“小質點+數(shù)值”突破熱力環(huán)流圖中等壓面凹凸

河北省遷安市第三中學（064400） 王艷葵

在“熱力環(huán)流”一節(jié)教學中，熱力環(huán)流引起等壓面的凹凸變化是一個難理解的知識點，很多學生不理解其形成的過程，造成了對其“死記硬背”的現(xiàn)狀，致使在做題時茫然不知其所以然，錯誤百出。在近年的課堂教學中，筆者嘗試了一個用“小質點+數(shù)值”的方法對其進行了突破，結合層層遞進的問題引導，使學生分析明白，取得了較好的教學效果。

課堂教學片斷：

步驟一 描述下圖中等壓面的分布特征。

分析過程：氣壓是指單位面積上所承受的大氣柱的質量，因此在同一地點，氣壓隨高度的增加而減小，即垂直方向氣壓下面高于上面。等壓面是空間氣壓值相等的各點所組成的面，當某區(qū)域空氣對應的下墊面性質均勻時（如圖中地表A、B、C三地受熱均勻時），等壓面一般呈水平狀態(tài)，平行于地面且與等高面平行。故此時的等壓面的分布特征表述為：地表A、B、C三地均勻受熱時，隨高度的增加而遞減，等壓面呈水平平行狀態(tài)。

步驟二 若圖中小黑點表示空氣分子，試畫出A、B、C三點受熱或冷卻后空氣分子運動情況（注意：圖中的分子個數(shù)只是為了說明問題，并不是真實情況。各圖同）。

分析過程：空氣的受熱膨脹和冷卻收縮的實質是空氣密度的變化，即空氣分子運動導致分子數(shù)多少的變化。如A、B、C三地冷熱不均引起近地面空氣上升或下沉：當A地受熱，氣體受熱膨脹上升，假設在A地近地面有一個空氣分子做膨脹上升運動到A地上空，因此，A地近地面的分子數(shù)量由5個減少為4個，而高空處由原來的2個增加為3個；相反，當B、C兩地受冷，氣體冷卻收縮下沉， B、C高空處有氣體分子做下沉運動，假設在B、C兩地高空處分別有一個空氣分子運動到B、C近地面處，因此，B、C地近地面的分子數(shù)量由5個增加為6個，而高空處由原來的2個減少至1個。如下圖所示：

步驟三 假設一個分子代表5hpa的大氣壓，寫出一個空氣分子運動后A、B、C三點對應的近地面和高空的氣壓數(shù)值。

分析過程：空氣分子的增加與減少導致了空氣局部密度發(fā)生變化，也導致了該區(qū)氣壓的變化。如A地近地面的分子數(shù)量由5個變成4個，而高空處由原來的2個增加為3個，又因為一個分子代表5hpa的大氣壓，所以A地近地面的氣壓由1000hpa變?yōu)?95hpa，而高空處由原來的850hpa增加為855hpa；同理，B、C地近地面的分子數(shù)量由5個變成6個，氣壓也由1000hpa增加為1005hpa，而高空處由原來的2個減少為1個，氣壓值由原來的850hpa減少為845hpa。如下圖所示：

步驟四 重新標注圖中A、B、C三點對應的近地面和高空1000hpa和850hpa氣壓數(shù)值。

分析過程：根據(jù)“同一地點，氣壓隨高度的增加而減小”這一原理。以下圖為例：

當我們重新標注圖中A、B、C三點對應的近地面和高空1000hpa和850hpa氣壓數(shù)值時，A點近地面的1000hpa氣壓值應在A處原1000hpa點的正下方，而A點高空的850hpa氣壓值在原850hpa點的正上方；B、C兩點近地地面的1000hpa氣壓值在B、C兩處原1000hpa點的正上方，而B、C兩點高空的850hpa氣壓值在原850hpa點的正下方，如圖中小三角所示。

步驟五 根據(jù)你寫的數(shù)值，畫出高空850hpa和近地面1000hpa的兩等壓面。

分析過程：由上圖可知，把相應的點用平滑的曲線連接起來，就可以得到變化后的等壓面的圖：

最終我們可以歸納熱力環(huán)流圖中等壓面的凹凸規(guī)律：等壓面是空間氣壓值相等的各點所組成的面，等壓面凸起的地方是高壓區(qū)；等壓面凹的地方是低壓區(qū)。

由此可見，通過以上的這種層層遞進問題的設置，結合空氣分子“小質點+數(shù)值”的具體有形的變化狀態(tài)，讓學生了解了空氣密度變化對氣壓的影響，引導學生步步深入思考，最終使學生自己畫出了等壓面的凹凸彎曲狀況，這使學生對等壓面有了深層的理解與記憶，從而突破了該教學難點。