冷热不均引起的大气运动

方亚东

第二章 地球上的大气
2.1冷热不均引起大气运动
教案
教学目标：知识与技能
1.明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源，使学生能运用图示说明大气的受热过程。
2.能阐述大气的作用、大气热力环流 等基本原理。
3.理解水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响，能运用图示解释风的形成，培养学生理论联系实际并且能用理论知识指导实践的能力。
过程与方法
1.通过探讨使学生理解"太阳暖地面、地面暖大气、大气还地面"的原理。
2.理解热力环流的原理。
3.理论联系实际，促进对"风的形成"的理解，学会在等压线图上判断某一地的风向。
情感、态度与价值观
树立辩证唯物主义观念，增强大气环境保护意识。
教学重点
1.地面是大气的直接热源。
2.分析热力环流形成的过程与方法。
3.近地面风向确定方法。
教学难点
1.大气受热过程。
2.热力环流。
3.地转偏向力对大气运动方向的影响。
课时安排
2—3课时
第1课时
教学过程
［新课导入］
师：我们在第一章中学习了地球的圈层结构，探索了内部圈层，也了解了外部圈层，地球的外部圈层有哪几个呢？大气圈、水圈、生物圈。大气圈作为地理圈层之一对于人类生存的意义重大。从今天开始，我们来学习--第二章  地球上的大气。
（板书）第二章  地球上的大气
（板书）第一节  冷热不均引起大气运动
（板书）一、大气的受热过程
师：地球上的能量主要是从哪儿获得的？
生：太阳。
师：我们知道万物生长靠太阳，这说明了太阳光热的重要性，而且太阳辐射能也是地球大气最重要的能量来源。
师：那么大气的受热过程是怎么样的呢？我们今天就要重点掌握大气的这个受热过程。
在这之前呢？我们先来先来了解三种辐射及其性质。
师：根据教材30页页脚处的说明可知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；物体温度越 低，辐射中最强部分的波长越长。
师：大家对比一下，太阳温度、地面温度、大气温度那个温度最高？
生:太阳大于地面和大气。
师：因为太阳辐射比地面辐射和大气辐射温度高很多，所以太阳辐射属于？
生：短波辐射。
师：同理，那么地面辐射和大气辐射属于？
生：长波辐射。
（副板书）
太阳辐射        长波辐射        大气辐射
                                
短波辐射        地面辐射        长波辐射
师：太阳辐射属于短波辐射，当太阳辐射穿过地球厚厚的大气层时，会受到大气层的削弱作用，削弱作用的形式包括大气的反射、散射和吸收。其中大气层中的臭氧吸收太阳辐射中的紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线。大气的削弱作用使得白天地球表面的温度不太高，适宜人类的居住，所以说大气层为我们人类撑起了一道天然的保护伞。但是，虽然大气对太阳辐射具有削弱作用，但是大部分的太阳辐射能够通过大气层到达地面，地面吸收太阳辐射而使地面增温，地面增温之后向外放出长波辐射，这些地面的长波辐射到达大气层时，被大气中的水和二氧化碳吸收（平均吸收85%左右，要是碰见阴天云层多的时候，大气对地面辐射的吸收能达到95%以上），大气吸收地面辐射而迅速增温。所以，大气的受热过程主要来自于地面放出的长波辐射，是地面使得大气增温。虽然大气也吸收太阳短波辐射中的红外线和紫外线使得大气增温，但这并不是大气增温的主要热源，我们一定要知道，真正使得大气增温的主要热源是来自于地面的长波辐射。
大气吸收地面的长波辐射使得大气增温，大气增温之后，大气会向外放出长波辐射，其中很小的一部分射向宇宙空间，其余的射向地面，我们把大气辐射射向地面的这支叫做大气逆辐射。我们还把大气吸收地面长波辐射到大气放出逆辐射，叫做大气的保温作用。
总结：大气的受热过程，主要分为三步，首先是太阳短波辐射使得地面增温，我们把它叫做太阳暖地面；地面升温之后，地面向外放出长波辐射被大气吸收，使得大气升温，我们把这叫做地面暖大气；同时大气又放出逆辐射使得地面保温，我们把这叫做大气还地面。
活动：为什么月球表面的昼夜温差比地球上剧烈？
1、        月球上没有大气层，地球有。
2、        地球上大气层在白天起到了削弱太阳辐射的作用。
3、        地表上的大气层夜晚起到保温作用。
板书设计：
       能量来源：太阳辐射
                                                                            反射
大                太阳辐射在穿过大气的过程中，会收到大气的削弱作用（少量）  吸收
气                                                                          散射
的                太阳暖地面：大部分太阳辐射（短波辐射）到达地面，使地面增温。
受     受热过程
热                地面暖大气：地面增温后向外放出长波辐射，大气中的水汽和二氧化碳
过                            （大量）吸收地面的长波辐射，使得大气增温。
程                大气还地面：大气增温后，大气辐射（少量）射向宇宙太空，大部分大
                              气辐射（大气逆辐射）返回地面使地面增温，这叫做大气
                              的保温作用。
       主要热源：地面辐射
第2课时
教学过程
［新课导入］
师：话说在《三国演义》中有这样一回，诸葛亮设计把司马懿引入一个叫做上方谷的地方，这个上方谷只容得下一人一骑通过，然后呢，准备用大火活活烧掉司马懿及其军队，但是事与愿违，正当大火熊熊燃烧的时候，天降大雨，司马懿及其军队得救了。此时诸葛亮只能仰天长叹：苍天助曹不助汉啊。那么为什么会在大火熊熊燃烧的时候天会突降大雨呢？这就与我们今天要学习的内容——热力环流有关。
师：前面我们讲了，昼夜长短和正午太阳高度在空间和时间上的变化使得太阳辐射也在空间和时间上相应的变化，太阳辐射在高低纬度和季节上的分布不均使得热量差异存在，从而引起大气的运动。所以太阳辐射是大气运动的根本原因。
师：大气运动最简单的形式就是热力环流，那么什么叫做热力环流呢？含义就是地面冷热不均而形成的空气环流我们称为热力环流。那么热力环流的过程是怎样的呢？接下来我们一起来看热力环流的过程。
师：（结合图形讲解）
（1）若A、B、C三地（如a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b、c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，这样，大气运动最简单的形式-- 热力环流就形成了。
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。
热力环流在自然界的具体体现
在我们日常生活中，热力环流是自然界常见的一个自然现象，请你注意观察和思考自己身边热力环流的实际例子。海陆风、山谷风和城市风是热力环流在自然界的具体体现。下面我们就来看一看。
一、海陆风
（1）由于陆地和海洋的比热容不一样，所以呢白天，陆地增温快，海上增 温慢，陆地气压比海洋低；夜间，陆地降温快，海上降温慢，陆地气压比海洋高。
（2）风从高压吹向低压。所以，一日之内，白天风从海洋吹向陆地，夜间风从陆地吹向海洋。白天来自海洋的风比较凉爽，对滨海地区能起到降温作用，夜晚来自陆地的风比较温热干燥，对滨海地区能够起到增温作用。海陆风共同作用的结果是使滨海地区的气温日较差较小。

二、城市风
（1）由于城市高楼状况，改变了城市地表状况，城市人口密集，汽车排放大量的尾气，工业也会排放大量的热量，所以城市仿佛就是一个温暖的岛屿，这就是所谓的城市热岛效应。
（2）由于城市热岛效应的存在，引起空气在城市上升聚集之后流向郊区，到郊区后下沉，下沉的气流又从郊区流向城市。这样在郊区和城市之间就形成了一个热力环流，所形成的风，我们把它叫做城市风。

板书设计：
      大气运动的根本原因：太阳辐射时间和空间的分布不均。
热                                     含义：地面冷热不均而形成的空气环流
力                                     形成原因:冷热不均引起气流上升或下沉运动，      
环    大气运动最简单的形式：热力环流           并导致同一水平面产生气压差异，形成
流                                             大气的水平运动。
                                       具体形式：海陆风、山谷风、城市风
第三课时
教学过程
[新课导入]
（小结导入）上节课我们说了热力环流，知道了它是由于地面的冷热不均，引起空气的垂直运动，空气的垂直运动又可以分为上升运动和下沉运动，这一垂直运动导致同一水平面上的气压存在差异，导致气压从高压流向低压，产生了空气的水平运动。这节课我们就是要来学习大气的水平运动（风）。
（板书）三、大气的水平运动（风）
师：我们先来了解三种力：
（1）水平气压梯度力（形成风的直接原因）。
气压梯度：单位距离间的气压差。
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，高压指向低压。
大小：与气压梯度成正比。
（2）地砖偏向力（只改变风向，不改变风速）
     方向：北半球右偏，南半球左偏。
     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）
     方向：与运动方向相反，可减小风速。
高空大气的风向：
高空大气的风向是水平气压梯度力和地砖偏向里共同作用的结果，当水平气压梯度力和地转偏向力达到平衡时，风向与等压线平行。在这个风的形成过程中，地砖偏向力只改变风的方向，不能改变风的速度。
         

近地面大气的风向：
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，风向与等压线斜交。
               
在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的风向（北半球）
活动题
（1）甲地气压梯度大，因为甲地附近等压线密集。
（2）略
强调：等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小，等压线越密集，气压梯度就越大，风力就越大，风速就越快。反之，等压线稀疏，气压梯度就越小，风力就越小。
板书设计：
         垂直运动：上升运动、下沉运动
   方式   水平运动（风）
                            气压梯度：单位距离间的气压差
           水平气压梯度力  含义：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，高压指向低压
大                            大小：与气压梯度成正比
气                          只改变风向，不改变风速
的   三种力    地转偏向力    方向：北半球右偏，南半球左偏
  水                           判定：（北半球）背风而立，高压在右，低压在左
  平                                 （南半球）背风而立，高压在左，低压在右
  运                       既改变风向，又改变风速
  动              摩擦力   方向：与运动方向相反，可减小风速
（风）         高空： 风向与等压线平行（受水平气压梯度力和地转偏向力影响）
         风向  近地面：风向与等压线斜交（受水平气压梯度力、地转偏向力影响和摩
                       擦力三力共同影响）

geonet

没什么不好，继续做我们的教书先生呗。

ppzys

东哥，上方谷的例子不错哦，受教受教

方亚东

ppzys 发表于 2013-12-10 19:20
东哥，上方谷的例子不错哦，受教受教

别客气呀！嘿嘿

唐朝栗子4321

“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，”这个地方有问题。
气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
A地近地面空气膨胀上升，密度减小，空气并未流走即空气柱的重量不变，气压不变；空气在高空聚集，空气柱重量增大，高空气压升高。
B、C两地近地面空气相对冷却下沉，密度增大，空气也未流走，气压不变；高空空气减少，空气柱重量减小，气压降低。
同一水平面的高空存在气压差异，空气由A地上空流向B、C两地......

方亚东

唐朝栗子4321 发表于 2013-12-11 11:46
“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， ...

那么请问近地面上的高低气压差该怎么解释呢？

落叶随风

"水平气压梯度力   只改变风向，不改变风速
地转偏向力     既改变风向，又改变风速"板书写错了吧？

落叶随风

方亚东 发表于 2013-12-11 18:32
那么请问近地面上的高低气压差该怎么解释呢？

我是这么讲的：A地受热后，空气膨胀上升，到高空后流向周围地区，使A地上空整体空气质量减少，所以近地面A地形成低气压。而B、C两地空气遇冷收缩下沉，上部还有空气流入，两地上空空气整体质量增加，所以近地面形成高压。

geonet

唐朝栗子4321 发表于 2013-12-11 11:46
“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， ...

又纠结于此！
其实你说的不错，但那是理论，理想情况下的理论。想想过去生火炉子的烟筒怎么往外冒烟吧。呵呵

方亚东

落叶随风 发表于 2013-12-13 17:35
"水平气压梯度力   只改变风向，不改变风速
地转偏向力     既改变风向，又改变风速"板书写错了吧？

谢谢指正，确实是写错了。

唐朝栗子4321

方亚东 发表于 2013-12-11 18:32
那么请问近地面上的高低气压差该怎么解释呢？

你说的这是不同海拔高度上的气压。
气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
海拔不同气压也不同。
A地上空空气流走，近地面形成低压：B地上空流来空气，近地面形成高压、

唐朝栗子4321

geonet 发表于 2013-12-13 19:02
又纠结于此！
其实你说的不错，但那是理论，理想情况下的理论。想想过去生火炉子的烟筒怎么往外冒烟吧。 ...

要保重理论上不要出错。

方亚东

geonet 发表于 2013-12-13 19:02
又纠结于此！
其实你说的不错，但那是理论，理想情况下的理论。想想过去生火炉子的烟筒怎么往外冒烟吧。 ...

请教一下老师，您关于热力环流这一个知识点是怎么讲的呢？

方亚东

geonet 发表于 2013-12-13 19:02
又纠结于此！
其实你说的不错，但那是理论，理想情况下的理论。想想过去生火炉子的烟筒怎么往外冒烟吧。 ...

请教一下老师，您关于热力环流这一个知识点是怎么讲的呢？