教案积件

【导入】

    导入方法一:

    播放有关台风的视频片段,让学生感受一下大气运动的真实情况。

    提出如下问题:大气为什么会运动?运动的能量来源是什么?大气是怎样运动的?

    导入方法二:

    提问:(1)青藏高原和华北平原哪个离太阳近?哪个气温高?为什么?

    (2)多云白天比晴朗白天气温如何?多云夜晚比晴朗夜晚气温如何?为什么?

    导入方法三:

    美国60年代的阿波罗登月计划实现之后,人类发现月球白天的温度可高达100℃以上,夜晚则降至-183℃。昼夜温差达300摄氏度,而地球的昼夜温差要小得多,这是为什么呢?这是因为地球上有厚厚的大气层,在这个大气层中,大气又是怎样运动的呢?,下面我们就来学习大气的运动。

知识讲解

    1.大气的受热过程

  【板书】 1.“太阳暖大地”

  【讲解】太阳辐射能是地球上最主要的能量来源,虽然需要穿过厚厚的大气,但大气直接吸收的太阳辐射能量很少,只有臭氧和氧原子吸收一部分波长较短的紫外线,水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线,而能量最强的可见光被吸收的很少,绝大部分透过大气射到地面,地面因吸收太阳辐射能增温。

    【板书】2.“大地暖大气”

    【讲解】地面增温的同时向外辐射热量。相对于太阳短波辐射,地面辐射是长波辐射,除少数透过大气返回宇宙空间外。绝大部分(75%一95%)被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收,使大气增温。

    【板书】3. “大气返大地”

    【讲解】大气在增温的同时,也向外辐射热量,既向上辐射.也向下辐射,其中大部分朝向地面,称为大气逆辐射,大气逆辐射把热量还给地面,在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起到了保温作用。

    师:大气的受热过程主要表现在那几个方面?

    生:削弱作用和保温作用

   【板书】(一)大气对太阳辐射的削弱作用

    师:投射到地球上的太阳辐射要穿过厚厚的大气层,才能到达地面由于大气对太阳辐射具有吸收、反射、散射的作用,从而削弱了到达地面的太阳辐射。

    读图“各种辐射的波长范围”

    师:大气对太阳辐射的吸收、反射、散射有无选择性?那些波长的太阳辐射易被大气吸收?大气又放过那些波长的辐射?大气温度的高与低主要来自太阳辐射还是地面辐射?

    【预备知识】太阳辐射的能量分布:

   

   【板书】1、吸收作用

   

    师:大气主要吸收太阳辐射中什么波段的能量?最终的结果是什么?

    生:对于太阳辐射中能量最强的可见光部分却吸收的很少,大部分可见光能够透过大气射到地面上来。

    师:(1)为什么在日出之前天就亮了,在树阴下,在房间里,凡是阳光不能直接照射的地方仍是明亮的?

          (2)为什么在月球上白天看太阳只是一个明亮的圆盘,而四周背景却是黑暗的?

          (3)为什么晴朗的正午天空呈兰色?

    【板书】2、散射作用

            特点:有选择性

   师:当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃是,太阳辐射中的一部分会以这些质点为中心向四面八方散射开来,从而使一部分太阳辐射不能到达地面。

    散射作用有一定的选择性,空气质点有能力散射波长小于自身直径的光。可见波长越短的光,越易被散射。所以,可见光中波长最短的紫色和蓝色光最容易被散射,因此晴朗的天空呈现蔚蓝色。

    黎明和黄昏,虽然太阳在地平线以下,但它的光芒已被空气中的微粒散射到天空,因此,天空是明亮的。

    师:为什么月球的表面昼夜温差相差如此之大?

    【板书】3、反射作用

            特点:无选择性

    (1)反射主体:云和较大的颗粒尘埃。其中云的反射作用最为明显。

    (2)规律:云层越厚,云量越多,反射作用越明显。

    (3)所以,在夏季,多云的白天,气温不会太高,就是因为云的反射作用减少了到达地面的太阳辐射。

    【思考】太阳高度与大气削弱作用的关系

     【板图】“太阳高度与太阳辐射经过大气路径长短的关系”什么是大气的保温效应?其原理何在?

       太阳高度大——太阳辐射经过大气路径短——被大气削弱的少

      师:为什么夜里温度又不会降的很低呢?

     大气具有保温效应。

    【板书】(二)大气的保温效应

    师:为什么在寒冷的冬季还能在塑料大棚中生产蔬菜? 什么是大气的保温效应?其原理何在?

    (边讲边画)

    师:指太阳短波辐射可以透过大气层射入地面,而地面吸收后放出长波辐射被大气中的二氧化碳吸收而增温。大气增温的同时也向外辐射小部分射向宇宙,大部分返回地面正好相反,称为大气逆辐射,这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,大气对地面起到了保温作用,而大气中的二氧化碳和水汽就像一层厚厚的玻璃把地球变成了一个大暖房,除二氧化碳和水汽外,还有甲烷\臭氧\氧化亚氮和氟里昂等。

   2.热力环流

   【板书】1.热力环流的概念

  【讲解】由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。

  【板书】2.热力环流的形成

  【讲解】大气热量的能量来源于太阳辐射。因地球是球体,太阳辐射能的纬度分布不均,低纬获得太阳辐射能多,高纬获得太阳辐射能少,造成高低纬度间的温度差异,这是引起大气运动的根本原因。

      就局部地区,由于下垫面的不同,导致地面冷热不均,从而导致同一水平面上气压差异,高压区的空气流向低压区,空气从密度大的地方流向空气密度小的地方,从而形成热力环流。

      当地面受热均匀的时候,空气没有上升和下降运动,等压面是平直的,当一地受热,一地冷却,受热的地方空气膨胀上升,到上空积聚起来,使上空的空气密度增大,形成高压,受热的地方近地面因空气密度减小而形成低压。冷却的地方,空气冷却收缩下沉,上空的空气密度小形成低压,而冷却的地方近地面空气密度增大形成高压。空气由高压流向低压,从而形成热力环流。我们可以把这一过程简单地描述如下图:

       (1)从图中可看出,形成风的直接原因是同一水平面上的气压差异,即水平气压梯度力,而形成风的根本原因则是地区间的冷热不均。

       (2)从图中不难看出热力环流中气压的分布特点和等压面的弯曲规律。

       ①在垂直方向上,气压总是下面高,上面低。

       ②在同一水平面上,气压高的地方等压面就向上弯曲,气压低的地方等压面就向下弯曲。热的地方近地面等压面向下弯曲,高空向上弯曲。冷的地方近地面等压面向上弯曲,高空向下弯曲。

       ③近地面是低压的地方,其高空一定为高压;近地在是高压的地方,其高空一定为低压。近地面高低气压分布状况都是由于热力原因(冷热)形成的,而高空同一高度上的高低气压分布,通常是由于空气的升降形成的。

         展示插图(下图),提问:

               ① a、b两图中的风向箭头分别是顺时针或是逆时针?

               ② 在a图中,陆地与海洋的近地面哪处是高压?

    3.大气的水平运动

   思考回答:

   1.形成风的直接原因是什么?

   2.受哪个力的作用下,风向与等压线是平行的?这种风向在什么地方存在?

   3.了试说明风的形成过程及其风在不同力的作用下,风向的变化情况。

   【板书】(一)作用力

   1.水平气压梯度力——形成风的直接原因

   (1)气压梯度:单位距离间的气压差。   

   (2)水平气压梯度力:促使大气由高气压区流向低气压区的力。

   方向:垂直于等压线,由高压指向低压;

   大小:与气压梯度成正比。   

   【板书】2.水平地转偏向力——只改变风向,不改变风速

   (1)方向:北半球右偏、南半球左偏;

   (2)判定:

   (北半球)背风而立,高压在右,低压在左。

   (南半球)背风而立,高压在左,低压在右。   

   【板书】3.摩擦力——既改变风向,又改变风速

   (1)方向:与运动方向相反

   (2)可以减小风速   

   【讨论】我们刚才介绍了影响大气的水平运动——风的三种作用力,请大家思考是否所有位置的风都受到这三种力的影响呢?

   【总结过渡】刚才同学们回答的很好,在不同的部位影响大气运动的作用力有差别,从而形成了各个不同部位的风向,这就是我们下面重点介绍的不同部位的风。

   【板书】(二)不同部位的风

   1.高空大气中的风向

   【讲解】在理想状态下,空气质点只受一个力即水平气压梯度力的作用时,水平气压梯度力垂直于等压线,并由高压指向低压。如果没有其他外力的影响,风向应该与气压梯度力的方向一致,即风向垂直于等压线。

   【讨论】在实际生活中,空气质点还受地转偏向力因素的影响,在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下的风向又如何呢?

   【总结讲解】大气是在自转的地球上作水平运动的,所以当大气一开始运动,马上就受到地转偏向力的影响,使风向逐渐偏离了气压梯度力的方向,北半球向右偏,南半球向左偏。这样在水平气压梯度力和水平地转偏向力作用下形成的风,请同学们读P34图2.6。图上表示了北半球平直等压线的情况。初始状态时,空气质点垂直等压线运动(按水平气压梯度力的方向)。最终状态时,风向平行于等压线。这个过程是水平气压梯度力和水平地转偏向力逐步建立平衡的过程,在这个过程中,空气质点始终是按两个力的合力方向运动,而水平地转偏向力始终是垂直于运动方向的右侧,所以使得风向不断地右偏。最后,风向平行于等压线,此时,水平气压梯度力与水平地转偏向力大小相等,方向相反,其合力为零,达到平衡状态,空气运动不再偏转而作惯性运动,形成了平行于等压线吹的稳定的风。通常把这种稳定的风叫地转风,因为它只考虑了气压梯度力和地球自转的影响,所以叫地转风。地转风是大气运动最简单的情况,它在高空平直等压线的情况下是实际存在的。依此原理,可以推导出风与气压场之间的关系:人背风而立,低压在左,高压在右,通常称之为风压定律。

   所以,高空大气中的风向,是气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果,风向与等压线平行。在这个形成过程中,地转偏向力只改变风的风向,不能改变风的速度。

   【转折】实际在近地面还存在摩擦力,这种再加上摩擦力的作用下,风向又表现为一种新的情形。

   我们已经介绍了摩擦力是指地面与空气之间,以及运动状况不同的空气之间互相作用而产生的阻力。近地面的大气层里平直等压线的情况下,当水平气压梯度力与地转偏向力和摩擦力两种力的合力达到平衡时,形成斜穿等压线吹的风,这便是近地面风的情况。

   【板书】2、近地面的风   

   从图中可以看出,因为摩擦力永远和运动方向相反,即与风向相反,而水平地转偏向力又在运动方向右侧90°,即与风向垂直,所以,摩擦力与水平地转偏向力的合力和水平气压梯度力达到平衡时,风是斜穿等压线吹的。即风向与等压线之间成一夹角。摩擦力对风有阻碍作用,可以减小风速。所以,摩擦力既影响风向,又影响风速。

   【总结】三个力与风向的关系   

巩固练习

1.对地面起保温作用的辐射形式是( )

A.大气逆辐射       B.大气辐射        C.地面辐射      D.太阳辐射

2.在图2-1中,a,b,c,d四处气压高低比较正确的是 ( )

                       图2-1

  A.a>b>c>d        B.b>c>d>a          C.d>a>b>c            D.c>d>a>b

3.形成风的直接原因是 ( )

  A.地转偏向力                                B.冷热不均

  C.水平气压梯度力                          D.惯性离心力

4.图2-2的四幅等压线分布图中,①②③④四地风力由大到小的正确排序是( )

  

图2-2

   A.②>①>③>④                        B.①>②>③>④

   C.①>③>②>④                         D.④>③>①>②

5.关于大气水平运动的叙述,正确的有( )  

A.水平气压梯度力是形成风的直接原因 

B.摩擦力只改变风向

C.水平气压梯度力和摩擦力均不影响风向 

D.地转偏向力和摩擦力均影响风速

6.读风向示意图图2-3,当风速稳定后,判断下列叙述正确的是( )

图2-3

   A.等压线数值① <②<③         B.a是地转偏向力

   C.此风形成于南半球              D.该风形成于高空

【答案】1 A       2 C         3 C         4 A           5 A           6 B