新教材高中地理第二章地球上的大气第二节大气受热过程和大气运动学案新人教版必修第一册

第二节大气受热过程和大气运动课标呈现·素养导读主干知识·宏观把握课程标准运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。核心素养1.通过模拟实验、视频等资料，明确大气受热过程、大气保温作用、热力环流的原理，培养学生的综合思维和区域认知的核心素养。2.利用地理视频等资料，理解高处不胜寒、雾、霜冻、海陆风、城市风等生活现象的成因，提高学生地理实践力和人地协调观的核心素养。一、大气的受热过程1．能量来源：太阳辐射。2．直接热源：地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源。3．大气对太阳辐射的削弱作用：主要包括吸收、反射和散射。4．受热过程eq\x(\a\al(A太阳短,波辐射))eq\o(→,\s\up7(透过大气),\s\do5(射到地面))eq\x(\a\al(地面,增温))eq\o(→,\s\up7(以B地面长波辐射),\s\do5(形式向大气传递热量))eq\x(\a\al(大气,增温))二、大气对地面的保温作用1．大气增温地面辐射的长波辐射除极少部分穿过大气，到达宇宙空间外，绝大部分被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。大气在吸收地面长波辐射后会增温。2．大气保温[特别提醒]大气逆辐射是大气辐射的一部分，白天和晚上是始终存在的，并且白天辐射更强。三、大气热力环流1．大气运动(1)形式：垂直运动和水平运动。(2)意义eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(形成大气中热量和水汽的输送,形成各种天气变化))2．热力环流(1)概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。(2)形成过程①A地受热，空气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；D处空气聚积，密度增大，形成高气压。②B、F地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；C、E处空气密度减小，形成低气压。③水平运动：近地面空气从B、F地流向A地，高空空气从D处流向C、E处。[温馨提示](1)垂直方向的气压值总是近地面大于高空，同一水平面上的气压值是高压大于低压。(2)气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面上的气压差异引起的。四、大气的水平运动——风1．风形成的过程2．风形成的原因(1)直接原因：水平气压梯度力。(2)根本原因：地面受热不均。3．高空中的风和近地面的风比较类型高空中的风近地面的风图示(北半球)受力F1(水平气压梯度力)和F2(地转偏向力)共同影响F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3(摩擦力)共同影响风向与等压线平行与等压线斜交[温馨提示](1)影响风力大小的最直接因素是水平气压梯度力，水平气压梯度力越大，则风力越大。(2)风力大小还要考虑摩擦力的大小，地面障碍越多，阻挡作用越强，摩擦力越大，风力越小。一、判断题1．大气对太阳辐射的吸收具有选择性。(√)2．水汽和二氧化碳可以强烈吸收长波辐射。(√)3．大气逆辐射只发生在晚上。(×)4．垂直方向的气压值总是近地面大于高空。(√)5．气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的。而水平运动是由同一水平面的气压差异引起的。(√)6．空气的运动形成风。(×)7．随着海拔的升高，风向与等压线的夹角越来越小。(√)8．摩擦力只影响风速，不影响风向。(×)二、选择题读到达地面的太阳辐射示意图，完成1～2题。1．图中数字表达的含义正确的是()A．①—地面反射 B．②—大气反射C．③—大气散射 D．④—地面吸收2．大气中二氧化碳浓度增加，将导致()A．①增加 B．②减弱C．③增强 D．④减弱解析：1.B2.C第1题，图中①是到达地面的太阳辐射，②是大气反射，③是大气的吸收，④是大气散射。第2题，二氧化碳浓度增加，可以更多地吸收太阳辐射中的红外线，所以③将增强。下图是某中学生绘制的不同地区热力环流示意图。读图，回答3～4题。3．图中所示热力环流正确的是()A．① B．②C．③ D．④4．形成热力环流的根本原因是()A．不同地区间的热量差异B．不同地区间的气压差异C．不同地区间的海陆差异D．水平气压梯度力的存在解析：3.B4.A第3题，结合热力环流的形成原理可知，地面受热，气流膨胀上升，受冷气流收缩下沉，故①图错误；白天裸地升温快，气温高，气流上升，草地升温慢，气温低，气流下沉，故②图正确；夜晚沿海地区应该吹陆风，故③图错误；城市气温高，气流上升，郊区气温低，气流下沉，故④图错误。第4题，热力环流形成的根本原因是地面冷热不均。5．高空中的风向与等压线()A．垂直 B．平行C．斜交 D．无法确定答案：B三、填空题上图表示南(填“南”或“北”)半球的近地面风向，图中①表示水平气压梯度力，②表示风向，③表示地转偏向力，④表示摩擦力。探究点(一)eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(大气的受热过程和大气对地面的保温作用))————————从生活中学————————一、地理情境激趣下图为我国部分地区入秋的时间分布状况。秋季分为三候“一候凉风至；二候白露生；三候寒蝉鸣”。二、核心素养培优1．分析导致图示区域入秋时间差异的主导因素是什么？(综合思维)提示：图示信息显示我国入秋时间由北向南推迟，主要是热量条件差异所致，而热量的纬度差异则由太阳辐射的纬度不同所造成的。2．“白露生”是指秋季近地面早晨易出现雾，分析其主要原因是什么？(综合思维)提示：雾的形成主要是由降温所造成，秋季晴朗的早晨，大气逆辐射弱，热量散失多，降温幅度大，易出现浓雾天气。3．举例深秋的夜晚做好农作物保温的具体措施。(地理实践力)提示：在田野里熏烟。————————在探究中悟————————1．大气对太阳辐射的削弱作用及应用(1)图解大气对太阳辐射的削弱作用(2)利用削弱作用原理解释地理现象自然现象热力作用具体原因青藏高原太阳辐射强削弱作用地势高，大气稀薄，大气对太阳辐射削弱少，到达地面的太阳辐射多夏季多云的白天气温不太高反射作用云层把一部分太阳辐射反射到宇宙空间，削弱了到达地面的太阳辐射朝霞和夕阳多为黄红色散射作用蓝紫光被散射，波长较长的红光、黄光穿透大气层照射到人眼2．大气的受热过程和保温作用太阳辐射是大气热量的根本来源，热量在地面与大气之间的传递：太阳辐射→地面增温→地面辐射→大气增温→大气逆辐射→地面保温。如下图所示：由上图可知，大气的受热过程可归纳为下表。过程具体过程热量来源1太阳暖大地太阳辐射到达地面，地面吸收后增温太阳是地面的直接热源2大地暖大气地面增温后形成地面辐射，大气吸收后增温地面是近地面大气的直接热源3大气还大地大气增温后形成大气辐射，其中向下的部分称为大气逆辐射，它将大部分热量还给地面通过大气逆辐射把热量还给地面3．大气受热过程原理的应用(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响(2)应用于农业生产实践，提高生产效益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。(3)利用大气的削弱作用原理分析某地区太阳能的丰歉如：高海拔地区—空气稀薄，大气的削弱作用弱，太阳能丰富；内陆地区—晴天多，阴雨天少，大气的削弱作用弱，太阳能丰富。————————到实践中用————————读大气受热过程示意图，其中箭头表示不同的辐射，完成1～2题。1．近地面大气主要的、直接的热源是()A．① B．②C．③ D．④2．人类活动排放的二氧化碳增多，会导致()A．①减弱 B．②增强C．③增强 D．④减弱解析：1.D2.C第1题，据图中箭头特点可知，①为来自大气上界的太阳辐射，②为云层反射作用，③为大气逆辐射，④为地面辐射。据图可知近地面大气主要的、直接的热源是地面辐射，故选D。第2题，人类活动排放的二氧化碳增多，则会增强大气逆辐射，故选C。读大气受热过程示意图，完成3～5题。3．图中与大气保温作用密切相关的是()A．①吸收 B．②吸收C．④大气逆辐射 D．③地面吸收4．大气的热量主要直接来自图中的()A．①吸收 B．地面辐射C．④大气逆辐射 D．太阳辐射5．倡导低碳生活，减少二氧化碳排放，主要使图中()A．①吸收减弱 B．③地面吸收增强C．②吸收减弱 D．④大气逆辐射增强解析：3.C4.B5.C第3题，图中与大气保温作用密切相关的是④大气逆辐射，减少了地面辐射的热量损失。①吸收的是太阳辐射，对大气影响小。②吸收的是地面辐射，是大气升温的主要直接来源。③地面吸收的是太阳辐射，使地面增温。第4题，大气的热量主要直接来自图中的地面辐射，地面辐射是大气热量的主要直接来源。①吸收的是太阳辐射，大气直接吸收的太阳辐射热量很少。④大气逆辐射是大气释放热量。第5题，倡导低碳生活，减少二氧化碳排放，主要使图中②吸收减弱，大气吸收的地面辐射减少，大气增温减慢。①吸收对大气温度影响小。③地面吸收的是太阳辐射，不受二氧化碳减少影响。④大气逆辐射减弱。探究点(二)eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(大气热力环流))————————从生活中学————————一、地理情境激趣孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛孔明发明的。当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。孔明制成会飘浮的纸灯笼，系上求救的信息，其后脱险，于是后世就称这种灯笼为孔明灯。二、核心素养培优1．分析诸葛孔明发明的如此简陋的设施是怎么升空的呢？孔明灯里蕴涵着什么样的大气原理呢？(综合思维)提示：孔明灯里的空气受热后膨胀上升。热力环流。2．家乡在山东的小明除夕夜放了一个孔明灯，分析孔明灯升空后一般会飘向哪个方向？为什么？(地理实践力)提示：向东南方向飘。因为山东冬季多吹西北风，故孔明灯会飘向东南方。3．我国南方有“稻草烧塔”祈求来年丰收的习俗。稻草燃烧过程中塔中心火势猛，静风条件下灰烬会落在火塔的外围。分析稻草燃烧过程中气流运动的原因是什么？(地理实践力)提示：地面冷热不均。————————在探究中悟————————1．抓住三个关系理解热力环流的形成(1)等压面的凹凸关系①受热：低空下凹、高空上凸。②变冷：低空上凸、高空下凹。③近地面和高空气压相反。(2)温压关系：(结合上图中甲、乙、丙三地所示)热低压、冷高压。(3)风压关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压(如(1)图中①②③④所示)。2．等压面图的判读等压面是空间气压值相等的点组成的面，等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的线。等压面图表示气压的垂直分布状况，等压线图表示气压的水平分布状况。(1)在同一地点不同海拔高度上，海拔越高，气压越低。如图PA>PE。(2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图PA<PB，PA<PC。(3)同一水平面上，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低”。(4)同一垂直方向上，近地面和高空的气压区类型相反，即近地面为高压，高空则为低压。3．几种常见形式热力环流是一种最简单的大气运动形式。海陆热力性质不同，山谷、山坡冷热不均，人类活动等都有可能导致热力环流的形成。具体分析如下：(1)海陆风(2)山谷风(3)城市热岛环流①城市风的环流方向无昼夜和季节的变化，因为城市的温度始终高于郊区。②在城郊地带，绿化带或重污染工厂的布局一定要考虑热力环流的下沉距离。一般将绿化带布置于气流下沉处及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。(4)沙漠和森林之间①白天，沙漠增温快，温度高，形成低压；森林增温慢，温度低，形成高压；白天在近地面大气由森林吹向沙漠。(如图a)②夜晚，沙漠降温快，温度低，形成高压；森林降温慢，温度高，形成低压；夜晚大气由沙漠吹向森林。(如图b)————————到实践中用————————《台海使槎录》记述了台湾海峡两岸的风向变化：“内地之风，早西晚东；惟台地早东风、午西风……四时皆然。”下图示意鹿耳门港和厦门港位置。据此完成1～2题。1．下图能反映厦门港“早西”(早晨吹西风)的热力环流是()2．清代我国商船每日早晚借助风力(顺风)进出鹿耳门港的规律是()①早晨出港②早晨进港③傍晚出港④傍晚进港A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：1.C2.B第1题，厦门港位于海陆交界处，海陆热力性质差异显著，受地面辐射散失热量的影响，夜间陆地气温不断降低，到早晨(日出前后)气温最低，空气冷却下沉，气压较高，A、D错误；与此同时，海洋热量散失较慢，气温较高，气压较低，近地面空气由高压流向低压，即由西边的陆地吹向东边的海洋，为西风，C正确，B错误。故选C。第2题，读图可知，鹿耳门港位于台湾岛西南部，西部濒临台湾海峡，根据材料可知，该港口早上吹东风，风从陆地吹向海洋，利于商船出港，①对，②错；傍晚吹西风，风从海洋吹向陆地，利于商船进港，③错，④对。故选B。为了更好理解等压面发生弯曲后，在同一水平面上的气压差异，某校同学绘制了素描图。读图，回答3～5题。3．位于同一水平面上的A、B两点气压值(用P表示)是()A．PA>PB B．PA<PBC．PA＝PB D．无法确定4．如果图中水平面位于高空，只考虑热力差异则A、B对应的近地面A′、B′点气温值(用T表示)是()A．TA′>TB′ B．TA′<TB′C．TA′＝TB′ D．无法确定5．该图可以用来解释()A．大气垂直分层 B．大气受热过程C．热力环流 D．风的形成解析：3.A4.A5.D第3题，A处等压面向上凸起，说明A处气压高，B处等压面向下弯曲，说明B处气压低。第4题，A处近地面A′处气压比B′处气压低，A′处气温高，空气膨胀上升。第5题，在同一水平面上的气压差异形成风。探究点(三)eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(大气的水平运动——风))————————从生活中学————————一、地理情境激趣风[唐]李峤解落三秋叶，能开二月花。过江千尺浪，入竹万竿斜。二、核心素养培优1．风是如何形成的？(综合思维)提示：由于水平方向上存在气压差异，产生了气压梯度力，促使空气由气压较高处向较低处运动，由此形成了风。2．结合日常观察思考，诗中所写的“过江千尺浪，入竹万竿斜”时，风速会有何变化？(地理实践力)提示：当风过江时，风速较大，但当风吹过竹林时，风速会降低。————————在探究中悟————————1．形成风的三种力作用力方向大小对风的影响风速风向水平气压梯度力垂直于等压线，由高压指向低压等压线越密集，水平气压梯度力越大水平气压梯度力越大，风速越大大气水平运动的原动力，使风沿水平气压梯度力方向运动地转偏向力与风向垂直，北半球向右，南半球向左大小随纬度增加而增加，赤道为零不影响风速使风向逐渐偏离气压梯度力的方向摩擦力与风向相反大小与下垫面性质有关，下垫面越粗糙，起伏越大，摩擦力越大；反之越小使风速减小摩擦力越大，风向与等压线之间的夹角越大；反之，夹角越小2．风的受力状况与风向(以北半球为例)类型受力最终风向图示理想状态只受水平气压梯度力垂直于等压线，指向低压高空中的风水平气压梯度力和地转偏向力与等压线平行近地面的风水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力与等压线斜交3．风向的判断第一步：画水平气压梯度力。其具体方法是在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压并且与等压线垂直，但并非一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力。第二步：画风向。其具体方法是首先确定南、北半球，然后用左(南半球)右(北半球)手，面向水平气压梯度力的方向向右(北半球)或左(南半球)偏转30°～45°角(近地面风向可依此角度偏转，若为高空，则偏转90°，即与等压线平行)，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图所示(以北半球为例)。4．风力的判读风力的大小取决于水平气压梯度力的大小，因此，等压线密集处——水平气压梯度力大——风力大。如下图，风力：A＞B＞C＞D。————————到实践中用————————下图为南半球等压线图(单位：hPa)。读图并结合所学知识，回答1～2题。1．如果所示等压线位于近地面，F1、F2、F3为A处空气所受的外力的方向，则F1、F2、F3依次为()A．摩擦力、气压梯度力、地转偏向力B．气压梯度力、地转偏向力、摩擦力C．地转偏向力、摩擦力、气压梯度力D