2020版新教材高中地理 第2章 自然地理要素及现象 第3节 大气受热过程与热力环流 第2课时 热力

-1-第2课时热力环流与大气运动学习目标：1.知道常见热力环流的形式和近地面风向。2.理解热力环流形成的原理和大气运动的根本原因。(重点)3.运用等压线分布图判断近地面或高空的风向和风力大小。(难点)1．热力环流(1)概念：热力环流是由地面冷热不均引起的大气运动，它是大气运动的最简单的形式。(2)形成过程①A地受热，空气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；D处空气聚集，密度增大，形成高气压。②B、C地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；E、F处空气密度减小，形成低气压。③水平运动：在同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区。[特别提醒]1垂直方向上的气压值总是近地面大于高空，同一水平面上的气压值是高压大于低压。2气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面上的气压差异引起的。2．大气的水平运动——风(1)风的形成过程气压梯度⇒水平气压梯度力⇒空气由高气压区向低气压区作水平运动⇒风(2)风形成的原因①直接原因：水平气压梯度力。②根本原因：地面受热不均。(3)高空中的风和近地面的风比较类型受力风向图示(北半球)-2-高空中的风水平气压梯度力和地转偏向力与等压线平行近地面的风水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力与等压线之间成一夹角[特别提醒]1影响风力大小的最直接因素是水平气压梯度力，水平气压梯度力越大，风力越大。2风力大小还要考虑摩擦力的大小，地面障碍越多，阻挡作用越强，摩擦力越大，风力越小。3地转偏向力不影响风力大小，只影响风向，北半球右偏，南半球左偏。3．大气运动的意义输送热量和水汽形成复杂的气象和气候影响自然环境特征(1)气温高，气压高；反之，气温低，气压低。()(2)热力环流是大气运动的最简单的形式。()(3)水平气压梯度力是形成风的根本原因。()(4)在同一幅等压线分布图上，等压线密集处风速大。()(5)关于近地面风及其力的叙述正确的是()A．风向与等压线平行B．水平气压梯度力始终垂直于风向C．地转偏向力始终垂直于等压线D．摩擦力方向始终与风向相反[提示](1)×近地面在水平方向上，气温高、气压低，气温低、气压高。(2)√(3)×水平气压梯度力是形成风的直接原因。(4)√(5)D-3-热力环流孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛孔明发明的。当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。孔明制成会漂浮的纸灯笼，系上求救的信息，其后脱险。于是后世就称这种灯笼为孔明灯。问题1(地理实践力)观察孔明灯，当我们将其点燃后，灯罩内的空气会如何运动？[提示]会受热膨胀上升。问题2(综合思维)孔明灯里面蕴含着什么样的大气原理呢？[提示]热力环流原理。[归纳总结]1．理解热力环流的形成，关键抓住以下三点关系(1)温压关系(如上图中甲、乙、丙三地所示)：(2)风压关系：水平方向上，风总从高压吹向低压(如上图中①②③④处风向所示)。(3)等压面凸凹关系：近地面与高空的等压面凸起方向相反。2．常见热力环流形式的图示分析及应用(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-4-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(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地)，使谷底(小盆地)内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。所以，山谷(小盆地)地区不宜布局污染工业。(3)城市热岛效应①成因分析——“城市热岛”的形成是突破口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于气流下沉距离之外。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PAPE。(2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图PAPB，PAPC。(3)同一水平面上，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”。(4)同一垂直方向上，近地面和高空的气压区类型相反，即近地面为高压，其高空则为低压。1．读下图，回答(1)～(2)题。-5-(1)四点中气压最高的是()A．A点B．B点C．C点D．D点(2)有关图中各点大气运动和天气的叙述正确的是()A．A点为下沉气流B．高空大气由D点流向B点C．近地面大气由A点流向C点D．C点在高压控制下，是晴朗天气(1)C(2)D[第(1)题，根据高空等压面的弯曲情况可判断出近地面A和C两地的气压和气温状况。A处高空等压面向高处凸出，说明A处的气流为上升运动，气温较C处高，气压则较C处低。第(2)题，从上题解析可知，A处气温高于C处，气流上升，气压较低；C处气温低，气流下沉，气压较高；水平方向气流从高压流向低压，即近地面气流由C处流向A处，高空气流由B处流向D处。气流上升的地区往往形成阴雨天气，气流下沉的地区，天气是晴朗的，C处气流下沉形成高压，为晴朗的天气。]大气的水平运动比较不同力作用下的风向示意图，共同探讨问题。问题1(地理实践力)析图总结高空的风和近地面的风在受力上有什么不同？最终风向有何差异？[提示]高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力作用，最终风向与等压线平行。近地面的风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力共同作用，最终风向与等压线斜交。问题2(综合思维)水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力各有什么特征？[提示](1)水平气压梯度力始终垂直于等压线，由高压指向低压，当单位距离上水平气压差相等时，水平气压梯度力大小不变。(2)地转偏向力始终与风向垂直。(3)摩擦力方向始终-6-与风向相反。[归纳总结]1．三种不同受力情况对风向的影响比较受力状况风向风压规律图示只受水平气压梯度力影响时风向由高压指向低压且与等压线垂直风的来向为高压受水平气压梯度力与地转偏向力共同影响时风向与等压线平行在北半球背风而立，右边为高压，左边为低压；南半球反之受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同影响时风向与等压线成一个夹角在北半球背风而立，左前方为低压，右后方为高压；南半球反之2.风向的应用(1)判断气压的大小。顺着风向，气压值越来越小。(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：成一夹角(或斜交)→近地面；平行→高空。(4)判断高压和低压。观测者背风而立，北半球高压中心位于其右后方，南半球高压中心位于其左后方。在等压线图上确定某一地点风向的方法第一步，在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压，但并不一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。第二步，确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图(以北半球为例，单位：hPa)所示。-7-在等压线图上判断风向时，可用“左右手法则”，北半球用右手，南半球用左手。具体方法：“伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是气流偏转方向。”高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面的风向与水平气压梯度力方向成一锐角。如下图：2．右图示意某一等高面。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。读图，回答(1)～(2)题。(1)若此图表示北半球，PMPN，则O点风向为()A．⑥或⑦B．②或⑥C．④或⑧D．③或④(2)若此图表示高空等高面，PMPN，则O点风向为()A．③或④B．②或③C．③或⑦D．⑥或⑦(1)A(2)C[第(1)题，若此图表示北半球，PMPN，则O点风向应考虑两种情况，近-8-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。]地理实践力——模拟热力环流请用以下材料模拟大气热力环流，长方形废弃纸盒(长100cm，宽30cm，高40cm)、蚊香、冰块、火柴等。实验步骤：1．将长方形废弃纸盒(长100cm，宽30cm，高40cm)，正面去掉，留下其他5个面，横放在桌上，让盒子开口的那面，正对观察者；2．关上门和窗，在纸盒内一端放入点燃的蚊香，另一端放上冰块。3．观察蚊香烟雾的上升、沿纸盒内顶面的运动。观察烟雾在玻璃缸内如何飘动，请画出烟雾飘动的简图。由此试验可以得出什么结论？[提示]结论：冷热不均是引起大气运动根本原因。-9-题组1热力环流下图为城市热岛环流示意图。读图回答1～2题。1．关于城市热岛环流的叙述，正确的是()A．市区近地面气温高，气压高B．不利于城市大气污染物的扩散C．市区降水少于郊区D．绿化带可以改善市区的大气环境2．下列减轻城市热岛效应的措施，正确的是()A．增加城市硬化路面的面积B．减少城市绿化面积C．提高空调使用率D．提高能源利用效率1.D2.D[第1题，城市热岛环流中，市区近地面气温高，气压低，A错。有利于城市大气污染物的扩散，B错。市区气流上升，郊区气流下沉，市区降水多于郊区，C错。绿化带能够吸烟滞尘，可以改善市区的大气环境，D对。第2题，减轻城市热岛效应，应减少城市硬化路面的面积，A错。增加城市绿化面积，B错。应降低空调使用率，C错。应提高能源利用效率，减少污染气体排放，D对。]下图为对流层大气某要素等值面垂直分布图。据此回答3～4题。-10-3．若a、b、c、d、e为不同温度值，则气压值的大小比较正确的是()A．甲乙丙丁B．乙甲丁丙C．甲乙丁丙D．乙甲丙丁4．若a、b、c、d、e为不同气压值，则甲、乙、丙、丁四地的气流运动方向是()A．甲→乙→丁→丙→甲B．丁→丙→甲→乙→丁C．乙→甲→丙→丁D．乙→甲→丙→丁→乙3.C4.D[第3题，若a、b、c、d、e为不同温度值，根据气温垂直分布规律可知气温是abcde，由此可知乙地气温高、气压低，甲地气温低、气压高，结合热力环流原理可知四地气压值大小为甲乙丁丙。第4题，若a、b、c、d、e为不同气压值，则乙地为高压，甲地为低压，根据热力环流原理可知四地气流运动方向为乙→甲→丙→丁→乙。]题组2大气的水平运动——风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5～6题。-11-5．图中风速最大的点为()A．甲B．乙C．丙D．丁6．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5.A6.A[第5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6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。]教材P49读图气温低，空气冷却，收缩下沉，近地面形成高压区；气温高，空气膨胀上升，近地面形成低压区。教材P51思考1.2．一般将绿化带布局在气流下沉处以及下沉距离之内，将卫星城或污染较重的工厂布局于下沉气流之外。教材P52作业题1．略2．(1)白天陆地气温高于海洋，晚上相反。(2)(3)白天吹海风，晚上吹陆风。3.-12-