农业气象学第五章气压
农业气象教案(54)
东北农业大学教案课程名称：农业气象学/Agrometeorology授课教师：***东北农业大学教案课程：农业气象学教师：孙彦坤职称：教授一、基本教材：1．《农业气象学》，段若溪、姜会飞主编，2002年气象出版社出版。
二、主要参考书：1．《农业气象》，刁瑛元、马秀玲主编，1993年北京农业大学出版社出版。
2．《黑龙江省农业气候》，白雅梅主编，2002年东北农业大学校内出版。
3．《农业气象试验指导》，孙彦坤、肖同玉主编，2000年东北农业大学校内出版。
I、课程（章、节）：绪论、第一章大气II、教学目的与要求：1．掌握大气、大气科学、气象学、农业气象学概念2．掌握农业气象的内容与任务3．大气的演化过程4．大气的组成及垂直结构5．大气污染III、重点和难点：1．大气科学、农业气象学概念概念3．大气的演化过程（三个阶段）4．大气的组成及垂直结构（三种成分五个层次）5．大气污染（四种污染源七种污染物）IV、基本内容（见讲稿）V、本章复习题一、名词解释1．气象学（大气科学）2．农业气象学二、填空农业气象习题集p1 1-5题。
三、简答题农业气象习题集p1 1-2题VI、教学方法本课程采用常规教学方法授课。
VII、学时:3学时。
VIII、授课后存在问题I、课程（章、节）：第二章辐射第一节辐射的基本知识II、教学目的与要求：1．掌握辐射概念及度量单位。
2．掌握辐射的基本定律。
III、重点和难点：1．辐射概念。
2．辐射度量单位。
IV、基本内容(见讲稿)VI、教学方法本课程采用常规教学方法授课。
VII、时间分配2学时。
VIII、授课后存在问题I、课程（章、节）：第二章辐射第二节太阳辐射II、教学目的与要求：1．掌握太阳高度角、时间的概念及计算公式。
2．掌握时间的换算方法。
3．掌握太阳常数、大气透明度的概念。
4．掌握太阳辐射穿过大气过程的削弱原因。
III、重点和难点：1．季节的形成。
2．时间的换算。
3．四季的形成。
4．日照时间随季节和纬度的变化规律。
第五章 农业气象学练习题及参考答案
第五章气压与风练习题(一)单项选择1、风由东吹向西，则称为_____风。
①东②东南③西④西北2、在北半球，吹地转风时,背风而立，低压在_____。
①右边②右前方③左边④左前方3、随着海拔高度增高，气压会______。
①增大②降低③先增后降④先降后增4①45678910、1112①2②3③4④513、由于季风影响．在_____季，我国东南沿海地区风从大陆吹向梅洋。
①春②夏③秋④冬(二)多项选择14、我国是着名的季风区，夏季盛行_____。
①东南风②东北风③西南风④西北风⑤东风15、梯度风是自由大气中空气所受_____相平衡时的运动。
①水平气压梯度力②水平地转偏向力③惯性离心力④重力⑤浮力16、_____为自由大气中的风。
①季风②梯度风③海陆风④焚风⑤地转风17、地转风是空气所受_____相平衡时的运动。
①重力②浮力③水平气压梯度力④水平地转偏向力⑤惯性离心力⑥摩擦力18、北半球行星风带包括有_____。
19、202122、232425④亚速尔高压⑤太平洋副热带高压(三)填空26、一个标准大气压的数值等于_____hPa，_____mmHg。
27、海拔越高，气压越_____。
28、气压的非周期变化是由_____引起的。
29、季风主要是因_____之间的热力差异而引起的。
30、等压线愈密，则气压梯度力愈_____。
31、北半球中纬度地区，主要盛行_____风。
32、北半球由南向北的四个气压带是_____。
33、梯度风是自由大气中_____达到平衡时的风。
34、在摩擦层中，风向与水平气压场的关系是____。
35、风可调节补充空气中的____，有利于光合作用。
36、对我国天气、气候影响最大的四个大气活动中心是____。
(四)名词解释37、气压38、水平气压梯度力39、大气环流40(五)4445464748495051(六)5253545556575859(七)60、在山顶和山脚同时观测得知山顶气压为850hPa，气温为8．0℃，山脚气压为1000hPa，气温为20．0℃，问山顶与山脚两地高度差为多少?(已知lg8．5=0．9294)61、设有一山相对高度为2000米，未饱和空气在迎风面山脚时温度为30．0C，按干绝热过程上升到800米处开始凝结，此时温度为多少?随后作湿绝热上升，出现云并产生降水(湿绝热直减率按0．5℃／100米计算)，空气到达山顶时温度为多少?空气越过山顶后在背风面下沉，假如按干绝热过程下降，到达山脚时温度是多少?62、设山脚处气压为1000百帕，气温为10.0℃，山顶处气压为700百帕，气温为0．0℃，求山高。
农业气象学之气压和风(“气压”有关文档)共53张
气柱厚度 为气柱中空 气的平均密度
取两点之间
两点间气柱
的海拔高度
的平均温度
Z1与Z2之差 气体膨胀系数,等 于1/273
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压高公式的应用
测定相近两地同时间的气压和温度后，求算两 地的高度差。若一地的海拔高度已知，可求得 另一地的海拔高度（气压测高法）
如果一测站某一高度上的气压、温度为已知， 可计算出已知另一高度温度时的气压。
的阵性。因此，在风向、风速的仪器测定和资料使用上， 就有瞬时值和平均值两种
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风向方位图
风向通常用16个方位来表示，有的是用方位度(共分360度)
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风力等级表
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风力等级表
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风力等级表
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零级无风炊烟上；一级软风烟稍斜；
过来，如知道北京吹西南风，则可以推知北京的东南侧一定
是气压高，而西北侧一定是气压
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第三节 风
二、自由大气中的风 （一）地转风
（二）梯度风 三、 摩擦层中的风
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(一)地转风
• 地转风的概念和形成：在自由大气中空气作水平运 动时会受到水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用， 当这两力达到平衡时，空气会作水平等速直线动， 此时的风叫做地转风，以Vg表示
•
P N
度及地理纬度的正弦成反 比。并可得出以下几点 结论 P122
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① 当空气密度和地理纬度一定时，其风速与气压梯度成正比。 即地转风的风速随等压线的疏密程度而变，当等压线愈密时， 地转风的风速愈大，等压线愈稀疏，地转风的风速愈小
农业气象学第五章气压
反之,如果有气流向下沉降，使近地层有空气堆积（如焚风）一样，气压升高。由于空气下沉增温，不会有水汽凝结过程，所以不会出现云、雨，天气变晴朗，出现阳光灿烂的好天气。
04
也就是说某地气流从下层大气中向上运动，比如气流遇山时；冷暖气团相遇，暖空气在冷空气上爬升；太阳辐射下垫面受热，空气对流上升（赤道低气压）。都是指当地失去一部分空气，使气压变低了，由于空气上升，有绝热冷却并形成云，变成雨、雪等过程。一般天气变坏，有阴雨天气过程。
水平气压梯度力是产生风的原动力
1)、水平气压梯度力
2)、地转偏向力
地转偏向力是因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力。
（1）定义：因把有自转运动的地球当作参照物，使相对地球作运动的物体的运动方向向右偏转（南半球向左偏转）的力叫地转偏向力。 （2）地转偏向力的方向：与运动方向垂直，并指向运动方向的右方（北半球） (3)地转偏向力的大小：
包括：1)、 海陆风 2)、 山谷风 峡谷风 4)、焚风
二、大气环流运动 1、三圈环流 1).单圈环流：只考虑 气压梯度力的作用 2.)三圈环流：同时 考虑气压梯度力和 地转偏向力的作用 （1）第一圈环流：赤道低压与副热带高压之间， 称为“信风环流圈”、“热带环流圈”或“哈得来（Hadley）环流圈” （2）第二圈环流：副极地低压与极地高压之间， 称为“极地环流圈” （3）第三圈环流：副极地低压与副热带高压之间， 称为“逆环流圈“、”中纬度环流圈“或”费雷尔（Ferrel）环流圈“。
A=2Vωsinφ 在极地φ=90°，A最大， 在赤道φ=0°，A最小 为0。 （4） 地转偏向力的单位 ：m/s2
3)、惯性离心力
04
02
定义：当空气作曲线运动时，由曲率中心沿曲率半径向外作用在空气质点上的力。这个力是物体为保持沿惯性方向运动而产生的，因而叫惯性离心力。
大学农业气象学知识点汇总
农业气象学第一章地球大气1、大气圈：大气是指包围在地球表面的空气层，整个空气圈层称为大气圈。
2、大气组成：干洁大气、水汽、气溶胶粒子。
3、水汽的作用：（1）在天气、气候中扮演了重要角色；（2）保温效应4、气溶胶粒子的作用：（1）保温；（2）削弱太阳辐射；（3）降低大气透明度5、温室效应：是指大气吸收地面长波辐射之后，也同时向宇宙和地面发射辐射，对地面起保暖增温作用。
6、气象要素：表征大气状态（温度、体积和压强等）和大气性质（风、云、雾、降水等）的物理量成为气象要素。
7、大气垂直结构：对流层、平流层、中间层、热成层、散逸层。
（1）对流层特点: ①气温随高度升高而降低。
②空气具有强烈对流运动。
③主要天气现象都发生于此。
（天气层）④气象要素水平分布不均匀。
（2）平流层：温度随高度的增加而升高。
（3）中间层：温度随高度增加而降低。
（4）热成层：温度随高度的增加而升高。
（5）散逸层：温度随高度升高变化缓慢或基本不变。
第二章辐射1、辐射：通过辐射传输的能量称为辐射能，也常简称为辐射。
辐射的波粒二相性：波动性，粒子性。
2、辐射的基本度量单位（1）辐射通量：单位时间内通过任意面积上的辐射能量，单位J/s 或W。
（2）辐射通量密度：单位面积上的辐射通量，单位J/(s•㎡)或W/㎡。
（辐射强度：即单位时间内通过单位面积的辐射能量。
）（3）光通量：单位时间通过任意面积上的光能，单位为流明（lm）。
（4）光通量密度：单位面积上的光通量，单位为（lm/㎡）。
亦称为照度，单位勒克斯（lx）。
3、辐射的基本定律：（1）基尔荷夫定律：在一定温度下，物体对某波长的吸收率等于该物体在同温度下对该波长的发射率。
（2）斯蒂芬—玻尔兹曼定律：黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。
说明物体温度愈高，其放射能力愈强。
（3）维恩位移定律：绝对黑体的放射能力最大值对应的波长与其本身的绝对温度成反比。
表明物体的温度愈高，放射能量最大值的波长愈短。
农学类《气象学》名词解释
绪论：气象学：专门研究大气中物理现象和物理过程的学科。
农业气象学：是研究农业生产中所有气象问题及其解决途径的一门科学。
第一章：大气的组成：干洁空气+ 水汽+ 固体杂质+ 液体微粒= 大气干洁空气：除掉水汽、固体杂质和液体微粒的混合空气。
水汽：其来源于下垫面，因而越靠近地面水汽含量越多。
固杂：尘埃、尘土、污染粒子等。
液微：主要以云、雾的形式存在于空气中。
包括过冷却水滴、冰晶、云滴，对流层：为云、雾、雨、雪发生的主要层次，是气象学研究的重点层次，但不足大气厚度的1％，平均厚度为十几km。
三大特征：①气温随Z升高而降低，气温直减率γ= -dT/dz；②气象要素水平分布不均匀；③对流运动强。
气象要素：是指表示大气中物理现象的物理量。
如：气压、温度、湿度、风向、风力、云、能、天、降水、日照等。
温度：表示空气冷热程度的物理量。
气压：任一高度的气压就是在这个高度上单位面积所承受的大气柱重量：P=Mg/A=Mg。
大气静力学方程：条件是在铅直方向上大气无运动。
dP= -ρgdz湿度：表示空气潮湿程度或水汽含量多少的物理量。
水汽压e：大气中水汽所具有的压强。
单位同气压，mb、mmHg饱和水汽压E：在一定温度下，单位体积的空气所能容纳的最大水汽压强。
相对湿度f：f=e/E×100﹪，e与E要在同温下的比值才是f。
f反应了空气距离饱和的程度。
饱和差d：d=E – e 在温度相同时，E与e的差值。
d也反应了空气距离饱和的程度：露点温度Td：空气中水汽含量不变，气压一定时，降低温度，使空气饱和，达到饱和时的温度就叫Td。
第二章：辐射：自然界所有物体都以电磁波的形式时刻不停地向外放射能量，这种放射形式称为辐射，放射的能量称为辐射能，又称辐射。
黑体：能全部吸收所有波长的辐射的物体我们称之为黑体：辐射差额（R）：在一定时段内，物体吸收的辐射能量与放出的辐射能量的差值。
R=收入-支出基尔霍夫定律：在一定温度下，任何物体对一定波长的放射能力与吸收率之比为一常数。
气象学教学大纲改
云南科技信息职业学院YUNNAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY& INFORMATION农业气象学课程教学大纲应用技术学部园艺系云南科技信息职业学院应用技术学部园艺技术专业农业气象学课程教学大纲【课程名称】《农业气象学》【课程类别】专业必修课【课时】54学时【学分】3学分【课程性质、目标和要求】（课程性质）：农业气象学是研究农业生物和农业生产与气象条件的相互关系及其相互作用规律的一门科学，是重要的农业基础科学之一。
其特点是理论基础坚实、实践性很强，与农业生物和农业生产的关系十分密切，应用十分广泛。
（教学目标）：通过教学，使学生系统地学习农业气象学的基础知识和基本原理，较全面地掌握光、温、水、气、风等农业气象要素的意义、特征、变化规律及与农业生物的关系；初步弄清天气与农业天气、气候与农业气候的基本知识，掌握小气候与农业小气候的形成、变化规律及调节原理，学会基本的农业气象要素和小气候的观测原理、方法及气象资料的分析整理方法，明确气象条件在农业生态环境中的重要性，为学习后续课程和以后分析农业生物与气象条件的关系，解决农业生产中的气象问题，充分合理地利用农业气候资源，调节和改善农业气象环境条件等方面打下坚实的农业气象学基础。
（教学要求）：由该课程的地位、性质、教学目的以及我校的实际情况所决定，在教学活动中应坚持以课堂教学为主，课后作业、答疑为辅。
本课程计3 学分，54 学时，学时分配如下：【教学内容要点】绪论一、学习目的要求1．了解气象学定义及研究对象、农业生产与大气环境的关系、农业气象学定义、农业气象学研究内容与方法、农业气象学与其它学科的关系。
2．重点掌握气象学定义；农业生产与大气环境的关系；农业气象学定义。
3．一般了解气象学研究对象；农业气象学研究内容与方法；农业气象学与其它学科的关系。
二、主要教学内容第一节气象学及其研究对象1.学习气象学定义2.气象学的研究内容第二节农业气象学及其研究对象：学习农业生产与大气环境的关系；农业气象学定义；农业气象学研究内容；农业气象学与其它学科的关系。
农业气象学：第五章 气压和风
设有如右所示的空气块，由于 P 气压分布的不均匀，沿N方向所
受到的力为：
P • S-（P+△P）S= -△P • S
N
P+△P
S
N+△N
N
单位质量的气块所受到的力
气块所受到的力： P • S－（P+△P）S= －△P • S 单位质量的气块所受到的力:
鞍形气压区(pressure saddle) ：相对的两个高压和 两个低压之间气压场。
鞍形气压场示意图
等压线与气压场的分布型式
2006-11-22 0时地面天气图
2006-11-22 12时海洋实况
3. 气压系统的空间结构
气压系统随高度的变化同温度分布密切相关。 气压随高度的升高而降低。但根据大气静力 学方程，气压降低的快慢与温度的高低有关，温 度愈高，气压随高度的升高而减小愈慢。也就是 说，在暖空气中气压随高度的升高而减小得比在 冷空气中慢。因此气压系统的空间结构往往由于 与温度场的不同配置状况而有差异。
力虽小，但没有其它力与它相平衡，只要 这个力在一段时间内持续发生作用，就能
造成较大的空气水平运动。所以，空气运
动以水平运动为主，水平气压梯度力是产
生风的原动力。
2. 地转偏向力(Coriolis force)
由于地球自转而使地面上的运动物体偏离原运动方 向的力，叫做地转偏向力。
3. 气压随高度的变化主要取决于空气密度，因为g 可视为常数。
4. 根据气体状态方程， 与温度有关，所以 冷（大）气层的气压随高度降得快 暖（小）气层的气压随高度降得慢
静力学方程表示了大气在静力平衡状态下，气压 随高度的变化关系。
农业气象学——气压和风
2. 气压系统的基本型式
气压场都可以划分为以下类型。
高压(high pressure)：是中心气压高、向四周气压逐渐降
低的闭合等压线区。
低压(low pressure) ：是中心气压低、向四周气压逐渐升
高的闭合等压线区。
高压脊(pressure ridge) ：是从高压区延伸出来的狭长区
(4)只改变运动方向，不改变 速率的大小。
A’
ω·Δt
O
AB
ω
3.惯性离心力(inertial centrifugal force)
当空气作曲线运动时，还要受到惯性 离心力的作用。其大小为：
C= ω2r=v2/r
4.摩擦力(friction force)
空气运动时，要受到空气与地面之间 和不同空气块之间的摩擦力的作用。前者 称外摩擦力，后者称内摩擦力。前者在数 值上要远大于后者。摩擦力的大小与速度 成正比，一般与风速的方向相反，其大小 为：
由于空间气压分布的不均匀而使空气块受 到的力，叫做气压梯度力。
设有如右所示的空气块，由于 P 气压分布的不均匀，沿N方向所
受到的力为：
P • S-（P+△P）S= -△P • S
N
P+△P
S
N+△N
N
单位质量的气块所受到的力
气块所所受到的力： P • S－（P+△P）S= －△P • S 单位质量的气块所受到的力:
1. 气压场表示方法 (1)等压线(isobaric line) 将平面上气压相等
的点连成的线。 绘制方法：在空白地图上填上气压值，然后将
气压相等的点相连，每隔2.5hPa绘一根线。
《农业气象学》第5章 气压与空气运动
如ρ=1.293kg·m-3, g=9.80665m·s-2，P0为1013.25hPa • 换算：
1hPa=1mb； 760mm水银柱高=1013.25hPa。
• 5.1.1、气压的变化 • 5.1.1.1气压随高度的变化 • 1．不同高度上的气压
• 4、摩擦力 • R= - k·V
这四个力对空气运动的影响是不一样的。通常G是使空气产生运动的直 接动力，是最基本的力；低纬地区不考虑 A，直线运动不考虑 C，1～2 公里以上，摩擦力K影响可以忽略不计。
• 5.2.3 自由大气中 的风
• A 地转风 自由大气中 在平直等压线的气压场中形成的风。
• (3)随高度的变化 摩擦层中：风速随高度升高风速增大。 到摩擦层顶：风速接近于地转风速，风向与等压线平行。 （4）风的阵性 风向不停变化。风速时大时小
• 5.3 大气环流 • 地球上各种规模大气运动的综合表现。它是气候形成的基本因子，也是天气
变化和气候演变的重要背景条件。 • 5.3.1 太阳辐射和三圈环流 • 单圈环流 ：哈得来环流圈 设:1、地表均匀 2、地球不自转 • 5.3.2 地球自转和三圈环流：1941年，美国气象学家罗斯贝(Rossby)
（2）方向：在北半球，地转偏向力垂直指向物体运动
方向的右方。
（3）地转偏向力只能改变物体运动的方向，不改变速
度。
（4）水平地转偏向力的大小同风速与所在纬度的正弦
成正比。
• 3、惯性离心力 •
V是空气运动的线速度 ω是空气运动的角速度 r是曲线的曲率半径
• 方向：与空气的运动方向垂直，自曲率中心沿曲率半径指向外缘。
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2)、地转偏向力
地转偏向力是因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力。
（1）定义：因把有自转运动的地球当作参照物，使相对地球 作运动的物体的运动方向向右偏转（南半球向左偏转）的 力叫地转偏向力。
（2）地转偏向力的方向：与运动方向垂直，并指向运动方向 的右方（北半球）
(3)地转偏向力的大小：
A=2Vωsinφ 在极地φ=90°，A最大， 在赤道φ=0°，A最小 为0。
（4） 地转偏向力的单位 ： m/s2
3)、惯性离心力
（1）定义：当空气作曲线运动时，由曲率中心沿曲率半 径向外作用在空气质点上的力。这个力是物体为保持 沿惯性方向运动而产生的，因而叫惯性离心力。
（3）第三圈环流：副极地低压与 副热带高压之间， 称为“逆环流圈 “、”中纬度环流圈“或”费雷尔 （Ferrel）环流圈“。
本章结束
1)、地转风：有G、A两个力作用
2)、梯度风：有G、A、C三个力作用 白贝罗风压定律：背风而立，高压在右，低压在左。
为什么北半球温压不对称的低压系统总是东暖西冷， 而高压系统总是东冷西暖？
怎样读天气图上的风向风速？
风向杆所指得方向为风的方向，即指风吹来的方向。如右上图所示 ，风的方向为东北风。
3、摩擦层中的风
1)、水平气压梯度力
（1）定义：气压梯度存在时，单位质量空气所承受 的力。
（2）水平气压梯度力的大小：G = –1/ρ(ΔP/ΔN) (3) 水平气压梯度力的方向：由高压指向低压
（ 4 ） 水 平 气 压 梯 度 力 的 单 位 ： N/Kg=(kg.
m/s2 )/kg=m/s2 是重力加速度单位
二、大气环流运动
1、三圈环流 1).单圈环流：只考虑 气压梯度力的作用
2.)三圈环流：同时 考虑气压梯度力和 地转偏向力的作用
（1）第一圈环流：赤道低压与副 热带高压之间， 称为“信风环流圈”
（2）第二圈环流：副极地低压与 极地高压之间， 称为“极地环流圈”
3、地转偏向力对高纬地区的空气运动影响较大，而对低纬地 区特别是赤道附近的空气运动的影响可忽略不计。
4、惯性离心力是当空气作曲线运动时才起作用，而当空气作 近于直线运动时，可忽略不计。
5、摩擦力只在地表面上空1-2Km的摩擦层内起作用，而在自 由大气层中可忽略不计。
2、自由大气中的风
在离地面1～2km以上自由大气中，由于摩擦力对空气运动影响很 小，可忽略不计，所以空气基本是沿等压线吹。
1).在平直等压线的气压场中： 三个力作用：G—梯度力，A—偏向力，R—摩擦力
2.)在曲线等压线的气压场中：则受四个力作用G，A，C，R 在低压中心（气旋）中，气流斜穿等压线逆时针向中心辐合；
在高压中心（反气旋）中，气流斜穿等压线顺时针向外辐散。
天气系统 图示
气旋
反气旋
气压状况
低气压
高气压
水平 气流
（4）摩擦力的单位 ：m/s2
对以上四种力作一个简要总结
1、水平气压梯度力是形成风的原动力，是最基本的力，其它 力是在空气开始运动后才产生和起作用的。
2、由于地转偏向力和惯性离心力的方向与空气运动方向垂直， 所以只能改变空气运动方向，不能改变运动速度。而摩擦力 可以改变空气运动速度，不能改变运动方向。
北半球 近地面由四 逆时针方向 近地面由中
周向中心旋
心向四周旋
南半球 转辐合 顺时针方向 转辐散
顺时针方向 逆时针方向
垂直气流
上升
下沉
天气状况
阴雨
晴朗
天气实例
夏秋之交我国东南沿 海的台风天气
夏季，我国长江流域的 伏旱天气； 我国北方“秋高气爽” 的好天气。
4、地方性风
包括：1)、 海陆风 2)、 山谷风 3)、峡谷风 4)、焚风
（2）惯性离心力大小：C=V2 / r（龙卷风的 r 特小）
(3)惯性离心力的方向：与运动方向垂直，由曲率中心 沿曲率半径指向外缘
（4）惯性离心力的单位：m/s2
4)、 摩擦力
（1）定义：两个相互接触的物体作相对运动时， 在接触界面上产生阻碍相对运动的力叫摩擦力。
（2）摩擦力的方向：与空气运动方向相反。 (3) 摩擦力的大小：R= - kV