“小质点+数值”突破热力环流图中等压面凹凸

河北省迁安市第三中学（064400） 王艳葵

在“热力环流”一节教学中，热力环流引起等压面的凹凸变化是一个难理解的知识点，很多学生不理解其形成的过程，造成了对其“死记硬背”的现状，致使在做题时茫然不知其所以然，错误百出。在近年的课堂教学中，笔者尝试了一个用“小质点+数值”的方法对其进行了突破，结合层层递进的问题引导，使学生分析明白，取得了较好的教学效果。

课堂教学片断：

步骤一 描述下图中等压面的分布特征。

分析过程：气压是指单位面积上所承受的大气柱的质量，因此在同一地点，气压随高度的增加而减小，即垂直方向气压下面高于上面。等压面是空间气压值相等的各点所组成的面，当某区域空气对应的下垫面性质均匀时（如图中地表A、B、C三地受热均匀时），等压面一般呈水平状态，平行于地面且与等高面平行。故此时的等压面的分布特征表述为：地表A、B、C三地均匀受热时，随高度的增加而递减，等压面呈水平平行状态。

步骤二 若图中小黑点表示空气分子，试画出A、B、C三点受热或冷却后空气分子运动情况（注意：图中的分子个数只是为了说明问题，并不是真实情况。各图同）。

分析过程：空气的受热膨胀和冷却收缩的实质是空气密度的变化，即空气分子运动导致分子数多少的变化。如A、B、C三地冷热不均引起近地面空气上升或下沉：当A地受热，气体受热膨胀上升，假设在A地近地面有一个空气分子做膨胀上升运动到A地上空，因此，A地近地面的分子数量由5个减少为4个，而高空处由原来的2个增加为3个；相反，当B、C两地受冷，气体冷却收缩下沉， B、C高空处有气体分子做下沉运动，假设在B、C两地高空处分别有一个空气分子运动到B、C近地面处，因此，B、C地近地面的分子数量由5个增加为6个，而高空处由原来的2个减少至1个。如下图所示：

步骤三 假设一个分子代表5hpa的大气压，写出一个空气分子运动后A、B、C三点对应的近地面和高空的气压数值。

分析过程：空气分子的增加与减少导致了空气局部密度发生变化，也导致了该区气压的变化。如A地近地面的分子数量由5个变成4个，而高空处由原来的2个增加为3个，又因为一个分子代表5hpa的大气压，所以A地近地面的气压由1000hpa变为995hpa，而高空处由原来的850hpa增加为855hpa；同理，B、C地近地面的分子数量由5个变成6个，气压也由1000hpa增加为1005hpa，而高空处由原来的2个减少为1个，气压值由原来的850hpa减少为845hpa。如下图所示：

步骤四 重新标注图中A、B、C三点对应的近地面和高空1000hpa和850hpa气压数值。

分析过程：根据“同一地点，气压随高度的增加而减小”这一原理。以下图为例：

当我们重新标注图中A、B、C三点对应的近地面和高空1000hpa和850hpa气压数值时，A点近地面的1000hpa气压值应在A处原1000hpa点的正下方，而A点高空的850hpa气压值在原850hpa点的正上方；B、C两点近地地面的1000hpa气压值在B、C两处原1000hpa点的正上方，而B、C两点高空的850hpa气压值在原850hpa点的正下方，如图中小三角所示。

步骤五 根据你写的数值，画出高空850hpa和近地面1000hpa的两等压面。

分析过程：由上图可知，把相应的点用平滑的曲线连接起来，就可以得到变化后的等压面的图：

最终我们可以归纳热力环流图中等压面的凹凸规律：等压面是空间气压值相等的各点所组成的面，等压面凸起的地方是高压区；等压面凹的地方是低压区。

由此可见，通过以上的这种层层递进问题的设置，结合空气分子“小质点+数值”的具体有形的变化状态，让学生了解了空气密度变化对气压的影响，引导学生步步深入思考，最终使学生自己画出了等压面的凹凸弯曲状况，这使学生对等压面有了深层的理解与记忆，从而突破了该教学难点。