1、成才之路地理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索湘教版 必修1 自然环境中的物质运动和能量交换第二章第二章第三节 大气环境第2课时 热力环流与大气的水平运动课时目标导航1知道引起大气运动的根本原因、大气水平运动的受力状况。2理解热力环流的形成原理。3学会分析生活中常见的大气运动现象，掌握判断分析风向及风力的方法。课堂导学探究一、热力环流形成的原理基础梳理1大气运动的原因太阳辐射在地表的差异分布，造成不同地区_不同，并导致水平方向上各地间的_差异，引起大气运动。2热力环流的形成(如下图)气温气压(1)垂直运动：(2)水平运动：合作探究读教材P48图229“冷热不均引起的热力环流”，据图探究以下问题：(
2、1)简要分析地面受热(或冷却)时，近地面气温、气压、气流和等压面凹凸的关系。_。(2)简述影响气压的因素。_。提示：(1)受热气温高气流上升近地面气压低近地面等压面下凹；冷却气温低气流下沉近地面气压高近地面等压面上凸。(2)影响气压的直接因素是空气密度。而空气密度又受海拔和气温的影响。在垂直方向上，越向高空，空气密度越小，单位面积上空气柱的压力就越小，故气压越低。在水平方向上，近地面气温高的地方，空气密度小，气压低。一般情况下，气压随海拔和气温的升高而降低。归纳提升1大气运动成因太阳辐射在地表的差异分布，造成不同地区气温不同，并导致水平方向上各地区间的气压差异，引起大气运动。如图所示：2热力环
3、流概念：由于地面冷热不均形成的空气环流，称为热力环流，它是大气运动最简单的形式。形成原理：形成过程：热力环流的具体形成过程如下图所示：图注：在同一高度上，高气压比低气压的值高，如上图中B地低空气压值高于A地低空；但在不同高度上则不一定，如上图中的A地虽然近地面是低气压，高空却是高气压，但实际上气压值是近地面高于高空，因为同一地点气压随着高度的增加而减小。所以，我们在比较气压值大小时，必须在同一海拔高度上进行。在同一水平面上，空气总是由高气压区流向低气压区。但在垂直方向上则不然。空气的垂直运动主要是由冷却收缩、受热膨胀等因素引起的，并非取决于气压的高低。3常见的热力环流海陆风：白天在太阳辐射的影
4、响下，陆地因热容量小而增温快，空气膨胀上升，使上空形成高压，近地面形成低压；海洋因为热容量大，升温慢，空气下沉，使上空形成低压，近海面形成高压。这样，在近地面就形成由海洋吹向陆地的海风。夜晚与此相反，形成从陆地吹向海洋的陆风。山谷风：白天在太阳辐射影响下，山坡上的空气比谷地增温强烈，使空气沿坡上升，形成谷风；夜晚，山坡降温比谷地强烈，使空气沿坡下滑，吹向谷地，形成山风。城市风：由于城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产和交通工具消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热，导致城市气温高于郊区，形成“城市热岛”。当大气环流微弱时，由于城市热岛的存在，引起空气在城市地区上升，在郊区下
5、沉，下沉气流又从近地面流向城市中心，在城市和郊区之间形成了小型的热力环流，称为城市风。4不同性质下垫面之间的环流：这种情况虽不典型，但较多，如下图所示。沙地和森林草原性质不同，形成热力环流。白天和夜晚环流情况相反。特别提醒：(1)等压面图的判读等压面是空间气压值相同的点组成的面，等压面图表示的是气压的垂直分布状况。等压面凸凹与气压类型(右图)等压面向上凸起的地方是高压区，等压面下凹的地方是低压区(可简化为“上凸高压，下凹低压”)，因近地面与高空气压类型相反，故同一地区近地面与高空的等压面凹凸方向相反；在同一高度上，气流是从等压面上凸的地方水平流向下凹的地方。热力环流图的共同特点a随着海拔的升高
6、等压面数值越来越低。b等压面“凸高值低，凸低值高”即等压面向气压高的地方凸，说明该地气压低；等压面向气压低的地方凸，说明该地气压高。c近地面与高空中的气压高低正好相反。d近地面气温高的地区，气压低，气流上升，多阴雨天气；近地面气温低的地区，气压高，气流下沉，多晴朗天气。(2)热力环流需要理清四个关系温压关系负相关。在近地面，气温高的地区，空气受热膨胀上升，近地面形成热低压；反之形成冷高压。压压关系相间分布。风压关系高压区流向低压区(同一水平面)。气流与天气的关系上升气流或由较低纬度流向较高纬度的气流多云雨天气，下沉气流或由较高纬度流向较低纬度的气流多晴朗天气。下图为“对流层大气某要素等值面垂直
7、分布图”。读图，回答(1)(2)题。典例剖析(1)若a、b、c、d、e为不同温度值，则气压值的大小比较是()A甲乙丁丙B乙甲丁丙C甲乙丙丁D乙甲丙丁(2)若a、b、c、d、e为不同的气压值，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乙甲丙丁乙解析：第(1)题，对流层大气温度垂直递减，即甲、乙两处气温高于丙、丁，且乙高于甲，丙高于丁。所以，甲地气压高于乙地，丁处气压高于丙处。第(2)题，甲地为低压，乙地为高压，丙处为高压，丁处为低压，所以气流运动方向是：乙甲丙丁乙。答案：(1)A(2)D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、8日(多云)9时到9日(晴)18时。监测结果如下图所示。据此回答(1)(3)题。(1)图示的最大温差可能是()A4B12C16D18(2)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(3)下列时间中热岛效应最强的是()A8日15时左右 B8日22时左右C9日15时左右 D9日18时左右解析：第(1)题，图中等值距为2，最高温为大于21、小于23，最低温大于5、小于7，故图示最大温差大于14、小于18。选C。第(2)题，读图知，9日最高值达21以上，高于8日气温最高值，A错；9日9时到18时比8日等温线更密集，说明白天气
9、温变化晴天比多云天剧烈，选B；一天中，14点前后温度达到最高，故从正午(12点)到午夜(0点)温度不是逐渐降低的，C错；白天等温线比夜晚密集，说明白天气温变化更快，D错。第(3)题，首先明确城市热岛效应是指由于城市废热排放，使城市温度明显高于郊区的现象，所以热岛效应最强时段应是城郊温差较大时段，选项中8日22时左右符合要求。答案：(1)C(2)B(3)B二、大气的水平运动基础梳理1直接原因_。2不同受力及风向(以北半球为例)水平气压梯度力水平气压梯度平行水平气压梯地转偏向摩擦斜交合作探究读教材P49图231“有摩擦力与没有摩擦力的大气运动和等压线关系”图探究以下问题：(1)在图示三个力中，大小
10、和方向均不变的是哪一个力？其大小由什么决定的？方向如何？_。(2)在高层大气中，当风向稳定时，水平气压梯度力与地转偏向力大小、方向的关系如何？_。(3)在近地面风的受力中，地转偏向力和摩擦力的合力与水平气压梯度力大小、方向的关系如何？_。提示：(1)水平气压梯度力。其大小由水平气压梯度决定。方向是垂直于等压线，指向低压。(2)大小相等、方向相反。(3)大小相等、方向相反。归纳提升1概念：一般来说，大气的水平运动就是风。2风向：近地面的风受三个力的作用，高空的风受两个力的作用。如下图所示：3形成风的力：形成风的三个力的产生原因、方向、大小、作用如下表所示：作用力 产生原因方向大小作用水平气压梯度
11、力高低压之间存在气压梯度垂直于等压线由高压指向低压等压线越密集，水平面单位距离气压梯度越大，水平气压梯度力越大形成风的直接原因；水平气压梯度力越大，风速越大作用力产生原因方向大小作用地转偏向力由于地球自转产生的一种促使沿地表作水平运动的物体偏离其运动方向的力垂直于风向，北半球向右偏，南半球向左偏与运动速度大小成正比，赤道地区为零，向两极逐渐增大只改变风向，不改变风速的大小摩擦力地面与空气之间，以及运动状况不同的空气层之间产生的阻力与风向相反与下垫面状况有关，与风速的大小有关减小风速，对近地面大气的运动影响显著4.高空中的风向高空大气中的风向受水平气压梯度力和地转偏向力的影响。图注：受地转偏向力
12、影响，风向相对水平气压梯度力的方向北半球右偏，南半球左偏。在高空，摩擦力可以忽略不计，风向在水平气压梯度力和地转偏向力的影响下，风向偏转90，最终与等压线平行。5近地面大气中的风向近地面大气在运动过程中，风向受水平气压梯度力、摩擦力和地转偏向力的影响，当三个力合力为零时，风向斜穿等压线。图注：近地面，在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同影响下，风向偏转角度小于90，最终斜穿等压线，指向低气压。特别提醒：(1)一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高空，在这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。当摩擦力为零时(高空的情况)，风向便平行于
13、等压线了。因此，在实际大气中，摩擦力随高度增加而减小，即愈往高空，风向与等压线之间的夹角愈小。最后，风向与等压线平行，这就是风向随高度变化最一般的规律，风速则随高度增加而加大。(2)陆地表面和海洋表面的摩擦力不同，陆地摩擦力大，海洋摩擦力小，所以在相同的气压条件下，陆地表面的风与等压线间的夹角大，风速小，海洋表面的风与等压线的夹角小，风速大。(3)风向和风力大小的判断在等压线图上，确定任一地点风向的方法a在等压线图上，画出过该点的等压线的切线，并过切点作垂直于切线的虚线箭头(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。要注意不同图幅上的水平气压梯度力的大小和比例尺的大小
14、两种情况的变化。如下图，A、B、C、D四处风速的大小是：ABCD。下图中实线为等压线，虚线为近地面风向轨迹。地有稳定风向。据此回答(1)(2)题。典例剖析(1)图示四地中风力最大的是()ABCD(2)下列对图中相关内容的叙述，正确的是()A地和地气压梯度力方向相同B四地风向的变化与地转偏向力无关C地和地的摩擦力方向相同D摩擦力不能改变风力的大小解析：第(1)题，从图中可以看出地等压线最密集，其水平气压梯度力最大，即风力最大。第(2)题，地转偏向力与风向垂直，对风向变化有影响；地和地风向不同，则摩擦力方向也不同(摩擦力方向和风向相反)；摩擦力可以改变风力大小。答案：(1)A(2)A在低层空气中，
15、各高度上的风并不完全相同，其主要原因是运动空气所受的摩擦力随高度而减小。这样，在水平气压梯度力不随高度变化的情况下，离开地面越远，风速越大，风与等压线的夹角则越小。据此完成第(1)(2)题。(1)假设某地不同高度上风的向量投影到同一水平面上，则下面图示中能表示北半球地表到高空的风随高度旋转分布形成的曲线的是()(2)根据图示信息，高空大气高压可能位于该地的()A东侧 B南侧 C西侧 D北侧解析：第(1)题，A近地面的大气从高压流向低压，北半球在地转偏向力作用下右偏，最终风向与等压线成一定夹角，随海拔升高，摩擦力变小，夹角变小，最终与等压线平行，从而可知选项A正确。第(2)题，结合上题分析可知，
16、高压应位于该地南侧。答案：(1)A(2)B基础训练达标一、单项选择题等压线是某一水平面上气压相同各点的连线。根据下图回答12题。1四幅等压线图中，P点所在位置风力最大的是()ABCD2图(北半球)中P地的风向为()A东北风 B东南风C西南风D西北风解析：第1题，四幅图图幅和比例尺相同，单位距离间的气压差越大，水平气压梯度力越大，风力就越大。所以图中P处风力最大。第2题，过P点画出水平气压梯度力的方向(垂直于等压线，并指向低压)，北半球风向右偏，偏转成东北风。答案：1.C2.A(2014安庆模考)下图示意某市中心与郊区垂直高度上的气压分布。读图完成34题。3根据热力环流的原理判断，下列叙述正确的
17、是()表示市中心垂直高度上气压变化的曲线是CD表示郊区垂直高度上气压变化的曲线是CD城郊之间正确的环流方向是CABDC城郊之间正确的环流方向是CDBACABCD解析：市中心的气温要高于郊区，近地面气压要低于郊区，因此可判断曲线CD表示市中心垂直高度上气压的变化。市中心地面温度高，大气受热膨胀上升，而郊区近地面温度较低，大气遇冷收缩下沉，因此垂直气流的运动方向为CD、BA；而在水平方向上，A处气压高于C处、D处气压高于B处，在水平气压梯度力的作用下，水平气流的运动方向为AC、DB，综 上 可 知，城 郊 之 间 正 确 的 环 流 方 向 是CDBAC。答案：B4在图示高度范围内，下列四图中正确
18、表示该市城郊之间的水平气压梯度力F的是()解析：读图可知，随着高度的增加，城郊之间的气压差先减小，后增大，而气压差越大，水平气压梯度力就越大，因此在垂直方向上，水平气压梯度力先减小后增大，故选D。答案：D读“气压分布图”，回答56题。5图中A、B、M、N四点中，气温日较差最小的是()AMBNCADB6关于图中M、N两点的叙述，错误的是()AM点的风速比N点快BN点的风速比M点快CM点为偏西风DN点为偏北风解析：第5题，B处为低压，多阴雨天气，大气对太阳辐射的消弱作用及大气辐射都较强，使得昼夜温差变小。第6题，N点较M点等压线密集，N点的风速比M点快，由于不能确定是北半球还是南半球，故C、D选项
19、无法正确判定。答案：5.D6.A二、综合题7热力环流是大气运动最简单的形式，其形成原理是掌握其他大气运动的基础，某教师为使学生能更加直观、深刻地理解热力环流的形成，进行了下面的实验。请结合实验报告，完成后面的思考题。(3)上图中纸屑点燃后一段时间，A、B、C、D四处中，气压由大到小的顺序是_。由此可总结出不同海拔上气压分布的规律是_。(4)在我们的生活中，有许多现象都利用了热力环流原理，能说出一个生活实例吗？_。解析：热力环流形成的根本原因在于地面冷热不均，因此解答本题应紧密结合冷、热对气压的影响进行分析。就气压分布和变化规律而言，注意区分不同海拔上的变化及近地面与高空绝对气压值的差别。答案：(1)画图如右所示。大气上升或下降气压差异 水平运动(2)画图如右所示。向下 向上(3)BADC海拔越高，气压越低；近地面与相应高空气压“高”“低”相反(4)房间内的暖气装在下部，空调冷风口装在上部。能力提升巩固（点此链接）
