地理必修1第一节 冷热不均引起大气运动教学设计

第一节　冷热不均引起大气运动

学习目标：1.能够运用图表分析说明大气受热过程及大气保温作用的基本原理。(重点、难点)　2.理解热力环流的形成过程及生活中常见的热力环流形式。(难点)　3.理解大气水平运动的规律，并能在等压线图上判断风向及风力大小。(难点)　4.能够运用大气受热过程、热力环流的相关原理解释有关自然现象。(重点、难点)

一、大气的受热过程

1．能量来源：太阳辐射能。

2．直接热源：地面是近地面大气主要的、直接的热源。

3．受热过程

4.两大作用

(1)大气对太阳辐射的削弱作用：主要包括吸收、反射和散射。

(2)保温作用：大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。

5．意义

二、热力环流

1．大气运动

(1)能量来源：太阳辐射。

(2)根本原因：太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的热量差异。

(3)意义

2．热力环流——大气运动的最简单形式

(1)概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。

(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、F地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；C、E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。

三、大气的水平运动

1．风的形成过程

⇒⇒⇒

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

(1)太阳辐射是大气能量的根本来源。  (　　)

(2)大气的绝大部分成分都可以直接吸收太阳辐射。 (　　)

(3)垂直方向上的气压差异是会随大气运动而变化的。 (　　)

(4)大气运动的方向总是由高压指向低压。 (　　)

(5)大气水平运动的原动力是  (　　)

A．水平气压梯度力　 B．地转偏向力

C．摩擦力     D．三力合力

提示：(1)√　大气的能量主要来源于太阳辐射能。太阳辐射将热量传给地面，地面再将热量传给大气，因此大气能量的根本来源是太阳辐射能。

(2)×　太阳辐射透过厚厚的大气层时，大气中只有臭氧等少数成分可以直接吸收太阳辐射。

(3)×　垂直方向上，总是近地面的气压高于高空的气压。

(4)×　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。

(5)A　[同一水平面上的气压差异产生了水平气压梯度力，在此作用下，大气开始水平运动，因此水平气压梯度力是形成风的原动力。]

大气的受热过程　　

2018年11月19日，在国际空间站成立20周年之际，俄罗斯联邦航天局总设计师向外界宣称，在2030年，俄罗斯宇航员将实现首次登月，预计会在月球待14天。移民月球一直是人类的梦想，但民间热议的“月球移民”难度依然较大。这是因为月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127 ℃；夜晚，温度可降到－183 ℃。

问题1　(地理实践力)请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。

提示：

问题2　(综合思维)月球上的气温变化为什么会如此剧烈？

提示：月球上没有大气层，不能对昼夜温度进行调节。

问题3　(综合思维)地球、月球与太阳的距离相当，为什么地球上的气温比较稳定呢？

提示：地球上有大气层，白天，大气层削弱太阳辐射，使到达地面的太阳辐射减少，温度上升缓慢；夜晚，大气逆辐射对地面有保温作用，使地面温度下降缓慢。

问题4　(区域认知)运用“大气的受热过程”原理，分析塔里木盆地昼夜温差大的原因。

提示：塔里木盆地晴天多，白天，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高；夜晚，大气逆辐射弱，保温作用弱，气温低，故昼夜温差大。

[归纳总结]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．大气对太阳辐射的削弱作用

(1)吸收作用：大气对能量最强的可见光吸收得很少。如下图：

大气对太阳辐射的吸收

(2)反射作用：云层和较大的尘埃，对太阳辐射的反射作用较明显，且云层的反射作用最显著。如图：

2．大气对地面的保温作用

3.大气受热过程在生活中的应用

(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响

→→→→

(2)在农业中的应用：利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；果园中铺沙或鹅卵石不但能减少土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。

(3)利用大气的削弱作用原理分析某一地区太阳能的多寡，如高海拔区，空气稀薄，大气的削弱作用弱，太阳能丰富；内陆地区，晴天多、阴雨天气少，大气的削弱作用弱，太阳能丰富。

1．读图，回答(1)～(2)题。

(1)图中(　　)

A．晴朗天气，a大部分被大气吸收

B．湖泊湿地，b能缓慢加热大气

C．CO2增多，c较少补偿地面失热

D．冰雪地面，a→b的转化率增加

(2)下列现象能使图中c环节减弱的是(　　)

A．雾霾重重　　　　　　 B．晴空万里

C．阴云密布     D．尘土飞扬

(1)B　(2)B　[第(1)题，读图可知，a为太阳辐射，b为地面辐射，c为大气逆辐射。晴朗天气，大气吸收a很少；湖泊湿地比热容大，吸热和放热过程长，能缓慢加热大气；CO2增多，大气逆辐射增强，对地面失热的补偿加大；冰雪地面反射率高，地面吸热少，放热也少，a→b的转化率减小。第(2)题，图中的c环节为大气逆辐射；空中云量多，大气混浊都会增强大气逆辐射，晴空万里时大气逆辐射较弱。]

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

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)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。

2．下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图(图中虚线为等温线、实线为等压线)。完成(1)～(2)题。

(1)若该地位于我国西北沙漠地区，则其成因和空气垂直运动正确的是(　　)

A．动力　辐合上升     B．热力　辐合上升

C．动力　下沉辐散     D．热力　下沉辐散

(2)易形成这种大气物理状况的是(　　)

A．夏季白天的内陆湖面

B．冬季晴朗夜晚的谷底

C．夏季晴朗白天的郊区

D．冬季暖流流经的海面

(1)B　(2)D　[第(1)题，本题主要考查热力环流的原理。根据图中近地面等压线向下弯曲的分布特点，可以判断近地面为低压，空气垂直方向上辐合上升；再根据等温线向上弯曲的分布特点，可判断该地气温较高，空气受热膨胀上升使近地面形成低压，因此为热力作用。第(2)题，本题主要考查热力环流原理的应用。夏季白天内陆湖面增温慢，气温较低，气压较高，与图中热低压不吻合，A错；冬季晴朗夜晚，由于山坡上冷空气滑向谷底，谷底暖空气被迫抬升(动力作用)，谷底气温较低，与题意不吻合，B错；郊区气温不管是白天还是晚上，都比城区要低，城区气流受热上升，郊区气流冷却收缩下沉，C错；冬季暖流流经的海面，气温较高，气流受热上升，D正确。]

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：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。地转偏向力：始终与风向垂直，随着风速的增大而逐渐增大。摩擦力：方向始终与风向相反。

[归纳总结]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．三种不同受力情况对风向的影响比较

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。

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：

3．读形成某半球近地面的气压及各种力的示意图，回答(1)～(2)题。

(1)下列说法正确的是(　　)

A．图示气压场位于北半球

B．图中F2是使风力增强的地面摩擦力

C．图中等压线数值L1>L2

D．图中F3 是使风向向左偏的地转偏向力

(2)图中促使大气产生水平运动的原动力是(　　)

A．F1　　　B．F2　　　C．F3　　　D．F2、F3的合力

(1)D　(2)A　[本题组主要考查风和气压的关系。在近地面，大气运动受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线斜交。由图可知，Fl是水平气压梯度力，它与等压线垂直，且始终由高压指向低压，因此等压线数值L2>L1; F2是使风力减弱的摩擦力，其方向与风向相反；F3是使风向向左偏的地转偏向力，因此应位于南半球。水平气压梯度力是促使大气产生水平运动的原动力，即图中Fl。]

地理实践力：观察农业生产中的温室大棚生产

温室(greenhouse)，又称暖房。能透光、保温(或加温)，用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类。

利用“温室效应”原理，我国北方地区冬季可以采用大棚种植蔬菜、花卉等作物。下图是塑料大棚农业生产景观图。据此回答(1)～(2)题。

(1)下列不属于大棚技术对农业生产的影响的是(　　)

A．有利于充分利用太阳光能，提高大棚内的温度

B．有利于提高光照强度，增强农作物光合作用

C．有利于保持、调节大棚内空气的湿度

D．有利于保持、调节大棚内土壤的水分

(2)当大棚的门打开时，门口处空气流动情况与下图中示意的空气流动情况相同的是(　　)

A　　　B　　　　C　　　　D

(1)B　(2)A　[第(1)题，光照强度主要跟太阳辐射强度有关，大棚技术无法提高光照强度。第(2)题，大棚内温度高，外面温度低，大门打开后，在门口内外形成热力环流，里面的暖空气在门口上方流向室外，外面的冷空气在门口底部流向室内。]

　(教师独具)

读下面大气受热过程图，回答1～2题。

1．使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是(　　)

A．①—②—③　　 B．①—④—②

C．②—③—④     D．③—④—②

2．近地面大气温度随高度升高而递减，其影响因素是箭头(　　)

A．①     B．②

C．③     D．④

1．B　2.B　[第1题，近地面大气增温的过程是大部分①太阳辐射穿过大气层到达地面，地面增温后又以②地面辐射的形式将热量传递给大气，大气吸收地面辐射后增温。第2题，近地面大气的直接、主要热源是②地面辐射。]

下图为海陆风示意图。读图，完成3～4题。

3．甲、乙、丙、丁四处，气压最高的是 (　　)

A．甲     B．乙

C．丙      D．丁

4．此图表示的昼夜状况和风向是(　　)

A．白天，海风     B．夜晚，海风

C．夜晚，陆风     D．白天，陆风

3．A　4.C　[第3题，近地面风由陆地吹向海洋，因此甲处气压最高。第4题，陆地气压高，海洋气压低，说明是夜晚；风由陆地吹向海洋，为陆风。]

5．下列表示的热力环流等压面图中(图中虚线表示等压面)，正确表示空气流动方向的是(　　)

A　　　　B　　　　C　　　　D

B　[大气在水平方向上由高压流向低压，再根据等压面“高压上凸，低压下凹”的弯曲原则判断，此地近地面大气应由右流向左，高空中大气应由左流向右。]

6．下图能正确反映北半球近地面和高空等压线与风向关系的是(　　)

A　　　　B　　　C　　 　　 D

A　[风向总是由高压吹向低压，北半球受向右偏的地转偏向力影响，近地面风向最终与等压线有一夹角；高空风向与等压线平行。]

(教师独具)

教材P29活动

(1)大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式向地面输出能量，对地面起了极为重要的保温作用。地球表面及大气层里保存着的这部分热量，是地理环境中发生的众多自然现象及其过程的能量源泉。

(2)有大气的地球，白天一部分太阳辐射在穿过大气层时被大气反射、散射和吸收，到达大气上界的太阳辐射不能全部到达地面，使地面温度不致上升太高。夜间大部分地面辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流的方式层层上传，使大气温度不至于降得太低。更重要的是大气在吸收热量的同时，又以大气逆辐射的方式，把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射热量的损失，使地表夜间的降温速度减慢。正是由于大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，使得地表温度变化比较缓和。

没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月面，使月面温度迅速升高。夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快。所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。