湘教版第三节 大气环境第2课时教学设计

第2课时　热力环流与大气的水平运动

学习目标：1.了解大气运动的根本原因和直接原因。2.理解热力环流的形成过程及具体应用。(重难点)3.理解水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力对风的影响。(重难点)

一、热力环流形成的原理

1．大气运动的原因：太阳辐射在地表的差异分布，造成不同地区气温不同，并导致水平方向上各地间的气压差异，引起大气运动。

2．热力环流的形成(如图)

(2)水平运动：空气由高气压区流向低气压区，如上图

二、大气的水平运动

1．作用力

(1)水平气压梯度力：方向垂直于等压线，由高压指向低压，此力是大气产生水平运动的原动力，是形成风的直接原因。

(2)地转偏向力：方向与风向垂直，北半球向右偏，南半球向左偏。

(3)摩擦力：方向与风向相反，大小与距离地面高度成反比，高空可忽略不计。

2．高空风向：高空大气在水平气压梯度力和地转偏向力的共同影响下，风向与等压线平行。

3．近地面风向：除了受水平气压梯度力和地转偏向力的影响外，还要受摩擦力的影响，在三个力的共同作用下，风向与等压线之间成一夹角。

(1)空气运动总是从高压区流向低压区。 (　　)

(2)大气运动最简单的形式是大气环流。 (　　)

(3)等压线密集，水平气压梯度力大，风力大。 (　　)

(4)摩擦力只影响风力大小，不影响风向。 (　　)

(5)下列地理现象，能用热力环流原理解释的是 (　　)

A．阴天比晴天日温差小 B．晴朗天空呈蔚蓝色

C．白天风从海洋吹向陆地 D．青藏高原夏季低温

提示：(1)×　空气运动包括垂直运动和水平运动。水平运动即风，总是从高压区流向低压区，垂直运动包括上升和下沉运动，空气运动不一定是从高压区流向低压区。

(2)×　大气运动最简单的形式是热力环流。空气遇冷下沉，近地面形成高压；空气受热上升，近地面形成低压。在水平方向上，空气由高压区吹向低压区。

(3)×　同一比例尺的地图上，等压线密集处，单位距离间的气压差大，水平气压梯度力大，风力大。不同比例尺的地图上，等压线密集，水平气压梯度力不一定大，风力也不一定大。

(4)×　摩擦力减小风速，也改变风向。自地面到高空，摩擦力逐渐减小，风向和等压线的夹角也逐渐减小，高空摩擦力为零，风向和等压线平行。

(5)C　[常见的热力环流有海陆风、山谷风、城市风等，故白天风从海洋吹向陆地能用热力环流原理来解释。白天海洋气温低，气压高，而陆地气温高，气压低，风从海洋吹向陆地。]

和谐社会深入人心，“创造和谐城市”是每个城市追求的目标。某地理研究性学习小组就“城市热岛”现象展开了研究。

问题1　(综合思维)近地面市区和郊区间的气流是如何运动的？

提示：市区由于气温高，气流上升，近地面形成低压，郊区由于气温低，气流下沉，近地面形成高压，因此近地面气流(即风)由郊区流向市区。

问题2　(地理实践力)某学校以“营造绿色城市，呵护地球家园”为主题举行辩论会。高一某学生提出要在郊区封山育林，来改善市区因地价高、绿化面积少、大气质量差的问题。这种做法可行吗？应着重考虑什么条件？

提示：可行。应着重研究城市风的下沉距离，造林应在城市风的下沉距离之内。

[归纳总结]                                           

1．热力环流的形成——“一个关键，四个步骤”

(1)“一个关键”是确定近地面两点气温的高低。

(2)“四个步骤”

①热上升、冷下沉——近地面气温高的地点，空气受热上升，近地面气温低的地点，空气受冷下沉。

②热低压、冷高压——近地面气温低的地方形成高压，近地面气温高的地方形成低压。

③近地面和高空的气压性质相反——近地面为高压，其高空为低压；近地面为低压，其高空为高压。

④水平气流从高压流向低压。

2．热力环流的常见形式

(1)海陆风

①成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键

②影响与应用

海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。

(2)山谷风

①成因分析——山坡的热力变化是关键

②影响与应用

山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。所以，山谷地区不宜布局有污染的工业。

(3)城市热岛环流

①成因分析

②影响与应用

一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置在下沉距离之外。

等压面图的判读方法

等压面是空间气压值相等的点组成的面，等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的线。等压面图表示气压的垂直分布状况，等压线图表示气压的水平分布状况。

(1)在同一地点不同海拔上，海拔越高，气压越低。如图PA>PE。

(2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图PA<PB，PA<PC。

(3)无论是低空还是高空，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低”。

1．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(1)～(2)题。

(1)图中气压最低的点是(　　)

A．①　    B．②　　　C．③　　　D．④

(2)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(　　)

A 　　　　B　　　　 C　　 　　D

(1)B　(2)B　[第(1)题，①③④位于同一等压面上，气压相等，②位于等压面上方，气压低。第(2)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。]

材料　北半球海平面等压线的分布状况图(单位：百帕)。

问题1　(综合思维)图中C、D两地的风向如何？两地中何地风速较大？判断依据是什么？

提示：C地吹东北(偏北)风，D地吹西南(偏南)风。C地风速较大，理由是C地等压线密集，水平气压梯度力大。

问题2　(综合思维)图中虚线E两侧的风向有何不同？

提示：西侧(左侧)吹西北(偏北)风，东侧(右侧)吹西南(偏南)风。

[归纳总结]        风的受力状况与风向                  

风是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果，其中水平气压梯度力是形成风的直接原因。受力不同，风的表现也不同，具体如下表所示：

2．右图为某一等高面。M、N为等压线，其气压值分别为PM、PN，M、N之间的气压梯度相同。①～⑧是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O点空气运动的可能方向。据此回答(1)～(3)题。

(1)若此图表示北半球，PM>PN，则O点风向为(　　)

A．⑥或⑦ B．②或⑥

C．④或⑧ D．③或④

(2)若此图表示高空等高面，PM<PN，则O点风向为(　　)

A．③或④ B．②或⑧

C．③或⑦ D．⑥或⑦

(3)近地面，空气作水平运动时，所受摩擦力与地转偏向力的合力方向(　　)

A．与空气运动方向成180°角

B．与空气运动方向成90°角

C．与气压梯度力方向成90°角

D．与气压梯度力方向成180°角

(1)A　(2)C　(3)D　[第(1)题，若此图表示北半球，PM>PN，则O点风向应考虑两种情况，近地面为⑥，高空由于忽略摩擦力的作用，向右偏转至与等压线平行，即⑦。第(2)题，高空空气不考虑摩擦力，所以风向应与等压线平行。  由于不确定此图所在半球，所以在北半球高空应为③，在南半球高空应为⑦。第(3)题，在近地面，水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同影响风向和风速。两力的合力与另一力的方向成180°角。]

等压线图的判读

(北半球)

探讨1　图中甲、乙、丙、丁四个气压中心，属于高压中心和低压中心的分别是什么？说出你的理由。

提示：丁是高压中心，丙是低压中心。

理由：丙和丁都由闭合等压线构成，其中丙的气压值中心低、四周高，为低压；丁的气压值中心高、四周低，为高压。

探讨2　说出甲地和乙地的风向。

提示：西北；东南。

探讨3　甲地和乙地哪个风力大，说出你的理由。

提示：甲地风力大。

理由：甲地等压线较密集，气压梯度力较大。

1．气压场类型的判断

(1)低压：由闭合等压线构成，气压值由中心向外增大。

(2)高压：由闭合等压线构成，气压值由中心向外减小。

(3)低压槽：由低压延伸出来的狭长区域，简称槽。低压槽中各条等压线上弯曲最大处的连线叫槽线。

(4)高压脊：由高压延伸出来的狭长区域，简称脊。高压脊中各条等压线上弯曲最大处的连线叫脊线。

(5)鞍形气压场：简称鞍，是两个高压或两个低压交错分布的中间区域。

2．风力的判断

(1)同一幅图，等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大；等压线越稀疏，水平气压梯度力越小，风力越小。

(2)不同幅图，两条相邻等压线的气压差值越大，水平气压梯度力越大，风力越大；气压差值越小，水平气压梯度力越小，风力越小。

3．风向的确定

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)

4．利用风向可判断以下几方面问题

(1)等压线值的变化规律：顺着风向，等压线值越来越小。

(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：与等压线成一夹角——近地面；与等压线平行——高空。

下图为某气象科学家绘制的局部地区某时气压分布图(单位：hPa)。读图，回答(1)～(2)题。

(1)图中风速最大的点为(　　)

A．甲　 B．乙　　　

C．丙　　　 D．丁

(2)甲、乙、丙、丁四点的风向依次是(　　)

A．西北、东北、东南、西北

B．东南、西南、东南、西南

C．西北、东北、西北、东南

D．东南、西南、东南、西北

(1)A　(2)A　[第(1)题，从图中可以看出，甲处附近的等压线最密集，水平气压梯度力最大，因而风速最大。第(2)题，分别过甲、乙、丙、丁四点作垂直于四点切线的垂线，以垂线为基准北半球向右偏、南半球向左偏30°～45°角，即为风向。]

地理实践力：分析城市热岛效应

城市热岛效应是指城市温度高于郊野温度的现象。由于城市地区水泥、沥青等所构成的地表导热率高，加之空气污染物多，能吸收较多的太阳能，有大量的人为热进入空气；另一方面又因建筑物密集，不利于热量扩散，形成高温中心，并由此向外围递减。

读某城市热岛形成的热力环流示意图，回答(1)～(2)题。

(1)城市热岛形成的主要原因是(　　)

A．城市上空多尘埃物质

B．城市绿地面积小

C．人类生产、生活释放大量的热量

D．人类活动排放大量的温室气体

(2)如果该城市的热力环流圈的空间半径为10—15千米，根据可持续发展的要求，该城市建设工业卫星城应该距离城市(　　)

A．5—6千米　　 B．12—13千米

C．16—18千米 D．100—150千米

(1)C　(2)C　[第(1)题，城市人口集中，工业、交通工具等人为释放大量的热量，使城市城区的温度高于郊区，形成热岛效应。第(2)题，建设工业卫星城要大于热力环流圈的空间半径，还要考虑通行距离。]

(教师独具)

下图所示为我国东南福建省沿海地区被海风“吹弯了腰”的草丛。读图，回答1～2题。

1．下列能正确示意图中风向形成原因的是(　　)

2．该地一年中盛行风向也因海陆间温度差异发生季节变化。盛行风从海洋吹向陆地的是(　　)

A．春季　　　　　 B．夏季

C．秋季 D．冬季

1.B　2.B　[第1题，由图中草的倒伏方向可知，当时风从海洋吹向陆地。海洋上气压高，气温低，气流下沉；陆地气压低，气温高，气流上升，为白天。第2题，夏季，陆地升温快于海洋，形成热低压，因此风从海洋吹向陆地。]

读北半球某地近地面气压分布(单位：百帕)示意图，回答3～4题。

3．四地中风力最大的是(　　)

A．① B．②

C．③ D．④

4．④地的风向为(　　)

A．西北风 B．东北风

C．西南风 D．东南风

3.C　4.B　[第3题，等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大。四地中等压线最密集的是③地，风力最大。其他三地等压线较稀疏，风力较小。第4题，风向是垂直于等压线，由高压指向低压，北半球向右偏。④处的风向为东北风。]

(教师独具)

教材P48活动

1．绘图略(用平滑曲线连接图中气温值为35.0的观测点，即为35.0℃的等温线，连接气温值为35.5的观测点，即为35.5℃的等温线)。

2．上海地区此时气温的分布规律是：城区高、四周低(或由城区向郊区递减)。  造成的原因是城市“热岛效应”。由于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活、工业生产和汽车等交通工具每天消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热，因而导致城区的气温高于郊区。

3．东南风　偏北风