（课标版）2022高中地理 第2章 地球上的大气 第1节 冷热不均引起大气运动学案 必修1

（课标版）2022高中地理 第2章 地球上的大气 第1节 冷热不均引起大气运动学案 必修1学习目标：1.能够运用图表分析说明大气受热过程及大气保温作用的基本原理。(重点、难点)2.理解热力环流的形成过程及生活中常见的热力环流形式。(难点)3.理解大气水平运动的规律，并能在等压线图上判断风向及风力大小。(难点)4.能够运用大气受热过程、热力环流的相关原理解释有关自然现象。(重点、难点)自 主 预 习探 新 知一、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的、直接的热源。3受热过程4两大作用(1)大气对太阳辐射的削弱作用：主要包括吸收、反射和散射。(2)保温作用：大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。5意义特别提醒(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2热力环流大气运动的最简单形式(1)概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。(2)形成过程A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，密度增大，形成高气压。B、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。水平运动：在同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区。特别提醒(1)垂直方向上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风的形成过程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受力风向图示(北半球)高空中的风水平气压梯度力和地转偏向力与等压线平行近地面的风水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力与等压线之间成一夹角特别提醒(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，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。自主诊断1太阳辐射是大气能量的根本来源。()2大气的绝大部分成分都可以直接吸收太阳辐射。()3垂直方向上的气压差异是会随大气运动而变化的。()4大气运动的方向总是由高压指向低压。()5地转偏向力既影响风速也影响风向。()6植树造林可有效减弱风速。()【提示】1.大气的能量主要来源于太阳辐射能。太阳辐射将热量传给地面，地面再将热量传给大气，因此大气能量的根本来源是太阳辐射能。2太阳辐射透过厚厚的大气层时，大气中只有臭氧等少数成分可以直接吸收太阳辐射。3垂直方向上，总是近地面的气压高于高空的气压。4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。5地面受热不均，产生水平气压差异，形成了水平气压梯度力，促使风由高压吹向低压。6植树造林可增大地面摩擦力，使风力减弱。合 作 探 究攻 重 难大气的受热过程2018年年底，我国将发射“嫦娥五号”月球探测器，实现区域软着陆及采样返回，全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。但民间热议的“月球移民”难度依然较大。这是因为月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127 ；夜晚，温度可降到183 。【思考交流】1请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。【提示】2月球上的气温变化为什么会如此剧烈？【提示】月球上没有大气层，不能对昼夜温度进行调节。3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，白天，大气层削弱太阳辐射，使到达地面的太阳辐射减少，温度上升缓慢；夜晚，大气逆辐射对地面有保温作用，使地面温度下降缓慢。4运用“大气的受热过程”原理，分析塔里木盆地昼夜温差大的原因。【提示】塔里木盆地晴天多，白天，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高；夜晚，大气逆辐射弱，保温作用弱，气温低，故昼夜温差大。归纳总结 1大气的受热过程和保温作用大气通过对太阳短波辐射和地面长波辐射的吸收，实现了受热过程，而大气对地面的保温作用是大气受热过程的延续。具体图解如下：2大气受热过程在生活中的应用(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响(2)在农业中的应用：利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；果园中铺沙或鹅卵石不但能减少土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。(3)利用大气的削弱作用原理分析某一地区太阳能的多寡，如高海拔区，空气稀薄，大气的削弱作用弱，太阳能丰富；内陆地区，晴天多、阴雨天气少，大气的削弱作用弱，太阳能丰富。1下图为太阳辐射、地面辐射和大气辐射关系示意图。读图，完成(1)(2)题。(1)对流层大气热量主要直接来源于()A BCD (2)深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强()A B C D(1)C (2)B 第(1)题，由示意图可以直接看出对流层大气的热量主要直接来源于地面辐射。第(2)题，深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强大气逆辐射，从而起到对地面的保温作用。2温室大棚是目前进行蔬菜反季节种植的主要技术手段。菜农们有时会设法增加棚内CO2浓度。回答(1)(2)题。(1)若温室大棚中CO2增加，可提高蔬菜生长速度，原因是()ACO2能防止病虫害发生BCO2的保温作用可提高夜间温度CCO2可提高土壤的肥力DCO2是蔬菜光合作用的主要原料 (2)在夏季，菜农有时会给大棚覆盖黑色尼龙网，其目的是()A增加大气逆辐射，降低棚内温度B阻止地面辐射，防止夜间温度过低 C削弱太阳辐射，减少农作物水分蒸腾D增加地面辐射，提高农作物存活率(1)B (2)C第(1)题，CO2属于温室气体，能够强烈吸收地面长波辐射，并通过大气逆辐射将地面损失的热量返还地面，起到保温的作用。第(2)题，夏季太阳辐射强烈，给蔬菜大棚覆盖黑色尼龙网可削弱太阳辐射，避免大棚内温度过高，减少作物水分蒸腾。热力环流孔明灯又叫天灯，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。【思考交流】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。2孔明灯里面蕴涵着什么样的大气原理呢？【提示】热力环流。归纳总结 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”热上升、冷下沉近地面热空气上升，近地面冷空气下沉。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。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。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(如上图中处风向所示)。(3)等压面凸凹关系：近地面与高空的等压面凸起方向相反。3常见热力环流形式的图示分析及应用(1)海陆风成因分析海陆热力性质差异是前提和关键影响与应用海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。(2)山谷风成因分析山坡的热力变化是关键影响与应用山谷(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地)，使谷底(小盆地)内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。所以，山谷(小盆地)地区不宜布局污染工业。(3)城市热岛效应成因分析“城市热岛”的形成是突破口影响与应用一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。方法技巧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。(1)在同一地点不同海拔上，海拔越高，气压越低。如图PAPE。(2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图PAPB，PABCDC热力环流是大气运动最复杂的形式D气压：DABC(2)如果此图表示的是山谷风示意图，那么上升气流表示的可能是()白天的谷地白天的山坡夜晚的谷地夜晚的山坡ABCD(1)A(2)B第(1)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ABCD；就温度而言，应为BACD。第(2)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。4读下图，回答(1)(2)题。(1)四点中气压最高的是()AA点 BB点 CC点 DD点(2)有关图中各点大气运动和天气的叙述正确的是()AA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DC点在高压控制下，是晴朗天气(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，即近地面气流由C处流向A处，高空气流由B处流向D处。气流上升的地区往往形成阴雨天气，气流下沉的地区，天气是晴朗的，C处气流下沉形成高压，为晴朗的天气。大气的水平运动比较不同力作用下的风向示意图，共同探讨问题。【思考交流】1高空的风和近地面的风在受力上有什么不同？最终风向有何差异？【提示】高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力作用，最终风向与等压线平行。近地面的风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力共同作用，最终风向与等压线斜交。2水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力各有什么特征？【提示】(1)水平气压梯度力：始终垂直于等压线，由高压指向低压，当单位距离上水平气压差相等时，水平气压梯度力大小不变。(2)地转偏向力：始终与风向垂直，随着风速的增大而逐渐增大。(3)摩擦力：方向始终与风向相反。3利用所学知识和下面的三个风向图，判断有关问题并说明判断依据。风向甲乙丙判断近地面还是高空判断所在半球判断高压区位置【提示】根据风向与等压线的关系可判断近地面的风和高空的风；根据风向向左偏还是向右偏可判断南、北半球；风一定由高压吹向低压。风向甲乙丙判断近地面还是高空近地面近地面高空判断所在半球南半球北半球南半球判断高压区位置BAA归纳总结 1三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风的来向为高压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成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2.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：成一夹角(或斜交)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3045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：“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；近地面的风向与水平气压梯度力方向成一锐角。如下图：5读形成某半球近地面的气压及各种力的示意图，回答(1)(2)题。(1)下列说法正确的是()A图示气压场位于北半球B图中F2是使风力增强的地面摩擦力 C图中等压线数值L1L2D图中F3 是使风向向左偏的地转偏向力(2)图中促使大气产生水平运动的原动力是()AF1 BF2 CF3 DF2、F3的合力(1)D (2)A本题组主要考查风和气压的关系。在近地面，大气运动受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线斜交。由图可知，Fl是水平气压梯度力，它与等压线垂直，且始终由高压指向低压，因此等压线数值L2L1; F2是使风力减弱的摩擦力，其方向与风向相反；F3是使风向向左偏的地转偏向力，因此应位于南半球。水平气压梯度力是促使大气产生水平运动的原动力即图中Fl。6读北半球近地面风向示意图，分析回答下列问题。(1)力的名称：a _，c _，d _。(2)a力的指向与等压线之间呈现什么关系？_，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，而是有个交角课堂小结当 堂 达 标固 双 基读下面大气受热过程图，回答12题。1使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是()ABCD2近地面大气温度随高度升高而递减，其影响因素是箭头()A B CD1B2.B第1题，近地面大气增温的过程是大部分太阳辐射穿过大气层到达地面，地面增温后又以地面辐射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。读图，回答34题。3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()APa Pb；Ta TbBPa Pb；TaTb CPa TbDPa Pb；Ta Pb，气温TaTb。第4题，高空c地气压高于d地气压，风从c吹向d，受地转偏向力及气压梯度力影响，最终偏转成稳定的东风。读北半球某区域等压线分布图，回答56题。5图中四个箭头中正确表示风向的是()A B CD 6图中四处风力最大的是()A B CD5C6.C第5题，该图是北半球等压线分布图，风是由高压吹向低压，且与等压线斜交，根据图中风向情况，由高压吹向低压的只有箭头。第6题，从图看出，点附近的等压线最密集，单位距离内气压差最大，水平气压梯度最大，故其风力最大。教材活动点拨教材P29活动(1)大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式向地面输出能量，对地面起了极为重要的保温作用。地球表面及大气层里保存着的这部分热量，是地理环境中发生的众多自然现象及其过程的能量源泉。 (2)有大气的地球，白天一部分太阳辐射在穿过大气层时被大气反射、散射和吸收，到达大气上界的太阳辐射不能全部到达地面，使地面温度不致上升太高。夜间大部分地面辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流的方式层层上传，使大气温度不至于降得太低。更重要的是大气在吸收热量的同时，又以大气逆辐射的方式，把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射热量的损失，使地表夜间的降温速度减慢。正是由于大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，使得地表温度变化比较缓和。没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月面，使月面温度迅速升高。夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快。所以月面温度昼夜变化比地球剧烈得多。