大氣熱力環流

海陸風白天吹的是什麼風

一、教學內容

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人教版地理必修一第二章第二節：大氣受熱過程與大氣運動

二、教學目標

（一）知識與技能

1．明確大氣的熱量來源，即導致大氣運動的能量來源，使學生能運用圖示說明大氣的受熱過程。

2．能闡述大氣溫室效應及其作用、大氣熱力環流等基本原理。

3．理解水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力對風向的影響，能運用圖示解釋風的形成，培養學生理論聯絡實際並且能用理論知識指導實踐的能力。

（二）過程與方法

1．透過探討使學生理解“太陽暖地面、地面暖大氣、大氣還地面”的原理。

2．利用圖表分析歸納“溫室效應”。

3．透過實驗活動理解熱力環流的原理。

4．理論聯絡實際，促進對“風的形成”的理解，學會在等壓線圖上判斷某一地的風向。

（三）情感、態度與價值觀

樹立辯證唯物主義觀念，增強大氣環境保護意識。

三、教學重難點

（一）重點

1．地面是大氣的直接熱源。

2．分析熱力環流形成的過程與方法。

3．近地面風向確定方法。

（二）難點

1．大氣受熱過程。

2．熱力環流。

3．地轉偏向力對大氣運動方向的影響。

四、教學設計

（一）匯入新課

同學們好，今天我們要開始地理必修一的學習。我們都聽過這樣一句話“萬物都是在運動著的”，其實這句話是馬克思原理中所提到的。這句話在人類社會中表現在人類是指不斷變化的，社會在不斷髮展，歷史在不斷前進……在自然界中亦是如此，海水在不斷運動，地表形態再被自然界各組自然要素共同作用下發生改變，就連平時我們感受到的風也是由於大氣運動造成的，那在今天的這節課裡，我將帶大家學習大氣的運動及其原因

（二）新課教學

一、大氣的受熱過程

【教師提問】地球上的能量主要是從哪兒獲得的？

【學生回答】太陽。

【教師講述】我們知道萬物生長靠太陽，這說明了太陽光熱的重要性，而且太陽輻射能也是地球大氣最重要的能量來源。那麼太陽輻射穿過大氣層的過程是怎樣的呢？

【學生回答】太陽輻射經過大氣的少量吸收到達地面，地面吸收太陽輻射，增溫。同時地面向外釋放能量。

【教師講述】為什麼只有部分到達地面？大氣對太陽輻射有哪些作用呢？

大氣的散射：參與的大氣成分是空氣分子和微小塵埃，波長越短越容易被散射，所以其特點：具有選擇性。

大氣的反射：參與的大氣成分：水汽、雲（最顯著）和浮塵，其特點為無選擇性。

大氣的吸收 ：大氣對太陽輻射中能量最強的可見光吸收得很少，大部分可見光能夠透過大氣到地面。

也就是說太陽輻射在傳播過程中，小部分被大氣吸收或反射，大部分到達地球表面，地表升溫，以長波輻射形式射向大氣。

一、大氣的保溫作用

【過渡】我們知道物體的溫度越高，輻射中最強部分的波長越短；物體溫度越低，輻射中最強部分的波長越長。太陽表面溫度達到6000 K，所以太陽輻射為短波輻射，而地面溫度遠遠低於太陽表面溫度，所以地面輻射屬於長波輻射。同樣，大氣輻射、人體輻射等也屬於長波輻射。

那麼地面吸收熱量增溫也會像外界發射長波輻射，那麼地面的輻射被誰吸收了呢？

在剛剛的圖中我們也看到地面輻射被大氣所吸收，那大氣吸收會有什麼樣的影響呢？現在我們進入大氣的保溫作用。

【教師提問】我們剛剛所說的地面向大氣散發長波輻射這部分叫什麼輻射，有什麼名字嗎？請同學們在書上尋找。

【學生回答】大氣逆輻射：大氣吸收地面長波輻射後，也向外輻射長波輻射。大氣輻射大部分射向地面，其方向與地面輻射方向相反，故稱大氣逆輻射。

【教師引導】正確。近地面大氣中的CO2和H2O，能夠強烈吸收地面長波輻射而增溫，吸收率75%～95%，那我們說的大氣的保溫作用是如何實現呢？請同學們閱讀書本，聯絡大氣輻射，大氣逆輻射的概念以及圖示，在腦海中像一想這個過程，告訴我如何使大氣具有保溫作用的呢？

【學生回答】大氣在增溫的同時，也向外釋放紅外線長波輻射。大氣輻射的一小部分向上射向宇宙空間外，大部分向下射向地面，其方向與地面輻射正好相反，故稱為大氣逆輻射。

所以，大氣以大氣逆輻射的形式將熱量還給了地面，從而完成了大氣的保溫作用。

【探究活動】現在我們來看兩個例項應用一下我們所學知識。

我會展示沒有大氣層的月球的一日內的大氣與地面的熱量交換及人造煙霧防止霜凍的圖，請大家思考為什麼月球的日夜溫差這麼大，及為什麼人造煙霧可以防止霜凍？

【學生回答】月球上沒有大氣層，白天太陽輻射全部到達月球表面，使月球表面溫度迅速升高。夜晚，月球表面輻射強烈，沒有大氣對月球表面的保溫作用，溫度下降速度很快。再加上月球晝夜交替週期比地球長，所以月面溫度晝夜變化比地球劇烈得多。

人造煙幕能增強空氣中的二氧化碳、水汽和塵埃，增強大氣逆輻射，減少夜晚地面輻射損失的熱量，對地面起到保溫作用，所以可防禦霜凍。

三、大氣的熱力運動

【過渡】請同學們繼續閱讀書本，先大致瞭解大氣的熱力運動。找出大氣的主要運動形式，意義，形成原因，仔細閱讀書上的大氣環流圖，有個初步認識。

【教師提問】大氣的主要運動形式，意義，形成原因？

【學生回答】冷熱不均是大氣運動的根本原因

意義：大氣運動能輸送大氣中的熱量和水汽，引起各種天氣變化。

運動形式：垂直運動（上升下降）；水平運動：風

【教師活動】展示

圖

（結合圖形講解）（1）如果A地受熱，近地面大氣膨脹上升，上空空氣密度加大，形成高氣壓；B、C兩地冷卻，空氣收縮下沉，上空空氣密度減小，形成低氣壓。

（2）同時，A地受熱，近地面大氣膨脹上升，近地面空氣密度減小，形成低氣壓；

B、C兩地冷卻，空氣收縮下沉，近地面空氣密度加大，形成高氣壓。

（3）由於同一水平面上產生了氣壓差異，並且在水平方向上，空氣總是從高氣壓流向低氣壓。所以，高空空氣就從氣壓高的A地向氣壓低的B、F兩地擴散，近地面的空氣又從B、C兩地流回A地。

（4）這樣，大氣運動最簡單的形式——熱力環流形成了。

在我們日常生活中，熱力環流是自然界常見的一個自然現象，請你注意觀察和思考自己身邊熱力環流的實際例子。海陸風、山谷風甚至熱島效應都是熱力環流在自然界的具體體現。下面請你利用熱力環流的原理解釋海陸風形成、山谷風形成以及熱島效應形成。

【學生回答】熱島效應：城市區是一個高溫區，由於熱島中心區域近地面氣溫高，大氣做上升運動，與周圍地區形成氣壓差異，周圍地區近地面大氣是向中心區輻合的。白天和晚上是一樣的，都是由郊區吹向城市 。

山谷風：山谷地區白天山坡比同高度的大氣溫度高，暖空氣沿山坡上升，形成穀風，夜間山坡比同高度的大氣溫度低，冷空氣沿山坡下沉，形成山風。

海陸風：濱海地區白天因陸地升溫快，空氣膨脹上升，陸地上近地面形成低壓，風由海洋吹向陸地，即為海風；夜晚陸地降溫快，空氣收縮下沉，陸地上近地面形成高壓，風由陸地吹向海洋，形成陸風。

【小結】近地面空氣的受熱或冷卻（氣溫差異是原因）→引起氣流的上升或下沉運動（空氣垂直運動是氣溫差異的結果）→導致氣壓的差異（水平氣壓梯度是空氣垂直運動的結果）→大氣的水平運動（風）。

四、大氣的水平運動

【過渡】我們學習了大氣的熱力環流，現在我們學習風的形成，也就是大氣的水平運動

【教師提問】請同學們閱讀書本回答什麼是水平氣壓梯度呢？什麼是水平氣壓梯度力？

【學生回答】同一水平面上單位距離間的氣壓差叫做水平氣壓梯度。

只要在水平面上存在著氣壓梯度，就會產生促使大氣由高氣壓區流向低氣壓區的力，即水平氣壓梯度力。

【教師總結】

【教師活動】在水平氣壓梯度力和地轉偏向力共同作用下的北半球風向示意圖

【教師講述】地球上水平運動的物體，將會受到地轉偏向力的作用，北半球向右偏，南半球向左偏。風是大氣的水平運動，也會受地轉偏向力的影響，地轉偏向力只改變風的方向，不能改變風的速度。

投影的圖片中，空氣質點在水平氣壓梯度力和地轉偏向力共同作用下，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於運動方向之右側，最終達到水平氣壓梯度力和地轉偏向力大小相等、方向相反，其合力為零，達到平衡狀態，空氣運動不再偏轉而做慣性運動，形成了平行於等壓線吹的穩定的風。

高空大氣中的風向，是水平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。

【教師引導】近地面的風除了受水平氣壓梯度力和地轉偏向力的共同作用外，還會受到摩擦力的影響，其風向還能與高空大氣的風向相同嗎？

【學生回答】不能。

【教師提問】那近地面的風會是怎樣的風向呢？

【教師活動】（投影）在水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力共同作用下的北半球風向示意圖

【教師提問】在近地面，大氣的水平運動受哪幾個力的作用？

【學生回答】在近地面，大氣的水平運動受到三個力的作用：水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力。

【教師講述】大氣在水平氣壓梯度力和地轉偏向力的共同作用下，風向與等壓線平行。此時若再加上摩擦力的影響，風向一定不再與等壓線平行，而是斜穿等壓線吹的。一般摩擦力的影響可達離地面1 500米左右的高度，在這範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。

在這裡我們要注意這幾個力的主要特點：

水平氣壓梯度力 ：影響風力大小的最直接因素是水平氣壓梯度力，水平氣壓梯度力越大，風力越大。

摩擦力：近地面風力大小還要考慮摩擦力的大小，地面障礙物越多，阻擋作用越強，摩擦力越大，風力越小。

地轉偏向力：地轉偏向力不影響風力大小，隻影響風向，北半球右偏，南半球左偏

五、問題探究

【教師活動】展示圖片材料，提出問題

結合材料探究：

（1）高空的風和近地面的風在受力上有什麼不同？最終風向有何差異？

（2）水平氣壓梯度力、地轉偏向力、摩擦力各有什麼特徵？

（3）利用所學知識和下面的三個風向圖，判斷有關問題並說明判斷依據。

【學生回答】（1）高空的風受水平氣壓梯度力和地轉偏向力共同影響，最終風向與等壓線平行。近地面的風受水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力的共同影響，最終風向與等壓線斜交。

（2）①水平氣壓梯度力：始終垂直於等壓線，由高壓指向低壓。②地轉偏向力：始終與風向垂直，隨著風速的增大而逐漸增大。③摩擦力：方向始終與風向相反。

【教師引導】第三問較難，同學們可以根據風向與等壓線的關係可判斷近地面的風和高空的風；根據風向向左偏還是向右偏可判斷南、北半球；風由高壓區吹向低壓區。

【教師學生互動回答】

（1）判斷氣壓的大小：順著風向，氣壓值越來越小。

（2）判斷南、北半球：向右偏→北半球；向左偏→南半球。

（3）判斷近地面和高空（高空忽略摩擦力）：利用風向與等壓線的關係。成一夾角（或斜交）→近地面；平行→高空。

（4）判斷高壓和低壓：觀測者背風而立，北半球高壓中心位於其右後方，南半球高壓中心位於其左後方。

六、作業與思考

作業：精講精練第二節

思考：這節課我們學習了大氣的受熱與運動，請大家思考課後探究的有關大氣汙染的問題，我們下節課一起討論相關問題。