1、第二章 地球上的大气第二节 大气受热过程和大气运动自主预习新知导学合作探究释疑解惑地 理 实 践课 堂 小 结随 堂 训 练1.大气的受热过程2.大气对地面的保温作用3.热力环流(1)热力环流的形成原理和过程(2)生活中的热力环流4.风的形成课标定位1.通过大气受热过程和保温作用的学习,能够分析生活、生产中诸如“温室效应”等实际问题,培养地理综合思维能力2.绘制简单示意图,理解掌握热力环流的形成原理,并运用原理解释自然界中热力环流现象,促进地理综合思维习惯的养成3.通过热力环流的学习,能够模拟实验演示热力环流的过程,培养地理实践能力4.运用示意图解释风的形成,并掌握水平气压梯度力、地转偏向力和
2、摩擦力对风的影响素养阐释一、大气的受热过程1.能量来源:太阳辐射。2.受热过程(如下图所示)(1)A太阳短波辐射穿过大气的过程中,部分被大气吸收或反射,大部分到达地面,并被地面吸收和反射。(2)地面吸收太阳辐射能增温,又以B长波辐射的形式把热量传递给大气,使大气增温,因此地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源。“高处不胜寒”的含义,你知道多少?“高处不胜寒”即地理上的“海拔越高,气温越低”,其原因为地面长波辐射是近地面大气主要、直接的热源,距地面越近,得到地面辐射的热量越多,气温越高,因此对流层大气随海拔的增加而气温降低,每上升100米,气温大约降低0.6。二、大气对地面的保温作用1.对流
3、层中的水汽、二氧化碳吸收长波辐射的能力很强,地面辐射的长波辐射极少部分穿过大气,射向宇宙空间,大气吸收地面长波辐射后增温。2.大气在增温的同时,也向外辐射长波辐射。大气辐射大部分向下射向地面,其方向与地面辐射方向相反,故称大气逆辐射(上图C所示),将热量传给地面,对地面起保温作用。【思考感悟】为什么晴朗夜晚后的早晨,比多云夜晚后的早晨更凉一些?提示:晴朗的夜晚大气的密度比较小,大气的逆辐射比较弱,大气的保温作用比较差,所以夜晚降温幅度大,第二天早晨就更凉一些。三、大气热力环流1.大气运动大气运动有垂直运动和水平运动之分,大气的水平运动即是风。2.热力环流的形成过程【思考感悟】为什么城市中心区降
4、水比郊区多一些?试从热力环流角度解释其原因。提示:城市中心区人口密集,居民生活、工业生产和交通工具释放出大量的废热和固体小颗粒,导致城市中心区气温高于郊区;空气在上升的过程中易与固体小颗粒凝结而成云致雨。四、大气的水平运动风1.形成风的三种作用力2.风向【思考感悟】为什么台风在登陆后风力迅速减弱,而在海上变化不明显?提示:陆地上摩擦力远大于海面,台风登陆后摩擦力增大,使风速迅速降低。探究一 大气受热和保温过程问题引领在古老的神话传说中,月亮上的“广寒宫”终年深冷幽寂,实际上月球表面并不是一直都深冷幽寂的。在有太阳照射时,月球表面可以达到130 的高温,在没有太阳照射时,温度下降到-180,离地
5、球如此之近的月球与地球温差差异竟然这么大!结合材料探究:(1)月球表面白天温度为什么高达130?提示:月球上没有大气层,白天太阳辐射到达月球表面时不会受到大气反射、吸收、散射等削弱作用的影响,太阳辐射几乎可以全部到达月球表面。(2)月球表面夜晚温度为什么低至-180?提示:月球上没有大气层,夜晚月球表面辐射强烈,没有大气对月球表面起保温作用,温度下降速度很快。归纳提升一、图表解析大气的受热和保温过程由上图可知,大气的受热和保温过程可归纳如下表:保温过程具体过程热量来源“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“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
6、面大气的直接热源“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、大气受热过程原理在现实生产、生活中的应用1.温室气体大量排放导致全球变暖的原理阐释。2.“秋冬季节,我国北方地区的农民常用人造烟幕的办法来预防霜冻”这一做法应用了什么原理?使用人造烟幕可以增加大气密度,进而增强大气逆辐射,使地里的农作物免遭冻害。3.利用大气的削弱作用原理分析某一地区太阳能的多寡。(1)高海拔地区:(2)内陆地区:4.昼夜温差大小的原理分析。(1)地势高低:地势高大气稀薄白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱昼夜温差大。(2)天气状况:晴
7、朗的天气条件下,白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱昼夜温差大。典型例题下图为地球大气受热过程示意图,据图判断下列说法正确的是()A.雾霾天气,在夜间减少B.新疆地区气候干旱,晴天多,将减少C.青藏高原比同纬度其他地区太阳辐射强,但气温低,主要是因为较少D.臭氧层遭到破坏,会导致增加C解析:图示为大气受热过程示意图,表示了大气受热过程的三个环节:地面吸收太阳辐射增温、大气吸收地面辐射增温、大气逆辐射使地面增温。图中“吸收”表示大气吸收太阳辐射,大气中的臭氧能够吸收紫外线,所以臭氧层破坏会使吸收的紫外线减少。图中“吸收”表示大气吸收地面辐射,它使大气增温。青藏高原海拔高,空气稀薄,大气吸收
8、的地面辐射少,气温低。图中表示地面吸收太阳辐射,新疆天气晴朗,对太阳辐射的削弱作用弱,增加。图中表示大气逆辐射,雾霾天气,大气逆辐射增强,在夜间应增多。题目涉及新疆地区和青藏高原,考查大气受热过程和保温效应原理,要解决问题必须在准确认知区域的基础上,利用所学原理综合分析。规律总结 太阳辐射强气温高太阳辐射强弱与纬度、海拔高低、天气状况、昼夜时数和大气透明度有关,而对流层气温高低取决于对流层大气中CO2和H2O对地面辐射中红外线的吸收量,因为对流层大气的主要、直接热源来自地面辐射。比如青藏高原,海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射强。但由于空气稀薄,大气吸收的地面辐射
9、少,地面辐射能够保存在大气中的热量少,气温低。探究二 热力环流的形成过程及原理问题引领三国时期,诸葛亮于农历六月的一天,在葫芦谷设下伏兵,打算用火攻全歼司马懿。这一天,晴空万里、暑热难耐,真乃火攻之良机。诸葛亮依计将司马懿之众诱入谷中,然而,正当大火冲天,司马懿全军行将覆灭之时,一场大雨不期而至,大雨浇灭了诸葛亮扶汉反魏的壮志,使他喊出了“谋事在人,成事在天,不可强也”的千古悲歌。结合材料探究:为什么会突降大雨,而使司马懿父子死里逃生呢?提示:谷底起火,气温升高,谷底空气迅速受热膨胀上升。当谷底大量热气流上升到一定高度时,空气中的水汽又因气温降低而凝结成云雾,再加上柴草燃烧所产生的大量烟尘随空
10、气上升到天空后,又为水汽凝结提供了理想的凝结核,从而加速了水汽的凝聚,最终导致大雨倾盆的局面,浇灭了谷内的大火,使得司马懿得以脱险。归纳提升一、热力环流的形成过程和原理1.形成过程近地面冷热不均空气的垂直运动(上升或下沉)同一水平面上存在气压差异空气的水平运动形成热力环流。如下图所示:2.“一个关键、四个步骤”归纳总结热力环流(1)“一个关键”是确定近地面两点的冷热状况。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
11、。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。二、细数生活中的热力环流1.海陆风(1)成因分析海陆热力性质差异是前提和关键。(2)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(1)成因分析山坡的热力变化是关键。(2)影响与应用。山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,大气稳定,易造成大气污染。所以,山谷地区不宜布局有污染的工业。3.城市风(1)成因分析“城市热岛”的形成。(2)影响与应用。一般将绿化带布局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局
12、在下沉距离之外。典型例题读我国东部沿海地区高空等压面示意图,完成下列各题。(1)有关四地气压和气温大小的比较,正确的有()A.气压:B.气压:C.气温:D.气温:PC,PBPD;同一水平面上,等压面上凸者气压高,下凹者气压低,因此图中PBPA,PCPD。综合分析可得:PBPAPCPD。2.读高、低气压等压面凸向高处气压比同一水平面气压高,为高气压;如上图中B、C处为高压;反之为低压,如上图中A、D处。且在同一垂直方向上,近地面和高空的气压区类型相反,若近地面为高压,高空则为低压。3.判断下垫面性质和冷热可按如下思路进行判断。等压面的弯曲状况近地面气压高低根据温压关系判读出气温高低根据不同下垫面
13、的热力差异判读出下垫面的性质。如上图中A地等压面下凹低压区,气温高夏季的陆地(冬季的海洋)、白天的裸地(夜晚的绿地)等,B地正好相反。4.判断近地面天气状况及气温日较差等压面下凹者,多阴雨天气,气温日较差较小,如A地;等压面上凸者,多晴朗天气,气温日较差较大,如B地。探究三 大气的水平运动风问题引领风李峤(唐)解落三秋叶,能开二月花。过江千尺浪,入竹万竿斜。这是一首描写风的小诗,它是从动态上对风的一种诠释和理解。结合材料探究:(1)近地面风的形成受哪些力的影响?提示:水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。(2)“过江千尺浪”说明风力较大,影响风力大小的最根本因素是什么?提示:影响风力大小的最根本
14、因素是水平气压梯度力的大小。水平气压梯度力越大,风力就越大;反之,越小。归纳提升1.影响风的三种力作用力 方向 大小 对风的影响图示备注风速 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,由高压指向低压原动力作用力方向 大小对风的影响图示备注风速 风向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的大小北半球使风右偏,南半球使风左偏无风无此力作用力方向 大小对风的影响图示备注风速 风向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,起伏越大,摩擦力越大,反之越小使风速减小与其他两力共同作用,
15、使风斜穿等压线无风无此力2.风向与力的关系3.风向的判断在等压线图上,确定任一地点的风向分两步:第一步在等压线图上,按要求画出过该点的切线垂直于等压线的虚线箭头(由高压指向低压,但并非一定指向低压中心),表示水平气压梯度力的方向。第二步确定南、北半球后,由水平气压梯度力向右(北半球)或左(南半球)偏转3045角,画出实线箭头,即为经过该点的风向。如上图(以北半球为例)。4.风力大小的判读风力的大小取决于水平气压梯度力的大小,因此,等压线密集处水平气压梯度力大,风力也大。但要注意不同的两幅图上的等压线值和比例尺的变化。规律如下:(1)同一等压线图上等压线密集,风力大;等压线稀疏,风力小。如下图,
16、风力:ABCD。(2)图幅相同,相邻两条等压线数值差相同,比例尺越大,水平气压梯度力越大,风力越大;比例尺越小,水平气压梯度力越小,风力越小。如下图(单位:hPa),风力:AC。(3)图幅相同,比例尺相同,相邻两条等压线数值差越大,水平气压梯度力越大,风力越大;相邻两条等压线数值差越小,水平气压梯度力越小,风力越小。如下图(单位:hPa),风力:。典型例题读图,完成下列各题。(1)若此图表示北半球,PMPN,则O点风向为()A.B.C.D.(2)若此图表示高空等高面,PMPN,表示水平气压梯度力,结合地转偏向力最终判断近地面风向为,高空风向为。第(2)题,若是高空等高面,则最终风向与等压线平行
17、,并且包括北半球和南半球两种情况。图中PMPN,表示水平气压梯度力。结合地转偏向力最终判断北半球风向为,南半球风向为。分析问题的过程注重综合运用风的形成原理判断风向。模拟热力环流热力环流模拟实验示意图如下:1.实验器材一个长约80厘米、高40厘米、宽40厘米的玻璃缸,塑料薄膜,一小盆热水,一小盆冰块,一支弯曲的玻璃管,几支香,一个打火机,一块黑布,一块香皂。2.实验步骤步骤一:把一小盆热水和一小盆冰块分别放入玻璃缸内的两侧,迅速在缸顶蒙上塑料薄膜,小孔对着装冰块的小盆。步骤二:点燃几支香,让烟通过玻璃管慢慢流进玻璃缸内。步骤三:观察烟的运动方向。3.实验记录烟在冰块一方下沉,然后流向热水一方,
18、再上升,在上空再流回冰块一侧。4.实验反思根据此实验总结提炼冷热不均引起的热力环流原理。提示:略2017年2月,印度尼西亚的锡纳朋火山持续喷发,炽热的岩浆倾泻而出,火山灰遮天蔽日。读地球表面受热过程示意图,完成第1题。1.火山灰弥漫空中,导致该地区()A.增加B.减少C.增加D.减少答案:B解析:火山灰弥漫空中,大气密度增加,反射太阳辐射的作用增强,所以到达地球表面的太阳辐射减少,地面增温减少,地面辐射相应减少。由于大气密度增加,大气逆辐射增强。2.霜冻往往出现于深秋至第二年早春晴朗的夜晚,因为此时()A.地面辐射强,地表降温慢B.空气中水汽多,地表降温快C.大气逆辐射弱,地表降温快D.大气的
19、保温作用强,地表降温慢答案:C解析:深秋至第二年早春晴朗的夜晚,大气密度低,大气逆辐射弱,保温效果差,晚上降温快,容易出现霜冻。读北半球某地区的热力环流剖面示意图,完成第34题。3.若处的气压分别为P1、P2、P3、P4,则()A.P1P2B.P2P44.下列判断正确的是()A.M处温度较N处高B.环流方向为逆时针C.气流a自东向西运动D.d处盛行上升气流答案:3.D4.B解析:第3题,同一水平高度,等压线向上凸出的地方为高压区,向下凹的地方为低压区,所以P3P4,P1P2;垂直方向上,海拔越高,气压越低,所以P2P3,P1P4,即P1P2P3P4。第4题,据等压面的凹凸情况可以判断,M处近地
20、面形成高气压,垂直方向上气流下沉;N处近地面形成低气压,垂直方向上气流上升,水平方向上气流a由处流向处,自西向东流,说明M处气温低于N处气温,最终形成逆时针的环流圈。5.下图所示的大气环流形式中,正确的是()答案:C解析:A图空气受热膨胀上升,冷却下沉,故错误;B图白天陆地气温高,空气上升,海洋气温低,空气下沉,故错误;C图白天山谷升温慢,气温低,空气下沉,故正确;D图城市中心区由于热岛效应气温比郊区高,空气上升,故错误。6.读大气的保温作用示意图,完成下列各题。(1)上图中A表示辐射,B表示辐射,C表示辐射。(2)由图可知,大气对地面具有保温作用,就是因为大气吸收使大气增温,同时又以的形式把热量归还给地面。(3)太阳辐射和地面辐射相对而言,辐射波长较长的是,较短的是。(4)在寒冷的冬天,农民往往在麦田边燃烧大量的稻草来防御寒潮,试用所学知识解释其原理。答案:(1)太阳 地面 大气逆(2)地面辐射 大气逆辐射(3)地面辐射 太阳辐射(4)燃烧大量的稻草,制造人造烟雾,增强大气吸收地面辐射的能力,使大气逆辐射加强,起到更好的保温作用。解析:由于地球表面的温度比太阳低得多,所以地面辐射的波长比太阳辐射长得多。在寒冷的冬天,农民在麦田边燃烧大量的稻草,产生大量的烟雾,增强大气吸收地面辐射的能力,使大气逆辐射加强。
