大气的水平运动 教学设计

第三节大气环境

第3节大气的水平运动

【学习目标】

1、理解风的成因,能够判断高空与近地面大气的风向与风力

【教学重点】

1、判读高空与近地面大气的风向与风力

【教学难点】

1、判读高空与近地面大气的风向与风力

【课时】

1课时

【教学准备】学案、教学设计、课件、学情分析

【教学环节】

【新课引入】

大气既然要运动,从物理学的角度来理解,肯定会有力的作用。那么到底就是什么力促使大气运动的呢？

什么就是水平气压梯度呢？

同一水平面上单位距离间的气压差叫做水平气压梯度。

气压的高低就是在同一水平面上进行比较的。那么什么就是水平气压梯度力？

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。

气压梯度力,就就是促使大气由高压区流向低压区的力,就是使大气产生水平运动的原动力,就是形成风的直接原因,其方向就是沿垂直于等压线的方向,由高压指向低压。

在这里我们已经找到了能使大气由高压指向低压的假想的一个力——水平气压梯度力。若仅受这个力的作用大气将怎样运动？

分析一个力(水平气压梯度力)作用下,大气运动的方向与速度:

大气运动的速度就是由什么决定的？

水平气压梯度力的大小。

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就是怎样的？

水平气压梯度力的方向就是垂直于等压线,并由高压指向低压。

师生总结得出结论:风向:垂直等压线,并指向低压;风速:气压梯度越大,水平气压梯度力越大,风速也就越大。

板书:

水平气压梯度力原动力垂直等压线高压指向低压

以上我们分析了只受水平气压梯度力的作用的大气运动,然而现实中大气的运动并非只受一个力的影响,当物体运动时,马上要受到地转偏向力的作用,在水平气压梯度力与地转偏向力的共同作用下,大气将如何运动呢？

师绘制或投影板图,引导学生分析受两个力作用时,大气的水平运动方向。如下图:

图中表示了北半球平直等压线的情况。初始状态时,空气质点垂直于等压线运动(按水平气压梯度力的方向),最终状态时,风向平行于等压线,这个过程就是水平气压梯度力与水平地转偏向力逐步建立平衡的过程,在这个过程中,空气质点始终就是按两个力的合力方向运动。在北半球,水平气压梯度力与水平地转偏向力大小相等、方向相反,其合力为零,达到平衡,空气运动不再偏转而做惯性运动,形成了平行于等压线的稳定的风。这种风在高空平直等压线的状况下就是实际存在的,按照这种规律,我们可以对高空飞行的物体进行风向及气压之间的判断,即北半球,人背风而立,低压在左,高压在右。

板书:

近地面的风除了受水平气压梯度力与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不？

那近地面的风又会就是怎样的呢？

投影:

在水平气压梯度力、地转偏向力与摩擦力共同作用下的北半球风向示意图。

(引导学生探究分析)

在近地面,大气的水平运动受哪几个力的作用？

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、地转偏向力与摩擦力。

摩擦力的方向与风向就是什么关系？

永远与风向相反。

摩擦力对风速有没有影响？

大气的水平运动受水平气压梯度力与地转偏向力共同作用时,风向与等压线平行。那么北半球近地面大气的水平运动同时受到水平气压梯度力、地转偏向力与摩擦力三个力的作用时,风向又会发生怎样的偏转呢？

风向与等压线之间有一个夹角。

风向与等压线就是否一定有一个夹角呢？我们可以用反证法来推证。若不斜穿等压线,则可能有一种情况,即垂直于等压线或平行于等压线,而这两种情况都不能使三个力达到平衡。

事实上,大气在水平气压梯度力与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,而就是斜穿等压线吹的。一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度,在这个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。

(投影总结)