《热力环流》教学设计

地理学习

一、教材分析
1、课标分析
课标要求：高中地理课程标准在表述大气运动的学习内容时，以“自然环境中的物质运动和能量交换”为主题，提出运用图表说明大气受热过程。本节书主要内容分为三个部分：大气的受热过程、热力环流以及大气的水平运动。热力环流是大气不均匀受热的结果，而大气的水平运动是热力环流中的一个环节。因此通过分析课标，本节课学生能通过读图掌握热力环流的基本原理，并能运用其原理分析实际生活中的一些地理现象。
2、教学地位与教学内容分析
热力环流是第二章第一节第二部分的内容，热力环流是大气运动最简单的形式，在本单元中有着举足轻重的作用，既承上节内容“大气的受热过程”，又是是后面学习“大气水平运动”、“全球性大气环流”以及“常见的天气系统”等知识的基础。热力环流主要包括三个方面的内容：热力环流的概念以及形成的基本原理、热力环流中等压面的变化以及热力环流在生活中所形成的几种地理现象，后两者是考查的基本形式。
二、教学目标
1、通过观看热力环流形成的实验视频，能说出热力环流的定义，能绘制出热力环流的形成过程图；
2、通过阅读热力环流的形成过程图，能分析判断出高低压的变化，并能绘制相应的等压面。
3、能够利用热力环流的形成原理，解答生产、生活中的局地环流问题，养成知识迁移，联系分析实际问题的能力，
三、教学重难点
1、重点：热力环流形成原理、等压面的变化以及热力环流在生活中的实例
2、难点：等压面的变化以及热力环流在生活中的实例
四、学情分析
在地理的知识体系中，大气知识对学生来说还是比较难于掌握的。这种难主要在于三点：第一，学生的空间概念建立的还不牢靠；第二，学生暂时还不能将大气知识与物理知识联系起来；第三，短时间内不能将大气运动与地理环境联系起来。故感到很难把握对整个大气知识的思维线索，感到这些知识与应用无关。生活中，学生对许多的自然地理现象并不陌生，但很少能将其与相关大气的知识联系起来。总的来说，对大气的了解，总是感到既陌生又熟悉。
五、教学方法
问题式教学法，启发式讲授法
六、教学过程
（一）导入新课
【设问】（展示PPT图片）暖气片和空调的安装位置有何不同？为什么会存在不同？
【学生】
【过渡】我们从图片中可以发现暖气片安在窗户下面，而空调安在窗户上面。那么为什么会存在这样的不同呢？让我们进入今天新课的学习——热力环流，一起来找到问题的答案。
【设计意图】以提问的方式，根据生活中的情景事物导入新课，吸引学生的注意力，让学生带着问题学习新课。
（二）讲授新课
【板书】2.1.2 热力环流
1、学习目标
【讲解】首先我们来了解一下这节课的学习目标：
我请一个同学来读一下。
【学生】
【承转】好了解了学习目标之后，让我们进入新课的学习，首先来补充一点与这节课有关的知识。
2、补充知识
【讲解】首先来了解一下气压的概念。气压是某地单位面积垂直方向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量（展示PPT图片）。A处的气压就是从A处单位面积垂直方向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量。B处的气压就是从B处单位面积垂直方向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量。
【设问】我们再来观察这幅图是A处的气压大还是B处的气压大。
【学生】
【总结】明显A处的气压大于B处。就像右边这幅图所展示的一样，A处压的书比B处多，A处要重于B处。总的来说就是海拔越高气压越低。在我国的青藏高原上，水一般都是烧不到100度就会沸腾了，就是因为青藏高原海拔高，所以气压低，压力太低无法压制水分子的逸散，所以一般水烧到80度左右就会沸腾。
【讲解】不同高度，不同地区的气压都是不同的，而那些空间气压相等的各点所组成的面叫做等压面（展示PPT图示）。就像这幅图展示的一样，在这一平面各点的气压都是一致的，并且海拔越高，气压值越低。当然我们在书上看到的或者做题的时候看到的等压面一般不是这样的立体图示，而是像这样的片面图示，但是都是一个意思。
【讲解】最后再了解一个概念：比热容。比热容是单位质量的某种物质，温度升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量。一般来说比热容越大物体增温降温的速度越慢。因为比热容大说明物体温度升高所需吸收的热量越多，物体降温所需释放的热量也越多。就像一个胖子和一个瘦子吃饭，瘦子吃很少的食物就饱了，而胖子需要吃很多的食物才会饱。
而在自然界中沙石的比热容一般来说比水和空气的比热容小。有去过海边的同学吗，白天的时候，你去海边会发现脚踩在沙子里感觉比较热，但是脚踩在海水里感觉很凉快。而晚上的时候，你去海边会发现脚踩在沙子里反而感觉比较凉，但是脚踩在海水里感觉很温暖。这就是因为水的比热容比沙子的比热容大，海水增温慢降温也慢。
【承转】了解了这几个概念后我们就正式进入新课的学习。首先让我们来了解一下热力环流究竟是什么。
【设计意图】补充的几个概念都是属于物理性的概念，为了让学生容易理解，可以采取比喻的手法，用通俗易懂的例子来解决难以理解的概念。
3、热力环流的概念
【板书】一、热力环流的概念
【设问】让我们一起来观看一个视频，在看完视频后能否理解究竟什么是热力环流。这个视频的内容是书上29页活动题的实验。在一个长方形的密封玻璃缸中，左边的碗里放了热水，右边的碗里放了冰块，在玻璃缸的上方开了一个小孔，将一束点燃的香烟放入小孔内。现在让我们来观察烟雾在玻璃缸内是如何飘动的？为什么会形成这样的现象？
【学生】
【小结】在视频中我们明显可以看到烟雾在冰块处下沉，并流向热水盆一侧，流到热水盆一侧后呈上升运动，再流向冰块这一侧。这就构成了一个空气环流。而形成这一环流的主要原因就是因为地区间的冷热不均，实验中一侧是热水，一侧是冰块，模拟的就是地面的冷热不均。由于地面冷热不均而形成的空气环流就是热力环流。它是大气运动最简单的形式。
【承转】而为什么冷热不均会形成像这样的热力环流呢？我们再详细的来探究一下热力环流的形成过程。
4、热力环流的形成原理
【板书】二、热力环流的形成原理
【讲解】刚刚在视频中我们看到了，烟雾在冰块处下沉说明空气遇冷收缩下沉；烟雾在热水处热水处上升说明空气遇热膨胀上升。从物理学的角度来解释，就是气体受热膨胀，体积会变大，但质量不变，所以呢，密度会变小（展示PPT图片）。这样单位体积内气体的重量就会变轻，而他周围的空气密度比他都要大，这样就像把一个皮球扔进水里，皮球的密度比水小就会浮在水面，密度较小的气体就会上升；而气体遇冷的时候收缩下沉，体积变小，单位体积内密度会变大，就像把一个铁球扔在水里，会沉在水底，所以空气会下沉。
空气遇冷收缩下沉，空气受热膨胀上升这就形成了空气垂直方向的运动。
【解疑】这就可以解释我们最开始提出的问题了，为什么空调安装在高处而暖气片安装在低处。是因为空气遇冷是会下沉的，空调安在顶部整个房间都可以吹到冷风；而空气遇热会上升，暖气片安在地处整个房间也可以吹到热风。
【承转】那么空气受热膨胀上升，遇冷收缩下沉，它近地面和高空的气压又会发生什么样的变化呢？
【学生】
【讲解】刚刚我们在讲气压的概念的时候讲到了，气压是空气柱的重量。现在空气受热膨胀，单位体积内的密度变小了，也就是重量轻了。那么近地面的A地应该形成的是低压还是高压？是低压，高空形成的就是高压。而BC两地空气遇冷收缩下沉，密度变大了，也就是重量更重了，形成的应该是高压，高空形成的就是低压。
【设问】这里我再问大家一个问题，A地是低压，A’地是高压，那么是A地的气压大还是A’地的气压大？
【学生】
  【小结】刚刚我们在讲气压的时候也说过了海拔越高气压越低，我们这里所标的高压和低压都是相对于同一水平面而言的。
  【讲解】同一水平面上出现了高低气压的差异，为了维持一个平衡，一般来说高气压处空气会流向低气压处。这样在水平方向上高压流向低压就构成了空气的水平运动。
  【小结】这样由于地表的冷热不均，热的地方空气上升，冷的地方空气下沉，就形成了空气的垂直运动，而垂直运动导致这些地方在同一水平面上气压出现了差异，冷的地方近地面形成高压，高空形成低压；而热的地方近地面形成低压，高空形成高压。为了维持一个平衡，同一水平面上，高压就会流向低压，形成了大气的水平运动。而大气的垂直运动和大气的水平运动就构成了热力环流。这就是热力环流形成的基本过程。
   【承转】在热力环流中，同一水平面上的气压是存在差异的，那么如果在这里画一个等压面，等压面还会像之前我们展示的那样，还是呈现出一个水平状态的吗？如果不是水平状态的，那又会是怎样一个状态呢？
（三）等压面的变化
   【板书】3、等压面的变化
   【讲解】由于同一水平面上气压不相同，而等压面是气压相同的点连成的面，所以这里的等压面不是水平的而是弯曲的。那么应该是怎么样的弯曲呢？在A处等压面应该是向上突起还是向下弯曲？A处是低压，等压线向下弯曲的。我们可以画一条水平线，标上ABC三点。首先越往上海拔越高气压是越低的，而BC都处在这条等压面上，气压相同，而A点在这条气压面的上面，气压是要比这个气压面高还是低？所以A点的气压是小于BC两点，A这里是低压，BC是高压，是符合这个状况的。 同理，高空这里A处是高压，等压线应该是向上突起。
  【设问】我们一起来做一个题，看同学们有没有掌握这个知识点。把1至5点按气压由高到低排序。
  【学生】
  【小结】1最大，5最小，2、3、4相等。
  【承转】热力环流是一种常见的自然现象。在一定条件下，由于冷热差异都可能会产生热力环流。比如海洋与陆地之间，山谷与山坡之间，以及城市和郊区之间都可能会产生热力环流。下面我们来看几个具体的实例。
（四）热力环流在生活中的实例
【板书】4、热力环流在生活中的实例
      （1）海陆风
【设问】（展示PPT图片）我们来看着两幅图，都是在海边烧烤的图。观察一下这两幅图中烟的流动方向？有什么不同？为什么会存在不同？
【学生】
【讲解】由于海陆热力性质差异，陆地的比热容比海洋比热容要小。我们之前讲过比热容小，说明吸收和释放的热量都比较少，所以陆地增温快降温也快。所以白天陆地是热源，空气受热膨胀上升，近地面形成低压，高空形成高压。海洋是冷源，空气遇冷收缩下沉，近地面形成高压，高空形成低压。那么近地面风是从海洋吹向陆地，吹的是海风；晚上陆地是冷源，空气遇冷收缩下沉，近地面形成高压，高空形成低压；海洋是热源，空气受热膨胀上升，近地面形成低压，高空形成高压，近地面风从陆地吹向海洋，吹的是陆风。
【解疑】这就是为什么白天的时候烧烤，烟是从海洋吹向陆地，而晚上烟是从陆地吹向海洋的。掌握了这个知识同学们去烧烤的时候就可以在不同的时候选择不同的方位，避免烟都熏到身上来。
【讲解】除此以为，海陆风对海滨地区的气温也会有一定的影响。白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对海滨地区能够起到降温的作用；夜晚来自陆地的风比较温热干燥，对海滨地区能够起到增温的作用。海陆风共同作用的结果：使海滨地区的气温日较差较小。
【板书】（2）山谷风
【设问】我们都学过夜雨寄北这首诗。里面有这样一句诗：巴山夜雨涨秋池。巴山主要在四川盆地这一带。而四川盆地的夜雨量占总雨量的60～70%？为什么会这样呢？我们来一下山谷风是怎样形成的。
【讲解】白天，山坡接受太阳光热较多，空气增温较快；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较慢。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风。到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，空气降温较快；而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较慢。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风。     
【解疑】降雨的条件有哪些还记得吗？由于四川盆地四周多山中间地势低洼。夜间，山坡上的空气空气降温较快，而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较慢。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，再加上四川盆地空气潮湿水汽充沛，水汽上升冷却凝结形成降雨。
（五）课后作业
【讲解】在城市和郊区之间还存在有热力环流，会形成城市风。那么形成城市风的原理是什么，对人类生活又有什么影响呢？请同学们课后查找相关资料，回答这几个问题，下节课上课之前我会检查的。
七、板书设计
2.1.2 热力环流
（一）热力环流的概念
（二）热力环流的形成原理
    1、大气的垂直运动
    2、大气的水平运动
（三）热力环流中等压面的变化
（三）热力环流在生活中的实例
    1、海陆风
    2、山谷风
    3、城市风