大气的运动(详稿)

PAGEPAGE1大气的运动（第一课时）情境导入：诸葛亮缘何“火烧上方谷”失败？同学们，都说诸葛亮能掐会算，但诸葛亮一生也算错过好几次，其中“火烧上方谷”就是其中一次。上方谷，又名葫芦谷，地形特殊——地处两山之间，地势低洼，入口处狭窄，每次只能一人一马通过，而谷内却能容纳1000多人。话说公元234年春天，诸葛亮带兵35万驻扎于祁山，司马懿调集40万兵马，在长安以西渭水一带摆开阵势，准备与诸葛亮决战。诸葛亮在渭河以南发现上方谷，心里那个喜悦啊，此地正是设防歼敌的绝妙地带，及其适合火攻。于是，诸葛亮叫士兵们把干柴、硫磺、火药等堆藏在谷中，同时在谷地两边高山上埋伏着数千名精兵。然后，诸葛亮安排大将魏延诱敌深入。当司马懿等人追进葫芦谷中，只听一声炮响，山上的士兵投下无数的木头、石块堵塞了谷口，与此同时，也丢下无数根火把，引燃了谷内的干柴。霎那间，葫芦谷硝烟弥漫，火海一片。司马懿抱着司马师、司马昭大哭道：“我们父子都要死在这里了。”正在这时，忽然狂风大作，乌云密布，接着就下起大雨，浇灭了熊熊的烈火。说时迟，那时快，他们父子带兵奋力冲杀，突破重围。诸葛亮在山上看到这一切，不禁长叹一声说：“谋事在人，成事在天！不可强也……”师问：诸葛亮怎么会失算的呢？上方谷为什么会突降大雨，而使司马懿父子死里逃生呢？学完这节课，我想这些问题都将迎刃而解，令你对三国有更深刻的理解。从今天起，我将和大家共同探讨大气的运动。介绍教学目标：运用热力环流和风的形成示意图，说明大气运动的形成过程及成因分析，并学会判读、绘制风向。这是我们本节课的终极目标！成功之路无捷径，万丈高楼平地起，我们慢慢来，不急，，从最基本的做起，请看学案的课前知识储备。课前知识储备：气压的概念（请学生读定义）气压是指大气施加于单位面积上的力。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。师生讨论：根据这个定义，大家想，A和B处哪个地方气压高？生答：A点所在平面承受空气柱的高度为h2，B点为h1，h2＞h1，故A点气压高于B点。结论：由此可以得出结论，气压随着海拔高度的增加而减小。2、比较A、B两处的大气密度和气压：生答：A密度大，气压大，B密度小，气压小。结论：空气的密度和气压成_______比（正/反），密度越大，气压值越_____。假设地面质地均匀、受热情况相同，在同一高度空气密度相同吗？气压呢？密度相同，气压相等。这样，我们把气压值相等的各点连成一个面，就称之为等压面。这就是等压面，在平面图上，等压面往往简化成一条线。承转：如果地表面受热不均，又会出现怎样的情况？我们来看一个小实验的视频，仔细观察烟是如何运动的。实验观察：师介绍实验设计过程：(1)实验用材：一个长约80厘米、高40厘米、宽40厘米的玻璃缸，塑料薄膜，一小盆热水，一小盆冰块，一支弯曲的玻璃管，几支香，一个打火机，一块黑布，一块香皂。(2)实验步骤：C、把一小盆热水和一小盆冰块分别放入玻璃缸内的两侧，迅速在缸顶蒙上塑料薄膜，小孔对着装冰块的小盆。D、点燃几支香，让烟通过玻璃管慢慢流进玻璃缸内。E、观察烟的运动方向师问：烟是如何运动的？为什么会发生这样的运动？生答：烟在冰块一方下沉，然后流向热水一方，再上升，在上空再流回冰块一侧。原因：受热不均。师小结：由于近地面的冷热不均而形成的空气环流，称之为热力环流。它是大气运动最简单的形式。（承转）热力环流的形成过程究竟该如何描述呢，下面我们进入第一个活动：“过程”大家说。我们选取三处空气柱来观察：（以递进式问题集体提问）1、最理想的状态：如果A、B、C三处质地均一、受热情况相同，会不会发生大气的运动？（不会）A、B、C三处的气压值是什么关系？（相等）同一水平面上气压值（相等）A’B’C’所在平面的气压值与A、B、C平面的气压值相比如何？高空的气压值小于近地面：在垂直方向上，高度越高，气压值（越小）2、这是理想的状况，实际情况往往不同的地方获得的热量不一样，即存在冷热不均的情况。我们现在假设A处受热，B、C两处冷却，那么会出现什么情况呢？A处大气受热膨胀上升、Ｂ、C两处冷却收缩下沉。大家看，由于受热不均，引起了大气什么方向上的运动？（垂直方向上的运动，上升、下沉）观察高空的空气密度如何变？气压如何变？A’密度变大，气压变大，B’C’密度变小，气压变小。这样，高空同一水平面上的气压还相同吗？近地面呢？高空不同，近地面相同。因为单位面积的空气柱质量没有变化。俗话说：“水往低处留”，大气也是一样，同一水平面上的气压差，会导致大气水平方向上的运动，他们的方向始终是？由气压较高的地方流向气压低的地方。高空这个平面上大气该如何运动？由A’流向B’、C’此时大家再次观察，近地面各处的气压如何变化？A气压降低，B、C气压升高这样近地面同一水平面上也出现了气压差，空气该如何运动？由B、C两处流往A处（请学生比较课本上的图和课件上的图，明确课本上的“高气压“、”低气压”是相对于同一水平面而言的，在垂直方向上近地面气压始终高于高空，因此，最好说成“气压升高”、“气压降低”。）此时同一水平面上的气压值还相等吗？不等，把气压值相等的点再次连接起来，组成的面就是曲面。观察曲面的的弯曲规律：高压等压面向上凸，低压等压面向下凹。（凸高为高、凸低为低）小结：师生小结热力环流的过程：冷热不均大气垂直方向上的运动同一水平面的气压差大气水平方向上的运动（风）（为后面知识做铺垫）地球表面不同纬度之间是否存在着受热不均的现象？这样是不是能形成一个巨大的热力环流？赤道附近接受的太阳辐射能多，大气受热膨胀上升，两极地区接受的太阳辐射能少，冷却收缩下沉，高空同一水平面上产生了气压差，赤道上空气压升高，极地附近气压降低，高空大气由赤道上空流往极地上空。近地面正好相反，大气由极地留回赤道地区。全球的大气运动是否就是这么简单呢？关于这个问题，比较复杂，请听下回分解，我们下节课再共同探究。（承转）热力环流是大气运动最简单的形式，也是自然界中极其常见的大气运动现象，现实生活中热力环流的案例有很多，例如，海陆风、山谷风、城市风。（提示：所谓的吹海风还是吹陆风，吹山风还是谷风，是以人的感觉来命名的，人们能感受到的是近地面的风。）探究活动二：“实例”我分析小组活动：分三组，分别研究海陆风、山谷风、城市风（3分钟，展示成果）第一小组：海陆风（成因）白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比同纬度海上高，空气膨胀上升，高空气压比原来气压升高，空气由大陆流向海洋，近地面陆地形成低气压，而海洋上因气温低，空气下沉，形成高气压，使近地面空气由海洋流向大陆，形成海风，如图a。夜间则恰好相反，即气流由陆地吹向海上而形成“陆风”。有些文学作品读之清新淡雅，有些读之意境深远，有些读之荡气回肠，但是有些细细一读，却发现：有点问题啊，例如2009年《小说月报》第5期这段文字。（纠错小游戏）错误：迎面海风吹来，吹起她的衣衫和长发夜晚吹的是陆风，由陆地吹向海洋。第二小组：山谷风白天，山坡接受太阳光热较多，成为一只小小的“加热炉”，空气增温较多；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风((如下图a)。到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，“加热炉”变成了“冷却器”，空气降温较多；而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较少。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷底，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风(见图b)。诸葛亮缘何“火烧上方谷”失败？现在从我们地理的角度来看，产生降雨是必然结果，一旦谷底起火，气温升高，谷底空气迅速受热膨胀上升，而周围冷空气则收缩下沉，形成强烈对流的山谷风，因此出现了狂风大作的现象。当谷底大量热气流上升到一定高度时，空气中的水汽又因气温降低而凝结成云雾，再加上柴草燃烧所产生的大量烟尘随空气上升到天空后，又为水气凝结提供了理想的凝结核，从而加速了水汽的凝聚。这些云雾中的小水滴互相碰撞合并，体积就会逐渐变大，最终导致大雨倾盆的局面，浇灭了葫芦谷的大火，使得司马懿得以脱险。都说诸葛亮能掐会算，由此事可见其地理学之不足，鼎鼎大名的诸葛亮尚有知识的真空区，何况你我，可见学无止境，吾等还需努力。第三小组：城市风由于城市人口集中并不断增多、工业发达，居民生产、生活消耗大量的各种燃料，释放出大量的人为热，因而导致城市气温高于郊区，使城市犹如一个温暖的岛屿，人们称之为“城市热岛”、“热岛效应”。通常城市的年平均气温比郊区高0.5－1.0℃为了减轻城市的大气污染，在城市规划时，一定要注意研究城区上空的风到郊区下沉的距离。一方面将污染严重的工业企业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，以避免相互污染。刚刚每组同学们的表现都非常棒，下面让我们回到热力环流示意图，大家看，水平方向上的大气运动，我们又称之为风。那么风的形成过程究竟是怎样的呢？风向如何判断呢？让我们走进第三个探究活动请问：高空中A’B’C’所在平面上为什么会产生风？（因为存在气压差）在这样一幅平面图上，大家看不清楚，我们把平面图再次还原成立体图，把看起来呈一条线的等压面变成立体图，B’C’这边的大气运动我们先不看，仔细观察A’B’这一边。现在这个平面上的气压不等，我们把这个平面上气压值相等的点连接起来，就组成了等压线。请问哪边是A’，哪边是B’。将此图再转个90°，就跟同学们看到的课本39页的图2-2-8非常类似了。由前面讨论，我们知道了，由于冷热不均导致大气垂直方向上的运动，垂直方向的运动，引起了同一水平面的气压差，我们把单位距离间的气压差称为气压梯度，存在气压梯度，就产生了水平气压梯度力。水平气压梯度力是形成风的直接原因，又称之为风的原动力。一旦水平气压梯度力产生，风就产生了。给学生2分钟，阅读课本，讨论探究活动3的相关问题。（如果课前预习，该时间可省）请学生填空：①风的原动力是___________________；该力方向始终垂直于____________，由________指向__________；该力既影响风向，又影响风速。等压线越密集，说明风力越_____(大/小)。一旦产生水平气压梯度力，风就产生了，风的初识方向：垂直于等压线，由高压指向低压，但是风一旦产生，作为运动物体，就要受到什么力的影响？（地转偏向力）请学生填空：②风形成后就会受到_____________的影响；该力方向始终垂直于风向，北半球____偏，南半球______偏。该力随着纬度的增加而______(增加/减小)。该力只影响风向。高空中的风受到水平气压梯度力和地转偏向力的共同影响，风向不断发生偏转。请学生上台共同演示：高空风的形成。观看动画加深理解请学生填空小结：高空的风受到______________和__________________的影响，风向________于等压线；那近地面的风又是怎样的状况呢？近地面的风除了受到水平气压梯度力和地转偏向力的影响，还要受到摩擦力的影响。摩擦力具有怎样的特征呢？学生填空③_____________，方向始终与物体的运动方向__________。既影响风向，又影响风速。在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同影响，三力达到平衡，风向最终与等压线斜交。如果让大家画某一点的风向，该怎么画？第一步，作水平气压梯度力。气压梯度力从高压指向低压，并且与等压线垂直第二步，作风向。近地面风向在水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力作用下和等压线斜交，并成一锐角。风向由于地转偏向力的作用，在南半球左偏，在北半球右偏。在作图时，北半球近地面风向应画在水平气压梯度力的右侧，并成一锐角；