《冷热不均引起大气运动》（地理人教必修一）

冷热不均引起大气运动教材分析本节教材主要由大气的受热过程、热力环流和大气的水平运动三部分组成。第一课时中主要介绍大气的受热过程，第二课时中主要介绍热力环流的形成原因及其生活中的热力环流，第三课时主要介绍风的形成以及高空风和地面上的风受力情况；，本课 冷热不均引起大气运动的课程标准旨在认识导致大气运动的基本原理，为后面学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下理论基础。因此本节内容是本单元学习的基础。“大气受热过程”主要包括以下几个要点：太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源； 太阳辐射穿过大气层的过程； 地面吸收太阳辐射而使地面增温，又以长波辐的形式把热量传递给大气； 地面是近地面大气主要的直接热源； 大气受热过程的重要性。核心结论“地面是近地面大气主要的、直接的热源”，“活动”说明大气对地面的保温作用，利用大气保温和削弱原理解释自然现象。由于大气的受热过程复杂，环节多，涉及到许多专业的术语和名词，需补充大气的基本组成及影响，强调三种辐射的性质，理顺太阳、地面、大气和宇宙四者之间的能量转换关系教学目标【知识与能力目标】1.理解大气对太阳辐射的削弱作用原理，并能解释相关实际现象。2.掌握大气的保温作用原理，分析具体的地理现象，解释具体地理问题等。3.运用图示解释风的形成，学会分析水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向和风力的具体影响。 4.能够在等压线图上确定水平气压梯度力的大小。【过程与方法目标】本课遵循由问题课件演示获得感性认识分析推理运动过程归纳概括运动规律(理性认识)应用规律解决实际问题的教学主线，在此过程中进一步培养学生用分析、推理、归纳等方法学习地理知识。【情感态度价值观目标】1.以问题探究的形式，充分结合学生生活实际，逐步的展开问题，培养学生的探索精神。2.培养学生运用大气热力性质的知识解释实际问题的能力。教学重难点【教学重点】1.能运用简单的示意图说明地面是近地面大气主要的直接的热源，说明大气的受热过程及大气保温作用的基本原理。2. 掌握热力环流的形成原理，并能解释相关的地理现象。科。网【教学难点】1.大气对地面的保温作用的理解。2.理解等压面的凹凸与气压高低的对应规律。3.理解水平气压梯度力、地转偏向力、近地面摩擦力对大气水平运动的影响。课前准备 1、多媒体课件；2、学生完成相应预习内容。教学过程第一课时一、导入新课播放唐代白居易的大林寺桃花动画。为什么会出现“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”这种现象呢？（学生讨论）山顶上的气温比山麓低。山顶上的气温为什么比山麓的气温低些呢？这跟大气的受热有关系【设计意图】激发学生的学习兴趣，对身边的地理现象产生好奇的心理。二、新课讲授（板书）第二章 地球上的大气 第一节：冷热不均引起大气运动教师展示学习目标，板书标题，学生熟悉课本。一、大气的受热过程（大气的受热过程分为大气的削弱作用和保温作用来分别讲解）（一）大气削弱作用【老师提问】同学们知道近地面大气的组成成分都有哪些吗？【学生回答】【老师总结】是的，低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质三部分组成的。其中干洁空气是由多种气体混合组成的，主要成分是氮和氧，其次是氩、二氧化碳和臭氧等。分别用多媒体课件给学生讲清楚大气的削弱作用，分为吸收，反射和散射，以及各自的作用特点。大气对太阳辐射具有吸收、反射和散射作用，这与大气成分、波段、作用特点各不相同有关，具体如下所示：（二）、大气的保温作用 【提问】1.地球大气的能量最主要的来源是什么？ 2、物体温度越高向外辐射能量的能力越强，辐射的光线波段越短，根据太阳和地面的温度差异，判断太阳辐射和地面辐射的波段性质。 【学生回答】教师利用提前制作好的课件分别讲解大气的受热过程，再播放大气的受热过程flash.【设计意图】通过先讲解再播放动画视频，是学生对大气的受热过程有更深刻的理解。老师引导学生读图理解并说出大气的保温原理？【学生回答】略【总结讲解】1地球大气最重要的能量来源是太阳辐射能。 2投射到地球上的太阳辐射能，要穿过厚厚的大气，才能到达地球表面。太阳辐射能在传播过程中，少量部分被大气吸收或反射，大部分到达地面，并被地面反射和吸收，使地面增温。这一过程我们称之为“太阳暖地面”。3近地面大气主要、直接的热源是地面。从大气的受热过程来看，地球大气对太阳短波辐射吸收得较少，大部分太阳短波辐射能够透过大气射到地面；而大气对地面长波辐射吸收得却比较多，地面辐射放出的绝大部分热量能够被大气截留下来，地面吸收太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气。这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。所以，地面是近地面大气主要、直接的热源。因此这个过程我们称之为“地面暖大气”。4大气在增温的同时，也向外辐射热量。大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射中向下的部分，因为与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。地面辐射绝大部分热量通过大气逆辐射还给了地面，起到了保温作用。这个过程我们称之为”大气还大地”。【教师总结】大气的受热过程具体图解如下：根据同学们读图学习及老师的总结可知，大气对地面保温作用的过程可归纳如下表：【设计意图】教学中应注意问题的设置，通过多媒体演示，层层递进，逐步推理，注意把握好思维的连续性，完成对热力环流过程的探索,根据讲解完成热力环流简图。【提问】冬天，晴朗的夜晚为什么比阴天（多云）的夜晚冷？【学生回答】因为阴天（多云）的夜晚大气保温作用强，较温暖。【提问】青藏高原号称世界屋脊，太阳辐射强，而为什么气温低？【学生回答】青藏高原大气稀薄，虽然地面获得太阳辐射多，但是大气对地面辐射的吸收能力弱，大气保温性差。【归纳】 晴天：大气保温作用弱；阴天（多云）：大气保温作用强。空气越稠密，大气保温作用越强。【承转】大气的受热过程影响着大气的热状况、温度分布和变化，制约着大气的运动状态。而月球是没有大气层的，月球表面的温度变化跟地球表面比较，哪个变化要剧烈些呢？【投影展示】月球表面和地球表面受热过程图教师引导，学生分析归纳：月球，白天没有大气对太阳辐射的削弱作用，月面温度高；夜晚没有大气逆辐射对月表的保温作用，月面温度低。地球，白天，大气削弱到达地面的太阳辐射，气温不太高；夜间，大气逆辐射把热量还给地面，使气温不致过低。月球表面温度变化比地球大。【学以致用】通过学习大气受热过程原理，人们可以解释地球上的许多现象，并将大气受热过程原理，运用到农业生产活动，降低自然条件和自然灾害对农业生产的影响，提高农业生产产量。（1）请同学们解释温室气体大量排放对全球变暖的影响。（2）请你举例说出大气受热过程原理在农业生产中的应用。【学生回答】学生思考、讨论【设计意图】学以致用，让学生感到所学的是实际中存在的、有用的地理知识而不是空洞的纯理论。【教师指导】（1）解释温室气体大量排放对全球变暖的影响（2）在农业中的应用：利用温室大棚生产反季节蔬菜； 利用烟雾防霜冻；果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。【设计意图】我们生产生活与我们所学的地理知识息息相关。【承转】大气的直接热源是地面，不同性质的地面温度是不同的，这会对大气产生怎样的影响呢？我们下节课再研究这个问题。【总结】（板书）三、课堂小结通过本节课的学习，学生能够了解大气的直接热源是地面辐射，根本热源是太阳辐射，能够将生活中的地理现象与所学知识联系起来。第二课时【过渡】上节课我们介绍了大气的受热过程，思考我们课前安排大家观察的烧一锅开水时，锅里沸腾的开水，中间水向上冒，锅边水往下沉。点燃一小堆纸时，纸片和灰烬从火堆上升，在空中流向四周，又从火堆四周下沉，然后又进入火堆的原理是什么呢？【设计意图】课前可安排学生观察开水沸腾来加强实验观察的效果。师生共同归纳的有关的实验现象，得出结论，此过程是为了突出教学内容的直观性，将抽象的大气运动变得形象可视，让学生感受到大气及大气运动的真实存在，并从中抽象出一般规律。【学生回答】略【总结讲解】以上这两种现象都是由于中间和四周受热不均而形成的热力环流现象。空气运动的原因是什么？（板书）二、热力环流【说明】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。那么热力环流的具体过程是怎样的呢？【自主学习】（阅读教材31页至32页）1大气运动的能量来源于哪里？2大气运动的根本原因是什么？3大气运动最简单的形式是什么？4热力环流产生的原因是什么？【师生合作探究一】（1）气压的概念所谓某地的气压，就是指该地单位面积垂直向上延伸到大气层顶的空气柱的总重量。（2）等压面的概念空间气压相等的各点所组成的面。等压面的判读，比较B、C两点气压值的大小【师生合作探究二】画出热力环流的形成过程【设计意图】教学中应注意问题的设置，通过多媒体演示，层层递进，逐步推理，注意把握好思维的连续性，完成对热力环流过程的探索,根据讲解完成热力环流简图。（1）下图假设地表A、B两地冷热状况相同，则地表上空同一水平面上的气压高低_(相同、不同)，等压面呈 (水平、倾斜)状态。（2）下图地表A、B两地冷热状况不同。A地空气 (膨胀上升、 收缩下沉)，近地面空气密度 （加大、减小)，形成 (低压、高压)；B地空气(膨胀上升、收缩下沉)，近地面空气密度 (加大、减小)，形成 (低压、高压)。高空气压状况与低空相反。（在图中画出表示空气垂直运动的箭头，并在括号内注明高空和低空的气压高低状况，用虚线画出等压面的变化。）（3）由于空气发生上升与下沉的垂直运动，导致同一水平面上的 (气压、气温)产生差异，空气由气压 (高、低)的地方水平流向气压 (高、低)的地方，这样就形成了_环流。在图中用箭头画出高空和低空空气流动的方向，完成A、B两地间热力环流过程示意。（4）在热力环流中，大气运动包括_运动和_运动两种基本形式。其中先发生的是_运动，这种运动表现为气流_或气流_，引起这种运动的直接原因是_。 【归纳总结】热力环流的形成过程关联图并总结规律：（板书）1冷热不均引起的热力环流太阳辐射能的纬度分布不均，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。由于地面的冷热不均而形成的空气环流，我们称之为热力环流。它是大气运动最简单的形式。（板书）2气压、气温、高度三者之间的关系。【过渡】热力环流是一种常见的自然现象。在一定的条件下，地表的冷、热差异会产生环流。例如，在陆地与海洋之间就可能形成热力环流。【提问】海岸边白天和夜晚分别吹什么风？学生回答：白天吹海风，夜晚吹陆风。【提问】山坡和山谷中会不会出现冷热差异？会出现什么现象呢？学生回答：略教师总结：白天山坡的升温速度快于山谷中，因此在山坡上空气膨胀上升，形成谷风；夜晚，山坡的降温速度快于山谷中，空气沿山坡冷却下沉，形成山风。【承转】我们生活的地方并不在海边，也不是山谷中，对海陆风和山谷风没有直接的感受。但对于生活在城市的我们却有这样的感受，市区的气温一般比郊区高。这是为什么呢？展示市区和郊区景观图【学生回答】略【教师归纳】城市人口集中，居民生活、工业生产消耗大量煤、石油、天然气等燃料，排放出大量的废热，城市的气温一般高于郊区。由此可见城市和郊区之间也存在热力环流。展示城市风的形成示意图。【学生讨论】1城市风对城市大气环境有什么不良的影响？由于城市风的出现，城区工厂排出的污染物随上升气流而上升，笼罩在城市上空，并从高空流向郊区，到达郊区后下沉。下沉气流又从近地面流回市中心，并将郊区工厂排出的污染物也带回了城市，致使城市的空气污染更加严重。2为了减轻城市的空气污染，我们在城市建设中应该采取什么样的对策？为了减轻城市的空气污染，在城市规划中，一定要研究城市上空的风到郊区下沉的距离。一方面将污染严重的工厂布局在城市风的下沉距离之外，避免这些工厂排出的污染物从近地面流向城区。另一方面，应将卫星城建在城市风环流之外，避免相互污染。3思考：城市风对改善城市空气质量有益处吗？为什么？二、课堂小结由于地面冷热不均而形成的空气环流，称之为热力环流。并说明它是大气运动最简单的形式。地面冷热不均是形成热力环流的根本原因。边听，边做笔记培养归纳能力，强化理解。深化对地理现象发展过程的认识。第三课时【复习旧课】1大气环流形成的根本原因是什么？2说说城市风、山谷风、海陆风的风向及变化。【学生回答】略【引入新课】通过上节课的学习已经知道，大气运动有两种基本形式；水平运动和垂直运动，其中对我们影响最大的是大气的水平运动，也就是风。今天我们专门来学习它。（板书）三、大气的水平运动风【讲授新课】【指导读书】请同学们阅读教材P3132内容，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尝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。【学生回答】略【结合多媒体课件讲解】（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【小结】三个力与风向的关系作用在大气上的力力的方向风向水平气压梯度力垂直于等压线，由高压指向低压一个力作用时，垂直于等压线，由高压指向低压水平地转偏向力垂直于风向，北半球右偏，南半球左偏二个力平衡时，平等于等压线，（北半球）背风而立，高压在右，低压在左摩擦力与风向相反三个力共同作用时，与等压线斜交，（北半球）背风而立，高压在右，低压在左【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？【学生回答】略【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（板书）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？【学生回答】略【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P31图26。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