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大气运动

  发布者:周芳    所属单位:武汉市武钢三中    发布时间:2016-01-03    浏览数( -) 【举报】


第二章 地球上的大气

第一节  冷热不均引起大气运动

教学目标:知识与技能

1.明确大气的热量来源,即导致大气运动的能量来源,使学生能运用图示说明大气的受热过程。

2.能阐述大气温室效应及其作用、大气热力环流等基本原理。

3.理解水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响,能运用图示解释风的形成,培养学生理论联系实际并且能用理论知识指导实践的能力。

过程与方法

1.通过探讨使学生理解“太阳暖地面、地面暖大气、大气还地面”的原理。

2.利用图表分析归纳“温室效应”。

3.通过实验活动理解热力环流的原理。

4.理论联系实际,促进对“风的形成”的理解,学会在等压线图上判断某一地的风向。

情感、态度与价值观

树立辩证唯物主义观念,增强大气环境保护意识。

教学重点

1.地面是大气的直接热源。

2.分析热力环流形成的过程与方法。

3.近地面风向确定方法。

教学难点

1.大气受热过程。

2.热力环流。

3.地转偏向力对大气运动方向的影响。

教具准备

课件和投影仪

课时安排

2课时


第1课时

教学过程

[新课导入]

师:我们在第一章中学习了地球的圈层结构,探索了内部圈层,也了解了外部圈层,地球的外部圈层有哪几个呢?大气圈、水圈、生物圈。大气圈作为地理圈层之一对于人类生存的意义重大。从今天开始,我们来学习——第二章  地球上的大气。

(板书)第二章  地球上的大气

[教师精讲]

师:太阳辐射既能到达地球表面,又能到达月球表面,但是月球表面白天的温度可高达127 ℃,夜晚则降至-183 ℃。而地球的昼夜温差要小得多,这是为什么呢?这是因为地球上有厚厚的大气层而月球没有。我们就先从大气的受热过程学起。

(板书)第一节  冷热不均引起大气运动

一、大气的受热过程

师:地球上的能量主要是从哪儿获得的?

生:太阳。

师:我们知道万物生长靠太阳,这说明了太阳光热的重要性,而且太阳辐射能也是地球大气最重要的能量来源。那么太阳辐射穿过大气层的过程是怎样的呢?

(投影)教材30页图2.1——地面辐射使大气增温示意图(引导学生观察、分析)

师:地面吸收太阳辐射而使地面增温,所以,太阳是地面的直接热源;同时地面向外释放能量。

(板书)太阳暖地面 

师:根据教材30页页脚处的说明可知,物体的温度越高,辐射中最强部分的波长越短;物体温度越低,辐射中最强部分的波长越长。太阳表面温度达到6000 K,所以太阳辐射为短波辐射,而地面温度远远低于太阳表面温度,所以地面辐射属于长波辐射。同样,大气辐射、人体辐射等也属于长波辐射。

那么地面辐射被谁吸收了呢?

生:大气层。

师:正确。近地面大气中的CO2H2O,能够强烈吸收地面长波辐射而增温,吸收率75%95%,近地面大气又以对流、传导等方式,层层向上传递热量、贮存能量。所以,地面是对流层大气主要的直接热源。请问大气这种受热的过程有什么意义呢?

生:大气受热的过程影响着大气的热状况、温度分布和变化,制约着大气运动状态。

师:刚才通过学习,我们知道了谁是对流层大气主要的直接热源? 

生:地面。

(板书)地面暖大气

(活动)教材P31活动1

(投影图片)

师:下面我们再来看看大气增温后会出现什么样的情况,

(引导学生自主学习,学习大气对地面保温作用的知识,实现由地面辐射到大气辐射和大气逆辐射的知识迁移)

生:大气在增温的同时,也向外释放红外线长波辐射。大气辐射的一小部分向上射向宇宙空间外,大部分向下射向地面,其方向与地面辐射正好相反,故称为大气逆辐射。

所以,大气以大气逆辐射的形式将热量还给了地面,从而完成了大气的保温作用。

师:非常好。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及其过程的能量源泉。

(板书)大气还地面

师:(引导学生合作探究学习)再看第2题。为什么月球表面昼夜温差比地球表面昼夜间的温差剧烈得多?

生:地球上有大气层,由于大气的削弱作用,使地球的白昼温度不高;由于大气的保温作用,使地球的夜晚温度不会过低。

师:地球大气对太阳辐射的削弱作用表现在吸收、反射和散射三个方面(可做扩展)。通过这三种削弱作用,使太阳辐射只有一半左右能穿透大气层到达地面。这是地面增温的主要能量来源。所以地球的白昼温度不高。另外,大气吸收地面辐射的能力很强,可将地面辐射的绝大部分能量储存在大气中,同时大气逆辐射又在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,从而起到了对地面的保温作用。地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用,既降低了白天的最高气温,又提高了夜间的最低气温,从而减小了气温日较差。

月球上没有大气层,白天太阳辐射全部到达月球表面,使月球表面温度迅速升高。夜晚,月球表面辐射强烈,没有大气对月球表面的保温作用,温度下降速度很快。再加上月球昼夜交替周期比地球长,所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。

小结:通过刚才的学习,我们知道了大气的受热过程。即首先是太阳辐射使地面增温,“太阳暖地面”;接下来是地面辐射使大气增温,“地面暖大气”;最后是大气逆辐射使地面保温,“大气还地面”。

板书设计

 

第2课时

教学过程

[新课导入]

师:(复习太阳直射点的回归年变化)地球表面高低纬度间获得的太阳辐射相同吗?

生:不同。

师:高低纬度间大气获得的热量相同吗?

生:不同。

师:热胀冷缩是大气十分显著的物理特性,地球表面高低纬度间的大气存在着热量和温度的差异,必然引起大气的运动。因此各地冷热不均是大气运动的根本原因。大气运动能输送大气中的热量和水汽,引起各种天气变化。

(板书)二、热力环流

师:下面我们分组做一个实验。

(活动)P32活动2(同时投影)

得出结论:香的烟雾先下沉,从装冰块的盆向装有热水的盆飘动,然后在装有热水的盆向上升起,最后飘向装冰块的盆的上方,形成一个循环。结论是:地面冷热不均带来空气环流。

承转:请大家看投影(引导学生分析,完成热力环流形成的简图)

师:(结合图形讲解)(1)如果A地受热,近地面大气膨胀上升,上空空气密度加大,形成高气压;        BC两地冷却,空气收缩下沉,上空空气密度减小,形成低气压。

2)同时,A地受热,近地面大气膨胀上升,近地面空气密度减小,形成低气压;       BC两地冷却,空气收缩下沉,近地面空气密度加大,形成高气压。

3)由于同一水平面上产生了气压差异,并且在水平方向上,空气总是从高气压流向低气压。所以,高空空气就从气压高的A地向气压低的BC两地扩散,近地面的空气又从      BC两地流回A地。

4)这样,大气运动最简单的形式——热力环流形成了。

在我们日常生活中,热力环流是自然界常见的一个自然现象,请你注意观察和思考自己身边热力环流的实际例子。海陆风是热力环流在自然界的具体体现。下面请你利用热力环流的原理,完成教材P33活动3。(投影)

师:讲解答案:(1)白天陆地气温比海洋高,因此陆地上为低气压,海洋上为高气压。夜间的情况正好相反。据此,图2.4A:陆——低,海——高;图2.4B:陆——高,海——低。

2)风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;夜晚风从陆地吹向海洋。

3)白天来自海洋的风比较凉爽湿润,对滨海地区能够起到降温的作用;夜晚来自陆地的风比较温热干燥,对滨海地区能够起到增温的作用。海陆风共同作用的结果是使滨海地区的气温日较差较小。

(小结过渡)近地面空气的受热或冷却(气温差异是原因)→引起气流的上升或下沉运动(空气垂直运动是气温差异的结果)→导致气压的差异(水平气压梯度是空气垂直运动的结果)→大气的水平运动(风)。

(板书)三、大气的水平运动

师:什么是水平气压梯度呢?

生:同一水平面上单位距离间的气压差叫做水平气压梯度。

师:很好。气压的高低是在同一水平面上进行比较的。那么什么是水平气压梯度力?

生:只要在水平面上存在着气压梯度,就会产生促使大气由高气压区流向低气压区的力,即水平气压梯度力。

(投影)北半球水平气压梯度力示意图(图略)

师:水平气压梯度力的大小由谁决定?水平气压梯度力的大小取决于气压梯度,气压梯度越大,水平气压梯度力越大;反之越小。水平气压梯度力的方向应该是怎样的?水平气压梯度力的方向是垂直于等压线,并由高压指向低压

师:水平气压梯度力是形成风的直接原因(原动力)。在水平气压梯度力的作用下,风向垂直等压线。水平气压梯度力越大,风速越大。

(板书)

 

(投影)在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下的北半球风向示意图

师:地球上水平运动的物体,将会受到地转偏向力的作用,北半球向右偏,南半球向左偏。风是大气的水平运动,也会受地转偏向力的影响,地转偏向力只改变风的方向,不能改变风的速度。

投影的图片中,空气质点在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下,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之右侧,最终达到水平气压梯度力和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做惯性运动,形成了平行于等压线吹的稳定的风。

高空大气中的风向,是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果,风向与等压线平行。

(过渡)

师:近地面的风除了受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用外,还会受到摩擦力的影响,其风向还能与高空大气的风向相同吗?

生:不能。

师:那近地面的风会是怎样的风向呢?

(投影)在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的北半球风向示意图

师:在近地面,大气的水平运动受哪几个力的作用?

生:在近地面,大气的水平运动受到三个力的作用:水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力。

师:大气在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下,风向与等压线平行。此时若再加上摩擦力的影响,风向一定不再与等压线平行,而是斜穿等压线吹的。一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度,在这范围内的风向都斜穿等压线。摩擦力愈大,风向与等压线之间的夹角愈大;摩擦力愈小,其夹角愈小。

小结:今天我们又学习了热力环流和大气的水平运动两方面的知识,知道大气垂直运动的原因是地表受热不均,垂直运动又导致同一水平面上气压的差异,从而导致大气的水平运动——风。也一起研讨了大气水平运动的三种作用力:水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。以及在几种不同作用力的作用下所产生的风向变化情况:高空大气受水平气压梯度力、地转偏向力的作用,风向与等压线平行;近地面大气的运动受水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力三个力的共同作用,风向与等压线斜交。

 

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