第二章第一節(jié)冷熱不均引起大氣運動教案

【教學目標 】

一、知識和技能

1．使學生了解大氣的受熱過程，理解地面是近地面大氣主要、直接的熱源

2．了解大氣運動的能量來源、大氣運動的根本原因

3．使學生要會敘述熱力環(huán)流的形成過程，理解地表冷熱不均引起的大氣運動，理解水平氣壓梯度力是風形成的原動力和直接原因。

4．使學生了解水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、近地面摩擦力對大氣水平運動的影響，理解大氣運動的根本原因，大氣環(huán)流的形成。

5．在等壓線圖上表示實際大氣中的風向。

二、過程和方法

1．培養(yǎng)學生讀圖、析圖、繪圖能力，提高綜合分析問題以及運用地理知識解決實際問題的能力。

2．學生要會運用簡單的等壓線分布圖，分析、判斷風向。

3．通過本節(jié)課的學習，使學生的觀察力、推理和空間想象能力得到發(fā)展。

三、情感、態(tài)度、價值觀

1．培養(yǎng)學生勇于探索、不怕困難的心理品質(zhì)，對學生進行辯證唯物主義思想教育。

2．使學生認識大氣運動與人們生活和生產(chǎn)活動的關(guān)系，明確人類活動應如何趨利避害。

3．能將所學知識運用于實際，服務于社會。

【教學重點】

1．熱力環(huán)流的形成過程

2．大氣運動的基本形式及大氣水平運動的幾種作用力。

【教學難點】

1．熱力環(huán)流的動態(tài)過程引起的等壓面的彎曲方向。

2．影響大氣水平運動的“三力”及其作用下的風向。

【課時安排】2課時

【教具設(shè)計】投影儀、投影片、多媒體、海平面氣壓場分布掛圖、板圖、紙箭頭

【講授過程】

第一課時

【新課導入】

我們學習了行星地球，知道地球是宇宙中一顆既普通又特殊的天體。

為什么說地球是一個普通的天體?——（學生回答：因為地球作為太陽系中的一顆行星，與其他行星一樣，是物質(zhì)的和運動的，所以地球是一個普通的天體）

為什么說地球是顆特殊的天體?一（學生回答：地球是太陽系中惟一有生命物質(zhì)的天體，也是整個宇宙中惟一確知有生命物質(zhì)的天體）

如果地球上沒有大氣，也就沒有生物界，沒有人類及其賴以生存的自然環(huán)境。大氣是自然地理環(huán)境中最活躍的組成部分。我們從這節(jié)課開始探討地球上的大氣。

【板書】第二章 地球上的大氣

【介紹】圍繞在地球周圍的厚厚的大氣，不僅提供了動植物維持生命活動所需要的各種氣體，而且還是地球上生物生存不可缺少的保護層。同時，大氣中進行著各種不同的物理過程，產(chǎn)生著各種不同的物理現(xiàn)象，它們對自然地理環(huán)境的形成和變化具有深刻的影響；對人類的生產(chǎn)和生活也具有重大作用。

【過渡】地球周圍的大氣好像一部巨大的機器，日夜不停地運動著。它的運動形式多種多樣，范圍有大有小，正是這種不停的大氣運動，形成了地球上不同地區(qū)的天氣和氣候。大氣為什么會運動，以及怎樣運動這是我們這一節(jié)課要學習的內(nèi)容。

【板書】第一節(jié)：冷熱不均引起大氣運動

一、大氣的受熱過程

【指導讀書】（備注：采用投影的形式展示）

大氣中的一切物理過程都伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，請閱讀教材P30大氣的受熱過程部分，思考：

1．地球大氣最重要的能量來源是什么？

2．復述大氣的增溫原理？

3．近地面大氣主要、直接的熱源是什么？

4．物體的溫度與輻射中最強部分的波長的關(guān)系？太陽輻射和地面輻射分別為何種類型？

5．何為大氣逆輻射？

【學生回答】略

【總結(jié)講解】

1．地球大氣最重要的能量來源是太陽輻射能。

2．投射到地球上的太陽輻射能，要穿過厚厚的大氣，才能到達地球表面。太陽輻射能在傳播過程中，部分被大氣吸收或反射，大部分到達地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太陽輻射能而增溫，同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給大氣。這種輻射熱交換是大氣增溫的最重要方式（圖2．1）。

3．近地面大氣主要、直接的熱源是地面。

從大氣的受熱過程來看，地球大氣對太陽短波輻射吸收得較少，大部分太陽輻射能夠透過大氣射到地面；而大氣對地面長波輻射吸收得卻比較多，地面輻射放出的絕大部分熱量能夠被大氣截留下采。

大氣的受熱過程影響著大氣的熱狀況、溫度分布和變化，制約著大氣的運動狀態(tài)。

4．物體的溫度越高，輻射中最強部分的波長越短；反之則越長。由于地球表面的溫度比太陽低得多，所以地面輻射的波長比太陽輻射長得多。相對于太陽短波輻射來說，地面輻射為長波輻射。

5．大氣在增溫的同時，也向外輻射熱量。大氣輻射的方向既有向上的，也有向下

的。大氣輻射中向下的部分，因為與地面輻射方向相反，稱為大氣逆輻射。

【過渡】結(jié)合我們剛才介紹的大氣的受熱過程，思考我們課前安排大家觀察的燒一鍋開水時，鍋里沸騰的開水，中間水向上冒，鍋邊水往下沉。點燃一小堆紙時，紙片和灰燼從火堆上升，在空中流向四周，又從火堆四周下沉，然后又進入火堆的原理是什么呢？

【學生回答】略

【總結(jié)講解】以上這兩種現(xiàn)象都是由于中間和四周受熱不均而形成的熱力環(huán)流現(xiàn)象。這就是我們今天要講的第二個問題：

【板書】二、熱力環(huán)流

【說明】由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，稱為熱力環(huán)流。它是大氣運動的一種最簡單的形式。那么熱力環(huán)流的具體過程是怎樣的呢？請大家閱讀教材P32，思考熱力環(huán)流的形成原理？

【學生回答】略

【總結(jié)講解】下面我們就這兩幅圖一起來分析一下熱力環(huán)流的動態(tài)過程。

【投影片展示】

【講解】

（1）若A、B、C三地（如左上圖）受熱均勻，則

①三地氣溫相同；

②三地氣壓相同；

③三地氣壓隨高度遞減的規(guī)律相同；

④三地上空同一水平面上各點的氣壓相等，等壓面為互相平行的水平面。

（2）若A地受熱（如右上圖），則

①A地氣溫較高，B、C兩地氣溫較低；

②A地空氣受熱膨脹上升，B、C兩地空氣相對冷卻下沉，引起空氣的垂直運動；

③A地近地面空氣膨脹上升，密度減小，氣壓降低，B、C兩地近地面空氣相對冷卻下沉，密度增大，氣壓升高，三地近地面處同一水平面上的氣壓A地較小，B、C兩地較大，迫使空氣從B、C流向A，導致空氣水平運動，此時三地近地面的等壓面不再是水平面，在氣壓較低的A處，等壓面往下移，在氣壓較高的B、C處，等壓面往上移；

④A地上空一定高度A′處，因上升的空氣聚積密度增大，氣壓比同一水平面上周圍地區(qū)高，B′、C′處因空氣下沉后密度減小，氣壓比同一水平面上的周圍地區(qū)低，空氣就從氣壓較高的A′處流向氣壓較低的B′、C′處，形成熱力環(huán)流。

【板書】1.冷熱不均引起的熱力環(huán)流

由于同一水平面上的A′、B′、C′點三地氣壓不再相等，等壓面也不再是水平面，在A′處往上移，在B′、C′處往下移，就形成了彎曲的等壓面。

空間氣壓值相等各點所組成的面，稱為等壓面。等壓面凸起的地方是高壓區(qū)，等壓面下凹的地方是低壓區(qū)。

【板書】2.等壓面的彎曲方向

【特別注意】【板書】3.氣壓、氣溫、高度三者之間的關(guān)系。

【總結(jié)】【板書】

【討論與思維拓展】（備注：采用投影的形式展示）

請同學們做以下思考：

某城市為我國重要的鋼鐵、化學工業(yè)基地，該城工業(yè)區(qū)、商業(yè)、文化及住宅區(qū)的分布如簡圖所示，住在該城的居民們發(fā)現(xiàn)，白天商業(yè)、文化和住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象會加劇，每到夜晚則減輕，請分析其原因。還有，該城市是新興工業(yè)城市，這里的老居民們說，現(xiàn)在一年中陰天的日子比過去多了，請分析其現(xiàn)象及原因。

【學生回答】略

【總結(jié)講解】以上內(nèi)容，結(jié)合其地理位置，可做如下分析：

白天，山坡地面接受太陽輻射后溫度升高、地面長波輻射增強，山坡上的空氣因為受地面長波輻射后增溫并膨脹上升，這樣，白天就出現(xiàn)沿山坡向上爬升的氣流，這股氣流也就把谷底工業(yè)區(qū)排放的大氣污染物帶到坡面上部的文化、商業(yè)和住宅區(qū)，加劇了污染。而到了晚上，山坡首先降溫，山坡上的氣流變?yōu)槭湛s下沉，工業(yè)區(qū)的污染物被抑制上升，商業(yè)、文化和住宅區(qū)的污染則得到減輕。因此，這一城市的住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象，白天加劇，夜晚減輕。這一原理，指大氣在山谷與山坡之間的環(huán)流運動，我們習慣稱之為山谷環(huán)流，也即山谷風。

第二問的分析：該市是工業(yè)區(qū)，工廠建成后，工廠在生產(chǎn)過程中向大氣中排放的大量固體雜質(zhì)成為水汽的凝結(jié)核，凝結(jié)核的增多使城市上空的水汽更容易發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象，因此，這一地區(qū)的陰天也就多了。

【課堂小結(jié)】略

【課后作業(yè)】

結(jié)合所學知識分析教材P33活動中的海陸風及P56城市熱島環(huán)流的形成原理。

【板書設(shè)計】

第二章 地球上的大氣

第一節(jié)：冷熱不均引起大氣運動

一、大氣的受熱過程

二、熱力環(huán)流

1．冷熱不均引起的熱力環(huán)流

2．等壓面的彎曲方向

3．氣壓、氣溫、高度三者之間的關(guān)系。

第二課時

【復習舊課】

1．大氣環(huán)流形成的根本原因是什么？

2．說說城市風、山谷風、海陸風的風向及變化。

【學生回答】略

【引入新課】

通過上節(jié)課的學習已經(jīng)知道，大氣運動有兩種基本形式；水平運動和垂直運動，其中對我們影響最大的是大氣的水平運動，也就是風。今天我們專門來學習它。

【板書】三、大氣的水平運動——風

【講授新課】

【指導讀書】請同學們閱讀教材P33—34內(nèi)容，思考回答：

1．形成風的直接原因是什么？

2．受哪個力的作用下，風向與等壓線是平行的？這種風向在什么地方存在？

3．了試說明風的形成過程及其風在不同力的作用下，風向的變化情況。

【學生回答】略

【總結(jié)講解】

【板書】（一）作用力

1．水平氣壓梯度力——形成風的直接原因

（1）氣壓梯度：單位距離間的氣壓差。

（2）水平氣壓梯度力：促使大氣由高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)的力。

方向：垂直于等壓線，由高壓指向低壓；

大小：與氣壓梯度成正比；

【板書】2．水平地轉(zhuǎn)偏向力——只改變風向，不改變風速

（1）方向：北半球右偏、南半球左偏；

（2）判定：

（北半球）背風而立，高壓在右，低壓在左。

（南半球）背風而立，高壓在左，低壓在右。

【板書】3．摩擦力——既改變風向，又改變風速

?。?）方向：與運動方向相反

　（2）可以減小風速

【討論】我們剛才介紹了影響大氣的水平運動——風的三種作用力，請大家思考是否所有位置的風都受到這三種力的影響呢？

【學生回答】略

【總結(jié)過渡】剛才同學們回答的很好，在不同的部位影響大氣運動的作用力有差別，從而形成了各個不同部位的風向，這就是我們下面重點介紹的不同部位的風。

【板書】（二）不同部位的風

1.高空大氣中的風向

【講解】在理想狀態(tài)下，空氣質(zhì)點只受一個力即水平氣壓梯度力的作用時，水平氣壓梯度力垂直于等壓線，并由高壓指向低壓。如果沒有其他外力的影響，風向應該與氣壓梯度力的方向一致，即風向垂直于等壓線。

【討論】在實際生活中，空氣質(zhì)點還受地轉(zhuǎn)偏向力因素的影響，在水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的共同作用下的風向又如何呢？

【學生回答】略

【總結(jié)講解】大氣是在自轉(zhuǎn)的地球上作水平運動的，所以當大氣一開始運動，馬上就受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響，使風向逐漸偏離了氣壓梯度力的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。這樣在水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力作用下形成的風，請同學們讀P34圖2.6。圖上表示了北半球平直等壓線的情況。初始狀態(tài)時，空氣質(zhì)點垂直等壓線運動（按水平氣壓梯度力的方向）。最終狀態(tài)時，風向平行于等壓線。這個過程是水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力逐步建立平衡的過程，在這個過程中，空氣質(zhì)點始終是按兩個力的合力方向運動，而水平地轉(zhuǎn)偏向力始終是垂直于運動方向的右側(cè)，所以使得風向不斷地右偏。最后，風向平行于等壓線，此時，水平氣壓梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力大小相等，方向相反，其合力為零，達到平衡狀態(tài)，空氣運動不再偏轉(zhuǎn)而作慣性運動，形成了平行于等壓線吹的穩(wěn)定的風。通常把這種穩(wěn)定的風叫地轉(zhuǎn)風，因為它只考慮了氣壓梯度力和地球自轉(zhuǎn)的影響，所以叫地轉(zhuǎn)風。地轉(zhuǎn)風是大氣運動最簡單的情況，它在高空平直等壓線的情況下是實際存在的。依此原理，可以推導出風與氣壓場之間的關(guān)系：人背風而立，低壓在左，高壓在右，通常稱之為風壓定律。

所以，高空大氣中的風向，是氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力共同作用的結(jié)果，風向與等壓線平行。在這個形成過程中，地轉(zhuǎn)偏向力只改變風的風向，不能改變風的速度。

【轉(zhuǎn)折】實際在近地面還存在摩擦力，這種再加上摩擦力的作用下，風向又表現(xiàn)為一種新的情形。

我們已經(jīng)介紹了摩擦力是指地面與空氣之間，以及運動狀況不同的空氣之間互相作用而產(chǎn)生的阻力。近地面的大氣層里平直等壓線的情況下，當水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力兩種力的合力達到平衡時，形成斜穿等壓線吹的風，這便是近地面風的情況。

【板書】2、近地面的風

請同學們讀教材P34圖2.7，并且在圖上畫出地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的合力。

從圖中可以看出，因為摩擦力永遠和運動方向相反，即與風向相反，而水平地轉(zhuǎn)偏向力又在運動方向右側(cè)90，即與風向垂直，所以，摩擦力與水平地轉(zhuǎn)偏向力的合力和水平氣壓梯度力達到平衡時，風是斜穿等壓線吹的。即風向與等壓線之間成一夾角。摩擦力對風有阻礙作用，可以減小風速。所以，摩擦力既影響風向，又影響風速。

【課堂小結(jié)】三個力與風向的關(guān)系

這節(jié)課我們大量運用了圖表，這也是學習地理的最基本的方法之一，希望同學們能重視圖表的觀察、比較與分析，這是學好地理的最重要的手段之一。

【鞏固新課】

1．讀下圖，完成下列要求。

（1）在等壓線圖中A點處，繪出近地面的形成風向和受力情況（北半球）。

（2）一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這個范圍內(nèi)的風向 等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角 。