示范教案(大气环境 第2课时)

第2课时教学过程导入新课师（创设情境）除夕之夜，一家人围着火炉吃火锅，这时桌子上方的日光灯却在不停地晃动。

请同学们考虑这是为什么？生由于受到热力作用，大气便会运动。

师那么造成这种运动的原因是什么？有什么特点？又会对气压产生什么影响呢？今天我们就来了解这些问题。

板书：二、全球气压带、风带的分布和移动（一）热力环流形成的原理推进新课师假设地面上有A、B、C三地，且具有在高空的平直等压面：由下往上依次是1010（百帕）、1005（百帕）、1000（百帕）。

此时，同一水平面气压相等，等压面与地面平行（图1）。

试问：此时三地的大气处于什么状态？生大气稳定状态，如图2所示。

师据图讲解，如果我们在A地放一个大火炉，则显然A地近地面受热，处于冷热不均状态，A地大气膨胀上升到上空积聚起来，上空空气密度增大，那么这里的气压就会高。

为什么我们说密度大，气压就会高呢？其实很明显，在中学物理已学到：P=ρgh，这里为同一高度，ｈ是不变值，因此ρ大，P也大。

那么在A高空由于ρ增大，就形成了相对于同一高度的B、C两地高空的高气压。

另外在B、C两地放一些大冰块，B、C两地冷却，空气收缩下沉，上层空气密度减小，形成了在同一高空A处相对大密度，B、C两地的小密度（图3）。

也就是形成了B、C两地高空的低气压。

而A地的空气上升后，近地面的空气密度减小，气压比周围地区低，成为低气压；B、C 两地则为高气压。

就形成了如图4的等压面。

上空的空气便从A地分别向B、C两侧扩散；近地面的空气又从B、C两地流回A地补充其上升的空气。

这样就形成了环流，这种由于冷热不均引起的空气环流我们称之为热力环流（图5）。

师在上述热力环流中，A处近地面为低气压，高空为高气压。

是否近地面的气压比高空低？学生讨论回答。

师我们所说的气压是大气压强的简称，这里的气压高低是指同一水平面上的气压高低，也就是要么同在高空，要么同在近地面的气压比较。

而对同一地区，气压总是近地面要比高空高。

（画图示范）因为某点的气压就是该点至大气上界的单位面积空气柱重量。

显然a点比b点的空气柱要长，因此，也就是说越靠近地面气压就越高，在同一地区就不需要比较气压，而我们讲的气压的高低指的是不同地点同一水平面上的气压高低。

因此上图中A点是近地面的气压，也就永远大于高空的气压。

师举例联想印证上述结论：初中物理课上，我们做过一个演示实验，即观察量筒壁不同高度小孔的水喷的远近的实验，实验结果是什么？生实际是最下面的孔水喷的最远。

投影：列举实例，巩固热力环流的基本原理。

生完成教材P48活动。

师（提问）检查学生答题情况。

引导点拨，突破难点：师第3题中P点夏季的盛行风向为东南风，若不考虑盛行风向的影响，仅考虑上海本地区的气温分布和气压的关系，P点此时近地面的风向如何呢？投影：“城市热岛图”，引导学生绘图分析。

师讲解：由于城市中工厂、家庭和机动车辆的热量排放，以及城市建筑物高而密集的原因，使城市和郊区相比，气温偏高，这样城市变成了一个温暖的岛屿——“城市热岛”。

在上海市观测到热岛强度（即城乡温差）为68 ℃（1979年11月13日）。

由于“热岛”的存在，城市中盛行上升气流，而在郊区为下沉气流，这样在城市与郊区之间便形成了小型的热力环流。

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，除以上我们分析的城市风外，海陆风、山谷风都是热力环流在自然界的具体体现。

下面请你再利用热力环流的原理，完成对海陆风成因的分析。

投影：“海滨地区海陆位置图”，通过探究式的学习，学生自主获取结论。

生（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。

在图中标出：图A中，陆——低，海——高；图B中，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）标出环流风向图。

（4）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。

师通过以上自主学习我们知道，海陆热力性质不同，海水热容量大，陆地热容量小，因此海水升温降温较慢，陆地升温降温则较快。

从而在一天之中形成了海陆风。

师如果将白天换成夏季，将夜间换成冬季，情况又会怎样？如果地球上在赤道和两极之间存在热力环流，这个热力环流应该怎样呢？关于这些问题，请大家课后慢慢思考。

通过刚才的学习，我们知道了大气为什么会运动，接下来我们也更想搞清楚大气怎样运动？师大气既然要运动，从物理学的角度来理解，肯定会有力的作用。

那么到底是什么力促使大气运动的呢？板书：（二）大气的水平运动生阅读教材插图，找出水平气压梯度及水平气压梯度力的概念。

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。

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

师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？生分析一个力(水平气压梯度力)作用下，大气运动的方向和速度：师大气运动的速度是由什么决定的？生水平气压梯度力的大小。

师水平气压梯度力的大小由谁决定？生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。

师水平气压梯度力的方向应该是怎样的？生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，在水平气压梯度力和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，这个过程是水平气压梯度力和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：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。

师那近地面的风又会是怎样的呢？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。

（引导学生探究分析）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。

师摩擦力的方向与风向是什么关系？生永远和风向相反。

师摩擦力对风速有没有影响？生有影响。

师大气的水平运动受水平气压梯度力和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、地转偏向力和摩擦力三个力的作用时，风向又会发生怎样的偏转呢？生风向与等压线之间有一个夹角。

师风向与等压线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）课堂小结通过以上的学习我们了解了热力环流的形成原理。

知道了太阳辐射在地表的差异分布，造成了不同地区的气温不同，继而导致水平方向上各地区的气压差异，产生了水平气压梯度力，并最终引起了大气运动。

逐步了解了在大气水平运动的过程中，高空风与低空风的最大差异在于高空风的运动摩擦力几乎可以忽略不计，那里的空气运动只受水平气压梯度力和地转偏向力的作用，而近地面的风向，则是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果。

板书设计二、全球气压带、风带的分布和移动（一）热力环流形成的原理（二）大气的水平运动活动与探究探究课题：证明生活中热力环流的存在探究内容：虚拟实验当室内外温差较大（室外气温较低）时，如果将门稍稍打开，只留一条空隙，将点燃的卫生香放在门的下沿处和上沿处，观察烟雾的流向。

你会发现在门的下沿处，烟雾飘向室内，同时也会感觉到凉风嗖嗖地往室内钻；而在门的上沿处，烟雾则是飘向室外的。

而且室内外温差越大，这一小实验效果越明显，有兴趣的同学可以动手做一做。

尝试分析产生这种现象的原因。

探究过程、办法：①引导学生注意观察，弄清烟雾流向（风向）与气压高低的关系；②根据热力环流的原理，指导学生画出气流运动示意图辅助分析。

探究结果：学生合作探究，组内交流，作出图示，并能运用所学知识解释产生此现象的原因。