资源简介

2.3、大气的运动
一．教学目标：
㈠．知识认知：
1． 使学生认识大气运动的根本原因及大气运动的分类
2． 使学生认识大气运动的一种简单形式——热力环流及产生的地理意义
3． 使学生掌握大气的水平运动——风产生的原因及风向的由来
㈡．基本能力：
1． 培养学生观察、思维、想象和判断的能力
2． 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
3． 培养学生在实际生活中对地理事物的观测能力
㈢．德育教育：提高学生的环境意识
二．教学重点和难点：
重点：热力环流、大气的水平运动
难点：分析水平运动的几种作用力
三．教学用具：多媒体电脑、启发式
四．教学方法：
本节涉及的理论性、抽象性的知识较多，教学难点相对集中，需要运用试验和理论联系生活的方法，从感性到理性进行突破。并且借用多媒体电脑技术，把抽象的大气运动，具体、生动、形象的展示出来，便于学生认知过程的实现
四．教学课时：1．5课时
五．板书：
一．热力环流：最简单的形式
水 平 运 动
低压 高压 垂
直
运
高压 低压 动
B （图3） A
（冷却） （受热）
二．大气的水平运动
太阳辐射（能源）
地区间的冷热不均 （根本）
热 空气的垂直运动（上升或下沉）
力
环 同一水平面的气压差异 （直接）
流
大气的水平运动（风）
二力平衡
高压指向低压 风向与等 三力共同
风向垂直与等压线 压线平行 作用下
地 偏 力 风向斜交
北半球风向右偏 等压线
南半球向左偏
地 面 摩 擦 力
风向（hpa）
1006
1008 1010
水平气压梯度力 风向
水平气压梯度力
800 1000
风向 1005 摩擦力 地偏力
805 地偏力
（北半球）
六．课前作业：
1． 烧一锅开水，注意观察锅里沸腾的开水有什么现象 （中间水向上冒，锅边水往下沉）
2． 在室外点燃一小堆纸，注意观察纸片和灰烬显示出的空气流动路线？（纸片和灰烬从火堆上升，在空中流向四周，又从火堆四周下沉，然后又进入火堆）
3．要求用课本知识来解释这两种现象产生的原因
六． 教学过程：
导入：对流层中为什么空气对流运动显著？为什么天气复杂多变？我们知道，大气时刻不停的在运动，大气中热量和水汽的输送以及一切的天气变化，都是通过大气运动来实现的，那么造成大气运动的根本原因是什么？这就是我们今天学习的主要内容
一．引言：
㈠．大气运动的成因：高低纬度间温度的差异
提问：地球表面的热量主要来源于哪？
回答：太阳辐射
1． 大气运动的能源来自于太阳辐射
提问：地球表面高低纬度间获得的太阳辐射相同吗？
回答：不同，低纬度地区获得的太阳热量多气温高；高纬度地区获得的太阳热量少气温低
2．大气运动的成因：高低纬度间温度的差异
讲解：大气运动的能量来源于太阳辐射，由于各纬度获得的太阳辐射能多少不同，造成高低纬度间的大气存在着热量和温度的差异，（由于热胀冷缩的原理）必然会引起大气的运动，这是引起大气运动的根本原因
㈡．大气运动的重要性：输送热量和水汽、改变天气状况
㈢．大气运动的分类：垂直运动和水平运动
读图：冷热不均引起的热力环流（第三幅）
讲解：大气运动从方向上分：有垂直运动和水平运动两种
垂直运动：表现为近地面和高空之间，气流的上升运动和下沉运动
水平运动：同一水平面上空气的运动
承转：大气为什么会产生这两个方向上的运动 先了解一下大气运动中一种最简单的形式
二．热力环流：由地面冷热不均而形成的空气环流（是大气环流最简单的形式）
㈠．过程：
注释：图中取地面两处单位面积上空气柱，
气柱中空气密度的大小以点的多少来表示
图1：
提问：如果A、B两地温度相等，那么，这两个气压 B（图1）A
柱内大气的密度、质量如何？气压是否相同？
回答：密度、质量相等、气压相同
提问：这样、在同一水平面上回不会产生大气的运动？
回答：不会
结论：两地温度气温相等，大气无运动
图2：
低压 高压 垂
直
运
高压 低压 动
B （图2） A
（冷却） （受热）
提问：如果A地近地面空气受热、而附近B地空气相对较冷，这时A、B两地空气的密度发生什么变化？在垂直方向上将产生怎样的运动？气压有何变化？
讲解：A地受热近地面空气膨胀，体积变大密度变小，随之上升形成上升气流，到上空聚积起来，由于近地面空气不断上升，使高空空气密度增大，从而使高空气压变大，形成高压；B地受热少，空气冷却收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低压。
图3：
提问：我们知道，空气的流动与水的流动有相似之处，水从高处向低处流，气流呢？
回答：在同一水平面上，从气压高的地方流向气压低的地方
讲解：如图所示，气流从A地上空流向B地上空
提问：那么A、B两地近地面的气压状况与气流方向又是怎样的呢？
回答：在近地面，A地空气上升后向外流出，这使得A地近地面的空气密度减少，形成低压；B地因有下沉气流，近地面的空气密度增大，形成高压。于是近地面的空气又从B地流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成热力环流
水 平 运 动
低压 高压 垂
直
运
高压 低压 动
B （图3） A
（冷却） （受热）
承转：刚才我们了解了热力环流的形成过程，下面总结一下热力环流的定义和在分析过程中得到的一些结论
㈡．定义：由地面冷热不均而形成的空气环流（是大气环流最简单、最基本的形式）
结论：
1． 由于热胀冷缩的原理，近地面热的地方空气会膨胀上升，冷的地方空气会收缩下沉。所以近地面热的地方形成低气压、高空形成高气压，近地面冷的地方形成高气压、高空形成低气压
2． 空气的水平运动强调的是在同一水平面上空气从高气压流向低气压
3． 气压的高低都是指在同一高度上比较而言，在不同高度上不能比较，就同一地方而言，近地面的气压总比其高空的气压要高
例如：图3中A地近地面气压值实际上比其高空的气压值低吗？
回答：不低，A地近地面气压比其高空要高。因为A地近地面空气密度比其高空的大
提问：那么图中标A地近地面气压低是什么含义？
回答：指相对同一水平面上的B地而言
4． 近地面的高压和低压分布状况都是由于热力原因形成的；而高空在同一高度上的高压与低压分布，是由于空气的升降运动形成
㈢．分析原因
提问：大气有上升或下沉运动主要是由于什么原因导致的？
回答：地面的增温或降温
练习：给出几个因果关系，让学生连线：地区间的冷热不均、大气的水平运动、太阳辐射、同一水平面的气压差异、空气的垂直运动、热力环流
答案： 太阳辐射（能源）
地区间的冷热不均 （根本）
空气的垂直运动（上升或下沉）
同一水平面的气压差异 （直接） 热力环流
大气的水平运动
总结：可见由于近地面空气受热或冷却，引起气流的垂直运动（上升或下沉），空气的垂直运动，又导致同一水平面上气压的差异。气压差异又形成了大气的水平运动
补充：等压面
定义：是空间气压值相等的各点连接而成的面
讲解：等压面通常不是一个水平面，而是向地形一样起伏的面，由于随高度的增加，大气的密度减小，所以气压总是随高度增加而降低，气压值小的等压面总是在上面，气压值大的等压面总是在下面。同一水平面上的气压比四周高的地方，等压面高度也较四周高，表现为向上凸起；同一水平面上气压比四周低的地方，等压面的高度也较四周为低，表现为下凹
练习：读下图，根据气流运行情况比较各地气压气压值的大小
1．E较D气压值（ 低 ），A与C比较气压值高的是（ A ）
2．E、C、B比较，气压值高的是（ C ），D、A、F比较，
气压值低的是（ A ）
3．图中可以称为风的箭头有（ 四）条
㈣．城市热岛
承转：热力环流和我们日常生活有关吗？对我们的生活有什么影响？
回答：课前作业说明热力环流存在的普遍意义
阅读：城市风
总结：城市的建设和布局都与热力环流有关，在进行城市规划时，一定要将污染源严重的工业企业布局在城市风的下沉距离之外，以避免工厂排出的污染物流向城市。将来大家要是作为城市的建设者，可不要忽视城市风给我们带来的影响
承转：初中时我们讲过，同一水平面上大气的运动形成了哪种自然现象？
回答：形成了风
提问：风是怎样吹的？
回答：风总是由气压高的地方吹向气压低的地方，类似于水的流动
讲解：下面我们来具体学习一下风是怎么形成的
三．大气的水平运动——风
㈠．水平气压梯度力：风向垂直于等压线，并指向低压
1． 气压梯度：把单位距离间的气压差叫气压梯度
读图：水平气压梯度力
讲解：由于地表受热不均，有的地方气压高，有的地方气压地，使同一水平面上产生了气压差异。我们把单位距离间的气压差叫气压梯度，它表示在同一水平面上的气压变化的情况，所以也称水平水平气压梯度（气压梯度实质上反映着大气密度分布不均匀）
2．水平气压梯度力
⑴．定义：促使大气有高压区流向低压区的力
讲解：只要水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区流向低压区的力，这就是水平气压梯度力
⑵．作用：是形成风的根本原因
讲解：在水平气压梯度力的作用下，大气由高压区流向低压区作水平运动，就形成了风。水平气压梯度力是大气产生运动的原动力，是形成风的根本原因
风向 （hpa）
⑶．方向：垂直与等压线，指向低压 1006
讲解：如果没有其他外力的影响，风向 1008
应该与气压梯度力的方向一致， 1010
既风向垂直与等压线，且从高压指向低压 水平气压梯度力
提示：实际上，作用于空气的力除了由于气压差异产生的水平气压梯度力，还有由于地球自转而产生的地偏力和由于空气层间，空气与地面之间相对运动产生的摩擦力的等，上述各种之间的不同结合，往往构成不同形式的大气水平运动，其中导致空气运动速度大小和最初的原动力是水平气压梯度力，而其他的力只是改变空气运动的方向或减少空气运动的速度
㈡．地偏力：风向平行与等压线（高空）
1．方向
讲解：如果大气只受到水平气压梯度力的影响风向与等压线垂直，由高压指向低压，而实际上，在赤道以外的其他地方，大气一作水平运动，马上就会产生偏转，这个促使大气产生偏转的力叫地球自转偏向力
提问：大气在自转偏向力的作用下如何偏转？
回答：北半球向右偏转，南半球向左偏转
出示：电脑动画，便问便导，启发学生得出结论
提问：此图表示的是北半球还是南半球的大气运动情况？
回答：北半球
提问：水平气压梯度力F1的大小在图上不同地点发生变化吗？为什么？
回答：没有，因为各地水平气压梯度力相等
思考：地转偏向力F2与风向有何关系？
回答：而地偏力始终垂直与运动方向的右侧
提问：随着风速的增大，F2的大小怎样变化？
回答：渐渐增大
提问：当大气运动到F1和F2大小相等，方向相反，即两个力达到平衡时，大气将作怎样的运动？
回答：匀速直线运动，空气运动不再偏转而做惯性运动，形成了平行与等压线吹的稳定的风。
提问：风向与等压线是什么关系？
回答：平行 水平气压梯度力
800 风向
805 地偏力（北半球）
讲解：在气流的整个运动过程中空气质点始终是按两个力的合力方向运动
2．地转风：通常把这种稳定的风叫地转风，因为它只考虑了气压梯度力和地球自转的影响，地转风在高空实际是存在的。依据地转风原理，可以推导出风与气压场之间的关系：人背风而立，高压在右，低压在左
提示：
⑴．水平气压梯度力始终和等压线垂直，并指向低压
⑵．地偏力的方向：指向地心、垂直与风向
⑶．地偏力只改变风的方向，不能改变风的速度
⑷．高空风向：平行与等压线
承转：近地面大气层和高空相比，风在运动的时候又遇到什么情况呢？风向又如何呢？
㈢．摩擦力：风向与等压线之间成一夹角
动画：近地面大气中的风向
讲解：在实际中，近地面的风还受到摩擦力的影响，考虑水平气压梯度力、水平地转偏向力和摩擦力的共同作用
1．定义：指地面与空气之间，以及运动状况不同空气层之间相互作用而产生的阻力
2．方向：和风向相反
提问：摩擦力F3的方向与风向有何关系？
回答：和风向相反
提问：当三个力达到平衡时，大气将作什么运动？
讲解：在近地面的大气层中，因为摩擦力和运动方向相反，也就是和风向相反，而水平地转偏向力又在运动方向右侧90度，所以摩擦力与水平地转偏向力的合力和水平气压梯度力达到平衡时，形成斜穿等压线吹的风，也就近地面风向的形成是风向与等压线之间成一夹角，风速也会降低这既是近地面大气的情况。一般摩擦力的影响可以达到1500米的高空，在这个范围内，风都斜穿等压线。摩擦力越大，风向与等压线之间的夹角越大；摩擦力越小，风向与等压线之间的夹角越小，摩擦力为0时，（高空的情况），风向便平行与等压线
提示：在实际大气中，特别是近地面附近的大气水平运动，一开始就同时受到气压梯度力、地偏力、摩擦力的共同作用，所以近地面的实际风向，与等压线并不完全平行，而是与等压线斜交 风向
1000
1005 摩擦力 地偏力
（北半球）
水平气压梯度力
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