探究教室门口的热力环流
课程标准
运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
学习提示
1. 本节内容是《大气圈与大气运动》的拓展应用。
2. 学习工具：温度计。
3. 学习时间安排在冬季或夏季、室内外温差较大时比较适宜。
4. 注意排除背景风干扰，选择风力较弱的时段观测。
学习过程
一、观察教室门口的热力环流
冷空气过后，教室外面非常寒冷，学生在温暖的教室里说说笑笑。
我推门进来，随手关门，将温度计放在讲桌上。5分钟后，请学生读出温度计的数值：20℃。
我将教室门打开一道缝，站在门旁，观察学生的反应。
终于，坐在门口旁边的学生说话了。
学生：老师，快关门吧，太冷了！
老师：来教室的路上，我已经测量了室外的气温是-5℃，刚才，同学测量室内气温是20℃，室内外温差25℃。将教室门打开一条缝，什么感觉？
学生：凉风嗖嗖地往里钻，很冷。
老师：哪里感觉最冷？
学生：脚脖子冷。
老师：为什么脚脖子感觉冷？
学生：凉风吹进来，寒风刺骨啊！
老师：请指一下，凉风从哪里来？向哪里吹？
学生：从外面来，向里吹啊！
老师：请你过来，伸手试试上边的门缝。
学生：咦？好像是气流向外吹。
老师：你再用丝线试一试门缝下边和上边气流的方向。
学生：不一样，下边向里，上边向外。
老师：同学们，为什么气流下边向里吹，上边向外吹呢？这就是我们身边的热力环流。
图2-2-1 门缝上边丝线飘动方向（面朝门外）
图2-2-2 门缝下边丝线飘动方向（面朝门外）
二、探究教室门口热力环流的形成过程
（一）画出教室门口热力环流示意图
图2-2-3 教室门口热力环流示意图
分析、描述教室门口热力环流的形成过程。
（二）分析影响教室门口热力环流形成的因素
1. 影响教室门口热力环流形成的因素有哪些？
室内外温差、门缝大小、背景风等。
2. 教室门口的热力环流有哪些影响？
加快室内外热量交换，减小室内外温差；加快室内外空气流通，使室内空气更清新，有利于身体健康。
三、探讨教室门口风的垂直变化
自下而上，吹向室内的风逐渐减弱，吹向室外的风逐渐增强，在某高度上吹向室内的风和吹向室外的风势均力敌，出现静风。
通过实验，寻找静风的大致高度。
四、推测夏季教室门口热力环流
（一）分析夏季教室门口热力环流的形成条件
图2-2-4 教室门口风的垂直变化示意图
（二）画出夏季教室门口热力环流示意图
（三）验证夏季教室门口热力环流
五、寻找生活中的热力环流
在生活中，你还能发现哪些热力环流现象？分析其形成过程和产生的影响。
学习测评
“旗云”为珠穆朗玛峰上的一种奇观，因出现时其形如旗，故称为“旗云”。云沿着山顶飘向一边，仿佛一面迎风招展的旗帜，有“世界上最高的风向标”之称。珠穆朗玛峰7 500米以下被冰雪覆盖，7 500米以上由于高空风大，山坡陡峭，降雪不易堆积，多为碎石坡面。读“旗云”成因示意图，完成1～3题。
图2-2-5 “旗云”成因示意图
1. 峰顶对流运动的直接热源是（ ）
A. 阳坡冰雪带 B. 阳坡岩石裸露带
C. 阴坡冰雪带 D. 阴坡岩石裸露带
2. 产生旗云的时间段主要集中在当地时间（ ）
A. 8—11时 B. 11—15时
C. 15—18时 D. 20—24时
3. 依据旗云的飘动方向判断，下列说法正确的是（ ）
A. 旗云上扬利于登山 B. 旗云平飘利于登山
C. 旗云上扬对流弱 D. 旗云平飘风力弱
“穿堂风”也叫“过堂风”，是气象学中一种空气流动的现象，是流动于建筑物内部空间的风。我国许多地区民居设计都充分考虑了穿堂风，尤其在炎炎夏日，犹如降温避暑的“空调系统”，体现了劳动人民的聪明才智。下图为“我国西南山区的传统民居穿堂风示意图”。据此完成4～7题。
图2-2-6
4.“穿堂风”形成的原理和近地面风向正确的是（ ）
A. 热力环流原理 由南向北 B. 大气受热过程原理 由南向北
C. 热力环流原理 由北向南 D. 温室效应原理 由东向西
5.“穿堂风” （ ）
A. 风向始终如图所示 B. 正午时刻风力达最大
C. 石质地面越大风力越小 D. 形成的根本原因是近地面冷热不均
6. 人为制造穿堂风的主要目的是（ ）
A. 减轻大气污染 B. 增加生活用能
C. 降低室内温度 D. 提高室内湿度
7.“石质地面”在增强穿堂风中的主要作用是（ ）
A. 增加地面的平整度，便于通风 B. 减少下渗，增加湿度
C. 增加房屋前后温差 D. 降低夜晚庭院温度，便于纳凉
8. 坚持地理观测，发现生活中更多的热力环流案例，解释形成的过程，与同学和家长交流观测心得。
参考答案：1. B 2. B 3. A 4. C 5. D 6. C 7. C 8. 略。
解析：
1. 峰顶空气对流运动的热源来自阳坡岩石裸露带，岩石比热容小，吸收太阳辐射升温快，温度高，空气对流强。故选B。
2. 一日之内，11—15时气温较高，空气对流运动显著。故选B。
3. 旗云上扬说明天气晴朗、山上空气对流强，高空西风较弱，有利于登山。旗云平飘，说明西风风力较强，不利于登山。旗云下倾，高空风强烈，不利于登山。故选A。
4.“穿堂风”形成的原理是热力环流。由于我国传统民居多是坐北朝南，所以风向是由北向南吹。故选C。
5. 白天时，屋前石质地面受热快，温度高，气压低。屋后山林受热慢，温度低，气压高。“穿堂风”的风向为从屋后吹向屋前。夜晚时，“穿堂风”的风向相反，A错。“穿堂风”最强时应在一日中气温最高时刻，也就是午后14时左右，B错。石质地面越大，与山林之间的热力差异越显著，“穿堂风”越强，C错。故选D。
6. 在炎炎夏日，犹如降温避暑的“空调系统”，说明穿堂风的主要作用是降温。故选C。
7.“石质地面”在增强穿堂风中的主要作用是增加屋前屋后的温差，屋前“石质地面”温度越高，屋前屋后的温差越大，“穿堂风”越强。故选C。
学生成果
迟到的理由
老师：你怎么迟到了？
学生：老师，今天有大风蓝色预警，风特别大，走不动啊！
老师：今天的风确实很大。可是，今天刮的是北风，你往南走应该是顺风啊，你又搬家了？
学生：老师，我走的是楼房之间的小胡同，由于楼房的阻挡和狭管效应，风向随时改变，我总是迎着风走，风力很强啊！
老师：这是充满地理智慧的借口，一定要注意安全！
学生：谢谢老师，我记住了。
（2008级 李淑媛）
研学案例
初霜何时来
2021年的初霜在10月17日便迫不及待地登场，比霜降节气早6天。每年的10月23日前后，太阳到达黄经210°的位置时，迎来霜降节气，2021年霜降节气出现在10月23日12时51分。
霜降表示天气转冷，寒露凝结成霜，树叶枯黄掉落，蛰虫钻入洞穴进入冬眠状态。关于霜降的谚语有很多，如风大夜无露，阴天夜无霜；霜降前，薯刨完；霜降前降霜，挑米如挑糠；霜降后降霜，稻谷打满仓；棉是秋后草，就怕霜来早……这些谚语是我国古代人民在农业生产实践中勤劳和智慧的结晶。
10月17日，学校气象站百叶箱内最低温度计显示最低气温为1.6℃，气象站旁边地瓜的叶子蔫了。尽管18日气温回升，最低气温升至6℃，7时20分气温升至10.8℃，干枯的地瓜叶还是越来越多。看来，地瓜叶不耐寒。
本次霜的形成原因是什么呢？
1. 随着太阳直射点的不断南移，北半球气温越来越低。10月中下旬，太阳直射点移到南半球，北半球进入冬半年，正午太阳高度越来越小，地面获得的太阳辐射越来越少，气温越来越低。
2. 受冷空气的影响，气温低。淄博市气象台10月14日11时34分已经发布寒潮蓝色预警信号：受强冷空气影响，预计15日到17日，我市将出现寒潮天气，过程降温幅度10～12℃。最低气温1℃左右，出现在17日早上，局部可达0℃以下，有霜冻。
3. 霜的形成还与晚上晴天、风力弱等天气有关。晚上晴天，大气的保温作用弱，地面辐射散失热量多，降温快，温度低。风力弱时，风慢慢吹过冰冷物体表面，源源不断地供应水汽，有利于霜的形成。风力强时，空气流动快，空气中水汽接触冰冷物体表面的时间短，不利于霜的形成。
4. 霜的形成还与物体的属性有关。霜是在辐射冷却的物体表面上形成的，物体表面越容易辐射冷却，它的表面就越容易形成霜。夜晚，由于物体表面辐射冷却散失热量，物体表面的温度很低，而近地面空气温度比较高，在近地面空气和物体表面之间存在温度差。当温度较高的近地面空气和温度较低的物体表面接触时，近地面空气会冷却降温。当水汽达到过饱和时，水汽析出，当温度低于0℃时，水汽在物体表面凝华为霜。
这样，我们能够理解1.6℃形成霜的原因了。1.6℃是测量的气温，是距离地面约1.5米处百叶箱内的温度。16日晚到17日晨，天气晴朗，风力较弱，地面辐射散失热量快，地面温度较低。也就是说，百叶箱内最低气温1.6℃时，地面温度会降到冰点以下，形成了霜。
注意小组合作学习中的“阴影”现象
在《环境问题》教学中，北京赵老师设计了角色扮演教学情境，教师在课堂上设计任务，引导学生参与教学活动，学生扮演群众、政府官员、企业家和记者，了解发展中国家环境问题产生的原因，掌握环境问题分布特点，认识人类面临的全球性环境问题及其严重后果，从而树立正确的人口观、资源观、环境观和发展观，达到学以致用的目的。
综观这堂课，我认为有几个问题需同赵老师讨论：
1. 学生角色认定，忽视了学生的自主性。活动开始前，老师给四个小组分配任务，认定角色：这个组扮演群众，那个组当政府官员吧……老师把自己的主观意愿强加给学生，没有考虑各小组的意愿。
2. 活动准备不充分。老师在认定小组角色之后说：“下面开始准备。”课堂立即切换为成果展示。小组如何准备，准备多长时间，小组如何汇总每个成员的意见从而形成小组意见的，推荐谁作为代表发言等，没有相关说明。
3. 学生参与面窄，多数缺乏体验。在活动中，一位女生扮演新华社记者去采访群众（1人）、政府官员（1名县长，1名助理）、企业家（1人），真正参与到模拟情境中的学生只有5人。
4. 问题比较单一、肤浅，缺乏深度。记者采访的问题主要是对环境污染的态度和认识，采取哪些措施治理环境污染。作为群众、政府官员、企业家应该各抒己见，群策群力，齐心协力，共建环境友好型社会。
5.“一言堂”代替小组活动，其他人成为看客。在小组合作中，极少数学生参与活动，而大部分学生成为看客，这种现象称为小组合作学习中的“阴影”现象，值得注意。如果各小组准备充分，如记者从不同的角度采访不同的对象，广泛听取社会各界的心声；政府官员、企业家能够针对提出的问题，进行研究，给予表态和答复。通过这种交流，社会各界达成共识：齐心协力，共建和谐社会。这样，学生活动面广了，气氛活跃了，探究的问题深了，情感体验强了。
注：
本文是在2008年7月山东省教师远程研修中的一篇观后感，得到课程团队专家徐伟老师的推荐和王能智老师的指导，我深受启发，深表谢意。
徐伟（课程团队专家）：田老师对北京赵老师的教学的“讨论”，我认为是很有道理的。角色扮演和小组合作都是很好的教学方式。但教学活动中环节和问题如何设计、角色扮演中如何认定角色、小组合作学习中如何分组、如何调动尽可能多的小组成员积极参与等，都是值得探讨的问题。田老师提出的注意小组合作学习中的“阴影”现象，实际上是提出了教师对小组合作学习和角色扮演等教学方式认识存在“阴影”的问题。
王能智（课程团队专家）：田正青老师，您好！
读了“阴影”一文，颇有共鸣。我们把这种角色扮演课叫作“体验型课”，对上好这类课的设计实操关键归纳出5个要点：
1. 根据教学目标确定“规定情境” （戏剧舞台语）。
2. 按照学生兴趣分配角色。
3. 把教学目标潜藏在活动中。
4. 用冲突强化角色意识。
5. 在冲突中获得角色体验。
如果从这个视角看那节课，您说的对。我认为，课前老师少说了一句话，就是把那位扮演记者的女同学叫到一边，悄悄地告诉她，你的任务就是“挑拨离间”，使他们的利益冲突起来。这堂课之所以给您“肤浅、单一、一言堂、看客”等印象，就是因为教学没有真正地认知冲突，只是机械背词，发言者和看客都没有角色意识（立场、视点、思想、对策），也就是说，这节课忽略了上述要点4。在我的经历中，由于这个原因导致教学失效、低效的课例不少，所以，愿意就此与您切磋。
知识之窗
狭管效应
狭管效应也称为峡谷效应，是指风从开阔地区吹向狭窄的峡谷时，空气不能大量堆积，加速吹过峡谷，风速会明显增大。这样的峡谷地区人们习惯叫作风口、风区，由狭管效应形成的风，称为峡谷风或穿堂风。
我国狭管效应最显著的地区当属新疆风区、河西走廊风区。新疆塔城老风口、阿拉山口风区、三十里风口、百里风区、罗布泊风区等，都是著名的风区。其中，阿拉山口风区一年刮8级以上的大风200多天。2007年2月28日1时55分，5807次列车运行至南疆铁路吐鲁番段时，大风来袭，11节车厢发生侧翻，可见风力非常大。
图2-2-7 “狭管效应”形成示意图
河西走廊长约1 000千米，宽度数十千米，南有阿尔金山、祁连山，北有北山、阿拉善高原，形成西北—东南走向的峡谷。当西北风吹来时，风向与峡谷方向一致，狭管效应显著。
狭管效应在城市中分布非常广泛。刮大风时，高楼之间的狭窄通道风力特别强，形成楼间风。6～7级左右的大风通过高楼间狭窄通道时的瞬间风力可达到10级以上，易造成灾害，需要注意防范：
1. 出行前要收看天气预报，掌握天气变化趋势。
2. 减少外出活动，避免大风带来的伤害。
3. 外出关好门窗，做好防护工作，注意佩戴口罩、纱巾等防风、防尘用品，以免沙尘对眼睛和呼吸系统造成损伤。
图2-2-8 高楼之间的楼间风形成示意图
4. 尽量避免在高楼之间的狭窄通道行走，注意楼间风的危害。
5. 不要在高大建筑物、大树、广告牌、遮阳台下等有风险地带行走或停留，以免被高空坠物砸伤。注意查看附近的树木、室外装饰和高杆灯罩是否有被大风吹倒、吹落的危险。
6. 提醒家人增强安全防范意识，争做文明市民。