高一地理冷熱不均引起大氣運動教案

6/66/66/6第二章地球上的大氣第一節(jié)冷熱不均引起大氣運動目標定位1．運用圖示說明大氣的受熱過程。2.通過實驗說明熱力環(huán)流的形成,并且能夠用事實解釋自然界中的熱力環(huán)流。3.運用圖示解釋風的形成。4.結(jié)合物理上力的合成原理進行圖文分析,形成跨學科綜合分析能力。核心點一大氣的受熱過程由圖可知：(1)“太陽暖大地〞：太陽輻射能是地球最主要的能量來源。太陽輻射在穿過大氣層時,局部能量被吸收(臭氧和氧原子吸收大局部波長較短的紫外線,水汽和二氧化碳吸收一局部波長較長的紅外線)和反射(云層和大顆粒塵埃反射作用較強)；大局部透過大氣層射到地面,地面因吸收太陽輻射能而增溫。(2)“大地暖大氣〞：地面增溫的同時向外輻射熱量。相對于太陽短波輻射,地面輻射是長波輻射,除少數(shù)透過大氣返回宇宙空間外,絕大局部被近地面大氣中的水汽和二氧化碳吸收,使大氣增溫。(3)“大氣還大地〞：大氣在增溫的同時,也向外輻射熱量,既向上輻射,也向下輻射,其中大局部朝向地面,稱為大氣逆輻射,大氣逆輻射把熱量還給地面,在一定程度上補償了地面輻射損失的熱量,對地面起到了保溫作用。方法技巧圖示法記憶太陽輻射、地面輻射、大氣逆輻射與大氣溫度變化的關(guān)系核心點二熱力環(huán)流的形成與常見的熱力環(huán)流熱力環(huán)流的形成2．常見的熱力環(huán)流(1)海陸風白天在太陽照射下,陸地增溫快,氣溫比海上高,空氣膨脹上升,高空氣壓升高,空氣由陸地流入海洋；近地面,陸地形成低氣壓,海洋上空因有空氣下沉,形成高氣壓,使近地面空氣由海洋流入陸地,形成海風(如圖a)。夜間,陸地降溫快,氣溫比海上低,空氣冷卻收縮,地面氣壓比海面高,使近地面空氣由陸地吹向海洋,形成陸風(如圖b)。(2)山谷風白天,山坡接受太陽輻射強,空氣增溫強烈,暖空氣沿坡爬升,形成谷風(如圖c)；夜間因山坡空氣迅速冷卻,密度增大,因而沿坡下滑,流入谷底,形成山風(如圖d)。(3)城市風城市人口集中,工業(yè)興旺,居民生活、工業(yè)生產(chǎn)和交通工具消耗大量的煤、石油、天然氣等燃料,釋放出大量的人為熱,因而導致城市氣溫高于郊區(qū),使城市猶如一個溫暖的島嶼,人們稱之為“城市熱島〞。由于城市熱島的存在,引起空氣在市區(qū)上升,在郊區(qū)下沉,下沉氣流又從近地面流向城市中心,在市區(qū)和郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流(如以下圖),稱為城市風。思維拓展熱力環(huán)流是大氣運動的一種最簡單的形式,它是空氣在立體空間的運動形式。這局部內(nèi)容的難點在于對垂直方向上氣壓分布的分析。突破這一難點,需要牢記兩點：第一,垂直方向上氣壓隨高度增加而遞減；第二,“高氣壓〞和“低氣壓〞是指同一水平面相比擬。核心點三大氣的水平運動大氣水平運動(風)的方向受水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力的共同作用。1．水平氣壓梯度力(1)方向：垂直于等壓線,從高壓指向低壓。(2)影響：大氣水平運動的原動力,既決定風向,又影響風速。只受水平氣壓梯度力的作用,風向垂直于等壓線并指向低壓(這種風僅在空氣質(zhì)點做水平運動的初始狀態(tài)存在)。水平氣壓梯度力越大,風速越大。如以下圖：2．地轉(zhuǎn)偏向力(1)方向：與風向垂直,北半球偏右,南半球偏左。(2)影響：只影響風向,不影響風速；北半球右偏,南半球左偏。在水平氣壓梯度力的作用下,風速增大,地轉(zhuǎn)偏向力也增大,當?shù)剞D(zhuǎn)偏向力與水平氣壓梯度力大小相等,方向相反,即二力到達平衡狀態(tài)時,風向與等壓線平行不再偏轉(zhuǎn)。這種風僅在高空(摩擦力較小,忽略不計)存在。如以下圖：3．摩擦力(1)方向：與風向相反。(2)影響：既減小風速,也影響風向。近地面的風在水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力的共同作用下,風向與等壓線之間成一夾角。當摩擦力、地轉(zhuǎn)偏向力的合力與水平氣壓梯度力到達平衡(三力的合力為0)時,風向斜穿等壓線。如以下圖：方法技巧等壓線圖判讀時注意的問題(1)在等壓線圖上,確定任一點的風向。①在等壓線圖中,過某點作等壓線的垂線(由高壓指向低壓,并非一定指向低壓中心),該方向為水平氣壓梯度力的方向。②確定南、北半球后,面向水平氣壓梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏轉(zhuǎn)30°～45°角,畫出實線箭頭,即為經(jīng)過該點的風向。如以下圖。(2)根據(jù)等壓面(線)的凸凹確定氣壓的上下。①氣壓變化的根本規(guī)律：氣壓隨海拔高度上升而下降。②假設(shè)等壓線向上凸(即向氣壓變低的方向凸),那么說明該處氣壓比同一海拔高度上的其他地方高,反之那么低(上下規(guī)律：凸高為高,凸低為低),如以下圖。在圖上取一最大凸點A,過A點作一水平線(即代表一等高面),與其他一系列等壓面相交,通過與各交點的值相比擬可以看出,A處氣壓值最大(水平等壓線的上下判斷也符合規(guī)律)。類型1大氣的受熱過程和保溫效應讀“大氣的保溫作用示意圖〞,完成以下問題。(1)上圖中A表示輻射,B表示輻射,C表示輻射。(2)由圖可知,大氣對地面之所以具有保溫作用,就是因為大氣吸收使大氣增溫,同時又以的形式把熱量歸還給地面的緣故。(3)太陽輻射和地面輻射相對而言,輻射波長較長的是。(4)在寒冷的冬天,農(nóng)民往往在麥田邊燃燒大量的濕草來防御寒潮,試用所學知識解釋其原理。答案(1)太陽地面大氣逆(2)地面輻射大氣逆輻射(3)地面輻射(4)燃燒濕草可產(chǎn)生大量的濃煙,它可以強烈吸收地面輻射,然后又以大氣逆輻射的形式把局部熱量返還給地面,從而使地面輻射熱量損失減少,降溫減慢,減少寒潮造成的損失。解析由圖可以看出地面輻射的熱量大局部被大氣吸收,并以大氣逆輻射的形式將局部熱量返還地面,從而對地面起保溫作用；天空中有云或煙霧,可以更多地吸收地面輻射,使大氣逆輻射作用加強。云層和大顆粒塵埃的反射作用最強,故多云的白天或者揚沙天氣時,太陽輻射弱,氣溫較晴朗的白天稍低。空氣中的二氧化碳和水汽對長波輻射吸收強烈,其含量較大時,大氣吸收的地面長波輻射較多,大氣逆輻射增強,保溫作用明顯,故多云的夜晚比晴朗的夜晚氣溫稍高。變式練習1以下圖是“我國某地區(qū)兩天的氣溫日變化曲線圖〞,讀圖答復以下問題。(1)A、B兩條曲線中,表示陰天時氣溫變化的是。(2)白天陰天,氣溫比晴天時較,這是由于。(3)夜晚陰天,氣溫比晴天時較,這是由于。(4)霜凍多出現(xiàn)在晴天夜里是因為__________________________________________。答案(1)B(2)低云的反射減少了到達地面的太陽輻射(3)高有云的夜晚,大氣逆輻射更強,補償了地面損失的熱量(4)晴天夜間大氣逆輻射弱,地面降溫幅度大解析云量的多少既影響大氣對太陽輻射的削弱作用,也影響大氣對地面的保溫效應。陰天時,白天大氣對太陽輻射的削弱量大,夜晚對地面保溫作用強,故晝夜溫差?。磺缣鞎r,由于白天削弱量少,故氣溫高,而夜間逆輻射弱,故氣溫低,晝夜溫差大,故夜間易發(fā)生霜凍。類型2熱力環(huán)流的形成及上下氣壓判斷以下圖為“北半球某地區(qū)上空等壓面狀況圖〞,讀圖分析答復以下問題。(1)a、b兩個等壓面中數(shù)值較大的是,理由是。(2)在近地面,陸地與海洋比擬,氣壓較高的是。(3)僅考慮熱力因素,在圖中畫出海陸間的熱力環(huán)流。(4)此時,北半球為季(節(jié)),判斷理由是。答案〔1〕b近地面空氣密度大〔2〕海洋〔3〕↑→↓(4)夏陸地為低壓,僅考慮熱力因素,低壓是因為大氣受熱膨脹上升而產(chǎn)生的,所以陸地氣溫高于海洋,為夏季。解析此題主要考查學生對等壓面知識的理解和應用。由圖可知與海洋對應的高空等壓面下凹,近地面等壓面上凸,然后結(jié)合“高上下低〞規(guī)律,即等壓面向“高〞空彎曲,此處氣壓比同一水平面上其他各點“高〞；等壓面向“低〞空彎曲,此處氣壓比同一水平面上各點“低〞。季節(jié)的判斷需依據(jù)海陸熱力性質(zhì)的差異。第(1)題,同一地區(qū)地面與高空比擬,總是近地面氣壓高于高空氣壓。因為越往高空大氣越稀薄,氣壓越低。第(2)題,解答該題要注意兩點,一是可用“高上下低〞規(guī)律,即等壓面向“高〞空彎曲,此處氣壓比同一水平面上其他各點“高〞,等壓面向“低〞空彎曲,此處氣壓比同一水平面上各點“低〞；二是高、低壓的比擬前提是同一水平面上的比擬。第(3)題,熱力環(huán)流的繪畫切入點是根據(jù)等壓面知識找出近地面海洋、陸地何處氣壓低,何處遇熱,何處受冷,進而根據(jù)熱力環(huán)流四過程即受熱不均→垂直運動→同一水平面氣壓差異→水平運動畫出。第(4)題,判斷季節(jié)時,還應該理解海陸熱力性質(zhì)差異——海水熱容量大于陸地,海水升溫慢降溫也慢,陸地那么相反,這樣冬季氣溫海洋高于陸地,夏季氣溫海洋低于陸地。等壓面圖的判斷〔1〕無論高空還是近地面,等壓面向上凸起的地方是高氣壓,等壓面下凹的地方是低氣壓〔可簡化為“上凸高壓,下凹低壓〞〕,因近地面與高空氣壓類型相反,故同一地區(qū)近地面與高空的等壓面凹凸方向相反?！?〕在水平方向上,氣流是從等壓面上凸的地方〔高壓區(qū)〕水平流向下凹的地方〔低壓區(qū)〕；在同一地點的豎直方向上,高空的高壓也比低空的低壓氣壓低?！?〕熱力環(huán)流中,近地面溫度較高的地點為低氣壓區(qū)。變式練習2以下圖是“某地高空等高面與等壓面關(guān)系示意圖〞。讀后完成以下問題。(1)圖中點①至點⑤,氣壓最高的是,氣壓最低的是。(2)A、B兩地受熱的是,該地空氣垂直運動的原因是；冷卻的是,該地空氣垂直運動的方向是。(3)用帶有方向的箭頭畫出熱力環(huán)流。答案(1)④⑤(2)B受熱膨脹A下沉(3)近地面由A流向B,高空由B地的高空流向A地的高空；垂直方向是A地下沉,B地上升。圖示如下：解析此題主要考查有關(guān)熱力環(huán)流形成的知識。解答此題的關(guān)鍵是從高空等壓面的凸凹入手,逐步推理。從圖中可以看出在A地3000米高空附近等壓面下凹,B地等壓面上凸,B地高空的氣壓高于A地高空的氣壓(或④點氣壓大于③點氣壓,①、②、③三點氣壓相等,①點氣壓又大于⑤點氣壓,故④點氣壓大于⑤點氣壓),這說明A地空氣下沉,B地空氣上升,從而可以判斷A地冷卻,B地受熱,高空氣流從B地高空流向A地高空,近地面氣流從A地流向B地。類型3等壓線圖中風向確實定與風力大小比擬讀“北半球近地面風向示意圖〞,分析答復以下問題。(1)力的名稱：a,c,d(2)a力的指向與等壓線之間呈現(xiàn)什么關(guān)系？,其方向由指向。(3)假設(shè)無d,只受a、c影響,b最終將與平行。(4)在實際大氣中,b與等壓線之間________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)水平氣壓梯度力地轉(zhuǎn)偏向力摩擦力(2)垂直于等壓線高壓低壓(3)等壓線(4)并不完全平行,而是有個交角解析從圖中可以看出,箭頭a是垂直于等壓線,并且從高壓指向低壓,所以是水平氣壓梯度力。箭頭b是大氣實際水平運動的方向(風向)。由圖可見,風向與等壓線或水平氣壓梯度力(a)之間有一個交角,與地轉(zhuǎn)偏向力(c)呈90°夾角,與摩擦力(d)的方向相反,在實際大氣中,b同時受到三種力的作用,它與等壓線斜交(北半球向右偏),假設(shè)b同時只受到水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力兩種力的作用,b的方向?qū)⒆罱K與等壓線平行,不會繼續(xù)右偏。判斷風向要注意以下幾個要素：〔1〕是高空還是近地面。〔2〕是北半球還是南半球?！?〕等壓線的數(shù)值是如何變化的。〔4〕等壓線的疏密程度與風力大小的關(guān)系。變式練習3讀圖,完成以下問題。(1)圖中甲點處的箭頭表示甲點空氣運動及受力狀況,那么各箭頭分別表示：A,B,C,D。(2)該圖分布在(南、北)半球。(3)畫出圖中乙點的風向。(4)該氣壓系統(tǒng)為(高、低)氣壓的一局部。(5)甲、乙兩地風力較大的是。答案(1)水平氣壓梯度力風向地轉(zhuǎn)偏向力摩擦力(2)南(3)略(西北風)(4)高(5)乙解析由圖可知,A與等壓線垂直,為水平氣壓梯度力,故B為風向；C與風向垂直,為地轉(zhuǎn)偏向力；D與風向相反,為摩擦力。相對于水平氣壓梯度力左偏,為南半球。由A的方向可知,該系統(tǒng)為高氣壓的一局部(即高壓脊)。乙處等壓線較甲處密集,風力較大。1．近地面大氣的直接熱源是()A．地面輻射B．大氣輻射C．太陽輻射D．大氣逆輻射答案A解析大氣對太陽輻射的直接吸收能力很弱,而對地面輻射的吸收能力很強,地面是近地面大氣的直接熱源。2．關(guān)于熱力環(huán)流的表達錯誤的選項是()A．熱的地方在近地面形成低壓,高空為高壓B．在熱力環(huán)流形成后,水平方向上氣流由高壓區(qū)流向低壓區(qū)C．熱力環(huán)流是大氣運動的一種最簡單的形式D．在熱力環(huán)流系統(tǒng)中,氣流不一定由高壓流向低壓答案A解析在熱力環(huán)流系統(tǒng)中,在垂直方向上由于空氣冷卻,會出現(xiàn)由低壓流向高壓的現(xiàn)象。熱的地區(qū)不一定在近地面形成低壓,如副熱帶地區(qū)。3．以下輻射中波長最短的是()A．地面輻射B．太陽輻射C．大氣逆輻射D．大氣輻射答案B解析看波長的長短,可比擬溫度的上下,一般來說,溫度越高,物體輻射波長越短。4．以下四個箭頭能表示北半球近地面風向的是()A．a(chǎn)B．bC．cD．d答案C解析根據(jù)風向是由高壓區(qū)指向低壓區(qū),可判斷C、D選項可能正確,又由于是北半球,在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,風向右偏,故排除D,選C項。由于城市人口集中,工業(yè)興旺,釋放出大量的人為熱量,導致城市氣溫高于郊區(qū),從而引起城市和郊區(qū)之間的小型的熱力環(huán)流,稱之為城市風。讀“城市風示意圖〞,答復5～7題。5．市區(qū)與郊區(qū)相比,近地面()A．氣溫高,氣壓高B．氣溫高,氣壓低C．氣溫低,氣壓低D．氣溫低,氣壓高6．假設(shè)在圖中布局化工廠,為了減少城市風對市區(qū)空氣的污染,應選擇()A.甲B．乙C．丙D．丁7．根據(jù)城市風的原理,今后城市造林的重點應該在()A．市區(qū)B．近郊區(qū)C．遠郊D．農(nóng)村答案5.B6.C7.B解析由于城市人口集中、工業(yè)興旺,釋放出大量的人為熱,因此市區(qū)氣溫比郊區(qū)高,空氣受熱上升,近地面氣壓低于郊區(qū)。近地面風由郊區(qū)吹向市區(qū)。為了防止城市風把污染物帶入市區(qū),在只考慮城市風的前提下,新建化工廠應該布局在城市風環(huán)流之外。而近郊區(qū)是城市風吹向市區(qū)的必經(jīng)之路,假設(shè)在近郊區(qū)植樹造林,對于改善城市大氣質(zhì)量有很大幫助。以下圖中各箭頭及其代表符號①、②、③、④、⑤表示太陽、地面、大氣、宇宙空間之間的熱力作用,其中包括太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射、大氣對太陽輻射的削弱作用(吸收、反射和散射)。讀圖答復8～9題。8．我國青藏高原的緯度比云貴高原高,但年太陽輻射總量比云貴高原大,其原因主要與圖中的哪個因素數(shù)值大小有關(guān)()A．①B．②C.③D．④9．四川盆地與青藏高原緯度相當,但年平均氣溫比青藏高原高得多,其原因與圖中的哪個因素數(shù)值大小有關(guān)()A．①B．②C．④D．⑤答案8.A9.C解析第8題,從圖中可看出①是大氣對太陽輻射的削弱作用,②是太陽輻射,③是地面輻射,④是大氣逆輻射,⑤是大氣輻射。青藏高原太陽輻射強主要原因是地勢高、空氣稀薄,從而導致大氣削弱作用較小,使到達地面的太陽輻射較多。第9題,四川盆地由于地勢低,導致冷空氣不易進入,暖空氣與外界交換慢那么氣溫較高；與青藏高原相比主要是地勢不同導致大氣密度、水汽含量等不同,那么大氣對地面的保溫作用不同,具體說就是大氣逆輻射的差異導致兩地氣溫差異。10．讀“等壓線圖〞(單位：百帕),答復以下問題。(1)假設(shè)此圖是近地面等壓線圖,A處吹東北風,那么A點位于(南或北)半球。(2)假設(shè)此圖是高空等壓線圖,A處吹正南風,那么A點位于(南或北)半球。(3)如果此圖位于中國河南省,在不考慮摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力的情況下,A點吹風。答案(1)南(2)北(3)東解析由題目可以獲得以下主要信息：①在不同半球,不同地區(qū)風向不一定相同；②影響風向的因素有地轉(zhuǎn)偏向力、水平氣壓梯度力、摩擦力。解決此題的關(guān)鍵是分清三種力對風的具體影響。第(1)題,風是指大氣的水平運動,其方向受三種力的影響即水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力。當三種力平衡時,近地面風向與等壓線成一夾角,北半球右偏,南半球左偏。風向為東北風,逆向推理可知A點位于南半球。第(2)題,假設(shè)條件是“高空等壓線〞,因此可以不考慮摩擦力,根據(jù)風向同樣可以逆向推理得知A點位于北半球。第(3)題,解答的關(guān)鍵是排除定向思維的干擾,因為題干已說明不考慮摩擦力和地轉(zhuǎn)偏向力,在這個假設(shè)條件下,風向垂直于等壓線由高壓吹向低壓。2009年3月15日晚到16日晨,北京市區(qū)出現(xiàn)大霧,大局部地區(qū)能見度小于500米,有些地方的能見度只有幾十米。大霧嚴重影響了人們的戶外活動。據(jù)此答復1～2題。1．初冬時節(jié)北京等地區(qū)時有大霧的原因是()A．晝夜溫差減小,水汽易凝結(jié),但風力微弱,水汽不易擴散B．晝夜溫差減小,水汽不易凝結(jié),直接懸浮于大氣中C．晝夜溫差較大,水汽不易凝結(jié),直接附著在地面上D．晝夜溫差較大,水汽易凝結(jié),且該季節(jié)晴朗天氣多,有利于揚塵產(chǎn)生 2．白天的大霧天氣使空氣能見度降低的主要原因是()A．大霧削弱了地面輻射B．大霧對太陽輻射具有反射作用C．大霧改變了太陽輻射的波長D．大霧增強了大氣逆輻射答案1.D2.B解析第1題,北京等地區(qū)深秋、初冬時節(jié),晴朗天氣多,晝夜溫差大,并且降水少,揚塵較多,水汽易凝結(jié),從而形成大霧。第2題,白天的霧通過反射削弱了到達地面的太陽輻射,因而空氣能見度較低。3．以下四幅示意圖中,正確的選項是()答案D解析白天時,陸地增溫快,氣溫比海上高,空氣上升(近地面),陸地形成低氣壓,海洋上空因有空氣下沉,形成高氣壓,使近地面空氣由海洋流入陸地,形成海風,選項D正確。4．等壓線是某一水平面上氣壓相同各點的連線。以下四幅等壓線圖中,P點所在位置風力最大的是()答案C解析風力大小與等壓線疏密程度有關(guān)。此題等壓線疏密程度一樣,且比例尺相同,那么等壓線氣壓差越大,等壓線越密集,風力就越大。以下圖示意某一等高面。M、N為等壓線,其氣壓值分別為PM、PN,M、N之間的氣壓梯度相同。①～⑧是只考慮水平受力,不計空氣垂直運動時,O點空氣運動的可能方向。答復5～7題。5．假設(shè)此圖表示北半球,PM>PN,那么O點風向為()A．⑥或⑦B．②或⑥C．④或⑧D．③或④6．假設(shè)此圖表示高空等高面,PM<PN,那么O點風向為()A．③或④B．②或⑧C.③或⑦D．⑥或⑦7．近地面,空氣作水平運動時,所受摩擦力與地轉(zhuǎn)偏向力的合力方向()A．與空氣運動方向成180°角B．與空氣運動方向成90°角C．與氣壓梯度力方向成90°角D．與氣壓梯度力方向成180°角答案5.A6.C7.D解析第5題,此題組考查了風向在不同情況下的判定及影響因素。要求從多角度考慮問題、分析問題。第5題,假設(shè)此圖表示北半球,PM>PN,那么O點風向應考慮兩種情況,近地面為⑥,高空由于忽略摩擦力的作用,風向向右偏轉(zhuǎn)