大氣的運動(詳稿)

PAGEPAGE1大氣的運動（第一課時）情境導入：諸葛亮緣何“火燒上方谷”失??？同學們，都說諸葛亮能掐會算，但諸葛亮一生也算錯過好幾次，其中“火燒上方谷”就是其中一次。上方谷，又名葫蘆谷，地形特殊——地處兩山之間，地勢低洼，入口處狹窄，每次只能一人一馬通過，而谷內卻能容納1000多人。話說公元234年春天，諸葛亮帶兵35萬駐扎于祁山，司馬懿調集40萬兵馬，在長安以西渭水一帶擺開陣勢，準備與諸葛亮決戰(zhàn)。諸葛亮在渭河以南發(fā)現(xiàn)上方谷，心里那個喜悅啊，此地正是設防殲敵的絕妙地帶，及其適合火攻。于是，諸葛亮叫士兵們把干柴、硫磺、火藥等堆藏在谷中，同時在谷地兩邊高山上埋伏著數(shù)千名精兵。然后，諸葛亮安排大將魏延誘敵深入。當司馬懿等人追進葫蘆谷中，只聽一聲炮響，山上的士兵投下無數(shù)的木頭、石塊堵塞了谷口，與此同時，也丟下無數(shù)根火把，引燃了谷內的干柴。霎那間，葫蘆谷硝煙彌漫，火海一片。司馬懿抱著司馬師、司馬昭大哭道：“我們父子都要死在這里了?！闭谶@時，忽然狂風大作，烏云密布，接著就下起大雨，澆滅了熊熊的烈火。說時遲，那時快，他們父子帶兵奮力沖殺，突破重圍。諸葛亮在山上看到這一切，不禁長嘆一聲說：“謀事在人，成事在天！不可強也……”師問：諸葛亮怎么會失算的呢？上方谷為什么會突降大雨，而使司馬懿父子死里逃生呢？學完這節(jié)課，我想這些問題都將迎刃而解，令你對三國有更深刻的理解。從今天起，我將和大家共同探討大氣的運動。介紹教學目標：運用熱力環(huán)流和風的形成示意圖，說明大氣運動的形成過程及成因分析，并學會判讀、繪制風向。這是我們本節(jié)課的終極目標！成功之路無捷徑，萬丈高樓平地起，我們慢慢來，不急，，從最基本的做起，請看學案的課前知識儲備。課前知識儲備：氣壓的概念（請學生讀定義）氣壓是指大氣施加于單位面積上的力。所謂某地的氣壓，就是指該地單位面積垂直向上延伸到大氣層頂?shù)目諝庵目傊亓?。師生討論：根?jù)這個定義，大家想，A和B處哪個地方氣壓高？生答：A點所在平面承受空氣柱的高度為h2，B點為h1，h2＞h1，故A點氣壓高于B點。結論：由此可以得出結論，氣壓隨著海拔高度的增加而減小。2、比較A、B兩處的大氣密度和氣壓：生答：A密度大，氣壓大，B密度小，氣壓小。結論：空氣的密度和氣壓成_______比（正/反），密度越大，氣壓值越_____。假設地面質地均勻、受熱情況相同，在同一高度空氣密度相同嗎？氣壓呢？密度相同，氣壓相等。這樣，我們把氣壓值相等的各點連成一個面，就稱之為等壓面。這就是等壓面，在平面圖上，等壓面往往簡化成一條線。承轉：如果地表面受熱不均，又會出現(xiàn)怎樣的情況？我們來看一個小實驗的視頻，仔細觀察煙是如何運動的。實驗觀察：師介紹實驗設計過程：(1)實驗用材：一個長約80厘米、高40厘米、寬40厘米的玻璃缸，塑料薄膜，一小盆熱水，一小盆冰塊，一支彎曲的玻璃管，幾支香，一個打火機，一塊黑布，一塊香皂。(2)實驗步驟：C、把一小盆熱水和一小盆冰塊分別放入玻璃缸內的兩側，迅速在缸頂蒙上塑料薄膜，小孔對著裝冰塊的小盆。D、點燃幾支香，讓煙通過玻璃管慢慢流進玻璃缸內。E、觀察煙的運動方向師問：煙是如何運動的？為什么會發(fā)生這樣的運動？生答：煙在冰塊一方下沉，然后流向熱水一方，再上升，在上空再流回冰塊一側。原因：受熱不均。師小結：由于近地面的冷熱不均而形成的空氣環(huán)流，稱之為熱力環(huán)流。它是大氣運動最簡單的形式。（承轉）熱力環(huán)流的形成過程究竟該如何描述呢，下面我們進入第一個活動：“過程”大家說。我們選取三處空氣柱來觀察：（以遞進式問題集體提問）1、最理想的狀態(tài)：如果A、B、C三處質地均一、受熱情況相同，會不會發(fā)生大氣的運動？（不會）A、B、C三處的氣壓值是什么關系？（相等）同一水平面上氣壓值（相等）A’B’C’所在平面的氣壓值與A、B、C平面的氣壓值相比如何？高空的氣壓值小于近地面：在垂直方向上，高度越高，氣壓值（越小）2、這是理想的狀況，實際情況往往不同的地方獲得的熱量不一樣，即存在冷熱不均的情況。我們現(xiàn)在假設A處受熱，B、C兩處冷卻，那么會出現(xiàn)什么情況呢？A處大氣受熱膨脹上升、Ｂ、C兩處冷卻收縮下沉。大家看，由于受熱不均，引起了大氣什么方向上的運動？（垂直方向上的運動，上升、下沉）觀察高空的空氣密度如何變？氣壓如何變？A’密度變大，氣壓變大，B’C’密度變小，氣壓變小。這樣，高空同一水平面上的氣壓還相同嗎？近地面呢？高空不同，近地面相同。因為單位面積的空氣柱質量沒有變化。俗話說：“水往低處留”，大氣也是一樣，同一水平面上的氣壓差，會導致大氣水平方向上的運動，他們的方向始終是？由氣壓較高的地方流向氣壓低的地方。高空這個平面上大氣該如何運動？由A’流向B’、C’此時大家再次觀察，近地面各處的氣壓如何變化？A氣壓降低，B、C氣壓升高這樣近地面同一水平面上也出現(xiàn)了氣壓差，空氣該如何運動？由B、C兩處流往A處（請學生比較課本上的圖和課件上的圖，明確課本上的“高氣壓“、”低氣壓”是相對于同一水平面而言的，在垂直方向上近地面氣壓始終高于高空，因此，最好說成“氣壓升高”、“氣壓降低”。）此時同一水平面上的氣壓值還相等嗎？不等，把氣壓值相等的點再次連接起來，組成的面就是曲面。觀察曲面的的彎曲規(guī)律：高壓等壓面向上凸，低壓等壓面向下凹。（凸高為高、凸低為低）小結：師生小結熱力環(huán)流的過程：冷熱不均大氣垂直方向上的運動同一水平面的氣壓差大氣水平方向上的運動（風）（為后面知識做鋪墊）地球表面不同緯度之間是否存在著受熱不均的現(xiàn)象？這樣是不是能形成一個巨大的熱力環(huán)流？赤道附近接受的太陽輻射能多，大氣受熱膨脹上升，兩極地區(qū)接受的太陽輻射能少，冷卻收縮下沉，高空同一水平面上產生了氣壓差，赤道上空氣壓升高，極地附近氣壓降低，高空大氣由赤道上空流往極地上空。近地面正好相反，大氣由極地留回赤道地區(qū)。全球的大氣運動是否就是這么簡單呢？關于這個問題，比較復雜，請聽下回分解，我們下節(jié)課再共同探究。（承轉）熱力環(huán)流是大氣運動最簡單的形式，也是自然界中極其常見的大氣運動現(xiàn)象，現(xiàn)實生活中熱力環(huán)流的案例有很多，例如，海陸風、山谷風、城市風。（提示：所謂的吹海風還是吹陸風，吹山風還是谷風，是以人的感覺來命名的，人們能感受到的是近地面的風。）探究活動二：“實例”我分析小組活動：分三組，分別研究海陸風、山谷風、城市風（3分鐘，展示成果）第一小組：海陸風（成因）白天在太陽照射下，陸地增溫快，氣溫比同緯度海上高，空氣膨脹上升，高空氣壓比原來氣壓升高，空氣由大陸流向海洋，近地面陸地形成低氣壓，而海洋上因氣溫低，空氣下沉，形成高氣壓，使近地面空氣由海洋流向大陸，形成海風，如圖a。夜間則恰好相反，即氣流由陸地吹向海上而形成“陸風”。有些文學作品讀之清新淡雅，有些讀之意境深遠，有些讀之蕩氣回腸，但是有些細細一讀，卻發(fā)現(xiàn)：有點問題啊，例如2009年《小說月報》第5期這段文字。（糾錯小游戲）錯誤：迎面海風吹來，吹起她的衣衫和長發(fā)夜晚吹的是陸風，由陸地吹向海洋。第二小組：山谷風白天，山坡接受太陽光熱較多，成為一只小小的“加熱爐”，空氣增溫較多；而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠，增溫較少。于是山坡上的暖空氣不斷上升，并在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補充，這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環(huán)流。下層風由谷底吹向山坡，稱為谷風((如下圖a)。到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，“加熱爐”變成了“冷卻器”，空氣降溫較多；而谷地上空，同高度的空氣因離地面較遠，降溫較少。于是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流入谷底，谷底的空氣因匯合而上升，并從上面向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環(huán)流。下層風由山坡吹向谷地，稱為山風(見圖b)。諸葛亮緣何“火燒上方谷”失敗？現(xiàn)在從我們地理的角度來看，產生降雨是必然結果，一旦谷底起火，氣溫升高，谷底空氣迅速受熱膨脹上升，而周圍冷空氣則收縮下沉，形成強烈對流的山谷風，因此出現(xiàn)了狂風大作的現(xiàn)象。當谷底大量熱氣流上升到一定高度時，空氣中的水汽又因氣溫降低而凝結成云霧，再加上柴草燃燒所產生的大量煙塵隨空氣上升到天空后，又為水氣凝結提供了理想的凝結核，從而加速了水汽的凝聚。這些云霧中的小水滴互相碰撞合并，體積就會逐漸變大，最終導致大雨傾盆的局面，澆滅了葫蘆谷的大火，使得司馬懿得以脫險。都說諸葛亮能掐會算，由此事可見其地理學之不足，鼎鼎大名的諸葛亮尚有知識的真空區(qū)，何況你我，可見學無止境，吾等還需努力。第三小組：城市風由于城市人口集中并不斷增多、工業(yè)發(fā)達，居民生產、生活消耗大量的各種燃料，釋放出大量的人為熱，因而導致城市氣溫高于郊區(qū)，使城市猶如一個溫暖的島嶼，人們稱之為“城市熱島”、“熱島效應”。通常城市的年平均氣溫比郊區(qū)高0.5－1.0℃為了減輕城市的大氣污染，在城市規(guī)劃時，一定要注意研究城區(qū)上空的風到郊區(qū)下沉的距離。一方面將污染嚴重的工業(yè)企業(yè)布局在城市風的下沉距離之外，避免這些工廠排出的污染物從近地面流向城區(qū)。另一方面，應將衛(wèi)星城建在城市風環(huán)流之外，以避免相互污染。剛剛每組同學們的表現(xiàn)都非常棒，下面讓我們回到熱力環(huán)流示意圖，大家看，水平方向上的大氣運動，我們又稱之為風。那么風的形成過程究竟是怎樣的呢？風向如何判斷呢？讓我們走進第三個探究活動請問：高空中A’B’C’所在平面上為什么會產生風？（因為存在氣壓差）在這樣一幅平面圖上，大家看不清楚，我們把平面圖再次還原成立體圖，把看起來呈一條線的等壓面變成立體圖，B’C’這邊的大氣運動我們先不看，仔細觀察A’B’這一邊。現(xiàn)在這個平面上的氣壓不等，我們把這個平面上氣壓值相等的點連接起來，就組成了等壓線。請問哪邊是A’，哪邊是B’。將此圖再轉個90°，就跟同學們看到的課本39頁的圖2-2-8非常類似了。由前面討論，我們知道了，由于冷熱不均導致大氣垂直方向上的運動，垂直方向的運動，引起了同一水平面的氣壓差，我們把單位距離間的氣壓差稱為氣壓梯度，存在氣壓梯度，就產生了水平氣壓梯度力。水平氣壓梯度力是形成風的直接原因，又稱之為風的原動力。一旦水平氣壓梯度力產生，風就產生了。給學生2分鐘，閱讀課本，討論探究活動3的相關問題。（如果課前預習，該時間可?。┱垖W生填空：①風的原動力是___________________；該力方向始終垂直于____________，由________指向__________；該力既影響風向，又影響風速。等壓線越密集，說明風力越_____(大/小)。一旦產生水平氣壓梯度力，風就產生了，風的初識方向：垂直于等壓線，由高壓指向低壓，但是風一旦產生，作為運動物體，就要受到什么力的影響？（地轉偏向力）請學生填空：②風形成后就會受到_____________的影響；該力方向始終垂直于風向，北半球____偏，南半球______偏。該力隨著緯度的增加而______(增加/減小)。該力只影響風向。高空中的風受到水平氣壓梯度力和地轉偏向力的共同影響，風向不斷發(fā)生偏轉。請學生上臺共同演示：高空風的形成。觀看動畫加深理解請學生填空小結：高空的風受到______________和__________________的影響，風向________于等壓線；那近地面的風又是怎樣的狀況呢？近地面的風除了受到水平氣壓梯度力和地轉偏向力的影響，還要受到摩擦力的影響。摩擦力具有怎樣的特征呢？學生填空③_____________，方向始終與物體的運動方向__________。既影響風向，又影響風速。在水平氣壓梯度力、地轉偏向力和摩擦力的共同影響，三力達到平衡，風向最終與等壓線斜交。如果讓大家畫某一點的風向，該怎么畫？第一步，作水平氣壓梯度力。氣壓梯度力從高壓指向低壓，并且與等壓線垂直第二步，作風向。近地面風向在水平氣壓梯度力、地轉偏向力、摩擦力作用下和等壓線斜交，并成一銳角。風向由于地轉偏向力的作用，在南半球左偏，在北半球右偏。在作圖時，北半球近地面風向應畫在水平氣壓梯度力的右側，并成一銳角；