教学设计9：2.1冷热不均引起大气运动

冷热不均引起大气运动
课标要求：
了解太阳辐射、地面辐射和大气辐射形成的因果关系；理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用；掌握热力环流，大气的水平运动；运用图表说明大气的受热过程。

教学目标：
1、了解大气的能量来源和太阳辐射、地面辐射、大气辐射的性质。

2、运用图示、联系框图等说明大气的受热过程。

利用图表分析归纳“温室效应”。

3、通过实验、绘图等说明热力环流的形成
4、运用大气受热及热力环流的基本原理解释现实生活中的地理问题。

5、通过了解大气运动的成因，感悟物质运动的规律和联系，增强学生的大气环保意识
教学重点：
大气受热过程及其应用，热力环流形成原理，大气的水平运动及风向，风力风速大小的判读教学难点：
大气的保温作用，气温、气压、高度三者的关系，风向判读
课时安排：2课时
教学过程
【引入新课】
设立问题情境
“乞力马扎罗是一座海拔一万九千七百一十英尺的长年积雪的高山，据说它是非洲最高的一座山。

西高峰叫马塞人的"鄂阿奇—鄂阿伊"，即上帝的庙殿。

在西高峰的近旁，有一具已经风干冻僵的豹子的尸体。

豹子到这样高寒的地方来寻找什么，没有人作过解释。

”——《乞力马扎罗山的雪》海明威
乞力马扎罗山是非洲最高峰，号称“赤道雪峰”，其位于赤道地区，为什么山顶却终年积雪呢？
（学生思考，如学生回答因为海拔高，那接着设问，为什么海拔高了温度就低？青藏高原地区号称世界屋脊，太阳辐射强，为什么气温低呢？）
我们先来学习今天的第一部分内容，大气的受热过程。

一、大气受热过程
大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换，大气受热要有其能量来源，请同学们思考使得大气增温的根本能量来源是什么？（太阳辐射能）
我们知道在仅考虑纬度因素的影响情况下，到达地面的太阳辐射能由赤道向两极递减，由于太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源，这也就是为什么赤道比较热，而两极比较冷的原因之一。

但是不是太阳辐射能就是大气增温主要，直接的热源呢？答案是否定的。

【课堂探究】利用动画或板图展示大气受热过程示意，解决以下问题。

⑴进入大气的太阳辐射为什么箭头变细？
⑵大气对太阳辐射吸收情况如何？为什么？
⑶地面经太阳晒热后，热量如何传递？
⑷大气为什么能吸收大部分的地面辐射？
⑸大气增温后热量如何传递？
投射到地球上的太阳辐射，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，大部分到达地面，并被地面反射和吸收。

地面吸收太阳辐射能而增温，同时以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气，近地面大气吸收了地面辐射以后，又以对流，传导等方式，层层向上传递热量，这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。

（为什么大气主要吸收地面的长波辐射，这与大气的组成成分密切相关，但从教学要求上来看，学生只要知道地面是近地面大气主要、直接的热源就可以了，不必知道原因。

如学生感兴趣，教师可以解释，但需要适当补充大气组成的内容。

详见附录）
那么现在请同学们回答乞力马扎罗山位于赤道地区，为什么山顶却终年积雪呢？
因为地面长波辐射才是近地面大气增温的主要直接原因。

据研究证明在近地面大气中，每升高100m，气温大约下降0.6℃。

而大气在增温的同时也向外辐射热量。

大气辐射中向下的部分称为大气逆辐射。

大气逆辐射又把热量还给地面。

【课堂活动】
白天在阳光直射的地方，月球表面温度高达127℃，夜晚月球表面的温度可降至-183℃。

月球表面的温度变化比地球表面剧烈。

根据上图分析产生这种差异的原因。

【解答】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。

夜晚大部分地面辐射被近地面大气吸收，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，使地表夜晚的降温速度减慢。

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作用，温度下降很快。

所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。

【总结规律】
通过上述的分析，我们可以得出以下几点结论：
1.大气的能量来源：
太阳辐射是大气能量的根本来源，地面辐射是近地面大气能量的直接来源。

2.大气对太阳辐射的削弱：
大气通过吸收、反射和散射削弱了到达地面的太阳辐射，从而降低了白天的最高气温。

3.大气对地面的保温作用：
大气逆辐射将热量还给了地面，对地面起到了保温作用，从而提高了夜间的最低气温。

小结：地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，减小了气温日较差，使地球表面平均气温提高到15℃，形成适宜人类生存的温度环境。

【学以致用】根据所学知识解释生活中的一些现象：
1、气象台预报天气总要报一个最高温度和一个最低温度。

我们都有体会，在夏天晴朗的日子里，一天中最热的时候不在中午，而是在午后的二三点钟，一天中气温最低的时刻却是凌晨。

这是为什么呢？
【解答】天气的冷热，主要决定于大气温度的高低，而影响大气温度的根本因素，是由太阳辐射强度所决定的。

但是，太阳光热并不是直接使气温升高的主要直接原因。

空气直接吸收阳光的热能总共只有14％左右，而有43％左右被地面吸收了。

当地面吸收了太阳的辐射热量之后，再通过辐射、对流等形式向空气中传导，这是气温升高的主要原因。

太阳光照射到地面上，晒热了地面，地面吸收的热再释放出去烘热空气，所以地面受热以后，还需要一段时间，才能使气温升高。

在中午以后，地面放出的热量，仍少于太阳供给的热量时，直到下午二、三点钟，地面温度才能升到最高，气温也才是最高。

同理，太阳下山后，失去了阳光辐射的供应，因此，开始不断散失热量，气流也就不断降低，到了凌晨，这时地面温度降到最低值，所以气温在此时为最低。

2、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？
【解答】因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻.
3、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？
【解答】人造烟幕能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻。

二、热力环流
大气中热量和水汽的输送，以及各种天气变化，都是统括大气运动实现的，大气运动的能量来源于太阳辐射，太阳辐射能的维度分布不均，造成高低纬度间的温度差异，这是引起大气运动的根本原因。

【实验探究】
学生在课前做大气环流地理实验，并拍摄实验过程录像。

课堂可播放大气环流实验录像，引导学生进行观察探究。

附：热力环流的实验设计
(1)实验用材：一个长约80厘米、高40厘米、宽40厘米的玻璃缸，一块胶合板（一侧开有一个小孔）或塑料薄膜，一小盆热水，一小盆冰块，几支香，一个打火机，一块黑布等。

(2)实验步骤：
(3)实验结论：由于近地面的冷热不均导致空气的上升或下沉，在同一水平面形成气压差，空气由气压高处流向气压低处，从而形成热力环流。

【图解过程】
【总结规律】
1、形成过程：（如下图所示）
2、等压面的形态变化：
由上图等压面的变化可知：
（1）等压面上凸为高压区，下凹为低压区；
（2）高低压是指同一高度上的气压差异；
（3）同一垂直方向上，气压随着高度的增加而降低；
（4）同一垂直方向上，近地面与高空的气压类型相反。

【学以致用】
比较下图中四地气压的大小
【解答】A>B>D>C
【过渡】地面冷热不均而形成热力环流是一种常见的
自然现象。

【活动探究】常见的热力环流
请同学根据所学热力环流原理分析常见热
力环流现象。

（教师总结分析）
（1）海陆风
（2）山谷风
（3）城市风
【学以致用】
北半球某地近地面等压线分布图：
（1）图示时间，风从吹向；
（2）从季节上看，这种风一般出现在季
【解答】第（1）题，陆地等压面下凹，为低压，海洋等压面上凸，为高压，所以风从海洋吹向陆地；第（2）题，海洋形成高压为夏季。

【过渡】地面受热不均，导致空气上升和下沉运动。

这种空气的垂直运动，使同一水平面上产生了气压差异。

单位距离间的气压差叫气压梯度。

只要水平面上存在气压梯度，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。

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。

三、大气的水平运动
对于大气的水平运动来说，其形成主要受三个力影响：水平气压梯度力------原动力，地转偏向力--------偏向力，地面摩擦力------阻碍力。

列表说明三个力的特征。

作用力方向作用大小
水平气压梯度力垂直于等压线，由高
压指向低压形成风的直接原因由水平气压梯度决定
（比较等压线疏密）
地转偏向力垂直于风向，北半球
右偏、南半球左偏只改变风向，不改变
风速
由赤道向两极递增
地面摩擦力与风向相反既减小风速，又影响
风向
与下垫面、风速有关
高空和低空的大气水平运动（以北半球为例）
（1）高空的风：
受力：a.水平气压梯度力
b.地转偏向力
风向：平行于等压线
（2）近地面的风：
受力：a.水平气压梯度力
b.地转偏向力
c.摩擦力
风向：与等压线成一夹角
【总结规律】
近地面风向的绘制：画出水平气压梯度力，然后北半球向右偏，南半球向左偏。

（左右手定则：手掌摊开，掌心向外，四指方向同水平气压梯度力方向，由高压指向低压，拇指张开，拇指指向便是风向。

注意：北半球用右手，南半球用左手）
【学以致用】
等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小，根据右图完成下列要求
（1）甲、乙两地哪里的气压梯度大？简要说明判断理由。

（2）在图上画出甲、乙两地的
风向。

【解答】
（1）甲地气压梯度大，因为甲
地附近等压线密集
（2）甲处为西北风，乙处为东
南风
【总结提高】
让学生对本节课的知识进
行小结，通过本节课的学习，学
到了什么，有哪些问题还没有弄明白，需要老师同学的帮助。

然后教师进行总结，进一步做好知识的深化。

【板书设计】
第二章第一节冷热不均引起大气运动
一、大气的受热过程
1.大气的能量来源：
太阳辐射是大气能量的根本来源，地面辐射是近地面大气能量的直接来源。

2.大气对太阳辐射的削弱：
大气通过吸收、反射和散射削弱了到达地面的太阳辐射，从而降低了白天的最高气温。

3.大气对地面的保温作用：
大气逆辐射将热量还给了地面，对地面起到了保温作用，从而提高了夜间的最低气温。

二、热力环流
1、热力环流的形成
2、常见热力环流：海陆风、山谷风、城市风
三、大气的水平运动
1、影响大气水平运动的的力
水平气压梯度力------原动力
地转偏向力--------偏向力
地面摩擦力------阻碍力。

2、近地面风向，风力风速大小的判读
附录
地球大气组成成分包括干洁空气（以氮、氧为主，以及部分微量气体如二氧化碳、臭氧、氨、甲烷、氢、一氧化碳等）；水汽；固体杂质。

大气对太阳辐射的作用
参与作用的大气成分波长范围作用特点
作用形
式
吸收臭氧（平流层）紫外线吸收强烈，有选
云层、尘埃
空气分子、微小尘埃
太阳光谱辐射
太阳辐射能主要集中在可见光区和红外区，
大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分可见光能够透过大气到地面，被地面吸收，地面吸收太阳辐射能而增温，同时以长波辐射的形式把热量传递给大气，使得大气增温。