2020版高中地理第二章第一节大气的热状况与大气运动第2课时学案中图版必修1
第2课时 热力环流和大气的水平运动——风
[学习目标] 1.理解热力环流的形成原理，并能利用所学知识解释有关的自然现象，如城市风。2.理解大气水平运动的成因，掌握高空风和近地面风的形成及特点。3.掌握等压线图和等压面图的判读方法及应用。
一、热力环流
1.概念
由地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动的最简单的形式。
2.形成过程
(1)垂直运动
(2)水平运动
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3.常见形式：海陆风、山谷风、城市风。
判断
1.上图中A′的气压高于A。( × )
2.同一水平面上，气温高的地方，气压低。( √ )
3.在垂直方向上，海拔越高气温越低，气压也越低。( √ )
二、大气的水平运动——风(北半球)
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：地表受热不均。
3.低空风和高空风的成因(以北半球为例)：
类型
受力示意图
风向
高空风
F为水平气压梯度力；P为地转偏向力；v为风向，平行于等压线
低空风
F为水平气压梯度力，P为地转偏向力，f为摩擦力，风向与等压线斜交
判断
1.水平气压梯度力垂直于等压线，并由高压指向低压。( √ )
2.摩擦力与风向相反，使风速减小。( √ )
3.摩擦力只影响风速，不影响风向。( × )
4.地转偏向力始终与风向垂直，只改变风向，不影响风速。( √ )
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探究点一 热力环流
孔明灯又叫天灯，相传是由三国时期的诸葛亮发明的。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，其后果然脱险，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天灯是怎么升空的？
(2)孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理？
(3)在下图中绘制热力环流，将A、B、C、D四点按气压和气温由大到小的顺序分别排序，并说明判断过程。
答案 (1)孔明灯里的空气受热后膨胀上升。
(2)热力环流。
(3)
气压：PA>PD>PC>PB。在高空和近地面各画一条水平线作参照，近地面气压高于高空，PA、PD>PB、PC；等压面下面点的气压高于等压面上面的点，PA>PD，PC>PB。
气温：TD>TA>TC>TB。在高空和近地面各画一条水平线作参照，近地面气温高于高空TA、TD>TB、TC；盛行上升气流处近地面空气温度高于同高度地点，TD>TA；上升气流使C处温度升高，TC>TB。
1.热力环流的形成
热力环流的形成过程：近地面冷热不均→气流的垂直运动(上升或下沉)→近地面和高空在水平面上的气压差异→大气的水平运动→形成高低空热力环流。如下图所示：
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2.几种常见的热力环流形式
热力环流是一种最简单的大气运动形式。海陆热力性质不同、山谷和山坡受热不均、人类活动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下：
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(1)海陆风
(2)山谷风
(3)市区与郊区之间的热力环流
热力环流中“三个关系”的判读方法
(1)气温与气压的关系：近地面气温高，空气膨胀上升，形成低压，高空形成高压；近地面气温低，空气冷却下沉，形成高压，高空形成低压(如上图中甲、乙、丙三地所示)。
(2)风与气压的关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压(如上图中①②③④所示)。
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(3)等压面的凸凹与气压高低的关系：等压面凸向高处的为高压，凹向低处的为低压，可形象记忆为“高凸低凹”(如下图所示)。
(2018·宁夏期中)读图，回答1～2题。
1.如果此图为热力环流侧视图，则以下说法正确的是( )
A.引起热力环流的原因是地面冷热不均
B.温度：A>B
C.热力环流是大气运动最复杂的形式
D.气压：D>A>B>C
2.如果此图是城市热岛环流侧视图，在②处进行植树造林，对城市空气起到的作用是( )
A.增温和增湿 B.净化和增温
C.净化和增湿 D.减湿和降温
答案 1.A 2.C
解析 第1题，热力环流是地面冷热不均引起的，它是大气运动最简单的形式，从图中可知A处气流下沉，B处气流上升，故温度B>A。根据海拔越高气压越低，可知A、B两地气压高于C、D两地；根据水平气流由高压流向低压可知A>B、C>D，故四地气压为A>B>C>D。第2题，若图示为城市热岛环流侧视图，在②处植树造林，可以对城市空气起到净化和增湿作用。
探究点二 大气的水平运动
1.根据以下材料，回答问题。
风力发电是把风的动能转化为电能，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。理论上讲，高空风能项目效益要显著高于低空风电项目。美国环境和气候科学家在报告中指出：来自高空急流的风所生成的能量是全球所需能量的100多倍。
请按以下三种情况，描述风向的特点并以北半球为例画出示意图。
(1)受单一水平气压梯度力的作用：_________________________________。
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(2)高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用：___________________。
(3)近地面大气受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用：_______________。
答案 (1)受单一的水平气压梯度力的作用：风向垂直于等压线。
(2)高空大气受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用：风向平行于等压线。
(3)近地面大气受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用：风向与等压线斜交。
2.读“北半球某海平面等压线图”，回答下列问题。
(1)在图中用文字标出高压中心和低压中心。
(2)比较A、B两地的风力大小，并说明原因。
(3)在图中分别画出A、B两地的风向。(用虚线画出水平气压梯度力，用实线画出风向)
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答案 (1)
(2)A处的风力较大，原因是该处的等压线密集，水平气压梯度力大。
(3)见上图。
1.影响风的三种力
作用力
方向
大小
对风的影响
风速
风向
水平气压梯度力
始终与等压线垂直，由高压指向低压
等压线越密集，水平气压梯度力越大
水平气压梯度力越大，风速越大
垂直于等压线，由高压指向低压
地转偏
向力
始终与风向垂直
大小随纬度增大而增加，赤道为零
不影响风速大小
北半球使风右偏，南半球使风左偏
摩擦力
始终与风向相反
大小与下垫面性质有关，下垫面越粗糙，摩擦力越大，反之越小
使风速减小
与其他两力共同作用，使风向斜穿等压线
2.风力的判读
(1)同一幅图，等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大；等压线越稀疏，风力越小。
(2)不同图幅，两条相邻等压线差值越大，水平气压梯度力越大，风力越大；差值越小，风力越小。
3.风向的确定
第一步：画出与等压线垂直的水平气压梯度力。
第二步：确定南北半球。
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第三步：按照地转偏向力“南左北右”的偏转规律画出与水平气压梯度力成30°～45°偏角的风向。(如下图)
下图示意一等高面。M、N为等压线，其气压值分别为PM、PN，M、N之间的气压梯度相同。①～⑧是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O点空气运动的可能方向。读图，回答3～5题。
3.若此图表示北半球，PM>PN，则O点风向为( )
A.⑥或⑦ B.②或⑥ C.④或⑧ D.③或④
4.若此图表示高空等高面，PM
PN时，⑤为水平气压梯度力，⑦为北半球高空风向，⑥为近地面风向。第4题，高空风向与等压线平行，PMPC，PB>PD。
②因地面冷热不均，导致同一水平面上出现气压差异，进而造成等压面发生弯曲，同一水平面上，等压面上凸处气压高，下凹处气压低，即PC>PD，PB>PA。
③同一垂直方向上，近地面和高空的气压状况相反，若近地面为高压，则高空为低压。
(2)判断下垫面的性质
①判断陆地与海洋(湖泊)：夏季，等压面下凹者为陆地、上凸者为海洋(湖泊)。冬季，等压面下凹者为海洋(湖泊)、上凸者为陆地。
②判断裸地与绿地：裸地同陆地，绿地同海洋。
③判断城区与郊区：等压面下凹者为城区、上凸者为郊区。
(3)判断近地面天气状况和气温日较差
等压面下凹处，多阴雨天气，日较差较小，如上图中A地；等压面上凸处，多晴朗天气，日较差较大，如上图中B地。
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(1)判断A、B、C、D四地的气压高低。
(2)判断A、B两处下垫面的性质。
(3)判断A、B两处的天气状况和气温日较差的大小。
(1)PB>PA>PC>PD。
(2)①若A、B为陆地或海洋
夏季：A为陆地，B为海洋
冬季：A为海洋，B为陆地
②若A、B为裸地或绿地
夏季：A为裸地，B为绿地
冬季：A为绿地，B为裸地
③若A、B为城区或郊区
A为城区，B为郊区
(3)A处多阴雨天气，气温日较差小；
B处多晴朗天气，气温日较差大。
读“某地近地面和高空四点气压图”，回答(1)～(2)题。
(1)若近地面和高空四点构成热力环流，则流动方向为( )
A.M→N→O→P→M
B.P→O→M→N→P
C.M→N→P→O→M
D.N→M→O→P→N
(2)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( )
答案 (1)A (2)A
解析 第(1)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(2)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。
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(2018·桂林高中期中)读图，回答1～2题。
1.上图表示的是( )
A.北半球高空大气运动
B.南半球高空大气运动
C.北半球近地面大气运动
D.南半球近地面大气运动
2.图中箭头①表示( )
A.地转偏向力 B.水平气压梯度力
C.摩擦力 D.风向
答案 1.A 2.A
解析 第1题，从图中可知风向右偏，且最终风向与等压线平行，故该图为北半球高空中的风。第2题，图中箭头①始终垂直于风向，为地转偏向力。
3.(2018·昆明期中)读“北半球某地的气压分布图”，完成下列各题。
(1)判断甲、乙、丙、丁四地气压的大小关系：________________________；并在图中用箭头标出环流模式。
(2)甲、乙两地中气温较高的是____________地，其对应的天气状况常为____________天气，气温日较差较大的是__________地。
(3)假若图示环流为城市热岛环流，则表示郊区的是____________地。
(4)在图中画出高空的等压面弯曲状况。
答案 (1)甲>乙>丙>丁 画图略(呈逆时针流动)
(2)乙 阴雨 甲 (3)甲
(4)画图略(与近地面弯曲方向相反)。
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解析 (1)根据近地面等压面的弯曲状况可知，甲地气压高于乙地，由此可知四地气压的大小关系为甲>乙>丙>丁，热力环流呈逆时针流动。(2)图中乙地气温较高，气流上升，多阴雨天气；甲地气流下沉，多晴朗天气，气温日较差较大。(3)假若图示环流为城市热岛环流，则甲处表示郊区，乙处表示市区。(4)根据近地面和高空等压面相反可画出高空等压面。
4.读“大气中的风向图”，回答下列问题。
(1)①与等压线的关系是__________________，其方向是________________。
(2)若无④，只受①③影响，则②与等压线的关系是__________，①与③的关系是________。
(3)实际大气中的②与等压线的关系是____________。此图表示的地区在________半球。
(4)图中M、N两地相比，风力较大的是____________地，原因是_____________________。
答案 (1)垂直 由高压指向低压
(2)平行 大小相等，方向相反
(3)成一夹角 北
(4)N N地等压线密集，水平气压梯度力大，风力大
解析 解答本题的关键是理解水平气压梯度力、摩擦力、地转偏向力与风向、风速之间的关系。图中①垂直于等压线，由高压指向低压，应为水平气压梯度力；②与等压线成一夹角，从高压指向低压，应是风向；③与风向垂直，应为地转偏向力；④与风向方向相反，应是使风速减小的摩擦力。
(2017·天津统考)湖陆风是在较大水域和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性天气现象。如图为“洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图”。据图完成1～2题。
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1.据图文材料可知，此时( )
A.①处为陆风
B.②处盛行上升气流
C.③处风力小于①处
D.④处更易形成降水
2.关于城市与湖陆风相互影响的叙述，正确的是( )
A.城市地面硬化使湖陆风减弱
B.围湖造陆使湖陆风增强
C.湖陆风使城市昼夜温差减小
D.湖陆风使城市湿度下降
答案 1.D 2.C
解析 第1题，由示意图的风向标可判断①处气流由湖泊吹向陆地，为湖风；白天陆地比湖泊增温快，④处陆地气流上升，易形成降水；②处湖泊气流下沉，③处比①处风力大。第2题，白天，湖陆风由湖泊吹向城市；夜晚，湖陆风由城市吹向湖泊，可减小城市昼夜温差，增加城市湿度。
“冷岛效应”指地球上干旱地区的绿洲、湖泊，其夏季昼夜气温比附近沙漠、戈壁低，温差最大可达30 ℃左右，这是由于周围戈壁沙漠的高温气流在大气的平流作用下，被带到绿洲、湖泊上空，形成了一个上热下冷的大气结构，形成一种温润凉爽的小气候。读图，完成3～4题。
3.“冷岛效应”形成的根本原因是( )
A.受控大气环流的差异
B.绿洲与沙漠热力性质差异
C.阳光照射强弱的差异
D.绿洲与沙漠距海远近不同
4.图中甲、乙、丙、丁四地，“冷岛效应”最显著的是( )
A.甲地 B.乙地
C.丙地 D.丁地
答案 3.B 4.D
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解析 第3题，根据材料，“冷岛效应”是由于周围戈壁沙漠的高温气流在大气的平流作用下，被带到绿洲、湖泊上空，形成了一个上热下冷的大气结构，绿洲与沙漠温度不同是因为绿洲与沙漠热力性质差异，所以形成的根本原因是绿洲与沙漠热力性质差异，B对。第4题，读图，图中甲、乙、丙三地的绿洲面积小，“冷岛效应”不明显，A、B、C错。丁地位于图示西部地区，绿洲面积大，“冷岛效应”最显著，D对。
(2018·南昌期中考试)如图为“对流层大气某要素等值面垂直分布图”。据此回答5～6题。
5.若a、b、c、d、e为不同温度值，则气压值的大小比较正确的是( )
A.甲>乙>丙>丁
B.乙>甲>丁>丙
C.甲>乙>丁>丙
D.乙>甲>丙>丁
6.若a、b、c、d、e为不同气压值，则甲、乙、丙、丁四地的气流运动方向是( )
A.甲→乙→丁→丙→甲 B.丁→丙→甲→乙→丁
C.乙→甲→丙→丁 D.乙→甲→丙→丁→乙
答案 5.C 6.D
解析 第5题，若a、b、c、d、e为不同温度值，根据气温垂直分布规律可知五地气温是a>b>c>d>e，由此可知乙地气温高、气压低，甲地气温低、气压高，结合热力环流原理可知四地气压值大小为甲>乙>丁>丙。第6题，若a、b、c、d、e为不同气压值，则乙地为高压，甲地为低压，根据热力环流原理可知四地气流运动方向为乙→甲→丙→丁→乙。
等压线是某一水平面上气压相同各点的连线。据此回答7～8题。
7.下列四幅等压线图中，P点所在位置风力最大的是( )
8.B图(北半球)中P地的风向为( )
A.东北风 B.东南风
C.西南风 D.西北风
答案 7.C 8.A
解析 第7题，C、D图中气压梯度大于A、B图中，且C图中P处等压线最密集，故P点所在位置风力最大的是C图。第8题，P点在北半球，北部为高压，故P点的风向为东北风。
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(2018·甘肃四校联考)下图为“北半球等压线图”(单位：hPa)。读图回答9～10题。
9.如果所示等压线位于近地面，F1、F2、F3为A处空气所受的外力的方向，则F1、F2、F3依次为( )
A.摩擦力、气压梯度力、地转偏向力
B.气压梯度力、摩擦力、地转偏向力
C.地转偏向力、摩擦力、气压梯度力
D.摩擦力、地转偏向力、气压梯度力
10.如果所示等压线位于高空，F1为气压梯度力方向，则风向是( )
A.① B.② C.③ D.④
答案 9.B 10.D
解析 第9题，气压梯度力的方向应与等压线垂直，且由高压指向低压，故F1为气压梯度力，只有B项符合该要求，所以可以判断B项正确。第10题，高空大气受气压梯度力和地转偏向力的共同作用，风向与等压线平行，又因位于北半球，所以可以判断④表示的风向正确。
(2018·山西太原高一月考)读“北半球某地近地面气压分布(单位：百帕)示意图”，完成11～12题。
11.图中四地中风速最大的是( )
A.① B.② C.③ D.④
12.图中④处风向可能是( )
A.西北风 B.东北风
C.西南风 D.东南风
答案 11.C 12.D
解析 第11题，图中①②③④四地，③处等压线最密，水平气压梯度力最大，风速最大。第12题，图示为北半球某地近地面气压分布，地转偏向力向右偏，④处风向可能是东南风，所以D正确。
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13.下图为“北半球某地区某时刻近地面等压线图(单位：hPa)”。回答下列问题。
(1)从气压分布看，甲处是__________，乙处是____________。从气压分布状况看，甲、乙两处之间最大气压差可能为________hPa。
A.59
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