内容正文:
高中地理人教版必修一
第二章 地球上的大气
第二课时
冬天一来,冷煞门口的同学。特别在开门的一瞬间,坐在教室门口的学生是不是总能最先感受一阵冷风扑“腿”而来?这股冷风究竟从哪里来的呢?
运用示意图等,说明大气受热过程与热力环流原理,并解释相关现象。
课标要求
教学目标
1. 运用示意图等,说明大气受热过程,并解释相关现象。
2. 运用示意图等,说明大气保温作用,并解释相关现象。
3. 运用示意图等,说明大气热力环流原理,并解释相关现象。
4. 运用示意图等,说明风的形成和风向规律。
课标要求
02
大气热力环流
atmospheric thermal circulation
1. 基本概念
(1)气压:单位面积上向上延伸到大气上界的空气柱的重量,单位一般为百帕(hPa)。
地面
A>C
B>D
D
C
B
A
<
【自主思考】
(1)依据气压的基本概念,比较图中A与C、B与D、C与D的气压高低。
(2)据此能得到哪些结论?
任务一:掌握基本概念
空气越来越稀薄
密度逐渐减小
海拔越高,气压越低。
在同一高度(水平面),
空气密度越大,气压越大,称为高压;空气密度越小,气压越小,称为低压;
水平运动:空气由高压流向低压。
地面
A>C
B>D
D
C
B
A
<
1. 基本概念
(1)气压:单位面积上向上延伸到大气上界的空气柱的重量,单位一般为百帕(hPa)。
任务一:掌握基本概念
(2)等压面:空间中气压相等的各点所组成的面。
高度
地表均一,受热均匀,等压面与地面平行。
地表不均一,受热不均匀,等压面弯曲,像地形一样起伏不平
500
900
500
900
高压上凸,低压下凹。
1. 基本概念
A
B
<500
>500
比较同一水平面A、B的气压。
任务一:掌握基本概念
观看视频,并思考:大气为什么会运动?什么是热力环流?
大气运动有垂直运动和水平运动之分,大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉,大气的水平运动即是风。由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为大气热力环流。它是大气运动一种最简单的形式。
任务二:掌握大气热力环流原理
2.形成过程
大气水平运动
大气垂直运动
同一水平面产生气压差
太阳辐射
地面冷热不均
高空
近地面
高压
低压
低压
高压
低压
高压
B冷却 A受热 C冷却
500
700
900
1100
(百帕)
气流上升,水汽遇冷凝结,易降水。
任务二:掌握大气热力环流原理
1. 气流(先垂直后水平):
2. 气压:
气压高低排序
(先地面后高空):
PB>PA>PC>PD
热上升,冷下沉(垂直)
高压流向低压(水平)
①等压面:同一等压面上气压值相等
垂直方向,海拔高气压低
②热低压,冷高压(近地面)
高空气压与近地面相反
高压上凸,低压下凹
3. 天气:
上升阴雨下沉干,低压阴雨高压晴。
【思考】气温、气压、气流三者有什关系?对天气有何影响?
书本:P36做笔记
任务二:掌握大气热力环流原理
海陆风
山谷风
城市风
任务三:应用大气热力环流原理解释生活中的相关现象
【思考】(1)结合自身体验比较城市和乡村气温的差异,为什么会出现这种差异?
你有哪些措施来防治?
3.常见形式
——城市热岛环流
城市热岛效应:
城市中心区①建筑密集,②地面多硬化,吸收太阳辐射多,向大气传送的热量也多。此外,城市中心区③人口密集,产业发达,汽车数量多,人们生活、生产向大气释放的废热较多。所以,在静风或微风时,城市中心区气温一般比周围的郊区高,因此把城市中心区称“热岛”。
热岛环流可能会将污染物循环滞留在城市,污染物难以扩散,加重污染;增强城市上升气流,增加降雨概率,形成 “雨岛效应”。
建设海绵城市;增加绿地、水体面积;推广节能设备,发展公共交通、新能源汽车;减少化石能源使用,提高能源利用率;合理规划城市布局;分散城市智能,工业向外转移
任务三:应用大气热力环流原理解释生活中的相关现象
建筑密集,不利于散热——合理规划城市布局,建立通风廊道
城市
城市热岛环流(城市风)
根据所学知识,画出城市市区和郊区的热力环流图。
高压
低压
高压
高压
A
B
C
(2)卫星城或对空气有污染的工厂应建设在A、B、C中的 地 。
(1)要改善城市空气质量,最好在A、B、C中 地进行植树造林。
C
B
3.常见形式
——海陆风
白天,陆地增温快,海洋增温慢;夜晚,陆地降温快,海洋降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。根据大气热力环流原理,完成下列任务。
(1)完成白天和夜晚的大气热力环流模式图(根据课本上的步骤)。
(2)分析夏季大气热力环流对滨海地区气温的调节作用。
气温低
高压
气温高
低压
海 风
低压
高压
14-15时海风最强
气温高
低压
气温低
高压
陆 风
高压
低压
日出前后陆风最强
使海滨地区气温日较差小,夏季海滨地区气温低,空气较湿润,是避暑的好地方
任务三:应用大气热力环流原理解释生活中的相关现象
中午陆地气温高,海洋气温低,风从海洋吹向两侧陆地。
早上海洋气温高,气压低,风从陆地吹向海洋。
清代黄叔璥在《台海使槎录》中,记述了台湾海峡两岸的风向差异: “内地之风,早西晚东,惟台地早东风,午西风……四时皆然。”内地指福建, 台地指台湾。请结合材料绘制早晚台湾海峡两地的风向差异并分析原因。
白天,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温高,因此在山坡附近形成低气压,在山谷上空形成高气压,大气从山谷中心向山坡运动形成谷风。
气温高
低气压
气温低
高气压
谷 风
低气压
高气压
3.常见形式
——山谷风
任务三:应用大气热力环流原理解释生活中的相关现象
气温高
低气压
气温低
高气压
山 风
低气压
高气压
巧记:白海白谷(风)
3.常见形式
——山谷风
夜晚,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温要低,因此在山坡附近形成高气压,山谷上空形成低气压,大气从山坡向山谷运动形成山风。
任务三:应用大气热力环流原理解释生活中的相关现象
逆温
夜雨寄北
李商隐
君问归期未有期,
巴山夜雨涨秋池。
何当共剪西窗烛,
却话巴山夜雨时。
注:巴山泛指四川、重庆地区
为什么四川盆地多夜雨?
冷
热
气流在上升过程中,海拔升高,
气温降低,水汽易凝结形成降水
18
空调为什么都装在房间的高处(比如墙上、天花板)?
地暖管为什么要埋在地板下,而不是装在天花板上?
如果把空调装在地上、地暖装在天花板,会怎么样?
空调制冷会吹出冷空气,密度大,易下沉,冷空气逐步充满整个房间,实现均匀降温,避免冷空气堆积在地面、上部空间仍炎热的情况。
暖气散热会加热周围空气,热空气密度小、易上升,热空气可从下方向上流动,带动室内空气形成“下热上冷→热空气上升→冷空气下沉→再被加热”的循环,让热量均匀覆盖整个房间,避免热量集中在高处、地面仍寒冷的问题。
我们刚才说的‘冷沉热升’,其实就是最微型的热力环流。小到教室里的空气怎么流动,大到海边的昼夜风向、全球的大气环流,都是这个原理在起作用。今天这节课,我们就来彻底搞懂‘热力环流’的形成过程。
1.图中①、②、③、④四地气压由高到低排列正确的是( )
A.①>②>④>③ B.②>①>④>③
C.①>④>②>③ D.②>①>③>④
2.该图( )
A.若为城郊热力环流,则①处为城区
B.若为夜晚沿海地区海陆间热力环流,则②处为陆地
C.若为白天谷地与山顶间的热力环流,则②处为山顶
D.若为夏季亚欧大陆与太平洋之间季风环流,则②处为太平洋
【答案】1.A 2.C 3.C
【解析】本题组以热力环流图为材料,设置三道试题,涉及气压高低判断、不同热力环流的特征、形成风的原因等相关内容,考查学生对相关知识的理解程度。
1.根据题意判断,①处为下沉气流,近地面(①)形成高气压,高空(③)形成低气压;②处为上升气流,近地面(②)形成低气压,高空(④)形成高气压,则气压值①>②、气压值④>③,由此排除B、D。根据所学知识可知,海拔越高,气压越低,则①、②处气压值③、④处气压值,由此排除C,选项A符合题意。
2.若为城郊热力环流,城区因热岛效应而气流上升,郊区气温较低,气流下沉,则①处为郊区,不是城区,排除A。若为夜晚沿海地区海陆间热力环流,陆地因降温快,气温低,以下沉气流为主,海洋则降温慢,气温较高,以上升气流为主,则②处为海洋,不是陆地,排除B。若为白天谷地与山顶间的热力环流,白天谷地受山地阻挡,接受太阳辐射较小,气温较低,盛行下沉气流,而山项获取太阳辐射较多,气温高,盛行上升气流,则②处为山顶,C符合题意。若为夏季亚欧大陆与太平洋之间季风环流,陆地升温快,气温高,以上升气流为主,则②处为亚欧大陆,排除D。
A
C
读下图“热力环流图”,图中①、②位于近地面,③、④位于高空,箭头表示各地之间气流运动方向。据此完成下列各题。
3.下列能有效缓解城市“热岛效应”的措施是( )
A.提高建筑物高度 B.增加市区道路密度
C.增加城市绿地面积 D.扩大中心城区面积
C
课堂练习
4.下列关于图中四地点气压由高到低排列正确的是( )
A. ①②③④B. ①②④③C. ②①③④D. ②①④③
5.关于图示时间和近地面风向判断正确的是( )
A. 白天 东风 B. 夜晚 东风
C. 白天 东南风 D. 夜晚 东南风
6.下垫面的变化深刻影响着近地面大气温度。若①地植被覆盖率大幅度增加,则①②两地之间的海陆风强弱变化是( )
A. 海风、陆风均减弱 B. 海风增强,陆风减弱
C. 海风、陆风均增强 D. 海风减弱,陆风增强
【答案】8. C 9. C 10. A
【解析】
8.垂直方向上气压随海拔升高而降低,结合图形信息可知:③气压小于①,④气压小于②;①气压大于1000但小于1006;②气压大于1006。高空气压与近地面气压性质相反。综上所述,四地气压由高到低为②①③④,C正确,ABD错误。故选C。
9.图中②气压高于①,②位于海洋、①位于陆地,故风从海洋吹向陆地,即此时海风,根据热力环流原理可知,白天吹海风、夜晚吹陆风,BD错误。结合图中东西指向标可知,该图中海洋位于陆地东侧,故水平气压梯度力从东指向西,在地转偏向力作用下形成东南风,A错误,C正确。故选C。
10.①地植被覆盖率大幅度增加,则白天陆地气温降低、夜晚气温高。所以,白天和夜晚海陆之间的温差减小,气压差减弱,海风、陆风均减弱,A正确,BCD错误。故选A。
【点睛】
一个地方植被覆盖率高,白天植被覆盖下的地面吸收太阳辐射比较少,气温偏低。夜晚植被的蒸腾作用使当地上空空气中容易形成云层,云层能够强烈吸收地面辐射并增强大气逆辐射,夜晚气温偏高,因此昼夜温差小。
C
A
海陆风是近海地区由于海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流,其风向昼夜间发生反向转变。下图示意我国某近海地区海陆风形成时的等压面分布。据此完成下面小题。
C
课堂练习
7.“绿岛”对小气候的改善作用主要体现在( )
A.可以消除各种污染 B.可以增加空气湿度
C.可以增大气温日较差 D.可以增大地表风速
8.冬季强降雪后城市热岛强度会增大,主要原因是城区与郊区( )
①路面硬化面积差距加大 ②废热排放量差距大
③太阳辐射差异大 ④积雪覆盖率差距大
A.①②B.①③C.②④D.③④
【答案】4.B 5.C
【解析】
4.消除各种污染不是“绿岛”对小气候的影响,A错误;图中显示绿地中植物通过蒸腾作用增湿、散热,因此“绿岛”可以增加空气湿度,B正确;图中显示绿地上空云量较多,因此“绿岛”不会增大气温日较差,C错误;图中显示大风经过绿地后变为微风,因此“绿岛”可以减小地表风速,D错误。所以选B。
5.路面硬化差异对于积雪的影响较小,不是导致冬季强降雪后城区与郊区热岛强度的主要因素,①错误;冬季强降雪后城市热岛强度较多年平均整体加强,说明城市与郊区之间的温差变大,城市与郊区相比,废热排放量更大,积雪更容易融化,积雪覆盖更少,吸收的太阳辐射更多,②④正确;城市和郊区太阳辐射差异较小,③错误。所以选C。
【点睛】
绿化可以调节气温,起到冬暖夏凉的作用。在炎热的夏季,树木和草坪庞大的叶面积可以遮阳,能有效地反射太阳辐射热,大大减少阳光对地面的直射。树木通过叶片蒸发水分,可降低自身的温度,提高附近的空气湿度。因而夏季绿地内的气温较非绿地低3~5℃,较建筑物地区可降低10℃左右。所以,在绿化好的地方,人们会感到空气清新,可为人们提供消暑纳凉、防暑降温的良好环境。在寒冷的冬季,树木较多的绿地中,由于树木能减低风速,减弱冷空气的侵入,树林内及其背向的一侧,温度可提高1~2℃。
B
C
“绿岛效应”是指在一定面积的绿地里气温比周围裸地或建筑聚集处气温低出0.5℃以上的现象,绿地和树木对小气候的改善明显。尺度放大,中心城区相对于郊区气温的差值更大,称为“城市热岛”。读图并联系生活实际完成下面小题。
课堂练习
03
大气的水平运动——风
Horizontal motion of the atmosphere — Wind
(1)等压线:同一水平面(通常是海平面)上数值相等的点连成的线为等压线。
1. 基本概念
等压线
等压面
水平面
任务一:掌握基本概念
(2)风向
判断下列箭头表示的风向。
西北风
西北风
东南风
偏南风
N
N
:风的来向。
风力的大小又由什么决定?
风
水平气压梯度力
冷热不均
直接 原因
根本原因
大气水平运动
空气上升和下沉
同一水平面产生气压差异
地面冷热不均
形成风的力
—— ①水平气压梯度力
水平气压梯度力特点:
①方向:垂直于等压线,由高压指向低压,影响风向;②大小:等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大
气压梯度:单位距离间的气压差。
水平气压梯度力:同一水平面的气压梯度产生的使大气由高压区流向低压区的力。
理想状态下的风
影响风的力
—— ②地转偏向力
由于地球自转,地球上做水平运动的物体,运动方向会发生偏转。使其发生偏转的力就叫做“地转偏向力”。
地转偏向力的特点
①方向:垂直于实际风向
②大小:纬度越高,地转偏向力越大,赤道上为0。
③作用:只改变风向,不改变风速。
北半球向右,南半球向左(北右南左)
—— ②地转偏向力
风一旦形成就会受地转偏向力影响,风向逐渐偏离水平气压梯度力的方向。北半球风向向右偏,南半球风向向左偏,直到两个力达到平衡,风向最终与等压线平行
498
496
494
492
490
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
500
影响风的力
受水平气压梯度力和地转偏向力影响
北半球高空风
风向与等压线平行
高空风:
注意高空风的气压,在书本上圈起来
始终与风向垂直的是地转偏向力
—— ③摩擦力
是指地面和空气之间,以及运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力。
影响风的力
摩擦力
①方向:与风的吹拂方向相反
②大小:与下垫面状况相关,越粗糙,起伏越大,摩擦力越大(海洋vs陆地)。
③作用:影响风向,使风速减小
近地面风:
在水平气压梯度力和地转偏向力、摩擦力作用下,风向与等压线斜交
力的方向 对风向影响 对风速影响
水平气压
梯度力
地转
偏向力
摩擦力
垂直于等压线高压指向低压
决定风向
水平气压梯度力越大,风速越大
与风向垂直
北半球向右偏
南半球向左偏
赤道上不偏转
不影响风速
与风向相反
影响风向
减小风速
【归纳小结】形成风的三种作用力的比较
按照如下步骤确定南半球近地面和高空的风向。
第一步:用虚线画出水平气压梯度力(垂直于等压线,由高压指向低压)。
第二步:确定南北半球,用实线画出风向——面向虚线箭头的方向,北右南左偏转,近地面(1000pa左右)偏转45°,高空(500pa左右)偏转90°。
第三步:读出具体风向,即风的来向。
498
496
494
492
490
500
风向
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
水平气压梯度力
地转偏向力
摩擦力
1008
1006
1004
1002
1000
1010
南半球 高空
南半球 近地面
任务五:掌握在等压线分布图上确定风向的方法
“左右手法则”
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,即风向。
风向
风向
南半球
北半球
1008
1006
1004
1002
气压/hPa
按照如下步骤确定南半球近地面和高空的风向。
第一步:画出水平气压梯度力(垂直于等压线,由高压指向低压)。
第二步:确定南北半球,画出风向——面向虚线箭头的方向,北右南左偏转,近地面(1000pa左右)偏转45°,高空(500pa左右)偏转90°。
第三步:读出具体风向,即风的来向。
A
1020
北半球
1010
1000
(百帕)
低
任务五:掌握在等压线分布图上确定风向的方法
风力大小的判断
1:10000
C
1014
1016
1018
P
1:10000
1014
1020
1026
D
P
P点风速:C图小于D图
1.水平气压梯度力
(①等压线图中判断②温差大,气压梯度力越大,风力强)
P
1014
1016
1018
1:10000
1:10000
1014
1016
1018
A
B
P
2.摩擦力
3.距风源地远近
4.地形
P点风速:A图小于B图
C>D
等压线是等值线的一种。等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小,等压线越密,气压梯度越大。
1.比较甲、乙两地的气压梯度大小,并说明理由。
2.在图上画出甲、乙两地的风向。
3.比较甲、乙两地风速的大小,并说明理由。
甲大于乙。
等压线越密,气压梯度越大
甲大于乙。
等压线越密,风速越大。
任务五:掌握在等压线分布图上确定风向的方法
太阳辐射
地面辐射(近地面大气的主要直接热源)
大气受热过程
大气运动
大气逆辐射(保温作用)
大气辐射
大气热力环流
大气水平运动——风
形成风的力
风向
课堂小结
(2025·汕头高一校考阶段练习)下图为北半球等压线图。读图,完成2~3题。
1.如果图中等压线位于近地面,F1、F2、F3为A处空气所受的外力的方向,则F1、F2、F3依次为( )
A.摩擦力、水平气压梯度力、地转偏向力
B.水平气压梯度力、摩擦力、地转偏向力
C.地转偏向力、摩擦力、水平气压梯度力
D.水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力
2.如果图示等压线位于高空,则风向是( )
A.① B.②
C.③ D.④
B
D
课堂练习
3.此时与上海相比,广州( )
①风速小②风速大③气压低④气压高
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
4.甲的风向可能为( )
A.东南风
B.西南风
C.东北风
D.西北风
【答案】11.C 12.C
【解析】
11.由图可知,广州附近等压线较上海附近稀疏,水平气压梯度力更小,风速小,①正确,②错误;上海气压在1005hPa左右,广州气压在1010~1015hPa之间,可知广州气压高于上海,③错误,④正确;综上所述,C正确。
12.在等压线分布图中,判断风向要先画出水平气压梯度力。水平气压梯度力,垂直等压线由高压指向低压,根据甲处等压线走向与相邻等压线数值,可画出甲地水平气压梯度力方向由北指向南,甲地位于北半球近地面,风向沿水平气压梯度力方向向右偏转成东北风,C正确。
【点睛】在等压线分布图中,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大。
C
下图示意2019年10月1日某时亚洲局部区域海平面等压线分布。据此完成下面小题。
C
课堂练习
下图示意2024年7月1日澳大利亚某时刻海平面等压线(单位:百帕)分布。
5.此刻达尔文的风向是( )
A.东南风 B.西南风
C.东北风 D.西北风
A
课堂练习
(1)判断成都、北京的风向。
下图为某时刻海平面等压线(单位:百帕)分布。
(2)比较成都与拉萨风速的大小,并说明理由。
课堂练习
成都为东南风,北京为北风(偏北风)
北半球近地面等压线
A
B
C
Lavf58.46.101
Lavf58.46.101
$