冷热不均引起大气运动教学设计(第一课时

1、新课标高中地理必修1（人教版）第二章地球上的大气第一节 “冷热不均引起大气运动”教学设计课标解读：课标要求：“运用图表说明大气受热过程”。课标解读：本条标准旨在阐明大气的能量来源太阳辐射，到达地球后的能量转换过程，太阳辐射能的转换及分布不均是大气运动产生的根本原因，也是形成一切大气运动和大气现象的重要原因。因此对本条标准的解读应重点把握两个过程和两种运动：理解大气的具体受热过程及影响；认识大气运动的基本原理热力环流过程；分析大气的垂直运动及其带来的影响；分析大气的水平运动及其产生的地理现象。教材分析：本课教材主要讲述冷热不均引起大气运动。教材分三部分：大气的受热过程、热力环流、大气的水平运动。

2、关于大气的受热过程，教材以图文的形式说明地面辐射促使大气受热升温，地面是近地面大气主要直接的热源。这是本节课的核心内容，也是学习热力环流的基础。关于热力环流，教材阐述了大气运动的基本原理，即大气为什么运动？教材指出各纬度获得的太阳辐射能多少不均是引起大气运动的根本原因。并且以图文的形式形象生动地讲解了热力环流发生时和过程中温度、密度、气压之间的关系，贯穿这部分内容的线索是水平方向上的冷热不均引起空气的垂直运动，造成空气密度分布不均，密度不均又造成气压差异，而水平方向上的气压差异导致了大气的水平运动。教材在讲明热力环流的基本原理时，安排了“海陆热力环流”活动内容，让学生应用热力环流原理解释海陆昼

3、夜热力环流及海陆间气压、风向的变化。热力环流原理是本节的关键，内容既是大气受热过程学习的延伸，又是学习大气水平运动的基础。关于大气水平运动，教材着重讲述大气怎样运动？教材分两个层次讲述：第一，高空中的风向；第二，近地面大气中的风向。要理解大气怎样运动：首先要明确水平气压梯度力是产生大气水平运动的原动力；其次明确在地球表面作水平运动的物体又受到地转偏向力的影响，近地面大气运动还受到摩擦力的影响；最后分析水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力建立平衡的过程，也就解决了大气水平运动的形成过程，从而解答了大气是怎样运动的。依据课标、教材、教学三者的不同要求及相互关联，对教学内容做了如下处理。本节内容分两课

4、时完成。第一课时完成两个过程，即大气的受热过程和热力环流过程。第二课时完成两种运动，即大气的垂直运动和大气的水平运动。这样处理既分散了难点，又合理分配了教学容量。并且符合学生由整体到局部，由全面到具体的心理认知规律。教学目的：知识与技能：1理解太阳辐射能量大部分到达地面，使地面增温；大部分地面长波辐射被大气吸收而导致大气受热增温；大气在升温后因大气逆辐射的存在而对地面存在保温作用。2、理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射的不同波长特性及其形成间的因果关系。3、理解太阳辐射的纬度分布不均是大气运动的根本原因。4、理解热力环流的形成原因、过程及气温、密度、气压与气流运动的关系。5、理解水平气压梯度力、

5、地转偏向力和摩擦力对大气水平运动的影响规律及产生的后果。过程与方法：1、运用图表说明大气的受热过程，理解大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用。2、通过实验直观感知热力环流的形成过程，结合“热力环流的形成”示意图分析说明热力环流的形成原因、过程以及气温、密度、气压与气流运动的关系，并且能够运用热力环流原理解释海陆昼夜热力环流及海陆间气压、风向的变化等自然现象，学会运用地理原理分析解决实际问题，提高观察、联系、分析和应用的能力。3、运用物理力学原理分析水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力对大气水平运动的作用及其后果，形成跨学科综合联系的能力。4、结合生活中真实的气压分布图，引导学生正确读取

6、气压分布图中信息，如气压中心名称、气压差异的空间分布、等压线疏密变化等要素分布特征；根据某一时段气压分布图，分析本地区的气压状况、风向与气压变化，学会阅读分析等压线分布图，培养读图分析能力。情感态度与价值观:通过分析大气对地面的保温作用以及海陆热力环流对海滨地区气温的调节作用，使学生认识大气运动与人类生产和生活密切联系，明确人类活动应如何趋利避害，树立人与自然协调的可持续发展观念，增强保护环境的社会责任感，养成良好的行为规范。教学重点和难点：1、运用大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用及其原理解释现实生活中的大气现象。2、分析热力环流的形成过程，掌握热力环流原理，应用事实原理解释自然界中

7、的热力环流。2、 气压梯度力、地转偏向力、摩擦力与风向的因果关系教学方法：实验演示法：实验具有直观性、形象性和真实性等特点。学习热力环流时，可组织学生分组完成热力环流的形成过程实验。让学生通过观察、思维和研讨活动，直接感知热力环流的形成过程，探求热力环流的成因，激发学生学习地理的兴趣，加深对热力环流知识的理解和记忆。读图分析法：地图是地理科学研究的重要手段和表达形式，也是地理教学的一种极为重要的手段和方法。教学时要充分利用课本插图（结合课文内容）进行读图分析，使学生能够在图上直接获取地理信息，提高学生分析地图的能力，同时要求学生能够绘制简单的热力环流图（如海陆风），以及空气质点运动方向（风向）

8、，掌握绘图的一些简单方法。跨学科综合分析法：关于风的形成，涉及到物理学中关于力的合成方面的知识，教学时要注意运用物理力学原理对空气质点受力进行分析，掌握水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响。并学会绘制风向图，培养学生跨学科综合分析能力以及实际绘图能力。案例教学法：选择海陆热力环流为案例，应用热力环流原理解释海陆昼夜热力环流及海陆间气压、风向的变化。将所学知识迁移到海陆风等自然现象的形成过程中，拓宽知识，培养学生运用地理学原理分析解决实际问题的能力以及知识迁移能力。学法指导:1、指导学生阅读地图分析问题、解决问题,培养学生读图分析能力以及依据地图掌握知识的能力。2、注意联系实际,突出个

9、案分析,通过“海陆热力环流”典型案例的分析,培养学生分析问题的思路和方法,并能够举一反三,活用知识。3、指导学生进行阅读与讨论,让学生能够运用学到的知识和方法,分析一些自然现象,培养学生参与社会生产生活的能力,表达自己观点的能力。4、善于抓住地理知识间的先后顺序和因果关系，注意分析地理知识间的联系，列出相应的联系式，形成系统化的知识内容，以加深对知识的理解，并灵活运用。教具准备：长方形的玻璃缸（长约100厘米、宽约30厘米、高约40厘米）、胶合板或塑料薄膜、一盆热水、一盆冰块、一束香、火柴等。教学过程：围绕在地球周围的厚厚的大气，不仅提供了动植物维持生命活动所需要的各种气体，而且还是地球上生物

10、生存不可缺少的保护层。同时，大气中进行着各种不同的物理过程，产生着各种不同的物理现象，它们对自然地理环境的形成和变化具有深刻的影响；对人类的生产和生活也具有重要作用。大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换，太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源。一、大气的受热过程1、阅读图2.1“地面辐射使大气增温”，分析说明地面辐射促使大气受热升温，地面是近地面大气主要、直接的热源。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，部分被大气吸收或反射，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面，地面吸收太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式向近地面大气传递热量，近地面空气吸收了

11、地面辐射以后，又以对流、传导等方式，层层向上传递热量，使大气增温，可见，这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。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较多，地面辐射放出的绝大部分热量能够被大气截留下来，所以，地面是近地面大气主要、直接的热源。注意：物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。由于地球表面的温度比太阳低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射长得多。相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。2、学生活动：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

12、分，因为与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。根据辐射热交换的原理，分析下面两个问题。大气逆辐射的存在，对地面有什么作用？如果用“大气保温作用”概括，你认为合适吗？根据图2.2分析，为什么月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多？设计意图：使学生从题干部分直截了当明确大气逆辐射的含义，并且思考大气逆辐射对地面的作用。同时通过月球表面和地球表面受热过程比较，说明大气逆辐射对地表昼夜温差的减缓作用。即大气对地面的保温作用。师生归纳总结：大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式还给地面，对地面起了极为重要的保温作用。地球表面及大气层里保存着的这部分热量，成为在地理环境里发生许多自然现象

13、及其过程的能量源泉。有大气的地球，白天一部分太阳辐射在穿过大气层时被大气反射，散射和吸收，到达大气上界的太阳辐射不能全部到达地面，使地面温度不致上升太高。夜间大部分地面辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流的方式层层上传，使地面放出的热量绝大部分保留在大气中，散失到宇宙空间的热量很少。更重要的是大气在增温的同时，又以大气逆辐射的方式，把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射热量的损失，使地表夜间的降温速度减慢。正是由于大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，使得地表温度变化比较缓和。没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月面，使月面温度迅速升高。夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月面的保温

14、作用，温度下降速度很快。所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。大气保温效应的应用：用温室种植蔬菜水果、温室育种。温室的玻璃窗、玻璃顶能让太阳辐射透射进来，使室内地面温度增高，地面放出的长波辐射却很少能透过玻璃，从而把热量保存在温室内。目前人类正是利用了大气的保温效应，积极推广玻璃温室和塑料大棚种植业。应用温室种植蔬菜水果、培育水稻种子，取得了很好的经济效益和社会效益。小结：太阳辐射透过地球大气到达地球表面，在地面和大气之间进行一系列能量转换。太阳地面大气宇宙空间太阳辐射地面辐射大气逆辐射大气辐射大气对太阳辐射的削弱作用大气对地面的保温作用地面辐射课后活动：利用身边可以找到的材料（如透明塑料袋、塑

15、料薄膜、玻璃瓶等）和温度计，做一次模拟大气温室效应的小实验。承转过渡：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。大气中热量和水汽的输送、以及各种天气变化，都是通过大气运动实现的。大气运动的能量来源于太阳辐射。太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的温度差异，从而引起大气运动。热力环流是大气运动最简单的形式。二、热力环流学生活动：分组完成实验将一盆热水和一盆冰块分别放置在玻璃缸的两端，用平整的胶合板或塑料薄膜将玻璃缸上部开口处盖严，在胶合板或塑料薄膜的一侧（装冰块的盆上方）开一个小洞，将一束香点燃，放进小洞内。观察烟雾在玻璃缸内是如何飘动的。你们发现了什么规律？由

16、实验可以得出什么样的结论。烟雾在冰块一侧下沉，飘向热水一侧，随水汽上升，最后飘向冰块上方，形成一个空气环流。可见，地面冷热差异将引起空气环流运动。这种由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。学生活动：阅读图2.3“热力环流的形成”，分析说明热力环流的形成原理。 1、若A、B、C三地受热均匀，则空气没有上升和下降运动，三地上空同一水平面上各点的气压相等，因此等压面为互相平行的水平面，且自下而上等压面数值逐渐减小。2、若A地受热，B、C两地冷却，则A地近地面空气受热膨胀上升，到上空聚积起来，使上空的空气密度增大，形成高气压；B、C两地空气受冷收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低气压。于是在

17、上空，空气便从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散。在近地面，A地空气上升后向外流出，使A地近地面的空气密度减小，形成低气压；B、C两地因有下沉气流，近地面的空气密度增大，形成高气压。于是近地面的空气又从B、C流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成了热力环流。小结：热力环流的形成过程导致地面冷热不均大气垂直运动空气受热膨胀上升空气冷却收缩下沉同一水平面气压差异 大气的水平运动热力环流引起形成热力环流是一种常见的自然现象，在一定条件下，地表的冷、热差异会产生环流。例如：在陆地与海洋之间，城市与郊区之间都有可能形成热力环流。案例分析：运用热力环流原理分析海陆昼夜热力环流白天陆地增温快，海上增温慢

18、；夜间，陆地降温快，海上降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的热力环流。学生活动：阅读图2.4“海陆热力环流”，根据热力环流的原理，完成如下要求。1、在图2.4a和图2.4b上标出白天和夜间海洋和陆地气压的高低。2、想一想一天之内，海岸边何时吹海风，何时吹陆风？3、在图2.4a上，画出白天陆地和海洋之间的大气运动方向，使之构成一个环流圈。在图2.4b上，画出夜间陆地和海洋之间的大气运动方向，使之构成一个环流圈。4、分析海陆风对海滨地区的气温有什么调节作用？小结：在海滨地区，白天陆地增温快，海洋增温慢，因此白天陆地气温比海洋高，陆地上形成低气压，海洋相对形成高气压；夜间，陆地降温快，海洋降温

19、慢，因此夜间陆地气温比海洋气温低，陆地上形成高气压，海洋相对形成低气压。由于风是从高气压吹向低气压，据此，一日之内，白天风从海洋吹向陆地（海风）；夜间风从陆地吹向海洋（陆风）。白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对海滨地区能够起到降温的作用；夜间来自陆地的风比较温热干燥，对海滨地区能够起到增温的作用。海陆风共同作用的结果是使海滨地区的气温日较差较小。承转过渡：近地面空气的受热或冷却，引起气流的上升或下沉运动，导致同一水平面上气压差异，气压差异又形成大气的水平运动。三、大气的水平运动1、阅读图2.5“在水平气压梯度力作用下的风向”，说明风向受单一作用力影响的规律及其结果。气压梯度指单位距离间的气压差。

20、只要水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高气压区流向低气压区的力，这个力称为水平气压梯度力。在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区作水平运动，形成了风。可见，水平气压梯度力是形成风的直接原因。从图上可以看出，水平气压梯度力垂直于等压线，指向低压。如果没有其他力的影响，风向与水平气压梯度力的方向一致，即垂直于等压线。2、阅读课文P34阅读材料“地转偏向力的地理意义”，分析说明地转偏向力对地球水平运动物体方向影响的规律和形成的常见现象。由于地球自转，一切沿地表作水平运动的物体，不论朝哪个方向运动，都会偏离其初始的运动方向，北半球向右偏，南半球向左偏。促使水平运动物体方向发生偏离的力，叫做

21、地转偏向力。地转偏向力对气流、洋流、河流等都会产生影响。例如：在北半球，无论是在广袤的平原上还是在浩瀚的大海上的龙卷风，它们的旋转方向大多是逆时针的；河流自南向北流动时，河流东岸受冲刷较厉害，形成东岸地势较陡、西岸地势平坦的自然景观；火车由南向北快速行驶时，右侧轨道上所受到的压力相对左侧大些。此外，在发射远程导弹、航海等方面也要考虑到地转偏向力的影响。3、读图2.6“在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风向（北半球）”，说明高空受两个作用力共同影响下的风向。图上表示了北半球平直等压线的情况。初始状态时，空气质点垂直于等压线运动（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

22、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。地转风是大气运动最简单的情况，它在高空平直等压线的状况下是实际存在的。依地转风原理，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。4、阅读图2.7“在水平

23、气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的风向（北半球）”，说明近地面受三个力共同影响下的风向。近地面的风不仅受到水平气压梯度力和地转偏向力的影响，而且还受到摩擦力的影响。摩擦力是指地面与空气之间，以及运动状态不同的空气层之间互相作用而产生的阻力。摩擦力对风有阻碍作用，可减少风速。当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，形成斜穿等压线吹的风（即风向与等压线之间成一夹角）。扩展学习：1、风向随高度变化最一般规律 一般摩擦力的影响可达离地面1500m左右的高度，在这范围内的风向都斜穿等压线。摩擦力越大，风向与等压线之间的夹角越大；摩擦力越小，其夹角越小。当摩擦力为零时（高空的情况），风向便平行等压线了。因此，在实际大气中因摩擦力随高度增加而逐渐减小，所以风向随高度增加而逐渐右偏（北半球），即越往高空，风向与等压线之间的夹角越小，最后，风向与等压线平行，这就是风向随高度变化的最一般规律，风速随高度的增加而加大。2、近地面风压定律：在北半球背风而立，低压在左前方，高压在右后方；在南半球，低压