05第一节冷热不均引起大气运动

第一节冷热不均引起大气运动教学目标：知识与技能1.明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源，使学生能运用图示说明大气的受热过程。2.能阐述大气温室效应及其作用、大气热力环流等基本原理。3.理解水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响，能运用图示解释风的形成，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。过程与方法1.通过探讨使学生理解“太阳暖地面、地面暖大气、大气还地面”的原理。2.利用图表分析归纳“温室效应”。3.通过实验活动理解热力环流的原理。4.理论联系实际，促进对“风的形成”的理解，学会在等压线图上判断某一地的风向。情感、态度与价值观树立辩证唯物主义观念，增强大气环境保护意识。教学重点1.地面是大气的直接热源。2.分析热力环流形成的过程与方法。3.近地面风向确定方法。教学难点1.大气受热过程。2.热力环流。3.地转偏向力对大气运动方向的影响。教具准备课件和投影仪课时安排2课时第1课时教学过程［新课导入］师：我们在第一章中学习了地球的圈层结构，探索了内部圈层，也了解了外部圈层，地球的外部圈层有哪几个呢？大气圈、水圈、生物圈。大气圈作为地理圈层之一对于人类生存的意义重大。从今天开始，我们来学习——第二章地球上的大气。（板书）第二章地球上的大气［教师精讲］师：太阳辐射既能到达地球表面，又能到达月球表面，但是月球表面白天的温度可高达127℃，夜晚则降至－183℃。而地球的昼夜温差要小得多，这是为什么呢？这是因为地球上有厚厚的大气层而月球没有。我们就先从大气的受热过程学起。（板书）第一节冷热不均引起大气运动一、大气的受热过程师：地球上的能量主要是从哪儿获得的？生：太阳。师：我们知道万物生长靠太阳，这说明了太阳光热的重要性，而且太阳辐射能也是地球大气最重要的能量来源。那么太阳辐射穿过大气层的过程是怎样的呢？（投影）教材30页图2.1——地面辐射使大气增温示意图（引导学生观察、分析）师：地面吸收太阳辐射而使地面增温，所以，太阳是地面的直接热源；同时地面向外释放能量。（板书）太阳暖地面师：根据教材30页页脚处的说明可知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；物体温度越低，辐射中最强部分的波长越长。太阳表面温度达到6000K，所以太阳辐射为短波辐射，而地面温度远远低于太阳表面温度，所以地面辐射属于长波辐射。同样，大气辐射、人体辐射等也属于长波辐射。那么地面辐射被谁吸收了呢？生：大气层。师：正确。近地面大气中的CO2和H2O，能够强烈吸收地面长波辐射而增温，吸收率75%～95%，近地面大气又以对流、传导等方式，层层向上传递热量、贮存能量。所以，地面是对流层大气主要的直接热源。请问大气这种受热的过程有什么意义呢？生：大气受热的过程影响着大气的热状况、温度分布和变化，制约着大气运动状态。师：刚才通过学习，我们知道了谁是对流层大气主要的直接热源？生：地面。（板书）地面暖大气（活动）教材P31活动1（投影图片）师：下面我们再来看看大气增温后会出现什么样的情况，（引导学生自主学习，学习大气对地面保温作用的知识，实现由地面辐射到大气辐射和大气逆辐射的知识迁移）生：大气在增温的同时，也向外释放红外线长波辐射。大气辐射的一小部分向上射向宇宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射正好相反，故称为大气逆辐射。所以，大气以大气逆辐射的形式将热量还给了地面，从而完成了大气的保温作用。师：非常好。地球表面及大气层里保存着的这部分热量，成为在地理环境里发生许多自然现象及其过程的能量源泉。（板书）大气还地面师：（引导学生合作探究学习）再看第2题。为什么月球表面昼夜温差比地球表面昼夜间的温差剧烈得多？生：地球上有大气层，由于大气的削弱作用，使地球的白昼温度不高；由于大气的保温作用，使地球的夜晚温度不会过低。师：地球大气对太阳辐射的削弱作用表现在吸收、反射和散射三个方面（可做扩展）。通过这三种削弱作用，使太阳辐射只有一半左右能穿透大气层到达地面。这是地面增温的主要能量来源。所以地球的白昼温度不高。另外，大气吸收地面辐射的能力很强，可将地面辐射的绝大部分能量储存在大气中，同时大气逆辐射又在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，从而起到了对地面的保温作用。地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，既降低了白天的最高气温，又提高了夜间的最低气温，从而减小了气温日较差。月球上没有大气层，白天太阳辐射全部到达月球表面，使月球表面温度迅速升高。夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月球表面的保温作用，温度下降速度很快。再加上月球昼夜交替周期比地球长，所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。小结：通过刚才的学习，我们知道了大气的受热过程。即首先是太阳辐射使地面增温，“太阳暖地面”；接下来是地面辐射使大气增温，“地面暖大气”；最后是大气逆辐射使地面保温，“大气还地面”。板书设计第2课时教学过程［新课导入］师：（复习太阳直射点的回归年变化）地球表面高低纬度间获得的太阳辐射相同吗？生：不同。师：高低纬度间大气获得的热量相同吗？生：不同。师：热胀冷缩是大气十分显著的物理特性，地球表面高低纬度间的大气存在着热量和温度的差异，必然引起大气的运动。因此各地冷热不均是大气运动的根本原因。大气运动能输送大气中的热量和水汽，引起各种天气变化。（板书）二、热力环流师：下面我们分组做一个实验。（活动）P32活动2（同时投影）得出结论：香的烟雾先下沉，从装冰块的盆向装有热水的盆飘动，然后在装有热水的盆向上升起，最后飘向装冰块的盆的上方，形成一个循环。结论是：地面冷热不均带来空气环流。承转：请大家看投影（引导学生分析，完成热力环流形成的简图）师：（结合图形讲解）（1）如果A地受热，近地面大气膨胀上升，上空空气密度加大，形成高气压；B、C两地冷却，空气收缩下沉，上空空气密度减小，形成低气压。（2）同时，A地受热，近地面大气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；B、C两地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度加大，形成高气压。（3）由于同一水平面上产生了气压差异，并且在水平方向上，空气总是从高气压流向低气压。所以，高空空气就从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散，近地面的空气又从B、C两地流回A地。（4）这样，大气运动最简单的形式——热力环流形成了。在我们日常生活中，热力环流是自然界常见的一个自然现象，请你注意观察和思考自己身边热力环流的实际例子。海陆风是热力环流在自然界的具体体现。下面请你利用热力环流的原理，完成教材P33活动3。（投影）师：讲解答案：（1）白天陆地气温比海洋高，因此陆地上为低气压，海洋上为高气压。夜间的情况正好相反。据此，图2.4A：陆——低，海——高；图2.4B：陆——高，海——低。（2）风从高气压吹向低气压。据此，一日之内，白天风从海洋吹向陆地；夜晚风从陆地吹向海洋。（3）白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对滨海地区能够起到降温的作用；夜晚来自陆地的风比较温热干燥，对滨海地区能够起到增温的作用。海陆风共同作用的结果是使滨海地区的气温日较差较小。（小结过渡）近地面空气的受热或冷却（气温差异是原因）→引起气流的上升或下沉运动（空气垂直运动是气温差异的结果）→导致气压的差异（水平气压梯度是空气垂直运动的结果）→大气的水平运动（风）。（板书）三、大气的水平运动师：什么是水平气压梯度呢？生：同一水平面上单位距离间的气压差叫做水平气压梯度。师：很好。气压的高低是在同一水平面上进行比较的。那么什么是水平气压梯度力？生：只要在水平面上存在着气压梯度，就会产生促使大气由高气压区流向低气压区的力，即水平气压梯度力。（投影）北半球水平气压梯度力示意图（图略）师：水平气压梯度力的大小由谁决定？水平气压梯度力的大小取决于气压梯度，气压梯度越大，水平气压梯度力越大；反之越小。水平气压梯度力的方向应该是怎样的？水平气压梯度力的方向是垂直于等压线，并由高压指向低压。师：水平气压梯度力是形成风的直接原因（原动力）。在水平气压梯度力的作用下，风向垂直等压线。水平气压梯度力越大，风速越大。（板书）（投影）在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下的北半球风向示意图师：地球上水平运动的物体，将会受到地转偏向力的作用，北半球向右偏，南半球向左偏。风是大气的水平运动，也会受地转偏向力的影响，地转偏向力只改变风的方向，不能改变风的速度。投影的图片中，空气质点在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下，始终是按两个力的合力方向运动，而水平地转偏向力始终是垂直于运动方向之右侧，最终达到水平气压梯度力和地转偏向力大小相等、方向相反，其合力为零，达到平衡状态，空气运动不再偏转而做惯性运动，形成了平行于等压线吹的稳定的风。高空大气中的风向，是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。（过渡）师：近地面的风除了受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用外，还会受到摩擦力的影响，其风向还能与高空大气的风向相同吗？生：不能。师：那近地面的风会是怎样的风向呢？（投影）在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的北半球风向示意图师：在近地面，大气的水平运动受哪几个力的作用？生：在近地面，大气的水平运动受到三个力的作用：水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力。师：大气在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风向与等压线平行。此时若再加上摩擦力的影响，风向一定不再与等压线平行，而是斜穿等压线吹的。一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度，在这范围内的风向都斜穿等压线。摩擦力愈大，风向与等压线之间的夹角愈大；摩擦力愈小，其夹角愈小。小结：今天我们又学习了热力环流和大气的水平运动两方面的知识，知道大气垂直运动的原因是地表受热不均，垂直运动又导致同一水平面上气压的差异，从而导致大气的水平运动——风。也一起研讨了大气水平运动的三种作用力：水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。以及在几种不同作用力的作用下所产生的风向变化情况：高空大气受水平气压梯度力、地转偏向力的作用，风向与等压线平行；近地面大气的运动受水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力三个力的共同作用，风向与等压线斜交。