高中地理中图版必修一第二章第一节“大气的热状况与大气运动”中的大气运动部分,先介绍了热力环流,然后介绍了三圈环流,它们都是教学的重点和难点。笔者发现,学生在学习这些内容时,非常容易陷入把气温和气压的关系理解为气温高的地方气压低、气温低的地方气压高的认识误区。
本文谈谈笔者破解学生这一认识误区的思考与做法,敬请读者批评指正。
一、热力环流中气温与气压的关系
热力环流是由于地面的冷热不均而引起的最简单的一种空气环流。其形成过程为:A地由于接受的太阳辐射量较多,空气受热膨胀上升,到高空积聚起来,使高空空气的密度增大,气压增高形成高压区(图1中的c处);B地接受的太阳辐射量较少,空气冷却收缩下沉,高空空气密度减小,气压下降形成低压区(图1中的d处)。于是,高空的空气便从气压高的c处流向气压低的d处。A地空气上升后,近地面空气密度减小,气压比B处近地面低,形成低压区;B地由于空气下沉,近地面空气密度增大形成高压区,于是,近地面的空气就从b处流向a处。过程详见图1。
经上述分析得知,A地近地面低压的形成和B地近地面高压的形成是由于两地受热不均造成的,可称之为热力因素形成的低压和高压,即热低压和冷高压。而A地高空高压是由于不断有气流从低空流入补充形成的,可称之为补偿气流;B地高空的低压是由于气流在垂直方向上不断下沉形成的,可称之为推动气流。无论是补偿气流还是推动气流其成因都与冷热气流不同,它们都是动力原因引起的,由此可以认为,c处相对于d处而言是热高压,而d处相对于c处而言是冷低压。而此时A、B两地等温线的凸向如图2所示。
对比图1和图2可以发现,此时A、B两地近地面等压线的凸向与等温线的凸向相反,而高空等压线的凸向与等温线的凸向则一致。
二、三圈环流中气压与气温关系的分析
教学中我们往往要从热力环流的角度入手分析三圈环流的形成。由于冷热不均和地转偏向力、摩擦力的存在,地球上便形成了不同的气压带和风带。具体如图3所示。
根据热力环流的原理分析我们得知,赤道低气压带和极地高气压带是由热力原因形成的热低压和冷高压;而副热带高气压带和副极地低气压带是由动力原因形成的热高压和冷低压。其等压线与等温线凸向的关系见表1。
三、影响气温气压关系的其他因素
地势对气温和气压的关系有一定的影响。如亚洲的地势中部高、四周低,有“世界屋脊”之称的青藏高原雄踞中部,位于我国地势的第一阶梯,是因海拔较高形成特有的高寒气候,气温低、气压也低。此时的低气压称为“冷低压”。对上述影响气压和气温关系的因素,包括动力因素、热力因素和地形因素等,可用图4予以全面表示。
为了使学生巩固“气压形成的原因”的认识,透过表象把握本质,走出“气温高的地方气压低、气温低的地方气压高,等压线的凸向与等温线的凸向相反”的认识误区,加强有关“气压与气温即等压线和等温线凸向的关系”的练习,效果较好。
例如,先请学生读①②③④四种压面与等温面示意图,然后练习。
题1.若上图代表气压带,则下列对应正确的是
A.①——副热带高气压带
B.②——极地高气压带
C.③——副极地低气压带
D.④——赤道低气压带
题2.《水经注》中有一段关于三峡地区古代土着“祈雨”的记载:“天旱,燃木崖上,推其灰烬,下移渊中,寻即降雨。”其主要原理对应图中的
A.①B.②C.③D.④
最后解析:结合等压线与等温线凸向的关系,本题要从副热带高气压带、极地高气压带、副极地低气压带、赤道低气压带的成因入手,图中①②③④依次为热高压、热低压、冷高压、冷低压,正确的对应是:①——副热带高气压带;②——赤道低气压带;③——极地高气压带;④——副极地低气压带。因此,题1正确选项为A。题2根据题意可知,“祈雨”主要是通过“燃木”,使近地面空气受热膨胀上升,形成降雨,符合热低压的形成原理,而热低压的等压线向下弯曲且与等温线凸向相反,因此,题2的正确选项为B。
另外,为了使学生巩固认识、提升能力,应最后做个正确解答此类题目要领的提示。首先要根据等压线的凸向判断气压为高气压还是低气压,然后再根据等温线与等压线的凸向关系判断气压成因(根据气压成因判断等温线和等压线的凸向关系),从而确定具体的气压名称。如果某地低压或高压的形成是由于冷热不均所造成的,则该地低压或高压便是由于热力原因所形成的热低压或冷高压。低压等压线向低海拔处凸出,高压等压线向高海拔处凸出,等压线的凸向与等温线的凸向相反,即此时低压处等温线向高海拔处凸出,高压处等温线向低海拔处凸出。如果某地低压或高压的形成是由于气流在垂直方向的上升或下降、海拔高度的差异形成的,则该地低压或高压便是由动力原因或海拔原因形成的冷低压或热高压,低压等压线依然向低海拔处凸出,高压等压线依然向高海拔处凸出。但此时低压处等温线向低海拔处凸出,高压处等温线向高海拔处凸出,即等压线与等温线凸向一致。
实践证明,经过以上设计与分析,可以有效地消除学生有关气温与气压方面的认识误区,达成教学目标。
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