气压与空气运动
大班科学教案：探究气压对空气的影响
大班科学教案：探究气压对空气的影响一、教学目标1、了解气压的概念和作用。
2、通过实验观察气压对空气的影响。
3、提高学生的观察能力和探索精神。
4、培养学生的科学思维和实验能力。
二、教学内容1、气压的概念和作用。
2、气压对空气的影响。
3、实验探究气压对空气的影响。
三、教学过程1、导入环节（1）教师简单介绍气压的概念和作用，引出本节课的主题。
（2）与学生们互动交流，问学生们气压对我们的生活有哪些影响，如何探究气压对空气的影响。
2、理论授课（1）教师向学生讲解气压的概念和作用，以及如何测量气压。
（2）结合多个生动形象的例子，向学生传授气压的实际应用。
（3）通过演示和实验，让学生进一步了解气的作用。
3、实验过程（1）教师对学生进行实验导引，让学生遵守实验室管理规定和实验安全操作规范。
（2）教师向学生详细介绍实验过程、实验器材和实验步骤。
（3）分组进行实验：将一根吸管倒立插入一个装满水的杯子中，然后覆盖住杯口。
然后轻轻地将吸管和杯子一起举起来，观察水是否被“吸”上来。
（4）观察实验现象，深入思考并讨论实验的结果和原因。
四、教学评价1、对于本节课教学目标的实现情况进行评估。
2、检测学生对于教学内容和实验过程的掌握情况。
3、依据学生表现和评估情况，给予针对性的辅导和反馈，提高教学效果。
五、教学反思1、整合教学资源，制定更加完善的教学计划，提高教学效果。
2、加强与学生的互动沟通，知道学生的学习态度和学习状况，及时调整教学策略。
3、培养和提升学生的观察能力和实验能力，帮助学生更好的掌握和运用所学知识。
气压带和风带(36张PPT)
交通出行
01
航空运输
气压带和风带对飞机航行的时间和路线有直接影响。航空公司需要了解
这些因素，以制定安全、高效的飞行计划。
02
海上运输
在海上，风是主要动力来源之一。了解风带的特点对于船舶航行和货物
运输至关重要。
03
公路和铁路运输
在长途运输中，天气条件（如风暴）可能会影响交通工具的正常运行和
安全性。了解气压带和风带的活动有助于预测这些天气事件并采取相应
对人类的意义与价值
提高灾害预警能力
对气压带和风带的深入研究有助于提高气象灾害预警的准确性和时效性，减少灾害对人类 生命财产的损失。
指导气候变化应对策略
了解气压带和风带的变化趋势和规律，有助于制定更有效的气候变化应对策略，保护生态 环境和促进可持续发展。
促进相关领域的研究与发展
对气压带和风带的研究涉及到多个学科领域，如气象学、地理学、环境科学等，其研究成 果可以促进这些学科的发展和创新。
的预防措施。
06
未来研究与展望
当前研究的不足之处
数据获取的局限性
目前的气象观测站分布不均，导致某些地区的气压带和风带数据 缺失或不足，影响研究的准确性。
模型预测的精度
现有的气象模型在预测气压带和风带的移动和变化方面仍存在一定 的误差，需要进一步提高模型的精度和准确性。
对非线性过程的理解不足
气压带和风带的形成和变化涉及到复杂的非线性过程，目前的研究 对其理解仍不够深入。
未来研究方向
1 2 3
增强观测能力
通过建设更多的气象观测站和利用卫星遥感技术， 提高对气压带和风带的观测精度和覆盖范围。
改进模型预测
研发更精确的气象模型，提高对气压带和风带变 化的预测能力，为气候变化研究和灾害预警提供 更可靠的依据。
空气流速与压强
风力发电原理
风力机翼
风力发电机组中的风力机翼设计成类 似飞机的机翼形状，利用空气流过机 翼上表面和下表面的速度差产生压强 差，从而驱动风力机旋转。
风能转换
风力发电机通过风能转换将机械能转 化为电能，为电网供电。风速的变化 引起空气流速和压强的变化，进而影 响风能转换效率。
空调制冷原理
制冷循环
空调制冷系统通过制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器和节流 元件等部件中循环流动，利用制冷剂状态变化和空气流速与 压强的关系实现制冷效果。
通风 fan
风力发电
风力发电机在风速减小时，叶片的旋 转速度降低，导致气流在叶片上的流 速减小，压强增大，形成向下的力矩， 使发电机减速。
通风 fan工作时，随着风扇转速的降 低，风扇周围的空气流速减小，导致 压强增加，形成向内的气流。
流速与压强的动态变化
01
气象变化
在气象变化过程中，随着风速的变化，气压也会相应地发生变化。例如，
详细描述
当空气流动遇到障碍物时，如山丘、建筑物等，空气会绕过或穿过这些障碍物。在这个过程中，空气流动的路径 会发生变化，流速也会受到影响。障碍物的形状、大小和位置都会影响空气流速的变化。在城市或山区等环境中， 障碍物对空气流速的影响尤为显著。
05
空气流速与压强的研究意义
提高能源利用效率
能源转换
空气流速与压强的研究有助于提高能 源转换效率，例如在风力发电中，通 过优化风能转换装置的设计，提高风 能利用率。
促进科技发展
基础科学研究
空气流速与压强的研究是物理学、气象 学、环境科学等学科的重要基础，推动 这些学科的发展。
VS
技术创新
通过对空气流速与压强的深入研究，可以 推动相关领域的技术创新，例如空气动力 学、流体机械等。
气压
1.气压的含义:单位面积上所承受的大气的压力就称为气压2. 影响气压分布的因素:◆ 海拔: 越远离地面，海拔越高，空气越稀薄，气压越低 .◆ 气温。
气温低，气体收缩，密度增加，气压增大；气温高，气压降低。
◆ 天气 . 阴天云层覆盖大地，形成温室效应，大气膨胀就比较厉害，使空气密度减小，同时阴天地区大气的湿度比较大，也使大气密度减小。
因次阴天比晴天的大气压低。
◆ 空气垂直方向运动: 空气上升,近地面气压降低; 空气下沉,近地面气压升高. 3.等压面判读◆ 等压面是空间气压相等的各点所组成的面，其常用来表示同一水平面上不同区域的气压差异。
对其判读时关键抓住以下三点：(1)气压的垂直递减规律由于大气密度随高度增加而降低、不同高度的大气所承担的空气柱高度不同，导致在垂直方向上随着高度增加气压降低。
(2)等压面的凸凹与气压高低的关系因地面冷热不均，导致同一水平面上出现气压差异，进而等压面发生弯曲，即等压面凸向高空的为高压，下凹的为低压，可形象记忆为“高凸低凹”。
(具体如图所示)(3)近地面与高空等压面凸凹方向相反◆ 综合应用以等压面为背景，结合气压的分布规律，等压面有以下主要用途： (1)判断气压高低①比较同一地点不同高度的气压值判读依据：由近地面向高空气压值递减，如图中PA>Pa>Pc ，PB>Pd>Pb 。
②比较同一水平面上不同点的气压值判读依据：Ⅰ等压面高凸低凹，如Pa>Pb Ⅱ近地面与高空气压相反，如 ABabcd 六点的气压值从大到小 排序为：◆ 等压线 ◆ 在同一水平面．．．．．上气压相等的各点的连线就是等压线，可见，等压线实际上是等压面和等高面的交线。
所以等压线分布图是表示在同一海拔高度上气压水平分布的状况。
因此“高压”和“低压”是针对同一水平面上的气压差异而言的。
◆ 根据等压线判断风向（1）作水平气压梯度力：垂直等压线，由高压指向低压。
（2）根据半球确定偏转方向：北半球向右偏，南半球向左偏。
空气学原理
空气学原理空气学是研究空气的性质、组成和运动规律的科学，它是气象学的基础。
在日常生活中，我们常常感受到空气的存在，但很少深入了解它的原理和特性。
本文将从空气的组成、性质和运动规律等方面介绍空气学原理。
一、空气的组成空气是由氧气、氮气、水蒸气和少量其他气体组成的混合物。
其中，氧气占空气的21%，氮气占78%，水蒸气的含量则随地区和季节的不同而变化。
此外，还有一小部分二氧化碳、氩气、氦气等气体。
这些气体以分子的形式存在于空气中，它们不断地运动、碰撞和混合，形成了我们所感受到的空气。
二、空气的性质1. 可压缩性：相比固体和液体，空气具有较好的可压缩性。
当外界施加压力时，空气的体积会减小，而当压力减小时，空气的体积会增大。
2. 可扩散性：空气的分子不断运动，在分子间存在着碰撞和混合，因此空气具有较好的可扩散性，能够快速均匀地扩散到周围环境中。
3. 具有质量：空气虽然无形无质，但它是由具有一定质量的气体分子组成的。
空气的质量随着气体的组成和含量的不同而变化，它对物体施加的压力和产生的浮力也与其质量相关。
4. 稀薄性：相比固体和液体，空气的分子间距较大，因此空气具有一定的稀薄性。
在高海拔地区或真空环境中，空气的密度会降低，气压也会减小。
三、空气的运动规律空气的运动规律是空气学的重要内容。
空气的运动主要受气压、温度和湿度等因素的影响。
下面将介绍几个与空气运动相关的重要概念。
1. 气压：气压是指空气分子对单位面积所施加的压力。
气压随着海拔的升高而逐渐减小，因为随着海拔升高，空气的密度减小，分子的平均自由程增大，导致空气分子对单位面积的压力减小。
2. 风：风是空气在水平方向上的运动。
风的产生主要是由于气压差异引起的，即气压高的地方向气压低的地方流动。
风的强弱和方向受到气压差异、地形、地球自转等多种因素的影响。
3. 气流：气流是指空气在垂直方向上的运动。
当地面受热后，空气会被加热膨胀，密度减小，从而形成一个向上运动的气流。
大气的运动气压空气的水平运动
H
高压脊
从高压向外伸出的狭长部分或 一组未闭合的等压线向气压低 的一方凸出的部分叫高压脊。 形如山脊
在高压脊中各条等 压线曲率最大处的
连线称为脊线
相对的两个高压和 两个低压组成的中 间区域叫鞍形场。
注意：在等压面图上，常按系统移动方向
把槽脊分成槽前、槽后、脊前、脊后。
脊后 偏南风，阴雨天
运动方向 （自西向东）
只考虑水平气压梯度力
V
1004 1006 1008 1010
1012
hPa
A1
站在圆盘外观察的人看来，小球保持惯性沿着直线OB而行，圆盘的 转动对小球运动的方向和速度都没有影响， 但是如果人站在圆盘上，并和圆盘一起转动，就必然以他立足的圆 盘作为衡量小球运动的标准。当小球到达圆盘边缘时，站在圆盘上 A点的人，已同圆盘一起转动到A1点了，因而在他看来，小球并不 是沿着圆盘上的直线OA方向运动的，而好象是小球的直线运动时刻 受到一个同它相垂直并指向它的右方的作用力，使它不断地向着原
A 根据公式G=-dP/ρdn
B′ 风向
（hPa）
1010
1020
A′
1030
G< G′
特点：等压线越密集，水平 气压梯度力越大，风速越大
总结
高压 低压
气 气 水平 大气水 压 压 气 压 平运动 差 梯 梯 度 直 (风)
度 力接 原 因
水平气压梯度力是空气运动的原始动力
大气水平运动各力关系
高纬增大；
1005 d.特点：
1010
只改变方向， 不改变速度大小
（北半球） 地转偏向力A =2ωvsinφ
单位 hPa、mmHg、mb
一个标准大气压=1000hpa=760mmHg
第五章 气压和空气运动
第二节 作用于运动空气的力
4.摩擦力(R)
空气运动时还受到摩擦力的作用。两层速度不同的空气之 间的摩擦力称为内摩擦力。空气运动时与地面之间的摩擦 力称为外摩擦力。空气运动时受的摩擦力是内摩擦力与外 摩擦力的矢量和，摩擦力的方向大致与空气运动方向相反， 大小与空气相对于摩擦层次的速度成正比。
摩擦力的作用在大气各个不同高度上是不同的，以近地面 层最为显著，高度愈高，作用愈小，到1—2km以上，摩 擦力影响可忽略不计，所以把此高度以下的气层称为摩擦 层，此高度以上称为自由大气。
2
第五章
引
气压与风
言 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
风的基本概念 气 压 作用于空气的力 风 大气环流 季风和地方性风 近地面层空气的湍流运动
3
定义
风 的 基 本 概 念
大气中的风速
风的基本特性
空气相对于地面的运动 称为风。一般情况下， 风是指空气运动的水平 分量。风向是指风吹来 大气中水平风速一般 的方向，常用十六方位 为100—102米· 秒-1，最 空气运动时，总是带有 表示。风速是空气在单 大可达百米以上。垂 乱流性的，在固定的空 位时间内移动的水平距 直运动速度比水平风 -1为单位。 间位置上，表现出风向 离，常用米 · 秒 速小两个量级，为10和风速的明显变动，此 2—100米· 秒-1，仅在局 现象称为风的阵性。因 部范围短时间内才出 此，在风向、风速的仪 现每秒几米、十几米 器测定和资料使用上， 的数值。 就有瞬时值和平均值两 种。
应用压高公式可解决实际问题，其中最重要的 用途是气压测高法，即根据不同高度上两地的气 压值和气柱的平均温度，求出这两点的高度差， 再由一地的海拔高度求出另一地的海拔高度。
第四章 大气运动
一、作用于空气的力
（1）气压梯度与气压梯度力
气压梯度： 概念—— 气压梯度为既有方向又有大小的空间向 （矢）量。其方向由高压指向低压，大小等于单 位距离内的气压差。 单位：hpa／m（km）
可据某地点气压梯度方向，了解气压朝哪个方向 降低，还可据气压梯度值大小，了解周围大气空 间内气压差异的程度。 表示方式：-△p/△N。 △p为两相邻等压线间气压 差，△N为两相邻等压线间距离。负号表示气压 降低，因气压取正值而加负号。
5、四种力的区别：
1、水平气压梯度力是促使空气运动的原始动 力 2、水平地转偏向力和惯性离心力都是假想的 力，只改变空气运动的方向，而不改变空 气运动的速度。 3、水平气压梯度力和摩擦力是实力，即改变 空气运动的方向，又改变空气运动的速度 4、在赤道上：A=0，忽视水平地转偏向力的 作用空气作直线运动：r=0，忽视惯性离心 力的作用在自由大气中 的空气：K=0，忽 视摩擦力的作用
第二节
气压场
气压的空间分布叫气压场。三度空间的气 压场叫空间气压场，某一水平面上的气压 场叫水平气压场。气压场形式的变化可引
起天气的变化。
一、气压场的表示方法
（一）等高面图：在等高面上用等压线表示水平方向上的气 压分布状况 （二）等压面图：在等压面上用等高线表示等压面空间起伏 特征的图
等高面图
静力学方程
如图示，在整个大气柱中截取面积 为1厘米，厚度为△Z的薄气柱 ，设 高度Z1处的气压为P1，高度Z2处的气 压为P2，空气密度为ρ，重力加速 度为g。在静力平衡条件下，Z1面上 的气压P1和Z2面上的气压P2间的气压 差应等于这两个高度面间的薄气柱 重量，即 P2-P1=-△P=-ρg（Z2-Z1）=ρg△Z 式中负号表示随高度增高，气压降 低。若△Z趋于无限小，则上式可写 成-dP=ρgdZ，上式是气象上应用的 大气静力学方程。
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A C R
㈠、水平气压梯度力（G）
•水平气压梯度 垂直等压线方向，单位距离内气压的改变量。既有方向又有大小。 大小
P N
方向：垂直等压线从高压指向低压 -负号：表示沿此方向气压是降低的 特点：当两个等压线间的压差一定时，两个等压线间的垂直距离愈 大，即等压线愈稀疏，气压变化愈小， 反之，气压变化愈大。 大气压力的分布都是不均匀的,两点间的压力差除距离就是压 力梯度。如果气压梯度不等於零(也就是说两点间气压不相等), 就会产生气压梯度力，气压梯度力会把两地间的空气从气压高 的一边推向气压低的一边於是空气流动起来。
dz dP
z P
高度 海拔高度 （m） 30000 16000 气压 （hPa） 12 100
11000
5500 3000 1500 0
250
500 700 850 1000 气压
压高公式 P1 △z＝z2－z1＝18400（1＋tm）log—— P2 △z 两点之间的高度差 z1 z2 P1 P2 tm 较低点的海拔高度 较高点的海拔高度 较低点的气压 较高点的气压
＝1／273
两点的平均温度，取tm＝（t1＋t2）／2
例： t1 =12℃ t2 =8℃ P1 =1080hpa P2 =920hpa tm＝（t1＋t2）／2=10
1080 =1328（米） △z＝18400（1＋tm）log—— 920
二、气压的水平分布
场和气压场 场：某种物理量的空间分布 气压场：气压的空间分布 等压面和等压线 等压面：空间气压相等的点所组成的曲面。
图2
温压场不对称系统：
即温度场中的冷暖中心与气压场中的高低压中心不重合， 气 压中心轴线是倾斜的。
第二节
空气的水平运动
气压梯度力 基本力（牛顿力） 地心引力 摩擦力 惯性离心力
一、影响大气运动的作用力
作用于空气的力
视示力（外观力）
水平方向作用于空气的力 水平气压梯度力 G
地转偏向力
水平地转偏向力 惯性离心力 摩擦力
随着高度增大，气压降低，eg.750hpa等压面，上方气压小于 750，下方气压大于750
由于下垫面性质及其他原因，温度在水平方向上通常不均匀分 布，因此，等压面的分布通常不是水平
等压线：同一水平面上气压相等的各点，按照一定规则用光滑 的曲线连接而成的曲线。 ——水平面和等压面相切得到的交线
750hpa
三大类
2.暖低压 1. 冷高压 高压中心和低压中心重合。 低压中心和高温中心重合。 随高度升高，中心气压值比四 随高度升高，中心气压值比四 周气压值降低的快 周气压值降低的慢
图1
3. 暖高压 4.冷低压 高压中心和高温中心重合。 低压中心和低温中心重合。 随高度升高，中心气压值比四 随高度升高，中心气压值比四 周气压值降低的慢。 周气压值降低的快
5、鞍型气压场压
D
G
D
4、槽（低Hale Waihona Puke 槽）DDG
位臵相对的两个高压和低压之间构成 的马鞍形的区域
三、气压系统随高度变化与温度的关系
由压高公式可以得到 气压随高度变化的速度与温度 成反比,即温度越高，气压随 高度的变化越缓慢，反之亦然
P 1 Z T
冷高压
浅薄而对称的系统 深厚而对称的系统 不对称系统 暖低压 暖高压 冷低压
第一节
气压（大气压强）P
气压与气压场
单位面积上所受到的大气压力。 单位面积上空气柱的重量。 气压的单位
国际标准单位：帕（帕斯卡 Pa）和百帕（百帕斯卡 hPa） 1hPa＝100Pa＝100N／m2
标准大气压（0℃，45°N／S，海平面上）
P0＝760mm汞柱＝1013.25hPa
一、气压随高度的变化
V C
㈣、摩擦力 （R）
摩擦力的方向： 与运动方向相反 摩擦力 R R＝－K V K 摩擦系数
摩擦层
自由大气层
R≠0
R＝0
二、自由大气层中的风 （ R＝0 ）
地转风：在自由大气中，空气做直线运动产生的风 C＝0 空气所受的力：G、A 地转风: A=G
低压 568 572
G
G G V V
576 580 584 高压
V A A A
北 半 球
白贝罗风压定律(判断风压关系的定律）
地转风沿等压线吹，北半球背风而立， 高压在右，低压在左；南半球相反，
弯曲等压线的气压场中的风——梯度风 C≠0
空气所受的力：G、A、C 梯度风： A+C+G=0
以圆盘为参照系
x’
A
地转偏向力的方向：与运动方向垂直；北半球指向运动方向 的右侧；南半球指向运动方向的左侧
㈢、惯性离心力（C）
曲率中心
惯性离心力的方向： 与运动方向垂直 由曲率中心指向外缘 作用于单位质量物体上的惯性离心力 C
V2 C＝—— r 静止 直线运动 V＝0 r＝∞ C＝0 C＝0
r 曲率半径
•水平气压梯度力
——形成风的原始动力
水平方向上气压分布不均匀时，单位质量的空气块所受到水平 方向上的净压力称为水平气压梯度力
z y
0
p x
A
N
A
﹣（p＋△P ）
气块在水平方向上受到的力 体积
F1 P A ( P P)A PA
P N
V N A
单位体积空气块受的力
单位质量空气块受的力
1 P G N
㈡、水平地转偏向力（科里奥利力、科氏力） A
A’
y
以圆盘外为参照系
x
O
O A B O s=υt . Ωt=υΩt2=at2/2 a=2υΩ A=2υΩsinφ 静止 赤道 北极 V＝0 A＝0 ＝0 A ＝0 ＝90° A＝2 V B y’
B
800hpa
气压系统 海平面图上等压线的各种组合形式称为气压系统 主要有五种形式：
1、高压（高气压、反气旋）
由闭合等压 线构成的中 心气压比四 周高的区域。
2、高压脊（脊）
由高压向低 压伸出的狭 长部分 G 各条等压线曲率最大处连 线叫脊线
G
空间等压面向上凸起，形如 山丘。
3、低压（低气压、气旋） 由闭合等 压线构成 的中心气 压比四周 低的区域。
大气静力学方程
△P＝P1－P2＝﹣G ＝﹣gV ＝ ﹣ g （ z2－ z1 ） ＝ ﹣ g △ z 取△z→0 大气静力学方程 dP＝﹣gdz
大气上界
z2 P2 G P1 z1
dP ＝g ﹣—— dz
dP ﹣—— 铅直气压梯度 dz （单位高度气压差）
单位截面
铅直气压梯度 ﹣——＝g