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第二章自然环境中的物质运动和能量交换第2课时热力环流形成的原理与大气的水平运动第二章自然环境中的物质运动和能量交换学习目标明目标、知重点阐明热力环流形成的原理，理解大气运动的根本原因。理解大气水平运动的基本原理及风的受力状况。学会判读等压线图与等压面图。一、热力环流形成的原理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。气温气压2．形成过程(1)A地受热较多，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。(2)B、F地受热较少，空气冷却下沉，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。(3)水平运动：在同一水平面上，空气由高气压区流向低气压区。(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。二、大气的水平运动1．风形成的直接原因：____________。气压梯度力2．主要作用力及特征字母作用力特征F1气压梯度力方向______于等压线，由高压指向低压F2摩擦力方向与风向______，使风速减小F3____________与风向______垂直相反地转偏向力垂直3.风向(1)高空风向：受水平气压梯度力和____________的共同影响，风向与等压线______。(2)近地面风向：受水平气压梯度力、地转偏向力和________共同作用，风向与等压线之间成一夹角。地转偏向力平行摩擦力(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，则风力越大。(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。一、判断题1．太阳辐射在地表的差异分布是引起大气运动的根本原因。()2．水平气压梯度力总是垂直于等压线，指向低压。()3．地转偏向力的方向始终平行于风向。()4．高空的风只受水平气压梯度力和摩擦力影响，风向与等压线平行。()5．摩擦力只影响风速，不影响风向。()√√×××二、选择题(2019·4月浙江)下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图(图中虚线为等温线、实线为等压线)。回答下题。6．若该地位于我国西北沙漠地区，则其成因和空气垂直运动正确的是()A．动力辐合上升B．热力辐合上升C．动力下沉辐散D．热力下沉辐散答案：B7．影响近地面风力大小的因素是()A．水平气压梯度力B．地面摩擦力C．地转偏向力D．水平气压梯度力和地面摩擦力答案：D8．关于近地面风及其力的叙述正确的是()A．风向与等压线平行B．水平气压梯度力始终垂直于风向C．地转偏向力始终垂直于等压线D．摩擦力方向始终与风向相反答案：D热力环流形成的原理【合作探究】阅读材料，探究下列问题。材料和谐社会深入人心，“创造和谐城市”是每个城市追求的目标。某地理研究性学习小组就“城市热岛”现象展开了研究。(1)试分析导致市区气温高于郊区，形成“城市热岛”的原因。(2)近地面市区和郊区间的气流是如何运动的？(3)若在图中甲地建设卫星城镇或建设排放大量大气污染物的工厂，是否合理？为什么？提示：(1)城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产、交通工具大量消耗矿物燃料，释放大量的人为热量。城市建筑高且密集，不易通风散热。(2)市区由于气温高，气流上升，近地面形成低压，郊区由于气温低，气流下沉，近地面形成高压，因此近地面气流(即风)由郊区流向市区。(3)不合理。卫星城镇或工厂排出的大气污染物会从近地面流向市区，加剧市区环境污染程度和相互污染。【核心归纳】1．图解热力环流的形成过程学习这部分内容需要特别注意以下问题：(1)“高压”和“低压”是针对同一水平面上的气压差异而言的。在垂直方向上，气压随着高度的升高而降低。(2)大气的垂直运动是地面冷热不均造成的，并非由气压差异引起。(3)要注意一些规律使用的前提。如“越接近地面气压越高”，这个规律一定要注意是在同一地点。“气温越高气压越低”，这个规律一定要注意是在只考虑热力因素的情况下才能成立。2．几种常见的热力环流形式热力环流是一种最简单的大气运动形式。海陆热力性质不同、山谷和山坡受热不均、人类活动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下：(1)海陆风(2)山谷风(3)市区与郊区之间的热力环流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高度上，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，PAPC。(3)无论是低空还是高空，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低”。如图，PBPAPEPF。【跟踪训练】读某地近地面和高空四点气压图，回答(1)～(2)题。(1)若近地面和高空四点构成热力环流，则流动方向为()A．O→P→M→N→OB．P→O→M→N→PC．M→N→P→O→MD．N→M→O→P→N(2)下面图中正确表示N地在垂直方向上等温面与等压面配置的是()解析：第(1)题，注意图中横纵坐标，气流总是由高压区流向低压区，则近地面由M流向N，高空由O流向P；依据热力环流图可判断，图中M、N为近地面两点，O、P为高空两点，且O、P分别对应位于N、M上空；M地气压高，说明是近地面气温较低处，气流由P下沉至M；则N为近地面气温较高处，气流上升至O。故A项正确。第(2)题，图中显示N地为近地面热低压区，故其气温高于两侧同一高度；其气压低于两侧同一高度，则A项正确。答案：(1)A(2)A大气的水平运动【合作探究】阅读材料，探究下列问题。材料一“我家住在黄土高坡，大风从坡上刮过，不管是西北风还是东南风，都是我的歌我的歌……”。材料二北半球海平面等压线的分布状况图(单位：hPa)。(1)“不管是西北风还是东南风……”，风向是由什么决定的呢？(2)图中字母A、B代表的气压场的名称是什么？(3)图中C、D两地的风向如何？两地中何地风速较大？判断依据是什么？提示：(1)风向在形成过程中与风的受力有关。(2)A为低压中心，B为高压中心。(3)C地吹偏东风，D地吹西南(偏南)风。C地风速较大，理由是C地等压线密集，水平气压梯度力大。【核心归纳】1．影响大气水平运动的三种力的比较水平气压梯度力地转偏向力摩擦力定义由于单位距离上水平气压的差异而产生的使空气水平运动的力由于地球自转而产生的使运动物体发生偏转的力是指两个相互接触的物体做相对运动时，接触面之间所产生的一种阻碍物体运动的力水平气压梯度力地转偏向力摩擦力方向垂直于等压线，从高压指向低压与风向垂直，北半球向右偏，南半球向左偏与风向相反大小由气压梯度决定随风速增大而增大，随纬度升高而增大随风速增大而增大对风的影响既影响风速，又影响风向只影响风向，不影响风速既影响风速，又影响风向备注是产生风的原动力无风，亦无地转偏向力无风，亦无摩擦力2.不同力作用下的大气水平运动一般来说，大气的水平运动就是风。在大气水平运动的过程中，因所受的影响因素不同，高空风和近地面风有较大差异。风受力风向图示(北半球)高空水平气压梯度力、地转偏向力空气沿水平气压梯度力与地转偏向力合力的方向运动，风向平行于等压线风受力风向图示(北半球)近地面水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力风向平行于这三个力合力的方向，风向与等压线之间成一夹角【跟踪训练】下图示意某一等高面，M、N为等压线，其气压值分别为PM、PN，M、N之间的气压梯度相同。①～⑧是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O点空气运动的可能方向。据此完成(1)～(3)题。(1)若此图表示北半球，PMPN，则O点风向为()A．⑥或⑦B．②或⑥C．④或⑧D．③或④(2)若此图表示高空等高面，PMPN，则O点风向为()A．③或④B．②或⑧C．③或⑦D．⑥或⑦(3)近地面，空气做水平运动时，所受摩擦力与地转偏向力的合力方向()A．与空气运动方向成180°角B．与空气运动方向成90°角C．与水平气压梯度力方向成90°角D．与水平气压梯度力方向成180°角解析：第(1)题，若此图表示北半球，PMPN，则O点风向应考虑两种情况：近地面为⑥；高空由于忽略摩擦力的作用，风向向右偏转至与等压线平行，即⑦。第(2)题，高空不考虑摩擦力，所以风向应与等压线平行；若PMPN，则在北半球高空应为③，在南半球高空应为⑦。第(3)题，在近地面，水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同影响风向和风速，其中两力的合力与另一力的方向成180°角。答案：(1)A(2)C(3)D等压线图的判读【典图示例】结合上图分析，请填写：(1)________(2)________(3)________(4)________(5)________(6)________(7)________答案：(1)高压(2)低压(3)低压槽(4)高压脊(5)西北(6)密集(7)大于【判读技巧】1．气压场类型的判断(1)低压：由闭合等压线构成，气压值由中心向外增大。(2)高压：由闭合等压线构成，气压值由中心向外减小。(3)低压槽：由低压延伸出来的狭长区域，简称槽。低压槽中各条等压线上弯曲最大处的连线叫槽线。(4)高压脊：由高压延伸出来的狭长区域，简称脊。高压脊中各条等压线上弯曲最大处的连线叫脊线。(5)鞍形气压场：简称鞍，是两个高压或两个低压交错分布的中间区域。2．风力的判断(1)同一幅图，等压线越密集，水平气压梯度力越大，风力越大；等压线越稀疏，水平气压梯度力越小，风力越小。(2)不同幅图，两条相邻等压线的气压差值越大，水平气压梯度力越大，风力越大；气压差值越小，水平气压梯度力越小，风力越小。3．风向的确定第一步：画出与等压线垂直的水平气压梯度力。第二步：确定南、北半球。第三步：按照地转偏向力“南左北右”的偏转规律画出与水平气压梯度力成30°～45°偏角的风向。(如下图)4．利用风向可判断以下几方面问题(1)等压线值的变化规律：顺着风向，等压线值越来越小。(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：与等压线成一夹角——近地面；与等压线平行——高空。【针对练习】读北半球某地面水平气压分布图，回答问题。(1)就气压状况而言，图中A与B中低压中心是________，B与C中高压中心是________。(2)若该地气压只受温度影响，则A、B、C中地面温度最高的是________。(3)下图为沿AB作的剖面图，完成AB间的热力环流示意图。气压值PA、PB、PA′、PB′的大小顺序是________，气温值TA、TB、TA′、TB′的大小顺序是________。(4)下列图中能正确表示AB高空等压面状况的示意图是()(5)在图中甲处画出风向及其所受的力。解析：(1)等压线闭合，中心气压比四周低的为低压中心，如B；等压线闭合，中心气压比四周高的为高压中心，如A、C。(2)近地面气压越低，温度越高，所以B地温度最高。(3)近地面A处气压高于B处，所以在水平方向上，气流由A流向B；高空相反，由B′流向A′；A处垂直方向上气流下沉形成高压，B处上升形成低压，所以该环流呈逆时针。气压值由高到低为PA＞PB＞PB′＞PA′；近地面形成高压该地冷却，形成低压该地受热，气温值由高到低为TB＞TA＞TB′＞TA′。(4)A处高空为低压，等压面下凹，B处高空为高压，等压面上凸。(5)甲处为近地面风，受三力共同作用，风向右偏。答案：(1)BC(2)B(3)画图略(逆时针方向画箭头)PA＞PB＞PB′＞PA′(或PA′＜PB′＜PB＜PA)TB＞TA＞TB′＞TA′(或TA′＜TB′＜TA＜TB)(4)B(5)对点练一热力环流形成的原理(2018·6月浙江)下图为某地理老师拍摄的一组模拟对流运动的演示实验照片