中海大海洋学教案第9章 潮汐

第九章潮汐目的：建立潮汐是海水基本运动形式之一的概念，了解潮汐的一些基本要素；掌握用来解释潮汐现象的平衡潮理论和潮汐动力理论的基本思想；能够运用潮汐理论定性解释一些常见的潮汐现象，认识潮汐运动的一些基本规律。掌握几种简单特殊海区（长海峡、窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾）中潮波的特性，能定量计算窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中的潮汐、潮流；能够应用实用八分算潮法简单推算高低潮时。了解中国海潮汐和潮流的基本特性，中国海风暴潮的特点和形成机制；了解潮汐和风暴潮的预报方法；掌握从潮位曲线中分离风暴潮和潮汐的方法；了解潮汐的观测手段。通过本章的学习，获得关于潮汐现象的一些基本理论及其应用知识，认识到研究潮汐现象的重要性和意义。本章共用8个学时讲解，下面是分节讲解的教案。§9-1潮汐现象及有关的天文学知识8．教学名称：潮汐现象及有关的天文学知识。9．教学目的：了解潮汐的基本要素、类型以及与潮汐现象相关的一些天文学知识，为进一步学习潮汐理论作准备。10．教学内容和方法：潮汐要素、潮汐类型和潮汐的不等现象：通过对海洋感性认识的回忆引出潮汐现象。如，岸边海水的位置在一天之内是不断变化的，说明海水是运动的。在海水的运动中，垂直方向上的一种周期性运动叫潮汐，而同时存在的一种水平方向上的流动叫潮流。然后，通过图例讲解潮汐的基本要素、类型以及潮汐的不等现象。一些基本的天文学概念和讨论潮汐时必须了解的几个时间单位：因为潮汐现象与地球、月球和太阳等的运动有着非常密切的关系，所以对潮汐现象的讨论，必须要有一些基本的天文学知识。通过图例讲解天球、天赤道、黄道与白道、春分点、秋分点、升交点和降交点等基本概念。注意不要将天体的假想运动与真实运动混淆。通过对假定的平太阳和平太阴在天赤道上运动的介绍引出与潮汐密切相关的几个时间单位。11．课时安排：2学时。12．教学重点或难点：重点：潮汐要素和类型，时间单位。难点：对天体视运动的理解。13．思考题或练习题1）什么叫潮汐现象？2）简述地球、月球和太阳的运动。3）什么叫平太阳日和平太阴日？§9-2引潮力和平衡潮理论1．教学名称：引潮力和平衡潮理论。2．教学目的：了解引潮力的概念和计算公式；掌握平衡潮理论的基本思想，会用平衡潮理论定性解释一些潮汐现象、用平衡潮潮高计算公式解释潮汐不等现象；掌握八分算潮法和分潮的概念。3．教学内容和方法：引潮力的概念和计算：从海水受力和运动的关系入手，分析做潮汐运动的海水之受力（离心力和天体引力），最后得出引潮力的概念和计算公式。简单介绍引潮力势。平衡潮理论的基本思想及其对某些潮汐现象的定性解释：分析位势和重力、引潮力的关系，引入等势面的概念；从月球引潮力的分布联系到其对等势面形状的改变；在假定条件下，结合图例以动画方式演示并讲解潮汐椭球和海水潮汐运动的产生，定性解释一些潮汐现象如高潮、低潮等。平衡潮潮高的计算和对潮汐不等现象的解释：依据平衡潮理论讲解平衡潮潮高的两种计算公式，并以此解释潮汐的不等现象。实用八分算潮法；假象天体和分潮的概念：以实例讲解八分算潮法的应用；介绍平衡潮理论的优、缺点；给出假象天体和分潮的概念，讲解常用的几个主要的分潮。4．课时安排：2学时。5．教学重点或难点：引潮力的概念，平衡潮理论的基本思想及其简单应用，八分算潮法和分潮的概念。6．思考题或练习题1）什么叫引潮力？引潮力的分布有什么特征？2）试述平衡潮理论的基本思想。3）潮汐为什么有日、月、年不等现象？4）用八分算潮法算出农历二十二日厦门和大连的高、低潮时。5）已知某港每当月中天时出现低潮，请列出该港农历初八的各次高、低潮时。6）写出常用的四个半日潮、四个全日潮的符号和相对振幅。§9-3潮汐动力理论和中国海潮汐1．教学名称：潮汐动力理论和中国海潮汐。2．教学目的：掌握潮汐动力理论的基本思想，掌握几种简单特殊海区（长海峡、窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾）中潮波的特性，能定量计算窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中的潮汐、潮流。了解中国海潮汐和潮流的基本特性。3．教学内容和方法：潮汐动力理论的基本思想；长海峡中的潮汐和潮流：通过回顾平衡潮理论的缺点，引出潮汐动力理论的基本思想；将潮汐运动看作是一种波动，根据波动传播的性质讲解（图示结合多媒体教学）长海峡中潮汐和潮流的特征。窄长半封闭海湾中的潮汐和潮流；半封闭宽海湾中的潮汐和潮流：以图示和多媒体动画演示潮波在窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中的传播、反射和叠加的过程；提出（关于潮波传播特性的）问题，再次演示上述传播过程请学生观察；最后，一起总结潮波在上述简单而又特殊海域内的传播特性，并给出计算潮汐和潮流的计算公式，简单讲解公式的应用。长海峡、窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中的潮波特性比较：通过回顾本节已讲述的内容，对长海峡、窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中的潮波特性进行总结对比。中国海的潮汐和潮流：结合中国海海域图和各海域的潮波模拟图，分别介绍各海区潮波的产生和形成过程以及潮汐和潮流的基本特性。4．课时安排：2学时。5．教学重点或难点：潮汐动力理论的基本思想，窄长半封闭海湾和半封闭宽海湾中潮波特性的解释和计算。6．思考题或练习题1）试述潮汐动力理论的基本思想。2）设厦门是长度30Km的等深窄海湾，水深h=20m,该海湾的潮汐类型为正规半日潮，湾顶潮差为6m,问湾口最大潮流流速及潮差为多大？3）简述窄长半封闭海湾中潮差分布的一般规律。4）简述半封闭宽海湾中潮波和潮流的特性。5）简述中国海潮汐和潮流的特征。§9-4潮汐的观测手段、预报方法及应用和风暴潮1．教学名称：潮汐的观测手段、预报方法及应用和风暴潮。2．教学目的：介绍风暴潮的概念及其与天文潮的关系；介绍各类型的风暴潮、预报方法及中国海的风暴潮；介绍潮汐的观测手段（包括仪器、设备等），潮汐的预报方法及应用。3．教学内容和方法：风暴潮的定义、分类、预报方法，风暴潮与天文潮的分离和中国海的风暴潮：从引述一些台风的灾害性影响开始，介绍风暴潮的定义、风暴潮与天文潮对水文的影响以及从验潮曲线中将两者分离开来的方法；介绍风暴潮的分类及其特征，风暴潮的经验和数值预报方法；介绍中国海各海域风暴潮的特点和形成机制。潮汐潮位观测的手段：结合图例讲解验潮仪的类型，常用验潮仪的简单工作原理及使用；介绍验潮井的选取。海平面、基准面、潮高基准面的概念，潮汐的预报方法：介绍海平面、基准面、潮高基准面的概念，讲解潮汐的预报方法如：潮汐表的使用，主港潮汐预报的调和法，附港潮汐