2022年高一地理 2.3大氣的運動教案 人教大綱版必修上冊

2022年高一地理 2.3大氣的運動教案 人教大綱版必修上冊教學目標知識目標1.理解熱力環(huán)流形成，影響大氣水平運動的“三力”及其作用下的風向。2.掌握氣旋、反氣旋的運動方向。3.在等壓線圖上表示實際大氣中的風向。能力目標1.繪畫氣旋、反氣旋示意圖。2.會讀簡單的等壓線圖。德育目標1.使學生認識大氣運動與人們生活和生產活動的關系，明確人類活動應如何趨利避害。2.能將所學知識運用于實際，服務于社會。教學重點1.理解熱力環(huán)流的形成。2.理解大氣的水平運動風。3.掌握氣旋、反氣旋的運動方向。教學難點1.熱力環(huán)流的動態(tài)過程引起的等壓面的彎曲方向。2.影響大氣水平運動的“三力”及其作用下的風向。教學方法1.實驗法：結合本課的活動，課前安排學生實驗觀察證明熱力環(huán)流。2.利用多媒體課件演示氣旋、反氣旋的動態(tài)情況，幫助學生理解它們的運動。3.講述法：詳細講述分別受三種力作用下的風向。教具準備投影儀(片)、多媒體、補充資料及一些小實驗用具如燒杯、燃紙片等工具。課時安排一課時教學過程導入新課地球周圍的大氣好像一部巨大的機器，日夜不停地運動著。它的運動形式多種多樣，范圍有大有小，正是這種不停的大氣運動，形成了地球上不同地區(qū)的天氣和氣候。大氣為什么會運動，以及怎樣運動這是我們這一節(jié)課要學習的內容。下面我們就來學習第三節(jié)的內容。講授新課2.3 大氣的運動(板書)本課的引言部分可以看做是整個大氣運動相關內容的前言部分。請同學們先閱讀課本引言，分析一下引言概括了大氣運動的哪些內容。大氣時刻不停地運動著。大氣中熱量和水汽的輸送，以及一切天氣變化，都是通過大氣運動實現(xiàn)的。這說明了大氣運動的重要性。其次，大氣運動的能量來源于太陽輻射。由于各緯度獲得的太陽輻射能多少不均，造成高低緯度間溫度的差異，這是引起大氣運動的根本原因。再次，大氣運動的形式有水平運動和垂直運動之分。其中，大氣的垂直運動表現(xiàn)為氣流的上升或氣流的下沉；大氣的水平運動即是風。(承轉)同學們，課前安排大家觀察燒一鍋開水時，鍋里沸騰的開水，中間水向上冒，鍋邊水往下沉。點燃一小堆紙時，紙片和灰燼從火堆上升，在空中流向四周，又從火堆四周下沉，然后又進入火堆。以上這兩種現(xiàn)象都是由于中間和四周受熱不均而形成的熱力環(huán)流現(xiàn)象。那么，大氣的運動情況到底是怎樣的呢？我們先學習第一部分內容。一、熱力環(huán)流(板書)由于地面冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，稱為熱力環(huán)流。它是大氣運動的一種最簡單的形式。下面我們就這兩幅圖一起來分析一下熱力環(huán)流的動態(tài)過程。(投影片展示) (1)若A、B、C三地(如左上圖)受熱均勻，則三地氣溫相同；三地氣壓相同；三地氣壓隨高度遞減的規(guī)律相同；三地上空同一水平面上各點的氣壓相等，等壓面為互相平行的水平面。(2)若A地受熱(如右上圖)，則A地氣溫較高，B、C兩地氣溫較低；A地空氣受熱膨脹上升，B、C兩地空氣相對冷卻下沉，引起空氣的垂直運動；A地近地面空氣膨脹上升，密度減小，氣壓降低，B、C兩地近地面空氣相對冷卻下沉，密度增大，氣壓升高，三地近地面處同一水平面上的氣壓A地較小，B、C兩地較大，迫使空氣從B、C流向A，導致空氣水平運動，此時三地近地面的等壓面不再是水平面，在氣壓較低的A處，等壓面往下移，在氣壓較高的B、C處，等壓面往上移；A地上空一定高度A處，因上升的空氣聚積密度增大，氣壓比同一水平面上周圍地區(qū)高，B、C處因空氣下沉后密度減小，氣壓比同一水平面上的周圍地區(qū)低，空氣就從氣壓較高的A處流向氣壓較低的B、C處，形成熱力環(huán)流。1.冷熱不均引起的熱力環(huán)流(板書)由于同一水平面上的A、B、C點三地氣壓不再相等，等壓面也不再是水平面，在A處往上移，在B、C處往下移，就形成了彎曲的等壓面。(3)空間氣壓值相等各點所組成的面，稱為等壓面。等壓面凸起的地方是高壓區(qū)，等壓面下凹的地方是低壓區(qū)。2.等壓面的彎曲方向(板書)根據(jù)大量觀測事實說明，城市氣溫經常比其四周郊區(qū)高。好像一個“熱島”矗立在溫度比較涼的“海洋”之上，人們稱之為“城市熱島”。世界上大大小小的城市，無論其緯度位置、海陸位置、地形起伏有何不同，都能觀測到熱島效應。正因為這種現(xiàn)象存在，在城市與郊區(qū)之間也形成了熱力環(huán)流。請同學們閱讀課本“城市風”和圖2.9“城市與郊區(qū)之間的熱力環(huán)流”。通過這段材料的學習，我們得知了在城市與郊區(qū)之間形成了小型的熱力環(huán)流，稱為城市風。由于城市風這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，在城市規(guī)劃時要把這一因素考慮進去，一定要注意研究城區(qū)上空的風到郊區(qū)下沉的距離。一方面將污染嚴重的工業(yè)企業(yè)布局在城市風的下沉距離之外，避免這些工廠排出的污染物從近地面流向城區(qū)。另一方面，應將衛(wèi)星城建在城市風環(huán)流之外，以避免相互污染。 (事例分析)請同學們做以下思考：某城市為我國重要的鋼鐵、化學工業(yè)基地，該城工業(yè)區(qū)、商業(yè)、文化及住宅區(qū)的分布如簡圖所示，住在該城的居民們發(fā)現(xiàn)，白天商業(yè)、文化和住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象會加劇，每到夜晚則減輕，請分析其原因。還有，該城市是新興工業(yè)城市，這里的老居民們說，現(xiàn)在一年中陰天的日子比過去多了，請分析其現(xiàn)象及原因。 以上內容，結合其地理位置，可做如下分析：白天，山坡地面接受太陽輻射后溫度升高、地面長波輻射增強，山坡上的空氣因為受地面長波輻射后增溫并膨脹上升，這樣，白天就出現(xiàn)沿山坡向上爬升的氣流，這股氣流也就把谷底工業(yè)區(qū)排放的大氣污染物帶到坡面上部的文化、商業(yè)和住宅區(qū)，加劇了污染。而到了晚上，山坡首先降溫，山坡上的氣流變?yōu)槭湛s下沉，工業(yè)區(qū)的污染物被抑制上升，商業(yè)、文化和住宅區(qū)的污染則得到減輕。因此，這一城市的住宅區(qū)的大氣污染現(xiàn)象，白天加劇，夜晚減輕。這一原理，指大氣在山谷與山坡之間的環(huán)流運動，我們習慣稱之為山谷環(huán)流，也即山谷風。第二問的分析：該市是工業(yè)區(qū)，工廠建成后，工廠在生產過程中向大氣中排放的大量固體雜質成為水汽的凝結核，凝結核的增多使城市上空的水汽更容易發(fā)生凝結現(xiàn)象，因此，這一地區(qū)的陰天也就多了。(承轉)綜上所述，由于地區(qū)間的冷熱不均，引起空氣的上升或下沉的垂直運動；空氣的上升或下沉，導致了同一水平面上的氣壓差異；氣壓差異又形成大氣的水平運動；大氣的水平運動即是風，下面我們再來學習課文的第二部分。二、大氣的水平運動風(板書)請同學們閱讀這部分內容，了解風的形成過程及其風在不同力的作用下，風向的變化情況。在學生看完課文后老師對其中一些問題進行提問(如：1.形成風的直接原因是什么？2.受哪個力的作用下，風向與等壓線是平行的？這種風向在什么地方存在？)，并通過學生的討論來回答或解釋，然后老師再詳細地進行分析，講解，以達到本課的教學目的。地表受熱不均，使同一水平面上的大氣，有的地方氣壓高，有的地方氣壓低。我們把單位距離間的氣壓差叫氣壓梯度。因為它們是表示在同一水平面上的氣壓變化情況，所以也稱水平氣壓梯度。只要水平面上存在著氣壓梯度，就產生了促使大氣由高壓區(qū)流向低壓區(qū)的力，這個力稱為水平氣壓梯度力。這個力的作用下，推動大氣由高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)作水平運動，這就形成了風。可見，水平氣壓梯度力是大氣水平運動的原動力，又是形成風的直接原因。1.高空大氣中的風向(板書)(1)在理想狀態(tài)下，空氣質點只受一個力即水平氣壓梯度力的作用時，水平氣壓梯度力垂直于等壓線，并由高壓指向低壓(讀圖2.10水平氣壓梯度力)。如果沒有其他外力的影響，風向應該與氣壓梯度力的方向一致，即風向垂直于等壓線。(2)在實際生活中，空氣質點還受地轉偏向力因素的影響，在水平氣壓梯度力和地轉偏向力的共同作用下的風向又如何呢？大氣是在自轉的地球上作水平運動的，所以當大氣一開始運動，馬上就受到地轉偏向力的影響，使風向逐漸偏離了氣壓梯度力的方向，北半球向右偏，南半球向左偏。這樣在水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力作用下形成的風，請同學們讀圖2.11。圖上表示了北半球平直等壓線的情況。初始狀態(tài)時，空氣質點垂直等壓線運動(按水平氣壓梯度力的方向)。最終狀態(tài)時，風向平行于等壓線。這個過程是水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力逐步建立平衡的過程，在這個過程中，空氣質點始終是按兩個力的合力方向運動，而水平地轉偏向力始終是垂直于運動方向的右側，所以使得風向不斷地右偏。最后，風向平行于等壓線，此時，水平氣壓梯度力與水平地轉偏向力大小相等，方向相反，其合力為零，達到平衡狀態(tài)，空氣運動不再偏轉而作慣性運動，形成了平行于等壓線吹的穩(wěn)定的風。通常把這種穩(wěn)定的風叫地轉風，因為它只考慮了氣壓梯度力和地球自轉的影響，所以叫地轉風。地轉風是大氣運動最簡單的情況，它在高空平直等壓線的情況下是實際存在的。依此原理，可以推導出風與氣壓場之間的關系：人背風而立，低壓在左，高壓在右，通常稱之為風壓定律。所以，高空大氣中的風向，是氣壓梯度力和地轉偏向力共同作用的結果，風向與等壓線平行。在這個形成過程中，地轉偏向力只改變風的風向，不能改變風的速度。(3)實際在近地面還存在摩擦力，這種再加上摩擦力的作用下，風向又表現(xiàn)為一種新的情形。摩擦力是指地面與空氣之間，以及運動狀況不同的空氣之間互相作用而產生的阻力。近地面的大氣層里平直等壓線的情況下，當水平氣壓梯度力與地轉偏向力和摩擦力兩種力的合力達到平衡時，形成斜穿等壓線吹的風，這便是近地面風的情況。2.近地面的風(板書)請同學們讀圖2.12，并且在圖上畫出地轉偏向力和摩擦力的合力。從圖中可以看出，因為摩擦力永遠和運動方向相反，即與風向相反，而水平地轉偏向力又在運動方向右側90°，即與風向垂直，所以，摩擦力與水平地轉偏向力的合力和水平氣壓梯度力達到平衡時，風是斜穿等壓線吹的。即風向與等壓線之間成一夾角。摩擦力對風有阻礙作用，可以減小風速。所以，摩擦力既影響風向，又影響風速。補充材料1：摩擦力對風的影響一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這個范圍內的風向都斜穿等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角愈大；摩擦力愈小，其夾角愈小。當摩擦力為零時(高空的情況)，風向便平行等壓線了。因此，在實際大氣中因摩擦力隨高度增加而逐漸減小，所以風向隨高度的增加而逐漸右偏，即愈往高空，風向與等壓線之間的夾角愈小，最后，風向與等壓線平行。這就是風隨高度變化最一般的規(guī)律。風速則隨高度的增加而增大。陸地表面和海洋表面的摩擦力不同，地面摩擦力大，洋面摩擦力小，所以在相同的氣壓條件下，陸地表面的風與等壓線間的夾角大，風速??；海洋表面的風與等壓線的夾角小，風速大。風斜穿等壓線吹，具有很重要的意義。因為風本身進行著大氣質量的輸送，風穿越等壓線吹，就會把高壓區(qū)的大氣向低壓區(qū)輸送，它直接影響著高低壓的興衰狀況。高低壓的興衰又導致氣流的變化，所以氣壓系統(tǒng)與大氣運動相互影響，相互制約，構成千變萬化的大氣活動舞臺。(承轉)由于陸地表面和海洋表面不僅是摩擦力不同，而且熱力性質也有差異，所以在海平面上等壓線和風向又出現(xiàn)一種新變化。下面我們就來學習海平面實際大氣的風向。3.海平面實際大氣的風向(板書)(4)在實際的海平面等壓線分布圖上，由于海陸熱力性質差異的影響，等壓線是彎曲的，并且出現(xiàn)了閉合中心，形成一個個低壓和高壓中心。風向與前面所述規(guī)律一樣，在氣壓梯度力、地轉偏向力以及摩擦力共同作用下，低氣壓的氣流在北半球按逆時針方向旋轉輻合(南半球按順時針方向旋轉輻合)；高氣壓的氣流在北半球按順時針方向旋轉輻散(南半球按逆時針方向旋轉輻散)。補充材料2：氣旋與反氣旋1.在等壓線分布圖上，凡等壓線閉合，中心氣壓低于四周氣壓的區(qū)域，叫做低氣壓。在氣壓梯度力作用下，低氣壓的氣流由四周向中心流動；受地轉偏向力影響，低氣壓的氣流在北半球向右偏轉按逆時針方向流動的大旋渦，在南半球向左偏轉按順時針方向流動的大旋渦。大氣的這種流動很像江河中的旋渦，所以低氣壓又叫氣旋。多媒體演示南、北半球的氣旋(動畫效果)兩幅圖教學：(如下圖) 教師用鼠標點出北半球的氣壓區(qū)，提問低壓區(qū)水平氣壓梯度力的方向(由四周指向中心，并與等壓線垂直)，然后用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的虛線箭頭。教師邊講授氣流運動方向，邊用鼠標點出代表氣流運動(受地轉偏向力)的旋轉實線箭頭(動畫)。南半球的氣旋的旋轉情況，先請同學們在草稿紙上畫出。教師用鼠標點出代表南半球氣旋氣流運動的四個旋轉箭頭(動畫)，并要求學生對照檢查自己所畫內容是否正確。2.在等壓線分布圖上，凡等壓線閉合，中心氣壓高于四周氣壓的區(qū)域，稱為高氣壓。高氣壓的氣流在水平氣壓梯度力作用下，由中心向外流出的，在北半球按順時針方向旋轉流出，在南半球按逆時針方向旋轉流出。高氣壓的這種環(huán)流系統(tǒng)與氣旋正好相反，所以也叫反氣旋。多媒體演示南、北半球的反氣旋(動畫效果)以下面兩幅圖教學： 教師用鼠標點出北半球等壓線分布圖，強調高氣壓。提問高氣壓水平氣壓梯度力的方向(由中心指向四周且與等壓線垂直)。教師用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的虛線箭頭。然后邊講授邊用鼠標點出北半球反氣旋的氣流運動方向(動畫效果)。南半球的反氣旋的流動情況先讓學生在草稿紙上畫出，然后教師用鼠標點出代表水平氣壓梯度力的箭頭和高壓區(qū)中代表氣流流動方向的旋轉箭頭，并要求學生對照檢查自己所畫內容是否正確。補充材料3：等壓線圖的閱讀等壓線是同一水平面上氣壓值相等的各點組成的連線。等壓線圖上蘊含有大量的有關大氣物理性質的信息，是地理學科命題的多見題型。閱讀等壓線圖第一要認識氣壓的基本形式，如高壓、低壓、高壓脊(在等壓線分布圖上，高氣壓延伸出來的狹長區(qū)域，叫高壓脊，好比地形上的山脊。高壓脊中各等壓線彎曲最大處的連線，叫做脊線)、低壓槽(在等壓線分布圖上，低氣壓延伸出來的狹長區(qū)域，叫低壓槽，好比地形上的峽谷)等。閱讀等壓線圖第二要根據(jù)所在半球，用水平氣壓梯度力和地轉偏向力、摩擦力定出各地的風向、風力。在確定風向時，因摩擦力大小與風向關系很大，所以要看等壓線圖是高空等壓線圖還是海平面等壓線圖。若是高空等壓線圖，高空大氣稀薄，摩擦力可忽略不計，故風向與等壓線平行；若是海平面等壓線圖，摩擦力較大，幾乎與等壓線斜交，但是夾角多大，很難把握。為了方便起見，一般北半球右偏45°左右，南半球左偏45°左右。在確定風力時，因等壓線越密代表水平氣壓梯度力越大，所以風力也就越大；反之，風力就越小。投影課堂鞏固練習題： 解析：(1)從等壓線分布圖上的氣壓值可以得出，中心氣壓高于四周，所以該氣壓系統(tǒng)為高氣壓。(2)A處等壓線稀疏、B處等壓線密集，說明A處水平氣壓梯度力小于B處，所以B處的風力較大。(3)判別A、B兩處風向時，分別過A、B兩點畫水平氣壓梯度力(虛線箭頭，注意大氣從中心流向四周并與彎曲等壓線的切線垂直)和地轉偏向力(如圖實線箭頭)，然后定風向，看實線箭頭來自哪個方位就是刮什么風向的風，所以A處刮東北風，B處刮西北風。課堂小結投影片展示本節(jié)課本內容框圖，然后邊看圖邊總結，最后強調本節(jié)補充內容需要學生掌握氣旋、反氣旋的運動方向和簡單等壓線圖的閱讀。 課后作業(yè)1.北半球的人背風而立，高氣壓在他的( )A.左前方B.右前方C.左后方D.右后方答案：D2.有關風向、風力的敘述，正確的是( )A.近地面由于摩擦力比較大，風與等壓線平行B.高空由于摩擦力可忽略不計，風與等壓線有一夾角C.同一幅圖上，等壓線越密集則風力越大D.兩幅圖上，甲圖的等壓線密集而乙圖的等壓線稀疏，則甲圖中各點的風力大于乙圖答案：C3.讀下圖，判斷正確的是( ) A.圖中4點氣壓：B.甲地多晴朗天氣C.甲地溫度高于乙地D.氣流由甲地流向乙地答案：C4.以下幾種環(huán)流形式正確的是( ) 答案：BCD5.讀下圖，完成下列要求。 (1)在等壓線圖中A點處，繪出近地面的形成風向和受力情況(北半球)。(2)完成表格內容： (3)一般摩擦力的影響可達離地面1500米左右的高度，在這個范圍內的風向 等壓線。摩擦力愈大，風向與等壓線之間的夾角 。(4)越往高空，風向與等壓線之間的夾角 。(5)風速隨高度增加而 。答案： (1)見右圖，其中F1是水平氣壓梯度力，F(xiàn)2是地轉偏向力，F(xiàn)3是摩擦力，V是風向(2)水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力地轉偏向力 三者順序可交換摩擦力二力平衡時風向：風向與等壓線平行三力平衡時風向：風向與等壓線斜交(3)斜穿 越大 (4)越小 (5)增加6.讀右圖，完成下列要求(這是一道高考題)。 (1)在圖上畫出有摩擦力時，A點空氣勻速運動的方向V。(2)回答：F1是 力，它與 方向 ；F2是 力，它與 方向 ；F3是 力，它與 方向 。答案：(1)如下圖所示 (2)水平氣壓梯度 等壓線 垂直地轉偏向 空氣運動 垂直摩擦 空氣運動 相反板書設計2.3 大氣的運動一、基本概念熱力環(huán)流二、大氣運動狀況太陽輻射地面冷熱不均大氣的垂直運動同一水平面上的氣壓差異水平氣壓梯度力(能量來源) (緯度不同所致) (上升和下沉運動)空氣的水平運動風1.在單一水平氣壓梯度力影響下：風向垂直于等壓線，指向低壓2.在水平氣壓梯度力和地轉偏向力作用下：風向平行于等壓線3.在水平氣壓梯度力和地轉偏向力、摩擦力作用下：風向和等壓線斜交。(以上三種情況的圖形分解，參閱本課小結中的圖形)