高中地理第二章地球上的大气第一节冷热不均引起大气运动教学案新人教版必修

高中地理第二章地球上的大气第一节冷热不均引起大气运动教学案新人教版必修

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第一节 冷热不均引起大气运动 一、大气的受热过程 1．能量来源：太阳辐射能。 2．直接热源：地面是近地面大气主要、直接的热源。 3．大气对太阳辐射的削弱作用：主要包括吸收、反射和散射。 4．受热过程： A 太阳 辐射能 ――→透过大气 射到地面 地面 增温 ――→以 B 长波辐射形式 向大气传递热量 大气 增温 5．增温方式：辐射热交换。 6．意义 影响着大气的热状况、温度分布和变化 制约着大气的运动状态 [温馨提示] (1)大气对太阳辐射的吸收具有选择性：臭氧强烈吸收紫外线；水汽和二氧化碳主要吸 收红外线。 (2)大气逆辐射是大气辐射的一部分，白天和晚上是始终存在的，并且白天辐射更强。 二、热力环流 1．大气运动 (1)能量来源：太阳辐射。 (2)根本原因：太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的热量差异。 (3)意义 形成大气中热量和水汽的输送 形成各种天气变化 2．热力环流 (1)概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。 (2)形成过程： ①A 地受热，空气膨胀上升，近地面空气密度减小，形成低气压；D 处空气聚集，密度 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 增大，形成高气压。 ②B、F 地冷却，空气收缩下沉，近地面空气密度增大，形成高气压；C、E 处空气密度 减小，形成低气压。 ③水平运动：在同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区。 [温馨提示] (1)垂直方向的气压值总是近地面大于高空，同一水平面上的气压值是高压大于低压。 (2)气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面上的气压 差异引起的。 三、大气的水平运动 1．风形成的过程 2．风形成的原因 (1)直接原因：水平气压梯度力。 (2)根本原因：地面受热不均。 3．高空中的风和近地面的风比较 类型 高空中的风 近地面的风 图示 (北半球) 受力 F1(水平气压梯度力)和 F2(地转偏向 力)共同影响 F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力) 和 F3(摩擦力)共同影响 风向 与等压线平行 与等压线斜交 [温馨提示] (1)影响风力大小的最直接因素是水平气压梯度力，水平气压梯度力越大，则风力越大。 (2)风力大小还要考虑摩擦力的大小，地面障碍越多，阻挡作用越强，摩擦力越大，风 力越小。 (3) 地 转 偏 向 力 不 影 响 风 力 大 小 ， 只 影 响 风 向 ， 北 半 球 右 偏 ， 南 半 球 左 偏 。 知识点 一 大气的受热过程 ——————— 情景导入先思考 ——————— 月球上昼夜温差很大，白天在阳光垂直照射的地方温度高达 127 ℃；月球上的夜晚， 温度可降低到－183 ℃。当月球被地球遮住时，温度会更低。在月食时，地球的阴影投射在 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 月球上，这时月球的温度可以在瞬间下降 300 ℃。月球阳面的温度比沸水高 2 ℃，其阴面 温度低到－243 ℃。 (1)月球上的气温变化为什么会如此剧烈呢？ 提示：月球上没有大气层。 (2)地球、月球与太阳的距离相当，为什么地球上的气温比较稳定呢？ 提示：地球上有大气层，大气具有保温作用。 ——————— 核心要点掌握好 ——————— 一、大气的受热过程 由上图可知，大气的受热过程可归纳为下表： 过程 具体过程 热量来源 Ⅰ 太阳暖 大地 太阳辐射到达地面，地面吸收 后增温 太阳是地面的直接热源 Ⅱ 大地暖 大气 地面增温后形成地面辐射，大 气吸收后增温 地面是近地面大气的直接热源 Ⅲ 大气还 大地 大气增温后形成大气辐射，其 中向下的部分称为大气逆辐 射，它将大部分热量还给地面 通过大气逆辐射把热量还给地 面 二、大气受热过程在实践中的应用 现象 原因 晴朗天空呈蔚蓝色 晴天时，太阳光中的蓝、紫色光易被散射 阴沉天空呈灰白色 阴天时，云层厚，大部分太阳光被反射 日出前、日落后天空明亮 大气的散射作用改变了太阳光的方向 白天多云时气温比白天晴天 时的低 多云时，云层反射作用强，到达地面的太阳辐射少 夜晚多云时气温比夜晚晴天 时的高 夜晚多云时，大气逆辐射强，地面散失热量少 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 晚秋或寒冬霜冻多出现在晴 朗的夜晚 晴朗夜晚，大气逆辐射弱，热量散失多，地面气温低， 易出现霜冻、大雾等现象 青藏高原光照强但气温低 高原上空气稀薄，大气削弱作用小，但保温作用也弱 利用烟雾防霜冻 烟雾能增强大气逆辐射，减少地面热量的散失 ——————— 应用体验不可少 ——————— 读下面大气受热过程图，回答 1～2 题。 1．使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是( ) A．①－②－③ B．①－④－② C．②－③－④ D．③－④－② 2．近地面大气温度随高度升高而递减，其影响因素是箭头( ) A．① B．② C．③ D．④ 解析：1.B 2.B 第 1 题，近地面大气增温的过程是大部分太阳辐射①穿过大气层到达 地面，地面增温后又以地面辐射②的形式将热量传递给大气，大气吸收地面辐射后增温。第 2 题，近地面大气的直接、主要热源是地面辐射②。 3．以下四图中昼夜温差最大的是( ) 解析：选 C 白天晴朗时，大气对太阳辐射的削弱作用微弱，气温较高；夜晚晴朗时， 大 气 的 保 温 效 应 差 ， 地 面 损 失 的 热 量 多 ， 气 温 较 低 ， 故 昼 夜 皆 晴 时 温 差 最 大 。 知识点 二 热力环流 ——————— 情景导入先思考 ——————— 孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛孔明发明的。当年，诸葛孔明被司马懿围困 于平阳，无法派兵出城求救。孔明制成会漂浮的纸灯笼，系上求救的信息，其后脱险，于是 后世就称这种灯笼为孔明灯。 (1)诸葛孔明发明的如此简陋的设施是怎么升空的呢？ 提示：孔明灯里的空气受热后膨胀上升。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 (2)孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理呢？ 提示：热力环流。 ——————— 核心要点掌握好 ——————— 热力环流的形成 1．热力环流的形成——“一个关键、四个步骤” (1)“一个关键”是确定近地面两点的冷热。 热容量大的地球表面，白天气温较低，夜晚气温较高；热容量小的地球表面，白天气温 较高，夜晚气温较低。 (2)“四个步骤”： ①热上升、冷下沉——近地面热空气上升，近地面冷空气下沉。 ②热低压、冷高压——近地面冷的地方形成高压，近地面热的地方形成低压。 ③近地面和高空气压性质相反——近地面为高压，其高空为低压；近地面为低压，其高 空为高压。 ④水平气流从高压流向低压。 2．理解热力环流的形成，关键抓住以下三点关系： (1)温压关系(如上图中甲、乙、丙三地所示)： (2)风压关系：水平方向上，风总从高压吹向低压(如上图中①②③④处风向所示)。 (3)等压面凸凹关系：近地面与高空等压面凸起方向相反。 ——————— 方法技巧很重要 ——————— 等压面图的判读方法 等压面是空间气压值相等的点组成的面，等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的 线。等压面图表示气压的垂直分布状况，等压线图表示气压的水平分布状况。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 (1)在同一地点不同海拔高度上，海拔越高，气压越低。如图 PA>PE。 (2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图 PAB>C>D 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 C．热力环流是大气运动最复杂的形式 D．气压：D>A>B>C 4．如果此图表示的是山谷风示意图，那么上升气流③表示的可能是( ) ①白天的谷地 ②白天的山坡 ③夜晚的谷地 ④夜晚的山坡 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：3.A 4.B 第 3 题，由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流，是大 气运动最简单的形式。A 处空气冷却收缩下沉，近地面形成高压；B 处空气受热上升形成低 压。因此，就气压来看，应是 A>B>C>D；就温度而言，应为 B>A>C>D。第 4 题，在山区，白 天山坡上的空气增温强烈，暖空气沿坡上升，形成谷风；夜晚山坡上的空气因为热量散失多， 温度降低幅度大，密度增大，因而沿坡下沉流入谷地，形成山风。 知识点 三 大气的水平运动 ——————— 情景导入先思考 ——————— 在高空中飞行的飞机一般不会遇到上升气流和涡旋，所以在高空飞行比在低空飞行要安 全。 请说明出现这一现象的原因。 提示：高空中的气流运动由于没有受到摩擦力的影响，大气以水平运动为主。 ——————— 核心要点掌握好 ——————— 一、三种不同受力情况对风向的影响比较 受力状况 风向 风压规律 图示 只受水平气压梯度力 影响时 风向由高压指向低压 且与等压线垂直 受水平气压梯度力与 地转偏向力共同影响 时 风向与等压线平行 在北半球背风而立， 右边为高压，左边为 低压；南半球反之 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 受水平气压梯度力、 地转偏向力和摩擦力 共同影响时 风向与等压线有一个 夹角 在北半球背风而立， 左前方为低压，右后 方为高压；南半球反 之 二、风向的应用 1．判断气压的大小：顺着风向，气压值越来越小。 2．判断南北半球：向右偏→北半球；向左偏→南半球。 3．判断近地面和高空(高空忽略摩擦力)：风向与等压线的关系：斜交→近地面；平行 →高空。 4．判断高压和低压：观测者背风而立，北半球高压中心位于其右后方，南半球高压中 心位于其左后方。 ——————— 方法技巧很重要 ——————— 在等压线图上确定某一地点风向的方法 第一步，在等压线图中，按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压 指向低压，但并不一定指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。 第二步，确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球) 偏转 30°～45°角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图(以北半球为例，单位 hPa) 所示。 在等压线图上判断风向时，可用“左右手法则”，北半球用右手，南半球用左手。具体 方法是：“伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是气 流偏转方向”。高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面风向与水平气压梯度力方向 成一锐角。如下图(单位：hPa)： ——————— 应用体验不可少 ——————— 读北半球近地面风向示意图，回答下列问题。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 9 (1)力的名称：a________，c________，d ________。 (2)a 力的指向与等压线之间的关系是________________________________________ __________，其方向由________指向_________________________________________。 (3)若无 d，只受 a、c 影响，b 最终将与________平行。 (4)在实际大气中，b 与等压线之间____________________________________________。 解析：从图中可以看出，箭头 a 是垂直于等压线，并且从高压指向低压，所以是水平气 压梯度力。箭头 b 是大气实际水平运动的方向(风向)。由图可见，风向与等压线或水平气压 梯度力(a)之间有一个交角，与地转偏向力(c)呈 90°夹角，与摩擦力(d)的方向相反，在实 际大气中，b 同时受到三种力的作用，它与等压线斜交(北半球向右偏)，假设 b 同时只受到 水平气压梯度力和地转偏向力两种力的作用，b 的方向将最终与等压线平行。 答案：(1)水平气压梯度力 地转偏向力 摩擦力 (2)垂直于等压线 高压 低压 (3)等压线 (4)并不完全平行，而是有个交角 热力环流形成示意图的判读 [经典母图] 热力环流形成示意图 [判读技巧] 1．明确热力环流的形成过程 太阳辐射的差异→地面冷热不均→大气的垂直运动(热上升或冷下沉)→水平气压差异 →水平运动(大气由高压区流向低压区即形成风)。 2．知道气压变化及等压面弯曲 (1)近地面冷却→空气收缩下沉→近地面空气密度增大，形成高气压→等压面凸向高处 →对应高空形成低压→等压面凸向低处。 (2)近地面受热→空气膨胀上升→近地面空气密度减小，形成低气压→等压面凸向低处 →对应高空形成高压→等压面凸向高处。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 10 3．学会比较气压 (1)近地面气压与高空气压形式相反，即当近地面是低压时，对应高空为高压；近地面 是高压时，对应高空为低压。 (2)对于同一海拔高度的不同地点而言，高气压区气压值高于低气压区气压值。 (3)对于同一地点而言，不同高度上，气压总是随高度的增加而降低。高空无论是“高 压”还是“低压”，其气压都不会比近地面的气压高。 [常见变式图] 1．海陆风示意图 2．山谷风示意图 3．城市风 4．沙漠和林地之间 [演练冲关] 读图，回答 1～2 题。 1．四点中气压最高的是( ) A．A 点 B．B 点 C．C 点 D．D 点 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 11 2．有关图中各点大气运动和天气的叙述，正确的是( ) A．A 点为下沉气流 B．高空大气由 D 点流向 B 点 C．近地面大气由 A 点流向 C 点 D．C 点在高压控制下，是晴朗天气 解析：1.C 2.D 第 1 题，根据高空等压面的弯曲情况可判断出近地面 A 和 C 两地的气 压和气温状况。A 处高空等压面向高处凸出，说明了 A 处的气流为上升运动，气温较 C 处高， 气压则较 C 处低。第 2 题，从上题解析可知，A 处气温高于 C 处，气流上升，气压较低；C 处气温低气流下沉，气压较高；水平方向气流从高压流向低压，气流由 C 处流向 A 处，B 处 气流流向 D 处。气流上升的地区往往形成阴雨天气，气流下沉的地区，天气晴朗，C 处气流 下沉形成高压，为晴朗的天气。 自某城市市中心向南、向北分别设若干站点，监测城市气温的时空分布。监测时间为 8 日(多云)9 时到 9 日(晴)18 时。监测结果如下图所示。据此完成 3～4 题。 3．监测时段被监测区域气温( ) A．最高值多云天高于晴天 B．白天变化晴天比多云天剧烈 C．从正午到午夜逐渐降低 D．白天变化比夜间变化平缓 4．下列时间中热岛效应最强的是( ) A．8 日 15 时左右 B．8 日 22 时左右 C．9 日 15 时左右 D．9 日 18 时左右 解析：3.B 4.B 第 3 题，多云天，大气对太阳辐射的削弱作用强，最高气温低于晴天， A 错误；气温最高值出现在午后，而不是正午，C 错误；从图中可以看出气温变化最剧烈处 在 9 日 8～13 时，D 错误；从题中信息可以判断 8 日为多云，9 日为晴天，晴天时白天气温 变化更剧烈，故 B 正确。第 4 题，从图中可知，备选项中城区与郊区温差最大值出现在 8 日 22 时左右，故城市热岛效应最强的时刻为 8 日 22 时左右。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 12 下面的左图为某同学做的模拟温室效应的小实验示意图，右图为太阳辐射略图。据此完 成 1～2 题。 1．左图中两支同样的温度计静置在阳光下，一刻钟后，透明玻璃瓶内温度计读数与瓶 外的相比( ) A．高 B．低 C．相同 D．难以判断 2．右图中与全球变暖相对应的大气热力作用是( ) A．① B．② C．③ D．④ 解析：1.A 2.D 透明玻璃瓶具有保温作用，故透明玻璃瓶中的温度比瓶外的温度高。 ④为大气逆辐射，它与全球变暖有关。 暑假期间，济南市的某同学到威海市旅游，她发现当地风向具有明显的昼夜变化，并绘 制如下示意图。读图，回答 3～4 题。 3．图示时间( ) A．陆地气温较低 B．正值白天 C．海面气压较低 D．正值夜晚 4．造成上述大气运动的根本原因是( ) A．高低纬之间的热量差异 B．海陆之间的热量差异 C．水平气压梯度力 D．地转偏向力 解析：3.B 4.B 第 3 题，白天，陆地气温高，气压低，海洋气温低，气压高，风从海 洋吹向陆地。第 4 题，图示大气运动形式为热力环流，其根本原因是海陆之间的热量差异。 读图，回答 5～6 题。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 13 5．若图示为热力环流形式，则 a 地与 b 地的气压(P)和气温(T)状况是( ) A．Pa > Pb；Ta > Tb B．Pa < Pb；Ta＜Tb C．Pa < Pb；Ta > Tb D．Pa > Pb；Ta < Tb 6．若图示地区在北半球，理论上 c、d 之间的稳定水平气流方向(风向)为( ) A．东风 B．西北风 C．南风 D．西南风 解析：5.D 6.A 第 5 题，由图中垂直气流方向可知，a 地气流下沉，b 地气流上升， 故气压 Pa >Pb，气温 Ta PN ，则 O 点风向为( ) A．⑥或⑦ B．②或⑥ C．④或⑧ D．③或④ 10．若此图表示高空等高面，PMPN，可推知⑤为水平气压梯度力，因是北半球，所 以风向相对于水平气压梯度力向右偏，若是近地面，则偏转为⑥风向；若为高空，则偏转为 与等压线平行的⑦风向。第 10 题，在高空风向与等压线平行，若在北半球则为③风向，若 在南半球则为⑦风向。 一、选择题 读下表和大气受热过程示意图，回答 1～2 题。 部分城市某日天气预报表 城市 天气现象 (白天/夜间) 最高温/最低温 北京 28 ℃/18 ℃ 上海 25 ℃/19 ℃ 哈尔滨 24 ℃/11 ℃ 西宁 22 ℃/3 ℃ 1．该日昼夜温差最小的城市是上海，图中能反映其原因的是( ) A．①② B．②③ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 15 C．③④ D．②④ 2．据表判断，下列说法正确的是( ) A．北京该日最高气温出现在 12 时 B．上海该日的降水可能是受台风影响所致 C．哈尔滨该日的大雾天气可能是冬季气温降低所致 D．该日北京的最高气温比西宁高是因为距海近 解析：1.D 2.B 第 1 题，昼夜温差小说明白天大气对太阳辐射的削弱作用强，夜晚 大气的保温作用强。第 2 题，一天的最高气温一般出现在午后，而不是 12 时，A 错；该日 哈尔滨最低气温为 11 ℃，不可能为冬季，C 错；距海越近，受海洋影响越大，最高气温应 该较低，D 错误；从气温可以判断此时上海为夏季，可能受台风影响，产生降水。 读某地近地面和高空四点气压图，回答 3～4 题。 3．若近地面和高空四点构成热力环流，则流动方向为 ( ) A．O→P→M→N→O B．P→O→M→N→P C．M→N→P→O→M D．N→M→O→P→N 4．下面图中正确表示 N 地在垂直方向上等温面与等压面配置的是( ) 解析：3.A 4.A 第 3 题，气流总是由高压区流向低压区，则近地面由 M 流向 N，高空 由 O 流向 P；依据热力环流图可判断，图中 M、N 为近地面两点，O、P 为高空两点，且 O、P 分别对应位于 N、M 上空；M 地气压高，说明是近地面气温较低处，气流由 P 下沉至 M；则 N 为近地面气温较高处，气流上升至 O。故 A 项正确。第 4 题，图中显示 N 地为近地面热低压 区，故气温高于两侧、气压低于两侧同一高度，则 A 项正确。 一般情况下，空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。下图示意北半球中纬某 区域的地形和 8 时气温状况剖面。高空自西向东的气流速度约 20 km/h。据此完成 5～6 题。 5．此时甲、乙、丙三地的大气垂直状况相比较( ) A．甲地比乙地稳定 B．乙地对流最旺盛 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 16 C．乙地比丙地稳定 D．丙地最稳定 6．正午前后( ) A．甲地气温上升最快 B．乙地可能出现强对流天气 C．丙地刮起东北风 D．甲地出现强劲的偏南风 解析：5.D 6.B 第 5 题，垂直方向上，温差越大，大气对流运动越强烈，大气越不稳 定。图中甲、乙、丙三地由地面距离高空 2 500 m 高空范围内，垂直温差最小的是丙地，故 丙地大气最稳定。第 6 题，图中信息显示，8 时甲地附近地面和高空温差最大，故冷气团到 达甲地附近上空。正午时，甲地上空被冷气团占据，气温下降；从 8 时开始，一直到午后， 由于乙地气流不断对流上升，在高空形成厚厚的对流雨云，加上高空自西向东的气流正午前 后到达乙地上空，乙地上冷下热，使对流更加旺盛，加上水汽充足，乙地可能会形成对流雨， 因此可能出现强对流天气，B 正确；乙地为低压，甲、丙两地为高压，因此丙地刮起东南风， 甲地出现西北风，答案 C、D 都不正确。 下图示意某区域某月近地面等压线，图中 N 地气压高于 P 地。读图完成 7～8 题。 7．N 地风向为( ) A．东北风 B．东南风 C．西北风 D．西南风 8．M、N、P、Q 四地中，风力最强的是( ) A．M 地 B．N 地 C．P 地 D．Q 地 解析：7.A 8.D 第 7 题，由题意可知，P 地气压低于 N 地，则 N 地的气压梯度力垂直 于 N 地的等压线，由北指向南；根据纬度确定该地位于北半球，在地转偏向力的影响下，风 向右偏，因而 N 地风向为东北风。第 8 题，从图中四地来看，Q 地等压线最密集，风力最大。 二、综合题 9．读华北地区某城市 2015 年 11 月 13 日 20 时的气温(单位：℃)实况图，回答下列问 题。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 17 (1)此图反映了城市所具有的________效应。在这种效应的作用下，如不考虑其他因素， 当晚城郊之间风向应该是___________________________________________________。 (2)形成此图所示效应的主要原因是( ) A．城市生产和生活活动释放大量热量 B．城市建筑对太阳辐射的反射率大 C．城市高层建筑的不断增多 D．城市上空云量少，对太阳辐射的削弱作用小 (3) 一 般 而 言 ， 城 区 的 降 水 几 率 ________( 大 于 或 小 于 ) 郊 区 ， 主 要 是 因 为 ______________ ________________________________________________________________________。 (4)据下图画出城区和郊区近地面的等压面及等温面示意图。 解析：第(1)题，城区气温高，而郊区气温低，反映了城市具有的热岛效应。晚上，风 由郊区吹向市区。第(2)题，形成城市热岛效应的主要原因是城市生产和生活活动释放大量 的热量。第(3)题，由于城区空气对流上升运动强烈及烟尘多，导致城区降水几率大于郊区。 第(4)题，近地面，城区等压面向近地面弯曲，等温面向高空凸出，郊区相反。 答案：(1)热岛 由郊区吹向市区 (2)A (3)大于 城区空气对流上升运动；城区凝结核多，水汽容易凝结 (4)画图略。