.珠江口
C.黄河口D.辽东半岛
解析:
3D 4.B 第3题,根据等压线可知5月6日20时上海风向为偏南风。
第4题,珠江口等压线变密集,风力明显加大。
5.读某地区等压线图(北半球),完成
(1)~(4)题。
(1)在图中标出高压中心和低压中心的位置。
(2)图中甲地的风向是________风,乙地的风向是________风。
(3)甲地的风力较乙地的风力________,原因是________________________________。
(4)若丙与丁之间形成热力环流,则两地中气温较高的是________,垂直方向上为下沉气流的是________。
解析:
第
(1)题,根据等压线的数值分布可以判断,图中丁处为高压中心,丙处为低压中心。
第
(2)题,具体一点的风向是由高气压流向低气压,北半球向右偏转,甲地风向为西北风,乙地风向为东南风。
第(3)题,风力大小取决于等压线的疏密程度,等压线越密,风力越大,甲地风力大于乙地。
第(4)题,不考虑其他因素,近地面气压高,温度低,近地面气压低,温度高,丙地温度相对较高;中心气压为高压,垂直方向上气流下沉进行补充,符合的是丁。
答案:
(1)见下图
(2)西北 东南
(3)大 甲地区等压线较密集,气压梯度力较大
(4)丙 丁
6.读图,完成下列问题。
(1)图中甲点处的箭头表示甲点空气运动及受力状况,则各箭头分别表示:
A________,B________,C________,D________。
(2)该图分布在________(南、北)半球。
(3)画出图中乙点的风向。
(4)甲、乙两地风力较大的是________。
解析:
第
(1)题,分析图中甲地的风的受力,结合风压关系和三个力的特点,可推断ABCD表示的含义,A垂直等压线且指向低压,应该是水平气压梯度力;B与等压线斜交且指向低压,应该是风向;C与B(风向)垂直,是地转偏向力;D与B(风向)相反,是摩擦力。
第
(2)题,图中风向(B)相对于水平气压梯度力(A)左偏,说明风向向左偏转,属于南半球。
第(3)题,画图方法:
先画出水平气压梯度力(垂直等压线且指向低压);然后面向水平气压梯度力所指的方向,根据偏转规律画出风向(南半球向左偏),风向应与等压线斜交。
第(4)题,根据等压线的疏密状况判断风力大小,甲地和乙地等压线相比较,乙地等压线密集,水平气压梯度力大,风力大。
答案:
(1)A—水平气压梯度力 B—风向 C—地转偏向力 D—摩擦力
(2)南
(3)箭头略(西北风)
(4)乙