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课标要求 素养目标
运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象 1.区域认知:结合区域特征,认识不同区域的热力环流
2.综合思维:通过绘制简易示意图,理解热力环流的形成过程。结合等压面图,从时空综合的角度综合分析热力环流的成因及影响。结合等压线图,从要素综合的角度分析南(北)半球近地面或高空的风向、风力状况
3.地理实践力:观察并解释日常生活中热力环流和风的相关地理现象,尝试设计小实验验证热力环流
4.人地协调观:理解热力环流等相关自然现象,并结合现实生活深化“绿色生活,保护大气”思维
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第3课时 大气的运动
1.热力环流
(1)概念:是由于地面冷热不均而形成的空气环流,是大气运动最基本的形式。
(2)形成原因:地面 冷热 不均。
(3)形成过程
①冷热状况:A 受热 ,B、C 冷却 。
②气流运动:a.垂直运动
[凝思]
气流一定由高气压区流向低气压区吗?
[提示] 不一定。同一水平面上,气流总是从高气压区流向低气压区;但在垂直方向上气流则可由低气压区流向高气压区。
2.大气的水平运动
(1)水平气压梯度:水平方向上单位距离间的 气压差 。
(2)水平气压梯度力:因水平面上存在的气压梯度而产生,促使大气由 高气压 区流向 低气压 区,从而形成空气的水平运动,即风。
(3)高空风和近地面风:
受力分析
风向
高空风
水平气压梯度力和 地转偏向 力
平行于等压线
北半球向 右 偏,南半球向 左 偏
近地面风
水平气压梯度力、地转偏向力和 摩擦 力
与等压线 斜交
[凝思]
等压线的疏密与水平气压梯度力有何关系?对风力有何影响?
[提示] 等压线密集处,气压梯度大,水平气压梯度力也大,风力也大;等压线稀疏处,气压梯度小,水平气压梯度力也小,风力也小。
热力环流
◆[情境探究]
孔明灯又叫天灯,俗称许愿灯,又称祈天灯,是一种古老的手工艺品,在古代多做军事用途。现代人放孔明灯多作为祈福之用。
相传五代(907~960)时有一个莘七娘,随丈夫在福建打仗时,她曾用竹篾扎成方架,糊上纸,做成大灯,底盘上放置燃烧着的松脂,灯就靠热空气飞上天空,用作军事联络信号。这种松脂灯,在四川称孔明灯。这种灯笼的外形像诸葛亮戴的帽子,因而得名。
另一种说法是这种灯由三国时的诸葛亮所发明。当年,诸葛孔明被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救。孔明制成会在空中飘浮的纸灯笼,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。
结合材料探究:
(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?
(2)(综合思维)孔明灯里面蕴含着什么样的大气原理呢?
[提示] (1)会受热膨胀上升。
(2)热力环流原理。
◆[感悟提升]
1.抓住三个关系理解热力环流的形成
(1)等压面的凹凸关系
①受热:低空下凹、高空上凸。
②变冷:低空上凸、高空下凹。
③近地面和高空气压相反。
(2)温压关系:(结合上图中甲、乙、丙三地所示)热低压、冷高压。
(3)风压关系:水平方向上,风总是从高压吹向低压[如(1)图中①②③④所示]。
2.热力环流的几种常见形式
热力环流是一种常见的自然现象。海陆热力性质的差异,山谷、山坡的受热不均,人类活动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下:
(1)海陆风
(2)山谷风
(3)城市热岛环流
3.等压面的“高凸低凹”规律
因地面冷热不均,导致同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,即等压面凸向高空的为高压,下凹的为低压,可形象地记忆为“高凸低凹”,具体如下图所示:
◆[典例体验]
某中学生在我国西北某地进行野外考察时,感受到林地和沙地间存在热力环流。下图示意该同学考察时的情形。据此回答(1)~(2)题。
(1)下列四幅图为该同学依据观察结论绘制的当时的热力环流示意图,其中正确的是( )
(2)推断此现象最明显的时间段,是当地( )
A.日出前后
B.午夜前后
C.日落前后
D.正午前后
解析:(1)A (2)D [第(1)题,沙地较林地比热容小,所以白天沙地升温快,近地面气温高,盛行上升气流;夜晚沙地降温快,近地面气温低,盛行下沉气流。由于该同学是在白天考察的,结合以上分析,A选项正确。第(2)题,此时沙地气流上升,说明沙地的温度较高,该现象最明显的时间段应是当地正午前后,故D选项正确。]
◆[对点训练]
读某地近地面和高空四点气压图,回答(1)~(2)题。
(1)若近地面和高空四点构成热力环流,则流动方向为( )
A.O→P→M→N→O B.P→O→M→N→P
C.M→N→P→O→M D.N→M→O→P→N
(2)下图中能正确表示N地在垂直方向上的等温面与等压面的是( )
解析:(1)A (2)A [第(1)题,气流总是由高压区流向低压区,则近地面由M流向N,高空由O流向P;依据热力环流流动方向可判断,O、P分别位于N、M上空。第(2)题,在垂直方向上等压面向下弯曲的地区,近地面气压低,反之则高。N地气压低,且等温面与等压面弯曲方向相反,故选A项。]
大气的水平运动——风
◆[情境探究]
风
[唐]李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
这首诗抓住叶、花、浪、竹四种自然界物象在风力作用下的易变现象,间接地表现了风的种种形力、魅力与威力,也表达了诗人对大自然的敬畏之情。
结合材料探究:
(1)(综合思维)风是如何形成的?
(2)(地理实践力)结合日常观察,思考。诗中所写的风“过江千尺浪,入竹万竿斜”时,风速会有何变化?
[提示] (1)由于水平方向上存在气压差异,产生了气压梯度力,促使空气由气压较高处向较低处运动,由此形成了风。
(2)当风过江时,风速较大,但当风吹过竹林时,风速会降低。
◆[感悟提升]
1.影响大气水平运动的作用力
水平气压
梯度力
地转偏向力
摩擦力
方向
垂直于等压线,由高压指向低压
与风向垂直,北半球右偏,南半球左偏
与风向相反
大小
由气压梯度决定(等压线越密,水平气压梯度力越大,风速越大;反之则越小)
随风速增大而增大,随纬度升高而增大
与下垫面状况有关,下垫面越粗糙,摩擦力越大;反之越小
与风的
关系
是形成风的直接原因,直接影响风向和风速
只改变风向,不影响风速
既改变风向,也影响风速
2.高空风与近地面风的受力作用分析
类型
高空风
近地面风
图示
(北半球)
受力
F1(水平气压梯度力)和F2(地转偏向力)共同影响
F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3(摩擦力)共同影响
等压线图中风向的画法(以北半球为例)。
第一步:画水平气压梯度力。先根据等压线分布状况判断出气压高低,并按垂直于等压线由高压指向低压画出水平气压梯度力。
第二步:定地转偏向力。判断属于哪个半球,面向水平气压梯度力的方向,北半球右偏,南半球左偏。
第三步:定偏转角度:分清是高空还是近地面,若是高空,所画风向与等压线平行,即偏转90°(如图1);若是低空,所画风向与等压线成一夹角(约30°~45°,如图2)。
◆[典例体验]
读某地近地面等压线图,图中甲处箭头表示甲点空气运动及受力情况。回答(1)~(2)题。
(1)图中地点一定位于( )
A.北半球
B.南半球
C.东半球
D.西半球
(2)乙点与甲点相比,风速大小的情况是( )
A.相等
B.甲大于乙
C.乙大于甲
D.无法判断
解析:(1)B (2)C [第(1)题,近地面的大气受三力作用,即水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力。其中水平气压梯度力是形成风的直接原因,是形成风的原动力,方向垂直等压线从高压指向低压。据图可知,A垂直等压线,为水平气压梯度力,则B为风向,C为地转偏向力,D为摩擦力。风向向水平气压梯度力的左侧偏转,可判断为南半球地点的风。第(2)题,同一等压线图中,等压线越密集的地方,水平气压梯度力越大,风速越大。据图可知,甲地等压线稀疏,乙地等压线密集,则风速乙地大于甲地。]
◆[对点训练]
下图示意亚洲部分地区2020年11月10日11时(北京时间)海平面等压线分布。据此,完成(1)~(2)题。
(1)图示时刻,图中下列城市最可能吹东北风的是( )
A.北京
B.西宁
C.长沙
D.南宁
(2)图示时刻,图中下列城市风力最大的可能是( )
A.北京
B.西宁
C.长沙
D.南宁
解析:(1)D (2)B [第(1)题,从图中的气压分布看,北京与西宁的风向基本一致,均为偏南风;长沙位于高压中心,基本无风;南宁位于高压中心西南方,吹东北风。第(2)题,风力最大的地方往往等压线分布最为密集,比较图中四城市,西宁附近的等压线最为密集,风力最大。]
热力环流是大气运动最简单的形式。结合所学知识完成1~2题。
1.上图中符合热力环流原理的是( )
A.①
B.②
C.③
D.④
2.下列能用热力环流原理解释的现象是( )
A.晴朗的天空呈蔚蓝色
B.沙漠和绿洲昼夜风向不同
C.人造烟幕防御霜冻
D.青藏高原夏季气温低
解析:1.B 2.B [第1题,①图近地面温度高的地方,气体膨胀上升形成低压,高空形成高压;近地面温度低的地方,气体收缩下沉形成高压,高空形成低压,而此图相反,A选项错误;②图草地相对于裸地比热容大,故白天温度较祼地低,近地面空气收缩下沉形成高压,裸地近地面空气膨胀上升形成低压,B选项正确;③图为山谷风,夜晚山顶气温低,空气下沉,山谷气温高,空气上升,而此图相反,C选项错误;④图为城市风,城区气温高,近地面风从郊区吹向城区,而此图相反,D选项错误。第2题,晴朗的天空
呈蔚蓝色是大气散射作用的结果,A选项错误;沙漠和绿洲昼夜风向不同能用热力环流原理解释,B选项正确;人造烟幕防御霜冻,是因为烟幕增强了大气逆辐射,体现的原理是大气的保温作用,C选项错误;青藏高原夏季气温低的主导因素是地势,即海拔高,气温低,D选项错误。]
下图为近地面等压面分布示意图。读图回答3~4题。
3.若该地等压面弯曲是由近地面冷热不均导致的,则下面描述正确的是( )
A.①地温度高,气压低
B.垂直方向气流:①处上升,②处下沉
C.②地温度低,气压高
D.水平方向气流:由①流向②
4.若①位于山谷,②位于山顶,则此时( )
A.为白天,吹谷风
B.为白天,吹山风
C.为夜晚,吹山风
D.为夜晚,吹谷风
解析:3.D 4.A [第3题,垂直方向上,海拔越高,气压越低;水平方向上,气温高,气压低。据图可知,图中①处等压面凸向高空,即凸向气压低的方向,根据“凸高为低,凸低为高”的原则,①处高压,同理②处为低压。所以①处气温较低,气流下沉;②处气温较高,气流上升;水平方向上,气流从①流向②。第4题,根据上题解析,山顶白天升温快,温度高,气压低,山谷升温慢,气温低,气压高,吹谷风。]
读某地风的形成示意图,完成5~6题。
5.图中箭头方向( )
①a为风向 ②b为地转偏向力 ③c为摩擦力
④d为水平气压梯度力
A.①③
B.②④
C.①④
D.②③
6.图中( )
A.a为北半球高空的风向
B.d既影响风向,又影响风速
C.c只影响近地面风的方向
D.b是决定风力大小的重要因素
解析:5.A 6.D [第5题,结合近地面风的形成,a是风向,b是水平气压梯度力,c是摩擦力,d是地转偏向力。第6题,风向a与地面成一夹角,为近地面风向;d是地转偏向力,只影响风向;c是摩擦力,影响近地面风的方向和风速;b是水平气压梯度力,是决定风力的重要因素。]
$$