2.2 大气受热过程和大气运动（第2课时 大气热力环流）（AI智学·教学课件）地理人教版必修第一册

该高中地理课件聚焦大气热力环流，以诸葛亮火烧上方谷的历史情境导入，通过气压与海拔、等压面等基础铺垫，推导形成过程，再结合海陆风、山谷风、城市风案例，构建由原理到应用的学习支架。 其亮点在于以真实情境（青岛海滨、巴山夜雨、北京城）贯穿，融合综合思维（原理解释现象）、区域认知（具体区域分析）、人地协调观（城市规划），采用情境探秘与问题驱动，帮助学生提升地理实践力（绘制示意图），教师可借助结构化内容高效教学。

大气受热过程和大气运动 第2课时 大气热力环流 --探秘诸葛亮火烧上方谷的“天意” 授课人：[您的名字] 学习目标 综合思维：能够运用大气热力环流的原理解释海陆风、 山谷风、城市风等自然现象的形成过程。 区域认知：结合真实地理区域（如青岛海滨、北京市 区），分析局部地区热力环流的特点及其对区域气候的 影响。 地理实践力：通过绘制大气热力环流示意图和等压面 剖面图，掌握等压面弯曲规律与气压高低的关系。 人地协调观：理解城市热岛效应的成因，探讨城市风 对城市规划（如工业区、绿化带布局）的指导意义，树立 科学的人地协调理念。 情境探秘目录 本次旅程，我们将走进四个真实的地理与历史情境，揭开风的奥秘： 情境四：城市之困-- 情境二：海滨之旅-- 青岛海滨的日夜微风， 北京城的热岛效应与 为何方向迥异？（海陆 城市规划局（城市 风) 风) 情境一：探秘基础-- 情境三：巴山夜雨-- 诸葛亮火烧上方谷， 一重返山谷，探寻 为何突降大雨？（大 “巴山夜雨涨秋池” 气热力环流基础） 的真相（山谷风） 01 第一部分 探秘基础--大气热力环流的形成 情境引入：诸葛亮火烧上方谷 历史情境再现： 《三国演义》第103回记载，诸葛亮将司马懿困于 上方谷，并放火焚烧。眼看司马懿即将葬身火海， 原本晴朗的天空突然狂风大作，乌云密布，降下 倾盆大雨，大火被浇灭，司马懿死里逃生。 科学疑问： 诸葛亮仰天长叹：“谋事在人，成事在天！” 这真的是“天意”吗? 从地理学的角度来看，这场突如其来的大雨背后隐 藏着怎样的气象学原理? 大气热力环流的概念 冷 上 升 气 流 下 沉 气 流 冷 热 低压 风 风 高压 核心定义 地位与意义 逻辑起点 由于地面冷热不均而形成的空 气环流，称为大气热力环流。 它是大气运动最简单的形式，是 理解更复杂天气系统（如季风、 气旋等）的基础。 一切风的形成，归根结底都源 于太阳辐射在地球表面的分布 不均（即地面的冷热不均）。 基础知识铺垫：气压与海拔的关系 基础铺垫一：气压与海拔 什么是气压? 气压是指作用在单位面积上的大气压力，即在数值 上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气 柱所受到的重力。 核心规律: 在同一地点，海拔越高，空气越稀薄，气压越低。 (近地面气压 > 高空气压) 补充说明： 无论近地面是受热还是冷却，近地面的气压永远 大于其正上方高空的气压。 近地面 高空 海 拔 升 高 ， 气 压 降 低 第7页 基础铺垫二：等压面 什么是等压面? 空间中气压值相等的各点所组成的面， 称为等压面。 理想状态下的等压面： 当受热均匀时，等压面是一系列与地面 平行的水平面。 气压比较原则： 同一等压面上的各点，气压相等。 在垂直方向上，等压面越低（越靠近 地面），气压值越高。 第一步：受热均匀时的理想状态 假设条件：地表性质均一，且受热均匀。 大气状态：空气没有垂直运动，也没有水平运动。 等压面状态: 等压面与地面平行。同一水平面上，气压处处相等。 结论：没有气压差，就不会产生风。 >>>> >>>> A B 第二步：地面冷热不均引起大气的垂直运动 上升气流 下沉气流 受热地（A地）：空气受热膨胀，密度变小， (Updraft) 空气向上运动（上升气流）。 (Downdraft) 高温度 低温度 低温度 冷却地（B、C地）： 空气冷却收缩，密度 变大，空气向下运动 (下沉气流)。 B地（冷却） A地（受热） C地（冷却） 关键推导：温度差异 -> 密度差异 -> 垂直运动 第三步：垂直运动引起水平方向的气压差异 热 冷 冷 低气压 低气压 低气压 高气压 高气压 高气压 凸高 凹低 A地 B地 C地 C地空气下沉，近 地面空气密度增大， 形成高气压（高压） A地近地面空气密度减小， 形成低气压（低压） A地高空空气聚积， 增大，形成高气压(高压) C地高空空气流失 ，密度减小，形成低 气压（低压） 第四步：气压差异促使大气的水平运动 水平气压梯度力: 同一水平面上存在气压差异，就会产 生一种促使空气由高压流向低压的力。 水平运动（风）： 近地面：空气由B、C地（高压） 流向A地（低压）。 高空：空气由A地高空（高压） 流向B、C地高空（低压）。 闭合环流: B C 垂直运动与水平运动首尾相连， 形成完整的大气热力环流。 大气热力环流形成过程总结 逻辑链条（请牢记）： 太阳辐射分布 不均->地面冷热 不均（根本原 因) 地面冷热不均 >大气的垂直运 动（上升或下沉） 大气的垂直运 动->同一水平面 上的气压差异 水平气压差异 >大气的水平运 动 (风) 一句话总结：冷热不均是因，垂直运动是桥，气压差异是力，水平运动是果。 第 14 页：等压面的弯曲规律（高凸低凹） 标题：等压面的弯曲规律 受热力环流影响，等压面不再平直，而是发生弯曲。 弯曲规律：“高凸低凹” 高压区：等压面向高空（海拔高处）凸起。低压区：等压面向近地面（海拔低处）凹陷。 判读技巧：无论高空还是近地面，只要等压面向上凸，该处就是高压；向下凹，就是低压。 注意：近地面与高空的等压面弯曲方向相反。 向上凸 低压区 低压区 高压区 505hPa 505hPa 高空高压 向下凹 向下列明 向上凸 向上凸 1010hPa 1010hPa 向下凹 1005hPa 1005hPa 低压区 1010hPa 1010hPa 高压区 近地面低压 冷却 冷却 受热 高凸低凹 口诀：高凸低凹 高压区 四地气压： 四地气温： 等压面和气温气压的变化 热力环流示意图 受热 冷却 丙 丁 乙 甲 高压 低压 高压 低压 等压面 等压面向上弯曲，形成高压；等压面向下弯曲，形成低压（凸高凹低）。 甲＞乙＞丙＞丁 乙＞甲＞丙＞丁 第二部分 情境探秘--海陆风的奥秘 真实情境：青岛海滨的日夜微风 情境探秘：青岛海滨度假 生活情境：暑假期间，小明一家去青岛海滨度假。小明发现了一个有趣的现象：白天在海边玩耍时，风总是从 大海-吹向陆地，带来凉爽湿润的空气；而到了夜晚，坐在海滩上，风却反过来从陆地吹向大海。 探秘问题：为什么海边的风向在白天和夜晚会发生180度的反转？这与我们刚刚学习的热力环流有什么关系? 解密关键：海陆热力性质差异 物理学基础：比热容 水（海洋）的比热容大，沙石（陆地）的比热容小。 陆地：吸热快，散热也快。 海洋：吸热慢，散热也慢。 温度变化剧烈。 温度变化平缓。 白天：陆地升温快，温度高于海洋。 结果: 夜晚：陆地降温快，温度低于海洋。 (这就是海陆风形成的“冷热不均”之源！) 第17页 第18页: 白天的海陆风--海风 形成过程推导: 白天受热：陆地升温快（热）， 海洋升温慢（冷） 垂直运动：陆地空气受热膨胀 上升，海洋空气相对冷却下沉。 气压差异：近地面陆地形成低压， 海洋形成高压。 水平运动：近地面空气由海洋 吹向陆地，形成海风。 影响：海风带来海洋的湿润和凉爽空 气，降低了沿海白天的温度，增加了 湿度。 下 沉 上 升 海风 高压 低压 Slide 19 夜晚的海陆风--陆风 形成过程推导: 夜晚冷却：陆地降温快（冷），海洋降温慢（热）。 垂直运动：陆地空气冷却收缩下沉，海洋空气相对受热上升。 气压差异：近地面陆地形成高压，海洋形成低压。 水平运动：近地面空气由陆地吹向海洋，形成陆风。 影响：陆风将陆地上的空气吹向海洋，夜间沿海地区相对干燥。 下沉 陆风 上升 高压 低压 第20页：海陆风对滨海地区气候的影响 海陆风的地理意义 调节气候: -高温 高温 低温 低温 内陆地区 滨海地区 影响降水： 海陆风交替，使得滨海地区气温日较差减小（白 天不太热，夜晚不太冷），气候更加宜人。 白天的海风容易将海洋水汽带到陆地，增加滨海 地区的云量和降水概率。 影响人类活动：（渔业） 影响人类活动：（能源） 古代渔民利用海陆风的规律出海打鱼：“乘陆风 出海，借海风归港”。 风力发电：沿海地区丰富的风能资源。 03 第三部分 情境探秘二--山谷风的解析 第 22 页：真实情境：重返上方谷与“巴山夜雨” 情境探秘：山谷中的风与雨 探秘核心：山坡与山谷在 白天和夜晚的受热差异， 是如何引发风向变化和降 雨的? 情境回顾：上方谷的雨 文学情境：巴山夜雨 诸葛亮在上方谷放火，导致谷底 温度急剧升高，这与自然界中的 山谷地形有何异曲同工之妙? 李商隐诗云：“君问归期未有 期，巴山夜雨涨秋池。” 四川盆地（巴山地区）为什么多 在夜间下雨? 白天的山谷风--谷风 受热差异：白天，山坡接受太阳辐射多，升温快（热）；同高度的山谷上空空气距 离地面远，升温慢（冷）。 环流形成：1. 山坡空气受热膨胀上升。 谷底空气沿山坡向上补充。 形成由谷底吹向山坡的风，称为谷风。 天气影响：谷风将谷底湿润空气抬升，容易在山顶附近形成云雾或降水。 第 24 页：夜晚的山谷风形成过程（山风） 天气影响：谷底空气被迫抬升 ，若水汽充足，极易在夜间形 成降雨（如巴山夜雨）。 环流形成: 山坡空气冷却收缩，密 度增大，沿山坡下沉。 冷 谷底空气被迫抬升。 形成由山坡吹向谷底的 风，称为山风。 山风 山风 热 受热差异：夜晚，山坡辐 射冷却快，降温快（冷）； 同高度的山谷上空空气降 温慢（热）。 第 25 页：揭秘上方谷降雨与巴山夜雨的成因 真相大白：并非天意，实乃地理 上方谷降雨之谜: 巴山夜雨之谜: 结论：诸葛亮懂兵法，但忽略了局地微气候（热力环流）的威力！ 04 第四部分 情境探秘三—城市热岛效应与城市风 第27页：真实情境：北京市区的“热岛”现象 情境探秘：北京城的热岛效应 真实数据：气象监测显示，北京市中心城区的年 平均气温通常比周边郊区高出1℃ ∼ 3℃。在红外线 热成像图上，市中心就像汪洋中的一个“热岛”。 成因分析： 人为热源多：工业生产、交通运 输、空调排放大量废热。 地表性质改变：柏油路、水泥建 筑吸热快，热容量小。 绿地水体少：蒸发散热作用减弱。 建筑物密集：阻挡风的流通，热 量不易散失。 红外线热成像图（市中心呈现红色/高温，郊区呈现蓝色/低温） 第 28 页：城市风的形成过程（城郊热力环流） 城市风的形成 热力差异：市区温度高（热），郊区温度低（冷）。 环流形成：1. 市区空气受热膨胀上升，近地面形成低压。 郊区空气冷却下沉，近地面形成高压。 近地面空气由郊区流向市区，高空空气由市区流向郊区。 市区受热上升 郊区冷却下沉 郊区冷却下沉 近地面低压 近地面高压 近地面高压 城市风 城市风 城市风：这种在城市与郊区之间形成的局部热力环流，称为城市风. 人地协调：城市风与城市规划 城市风对城市规划的启示 问题思考: 如果我们在郊区建设一座化工厂，废气会随着城市 风吹向哪里? 规划原则： 污染企业布局：排放废气、粉尘的工厂应布局在 城市风下沉距离之外，避免污染物随近地面风回 流市区，造成二次污染。 绿化带布局：应在城市风环流圈内部（市区与郊） 区之间）建设生态绿化带，净化流入市区的空气， 降低温度，增加湿度。 郊区 城市 城市通风廊道：在市区规划通风廊道，引导郊区 冷空气进入，缓解热岛效应。 第30页：课堂总结 根本原因：地面冷热不均 海陆风：白天海风，夜晚 核心原理 形成过程： 陆风（海陆热力性质差异） 冷热不均 → 垂直运动 → 气压差异 → 水平运动 大气热 山谷风：白天谷风， 三大应用 夜晚山风（山坡与谷底 力环流 受热差异) 城市风：近地面风由 高凸低凹 等压面规律 郊区吹向市区（城市热 岛效应) 地理智慧：从上方谷的雨到北京城的风，掌握自然规律，方能实现人地和谐! $