第一课时大气环流-教学设计

第二节气压带、风带对气候的影响教学目标：立足大气运动的最基本方式——热力环流，采用条件假设递进的方式，从单圈环流到三圈环流，再到季风环流，通过分别绘制示意图，配合原理过程的理解，使学生在落实气压带、风带及其季节移动和海陆气压中心及其季节转化的同时，能够从时空整体的角度把握全球性大气环流，从而提升综合思维素养。立足于自然界中物质运动和能量转化的基础，从因果关系的角度出发，结合具体气压带、风带和海陆气压中心的气流属性，以及其空间位置的移动和变化，分析推导区域气候特征，从而养成从动态的时空维度，分析区域特征成因的能力。通过对案例“副热带高压对我国气候的影响”探究，即我国锋面雨带的移动，对我国降水量空间分布的差异和季节及年际变化的影响，让学生能够从空间和时间综合的角度分析地理事象的发生、发展和变化；从区域综合的角度，分析锋面雨带的移动对中国东部地区内部气候特征差异的影响，从而提升学生的综合思维素养。通过“郑和下西洋出发和返程时间”的真实情境的探究学习，让学生掌握将所学知识灵活运用于实际问题的分析和解决中，强化学生的区域认知、综合思维、人地协调观和地理实践力的综合提升效应。教学重点：气压带、风带及其季节性移动，气压带、风带对气候形成的作用。教学难点：三圈环流的形成，海陆分布对大气环流的影响。第一课时大气环流同学们好，我是天津市河西区第四中学地理教师彭玉琼，今天我们一起来学习第三章，第二节气压带、风带对气候的影响第1课时大气环流。首先我们一起来回顾一下必修一我们学过的热力环流，如图中的A和C两地，由于气温低，空气遇冷收缩下沉，在近地面形成高压，高空形成低压，B地气温高，空气受热膨胀上升，近地面形成低压，高空形成高压。于是在同一水平面上产生气压差即水平气压梯度力，在水平气压梯度力的作用下，空气由高压流向低压，形成了热力环流，它是大气运动最简单的一种形式。在实际中，大气运动状况非常复杂，影响因素众多，我们把全球性，有规律的大气运动称为大气环流。对于复杂的地理现象，我们可先对它进行简化，认识它的理想模式，然后再逐步增加影响因素，一步一步地接近实际情况，最终就有可能掌握它实际的运动变化规律，为此我们提出三个假设条件，一、地球不自转，二、太阳终年直射赤道，三、大气在均匀的地球表面上运动。在这三个假设条件下，那引起大气运动的因素，就只是高低纬之间的受热不均，结合前面复习的热力环流，我们可以画出赤道与极地之间的热力环流示意图。赤道地区由于接收太阳辐射最多，终年高温，大气受热膨胀上升，在近地面形成低压，高空形成高压。而两极地区，接收的太阳辐射少，温度低，大气收缩下沉，近地面形成高压，高空形成低压。空气在水平方向上由高压流向低压，于是在赤道与两极地区形成了一个大型的热力环流，即单圈环流。但单圈环流是人们推理出来的，实际中并不存在，因为地球在不停地自转，地球自转就会产生地转偏向力，在前面我们学过，地球表面水平运动的物体都会受到地转偏向力的影响，大气运动也不例外。下面我们先来复习一下，在受到不同力的作用下，大气水平运动，即风的方向会发生怎样的改变？促使大气在水平方向上产生运动的力。我们称之为水平气压梯度力，我们用F1表示，它是风的原动力。它会促使大气由高压流向低压，等压线越密集，水平气压梯度力就越大，如果没有受到其他外力因素的影响，风向就会垂直于等压线，由高压指向低压。如图所示。然而除赤道外，风一旦形成，不仅受到水平气压梯度力的作用，同时还受到地转偏向力的影响，我们用F2表示。地转偏向力只改变方向，不影响速度，且始终与水平运动物体的运动方向保持垂直，它使风向在北半球向右偏，在南半球向左偏。以北半球为例，如图所示，在水平气压梯度力与地转偏向力的共同作用下下，风向逐渐偏转，当二力平衡时，风向最终与等压线平行。此外，在近地面，空气运动还要受到地表摩擦力的影响，我们用小f表示，摩擦力与空气运动方向相反，它会使风速减小，同样以北半球为例，如图所示，在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力的共同作用下，风向总是与等压线斜交。我们来小结一下风向的差异，以北半球为例，在只受到水平气压梯度力的情况下，风向与等压线垂直，这是理论上的风。实际上空气只要产生水平运动，就会受到地转偏向力和摩擦力的影响，而高空摩擦力接近于零，也就是在高空，空气只受到水平气压梯度力和地转偏向力的作用，最终，风向大致与等压线平行。在近地面，空气还要受到摩擦力的影响，在三个力的共同影响下，风向是与等压线斜交的。复习完风向的知识，我们回到大气环流。考虑地球自转，以北半球为例，赤道地区接收太阳辐射多，近地面空气受热膨胀上升，形成赤道低气压带，上升气流使赤道上空，相对于同高度其他区域来说，气压升高，成为高气压区。赤道地区上升的暖空气在水平气压梯度力作用下，在赤道上空向北，流向北极上空，在地转偏向力的作用下，逐渐向右偏转，形成西南风，到达北纬30度附近上空时，风向偏转成了西风。这样，来自赤道上空的气流就不能再继续北流，而赤道上空的空气源源不断地流过来，又不能继续北进，便在北纬30度附近上空堆积，产生下沉气流，使近地面气压升高，形成副热带高气压带。北纬30度附近的近地面，在水平气压梯度力作用下，空气由副热带高气压带向南北流出，向南的一支，流向赤道低气压带，在地转偏向力的作用下，逐渐向右偏转，形成东北风，称为东北信风。同理，在南半球低纬，会形成东南信风，北半球东北信风与南半球的东南信风在赤道附近辐合上升。这样，便在赤道与北纬30之间形成一个低纬度环流圈，即低纬环流。在近地面，从副热带高气压带向北流出的一支气流，在地转偏向力作用下逐渐向右偏转，形成西南风，称为盛行西风，由于它在中纬度地区，所以也称为中纬西风。北极地区接收太阳光热少，终年严寒，空气收缩下沉，在近地面形成极地高气压带。从极地高气压带向南流出的气流，在地转偏向力作用下，逐渐向右偏转，形成东北风，称为极地东风。盛行西风与极地东风这两支冷暖性质不同的气流，在北纬60度附近相遇，暖而轻的西风气流，爬升到冷而重的东风气流之上，于是在北纬60度副极地地区形成上升气流，使该地近地面气压降低，形成副极地低气压带。上升气流到达高空，又分别流向副热带和极地的上空，这样就形成了中纬度环流圈和高纬度环流圈。也就是在考虑地球自转的情况下，形成了三个环流圈，即低纬环流，中纬环流和高纬环流。在南半球，同样存在着低纬度、中纬度和高纬度三个环流圈。同学们自己可以试着画一画南半球三圈环流示意图。这样，全球近地面共形成了七个气压和六个风带，即赤道附近的赤道低气压带，南北纬30°附近的副热带高气压带，南北纬60度附近的副极地低气压带，南北极附近的极地高气压带，高、低气压低带是相间分布的；在气压带之间又形成了六个风带，包括东北信风带和东南信风带、两个中纬西风带和两个极地东风带。现在我们换个视角，从极地俯视，我们会发现气压带、风带呈环状分布，如图，以北半球为例，在赤道地区形成赤道低气压带，北纬30度附近形成副热带高气压带，北纬60度附近形成副极地低气压带，北极地区形成极地高气压带。气压带与气压带之间产生水平气压梯度力，水平气压梯度力垂直等压线由高压指向低压，在地转偏向力的影响下，风向在北半球右偏30到45度，于是在北半球形成三个风带，在低纬形成东北信风带，在中纬形成中纬西风带，在高纬形成极地东风带，同理南半球也会形成类似的气压带和风带，同学们可以自己画一画气压带、风带南极俯视分布图。通过学习，我们知道是空气的垂直运动形成高、低气压，而引起空气垂直运动的原因不同，我们把因冷热差异造成的垂直运动，所形成的高低气压，归为热力作用的原因，如因受热上升而形成的赤道低气压带和因冷却收缩下沉形成的极地高气压带均为热力原因。而因空气聚集下沉或被迫抬升，产生的高低气压，我们把它们归为动力作用的原因，如因空气聚集下沉形成的副热带高气压带，和因冷暖空气相遇，暖空气被迫抬升形成的副极地低气压带均为动力原因。刚才所讲的气压带和风带的形成与分布，是以太阳直射赤道为前提的。但实际上，在地球公转的过程中，太阳直射点每年都在有规律地南北移动，由此产生了气压带和风带的季节性移动现象。请同学们仔细观察气压带风带的季节性移动演示，对比气压带、风带的移动与太阳直射点的移动，两者在移动方向和移动幅度上有什么异同。【等待……】通过观察，我们发现太阳直射点随季节变化而南北移动，气压带和风带在一年内也做周期性的季节性移动。就北半球来说，大致是夏季北移冬季南移。也就是在移动方向上，气压带和风带的移动方向与太阳直射点的移动方向是相同的，当太阳直射点北移，气压带，风带也往北移，当太阳直射点往南移，气压带，风带也往南移。但在移动幅度上，太阳直射点可以从赤道移动到南北回归线，也就是太阳直射点的移动幅度达到了46度52分。而气压带、风带的移动幅度则相对小得多。接着请同学们看一下右图，全球气压带和风带的季节性移动示意图。对比北半球极地高气压带，所占据的范围在二分二至日有何差异？通过观察我们可以发现在夏至日北半球极地高气压带范围最小，在春秋二分，北半球极地高气压带范围居中，而冬至日北半球极地高气压带范围最大。这是由于太阳直射点的季节性移动，使得北极地区所获得的太阳辐射在季节上产生了明显的差异，进而影响到极地高气压带的范围大小。至此，本节课的主要内容我们已经讲完了，我们对所学的内容进行一下小结。首先我们复习了必修一学过的热力环流，即太阳辐射在地表分布不均，使地面产生热量差异，形成热力环流，这是大气运动最简单的形式。接着我们学习了大气环流，这是全球性有规律的大气运动。在三个假设条件下，在赤道与极地之间形成了单圈环流。考虑地球自转，也就是地转偏向力对大气运动的影响时，就形成了三圈环流，三圈环流的这种运动状态，在地球表面形成了七个气压带和六个风带，即：赤道附近的赤道低气压带，30°附近的副热带高气压带，60度附近的副极地低气压带，90°附近的极地高气压带，高、低气压低带是相间分布的；在气压带之间又形成了六个风带，包括东北信风带和东南信风带、两个中纬西风带和两个极地东风带。而当我们考虑地球公转，也就是太阳直射点的季节性移动时，就产生了气压带和风带的季节性移动。今天我们学习的气压带、风带的形成、分布及移动规律，可以为我们后期学习气候的分布与成因做铺垫。最后我们用所学知识来做几道练习题。下图为全球近地面气压带和风带局部示意图。读图回答下列各题。第一问：图中的丙气压带是指（）由图可知，丙气压带的气流流向两侧，说明该气压带为高压带；且风向向左偏，结合三圈环流的气压带的风带的分布规律，判断应是南半球的副热带高气压带。故选B。第二问：下列判断正确的是()结合上题可知，该图为南半球的气压带风带图，丙为副热带高气压带，甲的风向为东南，乙为西北，结合气压带风带分布规律可知，甲为东南信风带，乙为南半球的盛行西风带，选C。下一组题：下图表示气压带、风带的分布和表示气压带、风带的季节性移动。读图回答下列问题。第一问：图中表示________(南/北)半球的气压带、风带分布状况。从图中示意图可以看出，在地转偏向力的作用下，风向向右发生了偏转，说明是北半球。第二问：在图中画出B所在风带的风向。B所在风带是位于赤道低气压带以北的信风带，在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下，该处形成东北信风。如图所示。第三问：说出图中甲、乙两图气压带位置的差异及成因。与二分日相比，甲图的气压带位置向北移动，乙图的气压带位置向南移动，这是太阳直射点随季节变化而南北移动的结果。第四问：图中⑥气流来自________气压带，说出⑥气流与⑦气流相遇后向上爬升的原因。根据图示可知，①为赤道低气压带，②为副热带高气压带，③为副极地低气压带，④为极地高气压带，⑤为东北信风带，⑥气流是来自于副热带高气压的中纬西风带，中纬西风暖而轻，⑦为来自极地的极地东风带，极地东风冷而重，暖而轻的气流⑥遇到冷而重的气流⑦被迫抬升。下一题，假定各个气压带的宽度为10个纬度。右图为某日气压带和风带分布示意图。回答该日为()结合所学知识，地球自转方向在东经度由小经度转到大经度，在西经度由大经度转到小经度，所以图中地球自转方向为顺时针，进而可推知，该图为以南极点为中心点的俯视图，由图示可知，气压带和风带南移，因此该日为冬至日，D正确下一组题：第一问：依据图中三圈环流分布的纬度位置，图中各字母所在的气压带名称是：A为极地高气压带；B为副极地低气压带；C为副热带高气压带；D为赤道低气压带。第二问：读图可知，在ABCD气压带中，盛行上升气流的是D和B，其中B为副极地低气压带是由于冷暖气团在60º附近相遇，暖气团抬升形成的低压带，因此B气压带是属于动力原因形成的，D为赤道低气压带是由于赤道附近温度高，空气受热膨胀上升，近地面形成低压，因此D是属于热力原因形成的。A为极地高气压带，是由于极地气温低、气流收缩下沉形成的，所以A是热力作用形成的；C为副热带高气压带。是空气聚集下沉形成的，所以是动力原因形成的。即BC为动力原因形成的，AD为热力原因形成的。第三问：读图，结合气压带风带分布规律，各风带的名称：A→B：为极地东风带，C→B：为中纬西风带，C→D：为东北信风带。第四问：A.选项受热力因素影响，热的地方成低压、冷的地方成高压，而动力因素形成的气压带则不遵循这个规律。A错。B.选项气压带、风带季节移动的原因在于太阳直射点的回归运动，大致为北半球夏季北移，冬季南移。B对。C.选项低气压带气流上升，空气易冷却凝结，多云雨，高气压带气流下沉，下沉增温，空气难以凝结，多晴天。C对。D选项.气压带、风带大致为北半球夏季北移，冬季南移。D错。下一题：恩克斯堡岛(下图)是考察南极冰盖雪被、陆缘冰及海冰的理想之地。2017年2月7日，五星红旗在恩克斯堡岛上徐徐升起，我国第五个南极科学考察站选址奠基仪式正式举行。据此完成下题。五星红旗在恩克斯堡岛上迎风飘扬。推测红旗常年飘扬的主要方向是()这题的【解题关键】是：①明确红旗飘扬方向与风向相反；②从图中获取恩克斯堡岛的纬度信息，判断其所属风带。根据恩克斯堡岛的纬度位置可知其位于南半球的极地东风带，吹东南风，故五星红旗飘扬的主要方向为西北方向，D项正确。接着看这道题：读三圈环流局部示意图，完成下面两题。第一问：关于图中a、b、c、d四地的说法，正确的是()结合图示知，由于大气垂直运动，近地面a地气流下沉，形成高压，等压面向上隆起，而b地为低压，且高空的气压状况与近地面相反。如图所示，所以圈①正确，根据气压分布规律知，四地气压大小应为Pa＞Pb＞Pc＞Pd。所以圈③错误，圈④正确，根据图示并不能确定b地气流上升是由空气受热引起的还是被迫抬升，所以圈②错误。这题选B。第二问：若a地为副热带地区，则Q地的风向可能是()看图，若a地为副热带地区，则a为副热带高气压带，看图中的指北针，当其位于北半球时，b地则为北半球副极地低气压带，那么Q地位于北半球西风带，其风向为西南风，圈④正确；当其位于南半球时，b地则为赤道低气压带，那Q地就位于南半球信风带，其风向为东南风圈②正确。所以选D下一题：图中箭头表示空气运动方向。若该图为南半球三圈环流示意图的一部分，且甲地纬度较乙地低，则()若该图为南半球三圈环流的一部分，据图可知，甲地盛行下沉气流，应为高气压带，乙地盛行上升气流，应为低压带，且甲地纬度较乙地低，则指