高一地理自然地理环境中的物质运动和能量交换学法指导(一)

自然地理环境中的物质运动和能量交换学法指导（一）
一、本章的地位
本章内容是第一章地球的圈层结构知识的延伸。

声声不息的自然界是靠地球接受太阳辐射的能量转换和地球内部的能量的转换以及不同圈层之间的物质交换来维持的。

本章就把视角定在观察研究在各个圈层之间物质如何循环和能量如何转换的。

本章通过分析大气圈的运动、水圈的运动和岩石圈的运动来研究这一能量的转换和物质循环过程。

本章第一节论述了地球上大气的热量来源和传递过程，以及全球大气的基本运动规律和天气气候的形成机理，这些都是形成地理现象差异的重要因素。

第二节从运动这一辩证唯物主义的科学观点出发，说明地球上水的循环引起能量和物质的迁移，以及海洋中洋流的形成；第三节介绍地球内部的物质循环和地质作用，说明由此形成了地球表面千姿百态的地貌形态。

三种运动都各自在自然地理环境的形成和演化中进行，大气运动是自然界能量交换的基础；水的运动是自然地理环境中联系能量平衡与物质平衡的主要桥梁；岩石圈中的地壳运动是通过地壳演化过程，使地球表层岩石圈的物质得到更新，能量得到转换和分配。

二、本章知识结构
整章知识结构见附图1。

三、课标要求及对应的知识点和重难点知识
四、要点解析
1．大气受热过程
（1）大气受热过程主要表现为大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用太阳辐射进入大气层后在大气和地面之间的转化过程可以用以下流程图来表示：
（2）大气对太阳辐射的削弱作用
大气对太阳辐射的削弱作用有三种方式，吸收、反射和散射。

大气对太阳辐射的反射作用无选择性，而吸收和散射作用因辐射波长不同而有选择性。

吸收作用的选择性表现最明显的是，大气中的臭氧主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线辐射，大气中的二氧化碳、水汽等主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线辐射，而大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收能力最差。

散射作用表现最明显的为：空气分子对太阳辐射的可见光中波长最短的蓝色光、紫色光散射作用最强，故而晴朗的天空呈蔚蓝色。

只有反射作用对辐射波长没有选择性。

总的来说，通过大气的吸收、反射和散射三种作用，太阳辐射被削弱的主要是红外线、紫外线以及可见光的短波部分（蓝、紫色光），而可见光的绝大部分能够透过大气射到地面，这对地面获得太阳辐射而增温具有重要意义。

（3）太阳辐射到达地球以后在地面与大气之间的能量转换过程
太阳辐射到达地表以后，一部分能量被大气吸收、反射和散射（包括地面反射），只有约一半左右的太阳辐射能量到达地面。

地面吸收太阳辐射而增温，同时向外放出地面辐射。

大气吸收了地面辐射的绝大部分，同时也向外放出大气辐射。

大气辐射除极小部分射向宇宙空间，绝大部分又射向地面（大气逆辐射）。

2．热力环流
（1）热力环流是大气运动的最基本形式
热力环流是由于地表受热不均引起的大气的垂直和水平方向的运动而构成的环流，它是大气运动的一种最简单形式。

这里要理解较冷的地表附近的大气温度相对较低，密度大，空气下沉；较热的地表附近的大气温度相对较高，密度小，空气上升。

于是在同一水平面上出现了气压不等的状况，空气从高压流向低压，从而形成热力环流。

（2）热力环流实例，认识海陆风、山谷风及城郊热力环流
大气运动与人们的生产生活有密切关系，生产生活中可以利用大气运动的规律，以达到趋利避害的效果。

如，海陆热力性质不同、山谷山坡冷热不均，以及人类活动都有可能导致热力环流的形成。

这样形成的热力环流分别为：
海陆风。

白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比海上高，空气膨胀上升，高空气压升高，空气由大陆流入海洋；近地面，陆地形成低气压，海洋上空因有空气流入形成下沉气流，近海面形成高气压，使下层空气由海洋流入大陆，形成海风。

夜间陆地降温快，气温比海洋上低，空气冷却收缩，地面气压比海面高，使下层空气由陆地吹向海洋，形成陆风。

山谷风。

白天因山坡上的空气增热强烈，于是暖空气沿坡上升，形成谷风，夜间因山坡空气迅速冷却，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷地，形成山风。

城市风。

城市由于居民生活、工业生产、交通燃料化石燃料，释放大量的人为热，致使城市温度高于郊区，形成“城市热岛”。

城市与郊区冷热不均，会形成热力环流，空气在城市上升，在郊区下降，近地面空气由郊区流入城市，高空则由城市流入郊区。

3．大气的水平运动——风的成因及形成过程
水平气压梯度力是产生大气水平运动的原动力。

在水平气压梯度力作用下，大气要按水平气压梯度力方向即垂直于等压线方向开始作水平运动，但大气一旦运动起来马上就受到地转偏向力作用，使运动方向发生偏转（北半球右偏，南半球左偏）。

对于高空风向，只考虑上述两种力，当上述两种力达到平衡时，风向平行于等压线。

而对于近地面大气中的风而言，除受上述两个力的作用影响外，还受到摩擦力影响，三力达到平衡时，最终使风向与等压线斜交。

这些是理论上的风向，这只考虑等压线平行的情况，而真实的情况是，在海陆热力差异的影响下，等压线出现了闭合中心。

这种气压场中，在气压梯度力、地转偏向力以及摩擦力共同作用下，低气压的气流在北半球按逆时针方向旋转辐合（南半球按顺时针方向旋转辐合）；高气压（反气旋）的气流在北半球按顺时针方向旋转流出（南半球按逆时针方向旋转流出）。

4．三圈环流的形成过程及气压带风带的形成
（1）三圈环流和气压带风带
地表不同纬度受热不均，赤道空气受热最多，因而膨胀作上升运动、而极地空气受热最少，冷却收缩作下沉运动。

这样在近地面和高空同一水平面上存在着气压差异，促使空气由高压向低压流动。

地面上极地向赤道流动的空气在地转偏向力的作用下，在北半球偏转成极
地东风；高空赤道上空流向北极上空，在地转偏向力的作用下，逐渐右偏，到30°N附近成为西风、（由于空气从赤道上空）源源不断流来，在此堆积并下沉，致使这里形成副热带高压（近地面）。

而高空形成低压。

在近地面，在气压梯度力作用下，大气由副热带高压带向南北流出。

向南的一支流向赤道，在地转偏向力作用下形成东北信风。

这样，在赤道与副热带地区之间便形成了低纬度环流圈。

向北的一支在地转偏向力的作用下，形成西风，并与极地东风二者在60°N附近相遇，由于西风比极地东风暖而轻，故西风爬升在冷空气之上，形成极锋，上升气流到高空，又分别流向南北。

向南的一支气流在副热带地区下沉，于是在副热带地区与副极地地区之间构成了中纬度。

由于副极地上升气流到高空便向南北流出，致使近地面的气压降低，形成了副极地低气压带。

同理，三圈环流在南半球同样存在。

我们把这种不同纬度间大气运动形成的风带叫做行星风带。

（2）海陆分布对大气环流的影响
气压带和风带的分布，是不考虑海陆分布和地形影响的理想模式。

但由于地表是海陆相间分布，海陆热力性质差异使同纬度的陆地和海洋在冬季或夏季温度有明显的差异。

夏季大陆比海洋增温快，大陆上形成热低压，高压仅仅保留在海洋上，形成高压中心；冬季，陆地降温比海洋快，陆地上气温比海洋低，陆地上形成高压中心，海洋上形成低压中心。

因此海陆热力性质的差异使气压带和风带局部断裂，分割成一些高低气压中心。

例如，在亚欧大陆上，冬季形成亚洲高压，夏季形成印度低压；在太平洋上夏季形成夏威夷高压，冬季形成阿留申低压。

（3）季风环流的成因及典型季风区
由于海陆热力性质差异，夏季，陆地升温快，气温高，气压低；海洋升温慢，气温低，气压高，风从海洋吹向陆地。

冬季，陆地降温快，气温低，气压高；海洋降温慢，气温高，气压低，风从陆地吹向海洋。

这样在一年中风向就有了变化，这种大范围地区的盛行风向随着季节风向发生转变的现象称为季风。

海陆热力性质对比越强烈，季风现象就越明显，所以最典型的季风现象在东亚，这里有世界上最大的大陆——亚欧大陆，面对世界上最大的大洋——太平洋，海陆热力对比显著。

这里，冬季时，亚欧大陆上形成高气压，纬度越高，降温更快，所以高压偏北，在蒙古附近，故称蒙古高压。

它实际上切断了行星风系中的副极地低
气压带，低压仅保留在太平洋上，太平洋上形成阿留申低压。

风从亚欧大陆吹向太平洋，寒冷干燥。

夏季时，亚欧大陆上形成低气压，纬度越低，升温更快，所以低压偏南，在印度附近，故也称印度低压，它实际上切断了行星风系中副热带高气压带，太平洋上形成夏威夷高压，风从太平洋吹向亚欧大陆，带来丰富水汽，所以夏季降水多。

南亚也是世界上典型的季风区。

但是南亚的季风不完全是因为海陆热力性质差异造成的。

南亚在冬季时，南亚位于亚洲高压的南缘，由高压中心吹来的风到达南亚偏转成东北风。

这便是南亚的冬季风。

由于南亚地处热带，常年高温，海洋和陆地的海陆热力性质差异并不明显，所以夏季时的盛行风并不是由于印度洋和亚欧大陆的海陆热力性质差异形成的，而是由于夏季时，其压带风带北移，南半球的东南信风越过赤道，到达北半球向右偏转形成西南风，这便是南亚的夏季风。

所以说，南亚的夏季风是气压带风带季节移动的结果。

因此南亚的季风气候成因是既有海陆热力性质差异（南亚冬季风）也有气压带风带的季节移动（南亚夏季风）。

总结为下表1。

表1 东亚和南亚的季风环流。