資源簡介

課題 常見天氣系統(tǒng)（第一課時）
教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)： 1.了解氣團的概念、性質(zhì)，以及鋒、冷鋒的概念。 2.觀看鋒的模擬實驗視頻，觀察實驗現(xiàn)象，繪制鋒的大氣結(jié)構(gòu)示意圖。 3.結(jié)合實例，描述某地受冷鋒影響的天氣變化過程并分析成因 4.繪制冷鋒的示意圖。 教學(xué)重點：冷鋒的成因、結(jié)構(gòu)和運動變化及其對天氣的影響 教學(xué)難點：冷鋒過境的天氣變化過程
教學(xué)過程
時間 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 主要師生活動
導(dǎo) 入 【講解】同學(xué)們，在日常生活中，我們經(jīng)常會感受到天氣的變化，比如夏季 我國大部分地區(qū)出現(xiàn)的暴雨、冰雹，夏秋季節(jié)我國東南沿海臺風(fēng)登陸時的狂 風(fēng)、暴雨，冬季節(jié)北方多大風(fēng)、暴雪，春季北方多沙塵天氣，等，這些天氣 會給我們的生產(chǎn)生活帶來巨大影響，因此我們有必要深入研究天氣發(fā)生的過 程及原因。 【提問】說到天氣，我們先一起來看左邊這張圖，你能從中獲取到哪些地理 信息？能推論這張照片在我國拍攝的大致時空信息嗎？ 【講解】有的同學(xué)看到近處的行人穿著厚實的衣服，帶著帽子，背著背包； 椅子和旁邊的草上都掛著冰條，這肯定是在我國北方的冬天拍攝的照片吧？ 肯定又有同學(xué)提出質(zhì)疑了，你看遠處的水面掀起了大浪，說明這水體沒有結(jié)
冰啊，北方的冬天水不是會結(jié)冰嗎？肯定不是在北方。那這地兒到底是哪里 呢？其實這里是地處我國南方的杭州西湖，照片拍攝于 16 年的 1 月份，同學(xué) 們肯定很驚訝吧！杭州不是位于秦嶺淮河一線以南嗎？最冷月均溫應(yīng)該高于 0 度啊，挺暖和的？椅子和草上的冰條又是怎么回事？那天杭州的最低溫已經(jīng) 突破了零下 6℃ , 8 級大風(fēng)，西湖長橋成了冰橋、長椅成了冰椅。同一時期， 還有更罕見的天氣事件發(fā)生在廣州，我們來看右邊的這幅圖，圖中的廣州市 民正圍著車蓋上的迷你雪人兒拍照，能在北回歸線附近的廣州見到雪也是三 生有幸了，這是廣州自新中國成立以來出現(xiàn)的第二次降雪。同學(xué)們回憶高一 氣象災(zāi)害知識，你們知道這次極端天氣現(xiàn)象是什么嗎？這些罕見的天氣事件 都是受當(dāng)時被稱為“霸王級 ”寒潮的影響，使得我國大部分地區(qū)的低溫逼近 歷史極值，下面我們具體了解一下這次寒潮天氣。 【提問】我們來看左邊這張圖，這是 16 年 1 月 22 日 8 時-25 日 8 時的全國最 低氣溫預(yù)報圖，圖中氣溫的空間分布有何特點？在描述某一地理事物的空間 分布特征時，如果是這樣的氣溫等值線圖，我們一般從數(shù)值的變化趨勢、數(shù) 值區(qū)間，極值區(qū)的分布等方面描述。 【講解】大致由南向北氣溫降低，最低值低于零下 28℃ , 主要位于我國東北 地區(qū)；最高值 12-16℃位于云南的南部地區(qū)。 【提問】其中，我們比較關(guān)注的 0℃等溫線位于我國哪些區(qū)域？ 【講解】0℃等溫線已抵達華南的北部，要知道一般年份，我國 1 月 0℃等溫 線可是位于秦嶺-淮河一帶（指圖）。本次寒潮除了帶來劇烈降溫外，還給我 國帶來了大范圍的雨雪天氣。我們來看右邊這張圖，這是 1 月 23 日全國降水 量預(yù)報圖，讀圖例，灰色圖例代表雪，綠色圖例代表雨，加有斜杠的圖例代 表雨夾雪或者雨轉(zhuǎn)雪，在這幅降水量預(yù)報圖中少見的是我國南方多省出現(xiàn)了 降雪天氣，從東向西有浙江、福建、江西、湖南、貴州、四川等地。并且隨 著“霸王級 ”寒潮繼續(xù)影響我國，1 月 24 日，廣東、香港、臺灣等地也陸續(xù) 出現(xiàn)了降雪天氣，這是有完整氣象記錄以來(1951 年以來)出現(xiàn)降雪天氣的最 南界。
基 本 概 念 【講解】在氣象學(xué)上，將水平方向上溫度、濕度等物理性質(zhì)分布比較均勻， 垂直方向上物理性質(zhì)也比較相似的大范圍空氣，叫做氣團。 根據(jù)氣團的溫度差異可以將氣團分為冷氣團、暖氣團，其“冷、暖 ”的概念 是相對的。我們在高一學(xué)習(xí)過大氣的受熱過程和熱力環(huán)流，我們知道某地的 近地面空氣受熱易膨脹上升，使得近地面的空氣密度減小，近地面形成相對 的低壓；空氣變冷易收縮下沉，使得近地面的空氣密度增大，近地面形成相 對的高壓。同理，冷、暖氣團相比，兩者的空氣密度、氣壓的大小有何差異？ 【講解】冷氣團氣溫較低，因此冷氣團的空氣密度較大，氣壓較高，暖氣團 則相反。 【過渡】 由于氣團的水平范圍可以達到數(shù)百到數(shù)千千米，垂直厚度大概有幾 千米到十幾千米，尺度比較大，我們不好想象出冷、暖氣團相遇時形成的鋒 是什么樣子，所以我們將通過模擬實驗來更直觀的認識鋒的形成。既然要做 模擬實驗，那我們需要先找到能代替冷氣團、暖氣團的物質(zhì)，同學(xué)們想到了 用什么替代冷暖氣團呢？老師想到了可以用冷水、熱水；但是冷氣團和暖氣 團的密度差異也大，所以我們還需要增大冷水和熱水的密度差，于是老師選 擇在冷水中添加食鹽，來加大冷水的密度；可是不管是冷水還是熱水都是透 明的，我們難以觀察到實驗現(xiàn)象，怎么辦呢？我們可以在兩種水體中加入不
同顏色的食用色素，以作區(qū)分；所以老師準備了如下實驗器材
實 驗 探 究 【講解】玻璃容器，中間放置一塊可以取出的隔板；冷水、熱水各 1 升，食 用色素紅、藍各一瓶，食鹽，攪拌棒等。這些器材在生活中都是很容易找到 的，建議有條件的同學(xué)課后在家自己做一遍模擬實驗。 【實驗】老師已經(jīng)在左邊的冷水中加入了藍色食用色素和食鹽，右邊的熱水 中加入了紅色食用色素。 【提問】當(dāng)老師將中間的隔板取出時，請同學(xué)們觀察實驗現(xiàn)象，并思考原因。 【觀看視頻】 【講解】回顧剛才的實驗過程 ，大家觀察到了什么現(xiàn)象呢？當(dāng)老師將隔板取 出的那一刻，我們觀察到冷鹽水與熱水相遇時形成了一個向冷鹽水一側(cè)傾斜 的交界面，仔細觀察還會發(fā)現(xiàn)這個交界面是個顏色近似于黑色的過渡區(qū)域， 這個過渡區(qū)域具有一定厚度；并且，冷、熱水分層明顯，紅色熱水在上，藍 色冷鹽水在下。 這是由于紅色熱水密度小，藍色冷鹽水密度大，所以紅色熱水始終在上，藍 色冷鹽水始終在下。 【過渡】如果是冷、暖氣團相遇，其大氣結(jié)構(gòu)也具有類似特點，你能繪制出 冷暖氣團相遇時的大氣結(jié)構(gòu)示意圖嗎？
鋒 的 結(jié) 構(gòu) 【講解】我們來看右圖，這是一幅立體示意圖，圖中的綠色區(qū)域代表地面， 左側(cè)區(qū)域為冷氣團，箭頭表示冷氣團的運動方向，右側(cè)區(qū)域為暖氣團，箭頭 代表暖氣團的運動方向，暖氣團抬升，當(dāng)冷、暖氣團相遇也會形成一個交界 面，這個交界面叫鋒面，圖中的橘色圖例代表鋒面；鋒面與地面相交而成的 線，叫鋒線；一般把鋒面和鋒線統(tǒng)稱為鋒。鋒既然是冷暖氣團相遇而形成的 一種天氣系統(tǒng)，而氣團又占有三維空間，因而鋒也是三維空間的天氣系統(tǒng)， 并且鋒也是有大小不同尺度的。如此一來，鋒的結(jié)構(gòu)特征就非常清楚了：密 度大的冷氣團在下，密度小的暖氣團在上，鋒面向冷氣團一側(cè)傾斜，實際上 鋒面一般是一個狹窄而傾斜的過渡地帶。 【過渡】在鋒面附近， 由于冷、暖氣團的溫度、濕度、氣壓等差異大，因此 鋒面所控制地區(qū)的天氣也是多變的，如果鋒面附近的冷氣團主動向暖氣團移 動，這就是冷鋒；如果暖氣團主動向冷氣團移動，則是暖鋒。2016 年 1 月這 次霸王級寒潮就是典型的冷鋒這種天氣系統(tǒng)。
冷 鋒 與 天 氣 【提問】我們一起來看當(dāng)時的天氣資料，表格為 1 月 19 日到 1 月 24 日北京 地區(qū)的天氣狀況，（指表格）分別有當(dāng)日最高溫和最低溫、風(fēng)力大小、陰晴狀 況，請同學(xué)們閱讀表格，描述此時段北京的天氣變化。 【講解】從氣溫數(shù)據(jù)看，19 到 21 日比較高，22 日、23 日的氣溫下降明顯， 并且 22 日達到最低值零下 17 度，24 日氣溫有所回升；從風(fēng)力來看，19 日到 21 日都是微風(fēng)，21 日開始風(fēng)力有所增強，23 日最強，達到 5-6 級，24 日風(fēng) 力逐漸減弱；從陰晴狀況來看，19 日晴朗，20 到 22 日這幾天有明顯的變化， 出現(xiàn)多云或者陰天，22 日開始又轉(zhuǎn)晴；可見，北京地區(qū) 22-23 日這兩天的天 氣變化是比較劇烈的，這就是冷鋒天氣過境帶來的影響。 【過渡】但是我們發(fā)現(xiàn)同是這次冷鋒的影響，我國南方和北方的降雪狀況居 然很大差異，我們來看這幅全國降水量預(yù)報圖，圖中的北方大部分地區(qū)并沒 有降雪，反而南方多地出現(xiàn)了大量降雪？ 比如右上這幅圖為當(dāng)時的北京，游 人在大風(fēng)中全副武裝游覽后海，可見背景中的藍天。右下這幅圖中，位于北
回歸線上的廣州也出現(xiàn)了罕見的降雪天氣。那就奇怪了，降雪的南界都壓到 華南地區(qū)了，為何北方卻很少降雪？ 【提問】要解開謎團，我們先回顧以前學(xué)過的知識，降水需要滿足哪些條件 呢？ 【講解】兩個物質(zhì)條件-水汽、凝結(jié)核，一個降溫條件。那么，暖氣團中如果 有較豐富的水汽，水汽隨著氣團抬升，海拔升高，氣溫降低，水汽易遇冷凝 結(jié)，成云致雨（形成云系或者降水）。 【提問】降雪是降水的一種形式，北方?jīng)]有降雪，而南方有，這說明是降雪 的哪個條件存在差異呢？ 【講解】是的，水汽含量差異大，我國北方地區(qū)比較干燥，暖氣團水汽少； 而南方地區(qū)比較濕潤，暖氣團水汽多。比如廣州的這次罕見降雪，就是當(dāng)來 自北方的冷氣團到達廣州時，遇到廣州地區(qū)的暖氣團，水汽隨暖氣團迅速抬 升，水汽冷凝形成降雪；而北京地區(qū)的暖氣團過于干燥，無法滿足降雪的物 質(zhì)條件-水汽不足。可見，冷鋒過境不一定給當(dāng)?shù)貛斫笛?，也可能像北方?樣，人們只能穿著棉襖喝西北風(fēng)，眼巴巴的看著南方的朋友們堆雪人兒！ 【過渡】咱們以代表北方的北京和代表南方的廣州為例，一起分析了冷鋒對 天氣的影響，下面我們通過繪制冷鋒與天氣的示意圖，更直觀的認知冷鋒。 【繪圖】我們首先繪制冷鋒與天氣的剖面示意圖，橫線+斜杠表示地面，假設(shè) 冷氣團在左側(cè)，暖氣團在右側(cè)，冷暖氣團相遇形成的鋒面我們用圓滑的具有 一定坡度的曲線表示，鋒面與地面的交線為鋒線，鋒面向冷氣團一側(cè)傾斜。 冷鋒是冷氣團主動向暖氣團移動，我們用藍色箭頭表示冷氣團的移動方向， 其中暖氣團被迫抬升，我們用紅色箭頭表示暖氣團的運動方向，如果暖氣團 比較濕潤，暖氣團中的水汽在一定高度容易遇冷凝結(jié)形成云和降水，我們用 這個符號表示云層，以及降水示意（畫圖）。 我們平時看到的天氣圖多為平面圖，在天氣圖上，我們一般用這個符號表示 冷鋒，其中線段表示鋒線，三角指向的方向為冷鋒移動的方向，我們用橘色 箭頭表示冷鋒移動的方向，因此，冷鋒符號的這個區(qū)域為鋒前，這個區(qū)域自 然就是鋒后（寫出鋒前、鋒后）。 【提問】如果冷鋒過境地區(qū)有降水，那么，降水多發(fā)生在鋒前還是鋒后呢？ 【講解】是的，由于鋒面向冷氣團一側(cè)傾斜，暖氣團被迫抬升，降水區(qū)域主 要位于鋒后。當(dāng)然，我們也知道如果暖氣團比較干燥，冷鋒過境地區(qū)就難有 降水。這就是冷鋒與天氣的示意圖。 【過渡】了解了冷鋒的結(jié)構(gòu)，那同學(xué)們能在這幅等壓線分布圖上，判斷該時 刻北京、廣州、西安這三座城市誰最有可能正處于冷鋒過境時嗎？注意圖中 有兩個冷鋒符號，為了區(qū)分，我們按照方位將其分為北部冷鋒和南部冷鋒。 【講解】你選的是哪個城市呢？判斷理由是什么呢？我想大部分同學(xué)都會選 西安吧，是的，此時西安正處于北部冷鋒的控制下，天氣變化劇烈。 【過渡】而此刻的北京和廣州與冷鋒又有關(guān)系呢？我們分別來看。 【提問】根據(jù)冷鋒符號的位置我們知道，廣州此時正位于南部這支冷鋒的鋒 前，那應(yīng)該是受什么性質(zhì)的氣團控制呢？ 【講解】是的，此時廣州地區(qū)受單一的暖氣團控制，大氣是比較穩(wěn)定的，天 氣變化少，一般天氣晴朗。隨著南部這支冷鋒的繼續(xù)南移，廣州馬上就要經(jīng) 歷劇烈的天氣變化了。 【提問】那此時的北京地區(qū)呢？
【講解】北京已經(jīng)處于北部冷鋒的鋒后地區(qū)了，由于北方來的冷氣團占據(jù)了 原來暖氣團的位置，北京地區(qū)受單一冷氣團控制，氣溫下降，氣壓升高，天 氣轉(zhuǎn)晴。我想今后同學(xué)們也能通過讀這一類天氣圖，進行天氣預(yù)報了吧，這 也是我們研究天氣圖的重要意義所在。
課 堂 小 結(jié) 本節(jié)課我們認識了鋒這種天氣系統(tǒng)，通過模擬實驗探究了鋒的結(jié)構(gòu)特征，鋒 是冷、暖氣團相遇而形成的，（出圖）其中，冷氣團主動向暖氣團移動而形成 的冷鋒會給過境地區(qū)帶來明顯的天氣變化，是我國常見的天氣系統(tǒng)，對我們 的生產(chǎn)生活影響比較大，（出表）因此，我們重點研究了冷鋒對天氣的影響， 包括氣溫、氣壓、風(fēng)力、陰晴雨雪等這幾個天氣要素。冷鋒天氣系統(tǒng)是在移 動的，（指圖）冷鋒過境前該地區(qū)受單一暖氣團影響，氣溫較高，氣壓較低， 風(fēng)力小，天氣晴朗；冷鋒過境時，冷暖氣團相遇，該地的氣溫降低，氣壓變 化大，風(fēng)力變大，云層增厚，可能出現(xiàn)雨雪天氣；冷鋒過境后，受單一冷氣 團影響，該地的氣溫進一步下降，氣壓升高，風(fēng)力減弱，天氣轉(zhuǎn)晴。這就是 本節(jié)課的主要內(nèi)容。

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