2.2 大气受热过程和大气运动第2课时 教案

第二章 地球上的大气
第二节 大气受热过程和大气运动 第2课时
【课标要求】
运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
【教材分析】
本课时包括大气的热力环流和大气的水平运动两部分，学习内容与生活密切相关，可以利用学生较为熟悉的事例进行探讨学习，感同身受更利于学生理解。热力环流部分的关键在于对气压的理解，可从空气密度的变化，气压的概念入手来化解难点，然后结合城市风、海陆风、山谷风进行具体的剖析。大气的水平运动部分着重讲清水平气压梯度，然后综合地转偏向力及摩擦力进行具体分析，最后侧重高空和近地面风向的成因分析。
【教学目标】
1.绘制示意图，分析大气热力环流过程，并解释相关现象。
2.绘制示意图，分析大气的水平运动过程，掌握判断等压线图中风向的方法。
【教学重难点】
重点：热力环流原理和大气水平运动
难点：热力环流原理和风向的判读
【教学方法】
图解法、案例法、讲练相结合、自主学习与合作学习相结合
第2课时
【新课导入】
清代黄叔璥在《台海使槎录》(图2.8)中，记述了台湾海峡两岸的风向差异：“内地之风，早西晚东，惟台地早东风，午西风……四时皆然。”这里的“内地”指福建，“台地”指台湾。为什么台湾海峡两岸风向的日变化相反呢 这里的风是怎样形成的 。
【讲授过程】
（过渡）这要从大气运动的一种最单的形式——热力环流说起。
一、大气热力环流
请同学们先观察模拟实验，然后阅读教材P36页，思考下列问题：（教师演示模拟实验后，课件展示问题）
1.大气运动有垂直运动和水平运动之分，风属于其中的哪一种？垂直运动又可分为哪两种？
2.什么是热力环流？
3.什么是气压？气压随海拔升高有何变化？
4.分析空气在受热和冷却的情况下，空气密度会发生怎样的变化？气压又有何变化？
5.结合实验观察，从冷热的角度分析空气垂直运动（包括上升、下沉）的原因。
6.分析空气的垂直运动对于近地面和高空气压有何影响？
7.同一水平面上，空气总是由气压高的地方流向气压低的地方。请结合模拟实验，完整描述热力环流的形成过程。
学生自学后，组内讨论、交流、代表发言，师生评议。
参考答案：
1.风属于大气的水平运动。空气的垂直运动又分为上升和下沉两种。
2.由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为大气热力环流。
3.气压是单位面积上的大气压力，等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
气压随海拔升高而降低，因为海拔越高，从大气上界向下的空气柱也短，重量越小。
4.空气受热体积会膨胀，密度减小，气压变小，反之，空气冷却，密度会增大，气压也跟着增大。
5.空气受热会上升，冷却会下降。
6.上升气流会减小近地面的空气密度，增加高空的空气密度，使近地面气压降低，使高空气压增大；而下沉气流的影响刚好相反，会增加近地面的空气密度，减小高空的空气密度，使近地面的气压增大，使高空气压减小。
7.近地面空气受热上升，冷却下沉。近地面气压因气流上升而降低，因气流下沉而升高，高空气压因气流上升而升高，因气流下沉而降低。同一水平面，空气由气压高的地方流向气压低的地方。这样，在近地面和高空就形成了热力环流。
【演练巩固】
请在下图中用箭头画出近地面和高空之间完整的热力环流过程。
【拓展延伸】
1.介绍概念：等压面——气压值相同的面。
2.同一高度，气压高的地方等压面该向上凸，还是向下凹？
3.请在上图中绘出近地面和高空对应的等压面，并总结其特点。
参考答案：
【演练巩固】甲→乙→丁→丙→甲
【拓展延伸】2.气压高处，等压面向上凸，气压低处，等压面向下凹。
3.凸为高压，凹为低压，近地面和高空，凹凸总是相反。
（过渡） 大气热力环流是一种常见的自然现象。在一定条件下，地表的冷、热差异会产生大气热力环流。台湾海峡两岸风向的日变化，反映了海陆间大气热力环流的日变化。
由于海水热容量较陆地大，所以，海水增温和降温均较陆地慢，从而引起同纬度海陆气压高低因昼夜和季节而不同，海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。
【案例探究】
（一）海陆风
请阅读教材P38页活动，根据大气热力环流的原理，完成下列问题。
1.在图2.13a上，按如下步骤完成白天海陆间的大气热力环流模式图。
(1)标出海洋和陆地温度的高低。
(2)根据海陆温度的高低，画出海洋与海洋上空、陆地与陆地上空气流垂直运动的方向。
(3)根据气流垂直运动的方向，标出海洋、陆地表面气压的高低，再标出海洋、陆地上空气压的高低。(4)画出陆地和海洋之间的大气水平运动的方向，完成热力环流模式图。
2.在图2.13b上，按1的步骤完成夜晚海陆间的大气热力环流模式图。
3.分析夏季大气热力环流对滨海地区气温的调节作用。
学生交流展示，师生评议、总结。
参考答案：
3.夏季的滨海地区，白天吹海风，对陆地起到了降温增湿的作用，而夜晚则吹陆风。
（二）城市热岛环流
请阅读教材P37页活动，思考、讨论下列问题：
1.为什么把城市中心区称为“热岛”？
2.什么是“城市热岛环流”？在下图中用箭头标出其热力环流过程。
3.在城市郊区设立绿化带、布局对大气有污染的工厂，怎样布局合理，请说明你的理由。
展示学生的答案，并组织小组之间进行点评。
参考答案：
1. 域市中心区建筑密集，地面多硬化，吸收太阳辐射多，向大气传送的热量也多。此外，城市中心区人口密集，产业发达，汽车数量多，人们生活、生产向大气释放的废热较多。所以，在静风或微风时，城市中心区气温一般比周围的郊区高，因此把城市中心区称为“热岛”。
2.中心区与郊区之间的温度差异，导致空气在中心区上升，在郊区下沉；高空气流由中心区流向郊区，近地面气流由郊区流向中心区。于是，中心区与郊区之间形成热力环流，这种热力环流称为“城市热岛环流”。绘图参考课本P37页原图。
3.绿化带应该布局在城市热岛环流圈之内，利于给市区带来清新空气。对大气有污染的工厂，应布局在环流圈之外，避免污染城市大气。
（三）山谷风 课下完成。
【课堂演练】
海子写过一首诗《面朝大海，春暖花开》，现在影视剧中往往让女主角面朝大海，在海风吹拂下让头发向后飘逸以反映女主角的快乐心情。甲、乙两图分别是“北半球某滨海地区海陆风环流图”和“气温变化特征图”。读后完成下面小题。
1．甲图中①、②、③、④四处气温最高的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
2．为了完成女主角头发向后飘逸的场景，如果你是导演，会选择什么时间段完成拍摄（ ）
A．16时至次日8时 B．8时至16时
C．18时至次日6时 D．6时至18时
3．甲图中四地气压大小的比较，正确的是（ ）
A．①>③ B．①<②
C．③<② D．④<③
【答案】1．D 2．B 3．A
【分析】
1．本题主要考查海陆风的形成。由图可知,④处气流受热膨胀上升,①处气流冷却收缩下沉，根据热力环流原理进行判断,④处气温高于①处；气温随着高度的增加而降低,因此,④处气温最高。D项正确。
2．本题主要考查海陆风的判断。由材料可知,女主角面朝大海，且头发向后飞舞，即此时风应由海洋吹向陆地，陆地气温高于海洋,结合乙图可知，应选择8至16时完成拍摄。B项正确。
3．考查热力环流图中气压高低的判断，根据热力环流的原理可知，近地面温度高气体膨胀上升形成低压，高空形成高压;温度低气体收缩下沉形成高压，高空形成低压；大气在水平方向.上从高压流向低压，从而形成热力环流,据图可知,④处气流受热膨胀上升,①处气流冷却收缩下沉，因此近地面①处是高压，②处是低压，高空中③处高压，④处是低压压，根据同一水平面高压大于低压，近地面气压大于高空可知，图中气压大小为：②＜③＜④＜①。故选A。
（过渡）天气预报中经常提到风向、风力等问题，这些都指大气的水平运动。
二、大气的水平运动——风
请阅读教材P38页最后一段到39页，思考、讨论下列问题：
1.什么是气压梯度？什么是水平气压梯度力？
2.形成风的直接原因是什么？
3.什么是地转偏向力？（P39页注解）在其作用下物体水平运动方向会发生偏转，北半球向右偏，南半球向左偏，赤道上不偏。
4.绘图分析风的形成和受力状况。要求：在下面等压线分布图上，用虚线箭头代表水平气压梯度力、实线箭头代表地转偏向力、红色箭头代表近地面摩擦力、粗箭头代表最终风向。
（1）甲图，只受水平气压梯度力作用下的风向。
（2）乙图，受水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风向（高空的风）。
（3）丙图，受水平气压梯度力、地转偏向力和近地面摩擦力共同作用下的风向（近地面的风）。
学生自主完成后，分组讨论、展示评议。
参考答案：
1.地面受热不均，导致空气上升和下沉，进而使同一水平面上的气压产生了差异。单位距离间的气压差称为气压梯度。只要水平面上存在气压梯度，就产生了促使大气由高压区流向低压区的力，这个力称为水平气压梯度力。
2.在水平气压梯度力的作用下，大气从高压区向低压区作水平运动，这就形成了风。可见，水平气压梯度力是形成风的直接原因。
3.由于地球自转，在地球上作水平运动的物体，其运动方向会发生偏转。导致物体水平运动方向发生偏转的力称为地转偏向力。
4.
【案例探究】根据等压线确定风向和风速
请阅读教材P40页活动，思考、讨论下列问题。
1.比较甲、乙两地的气压梯度大小，并说明理由。
2.在图上画出甲、乙两地的风向。
3.比较甲、乙两地风速的大小，并说明理由。
学生自主完成后，分组讨论、展示评议。
参考答案：
甲处等压线密集，水平气压梯度较乙处大，风力更强。
【课堂演练】
下图是北半球某地近地面气压（单位:百帕）分布示意图,读图完成下面小题
1．四地中风力最大的是（ ）
A．①地 B．②地 C．③地 D．④地
2．③处的风向为（ ）
A．东北风 B．东南风 C．西北风 D．西南风
【答案】1．C 2．A
【分析】
1．风力大小主要取决于产生风的原动力——水平气压梯度力的大小，在等压线分布示意中，水平气压梯度力大小取决于等压线疏密。读图可知，图中①、②、③、④四地中，③处等压线最密集，水平气压梯度力最大，因此风力最强，C符合题意，排除ABD。故选C。
2．读图可知，图中③处水平气压梯度力方向（与等压线垂直、由气压高处指向气压低处）大致是由北指南，题干信息表明，图示区域为北半球近地面地区，在的地转偏向力作用下，水平气流相对水平气压梯度力方向向右偏一个锐角，从而形成东北风，A正确；BCD错误；故选A。
课堂小结：
大气的热力环流和风是我们生活中无处不在的自然现象。本节课从大气运动的方式和受力的情况进行原理分析，请同学们课下去发现生活中的更多的热力环流实例，并根据实际风向去分析气压场的分布情况。
【板书设计】
第二节 大气受热过程和大气运动 第2课时
一、大气热力环流
二、大气的水平运动——风
1.水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力
2.近地面风向
3.高空的风向
【课堂过关检测】
1．读“北半球近地面大气中的风向图”，下列说法正确的是（ ）
A．F1是水平气压梯度力 B．F2是摩擦力
C．F3是风向 D．F4是地转偏向力
2．摩擦力（ ）
①在空气开始运动后产生并起作用 ②是一种阻力，对风有阻碍作用
③方向与物体运动方向相同 ④会减小风速
A．①②④ B．①③④ C．①②③ D．②③④
3．地转偏向力（ ）
①对低纬度地区的风影响较大 ②是导致物体水平运动方向发生偏转的力
③只改变风向，不改变风速 ④只改变风速，不改变风向
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【课堂过关检测】参考答案
1.【答案】A
【解析】水平气压梯度力垂直于等压线，由高压指向低压，F1为水平气压梯度力；F2垂直于风向，位于风向右侧，为地转偏向力；F3与风向相反，为摩擦力；F4是风向，BCD错误，该题选A。
2.【答案】A
【分析】本题以摩擦力为设问的切入点，突出考查学生对摩擦力与风之间关系的掌握程度。首先，在影响风的力中，除水平气压梯度力外，地转偏向力、摩擦力等都是在空气开始运动后产生并起作用。①②④正确；其次，摩擦力是一种阻力，对风有阻碍作用，其方向与风向相反，会减小风速，③错。故本题A项正确。
3.【答案】C
【分析】本题突出考查学生对地转偏向力的掌握情况，选项涉及三个方面的内容：一是地转偏向力的概念，强调其是导致物体水平运动方向发生偏转的力，②正确；二是风是大气的水平运动，所以地转偏向力对风的运动有影响，地转偏向力的方向和物体运动方向垂直，所以只改变风向，不改变风速，③对，④错；三是地转偏向力对高纬度地区的空气运动影响较大，而对低纬地区特别是赤道附近的空气运动，因量值很小可不予考虑，①错误，所以该题选C。
【课后反思】
本节课逻辑性思维较强，需要理论结合实践进行较为细致的分析和绘图演示。部分学生绘图较为潦草，抓不住细节，对问题的理解不够深刻，容易在做题时出错。