高一地理《大气的热力状况》教学设计

   高一地理上册第二单元大气 

第二节大气的热力状况

常规教学教案[1-1.5课时]

九江市同文中学李丽君 

授课类型      高一常规新课

教材分析        第二单元  大气         第三节   大气热力状况

1， 大气是指包围地球的大气圈的整体，大气环境是指对人类生存和发展有影响的大气部分。由于人类文明的高度发达，现在大气的任何部分几乎都直接或间接地影响到人类的生存与发展，为此整个大气圈都可以说是大气环境。

本章内容紧紧扣住大气环境和人类生存与发展这一主线。讲述了大气的组成结构，大气热力状况，大气的运动等基本规律和状况：也讲述了天气系统，气候资源，气象灾害以及大气环境问题及其保护等实际问题。这也是人地关系的主要组成部分。  

 该节教材在教学中承前启后，在考试中，题目没计中普及面很广，所以地位独特：大气成分—受热状况—热力状况—大气运动—天气气候—自然环境—人文环境

2，大气深受宇宙环境影响，是宇宙与地球的过渡空间。地表所受宇宙影响，必先经过大气这个媒介。如它们之间物质能量交换，流星，宇宙射线的必经之地，太阳辐射和太阳活动对地球的影响等等。深刻而广泛的影响地表温度，继而影响大气运动，水运动和生物活动。

3，大气热力状况又深受地面状况影响，地面是对流层大气的直接热源，以及提供水汽，杂质，CO2等物质。地面和大气间能量转换直接影响大气的温度状况进一步影响全球的热量平衡。

4，本节围绕“热”字展开，分析大气的受热和放热状况。分析大气对太阳的辐射的削弱作用方式知道：大气直接从太阳辐射中吸收的很少，辐射能力较强可见光很少被大气吸收，只有辐射能力较弱的红外线和紫外线被少量吸收；地面红外线长波辐射是对流层大气的直接热源。

5，分析地面的热源和支出，地面直接吸收被削弱的后的太阳短波辐射，增温后，再向大气辐射传递能量，使大气增温。

6，分析地气间“热流”，方向相反，地面为大气热源，大气逆辐射为地面保温，维持地表环境温度，并使全球热量达到平衡。

7，分析大气热力作用的“热效”—地理意义：削弱作用使白天气温下降，保温作用使晚上地面温度提高，使气温日较差较小；地表平均气温上升到15度，对自然环境和生命影响巨大。

8。分析人类向大气大量释放CO2，全球热量平衡被打破原因及后果。

教学目标 1，让学生了解大气热力作用两种表现方式。

2，掌握削弱作用三种方式和保温作用

3，了解大气热力作用的地理意义。

4，了解全球数量平衡状况及意义。

教学原则 1，突践性：联系生活环境，从身边现象学地理举例。

2，启发性：用问题引导学生思考，，思维训练。

3，知识性：注意知识前后的内在联系，帮助形成知识结构。

4，基础性：紧扣课本文字，图表，抓重点概念。

5，交流性：关注学生状况，多方设问，加强双方交流。

教学过程：

导入新课 1，宇宙中对地球影响最大的天体是？[ 太阳 ]

2，太阳对地球的影响主要途径是？ [太阳辐射，太阳活动。]    

3，太阳辐射对地球表面环境的主要影响？

[ 维持地表温度，促进地球上水，大气运动，和生物活动的主要动力。]

4，太阳辐射到达地面必须要先穿过大气，大气会有什么反应？

教授新课     第一环节      相关知识预备

简单地来讲，我们今天研究的内容是：地球大气热量的收支，即热源来自那里，能量又去向何方？

我们先来了解相关知识： 太阳辐射的光谱组成及其辐射能力

读图      2，2   光谱太阳辐射示意图

从图中可知：太阳辐射光谱复杂，与地理相关的是三个波段。

读图      2，3   各种辐射的波长范围

读图回答  大家先看纵坐标表示辐射能力的大小，谁的辐射能力最强？其次是谁？

[  可见光，红外区。]

读图回答  再看横坐标表示波长大小。谁的波长最长？谁的最短？[ 红外区，紫外区]

讲述     大家注意两条虚线对应的波长，0.4微米，0.76微米，它们是可见光波长范围，小于0.4微米紫外线区，大于0.76微米为红外线区，属长波辐射。小于0.76微米的属短波辐射。

设问    太阳辐射以长波辐射还是以短波辐射能力强？[  短波辐射为主 ]

讲述    所以太阳辐射被称为短波辐射。尤以可见光辐射能力最强。

看书   第31页，左下方最后一段第二行，了解波长与什么相关？

由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。

讲述  我们知道太阳表面温度达6000k，所以辐射中最强部分的波长以短波短长为主。

提问  地面和大气的温度相对很低，其辐射应以波长为主？[ 红外长波辐射]

因此，地面辐射和大气辐射都为长波辐射。

第二环节      导出  大气对太阳辐射的削弱作用

读图回答  画图1   到达地面的太阳辐射强度比太阳常数大小关系？为什么？

      [  比太阳常数小。因为大气吸收太阳辐射中的红外线和紫外线。 ]

过渡   除了吸收以外，还有反射和散射两种形式。下面我们来详细研究。

提问   请大家回忆一下上节课内容，红外线和紫外线分别由大气层中的什么成分吸收？

[ 对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线，平流层大气中的臭氧   吸收波长较短的紫外线。]

提问    可见光有没有被谁吸收？[  没有。]

设问    这说明什么？每天，当太阳升起来以后，气温开始逐渐上升。这个现象是不是    说明：大气是给太阳晒热了？如果真是这样，说明大气的直接热源是太阳辐射。

[ 不是被太阳晒热。因为大气直接吸收的红外线和紫外线辐射能力较弱，而占    太阳辐射中最强部分的可见光却吸收的很少。大气对太阳辐射的吸收具有选择性。]

讲述    所以，大气的直接热源不是太阳辐射，因为大气直接吸收的太阳辐射很少。那   就另有直接热源，暂且不表，继续探索。

情景设立      当你走在炎炎夏日下，忍受暴晒的时候，你是多么盼望天上飘来一朵云，最好是一大团乌云，这时你会感觉凉快很多。

提问     为什么会感觉凉快很多？[ 云层可以反射太阳辐射。]

讲述    云层越厚反射越强，夏季多云的白天比晴朗的白天要凉快。

提问    除了云层能反射太阳辐谁以外，还有颗粒较大的尘埃也能每年春天我国北方地 区，经常出现沙尘滚滚，遮天蔽日，天色昏暗，这是什么天气？[ 沙尘暴。]

讲述    天色昏暗说明太阳辐射被反射后，被削弱了许多。

提问    大气对太阳辐射的反射有无选择性？[没有选择性，所有波长的光都可被反射。]

情景设立      天气晴朗的时候，天空是什么颜色？[   呈蔚蓝色。]

设问：   我们为什么只看到蓝光，只看到波长较长的蓝光和紫光？

读图：   2。4  大气对太阳辐射的散射

讲述     晴朗的天空，缺少体积较大的水汽和尘埃，大气中空气分子或微小的尘埃被看  成质点。当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方散开来，从而使一部分太阳辐射不能到达地面。

实际上，散射就是漫反射。大家看图，4束太阳辐射被削弱了1束，只透过三束，阳光因此变得柔和，不刺眼。

设问    在天气晴朗的时候，大气对太阳辐射的散射，为什么只选择波长较短的蓝光和   紫光？

因为，波长越长，跨越障碍的能力越强，反之越弱。因此，警戒的颜色都是红      色，让人很远的地方就能注意，如交通指示灯红灯停，绿灯行；航海灯塔都是红色，雾天也能传出很远。此时，大气对太阳辐射的散射具有选择性。

如果我们从蔚蓝的高空向地面方向观看天色越来越白，那是，因为接近地面尘    埃逐渐增加，颗粒也越来越大，对波长较长的光也能散射，因此天色发白。这时，散射也没有选择性。

散射在自然界中非常普遍。阴天天色发白，树阴下也有光线，没有阳光照射的     室内不是黑暗一片，日出前的黎明和日落后的黄昏，天色明亮，都是散射光。

设问    如果在月球上看日出和日落，会出现什么独特的现象？日出前，一片黑暗，当    太阳一露出月面，天色瞬间明亮；日落后，瞬时陷入黑暗。日出，日落犹如夜晚室内开灯，关灯。

提问   这是什么缘故？[月球没有大气层]

比较    大气对太阳辐射的三种削弱方式的强度差异

讨论    吸收反射和散射，谁的削弱能力最强呢？[ 依次是，反射，散射吸收。]

读图    2.5    太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系

提问   直射和斜射，穿过大气的路程谁长？[ 斜射。]

提问   谁被大气削弱的多？[ 斜射。]

总结   太阳高度越大的地区 ，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱的越少，最    后到达地面的太阳辐射就越多；反之越少。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一 。

提问   请分析寒带极昼时，为什么气温还是那么低？主要原因是什么？次要原因是什 么？

[ 太阳高度的差异是主要原因。极昼时尽管有24小时日照，但斜射的厉害，地    面得到的太阳辐射很少，而且因为斜射厉害太阳辐射穿越大气路径很长，被大气削弱很多所以气温很低。]

总结    大气对太阳辐射的削弱作用

大气对太阳辐射有三种削弱形式，即吸收，反射和散射，使大约一半的太阳辐射    被削弱，得达到地面的太阳辐射不会太强，犹如一把伞遮挡阳光，保护地球表面。

提问    如果没有大气，地表环境，白天气温比现在更如何？[  更高。]

大气削弱作用只发生在一天中的什么时候？[  白天 ]

过渡    下面我们来研究与白天和黑夜都有关系的现象：大气的温室效应

情景设置    导出     大气的热源和支出

提问       日出一段时间以后，坐在被太阳晒过的石头上，会感觉如何？[ 屁股发烫。]

提问       石头为什么会热？[ 被太阳晒热。]

这说明地面能吸收太阳辐射而增温。如果把手掌悬空放在石头上会感觉到什么？

[ 石头的热力。]

设问      这说明什么？

同时地面又把热量垂直向外辐射，将能量传递给大气，使大气增温。前面我们     已经知道与太阳相比，地面温度较低，能量主要集中在红外长波辐射部分。

提问  请问地面辐射被大气中的什么成分吸收？[对流层大气中的水汽和二氧化碳等]

讲述    水汽和二氧化碳吸收红外线长波辐射的能力很强。因此，地面放出的长波辐射   除极少一部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分（75%--95%）都被对流层大气中的水气和二氧化碳等吸收，使大气增温。所以，地面是在对流层大气主要的直接热源。

提问   对流层大气的根本热源是谁？[ 太阳辐射 。]

讲述   地面在太阳和大气之间起了一个二传手的作用，传递热量。

讲述   大气在增温的同时，也向外放出红外线长波辐射。大气辐射除小部分向上射向宇  宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射正好相反，故称大气逆辐射。大气逆辐射白天也有，但与太阳辐射相比，微不足道；晚上，大气逆辐射对地面来讲，显得更为重要，影响更明显。所以，我们一般只讨论晚上的大气逆辐射。

提问   冬夜散步，多云的天气比晴朗的天气感觉更暖还是更冷？[ 更暖 ]

设问   为什么多云夜晚感觉更暖？

讲述   多云的夜晚，地面好像盖了一床被子。大气逆辐射较强，又把热量还给地面 ，     这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起了较强的保温作用。

补充  一天中，太阳辐射，地面辐射，大气辐射最强出现在几点？[12点，13点，14点]

活动1   在晚秋或寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？为什么人造烟幕能起到防御  霜冻的作用？[  大气逆辐射弱，地表温度低；烟幕含大量的二氧化碳和尘埃，能对地面起保温作用。]

讨论    大气中的水汽在大气热力作用中起什么作用？

第三环节        导出     大气的温室效应

过渡   大家知道农业有温室生产蔬菜等，创造小环境:透光材料如玻璃，塑料等使阳光    时期   透过，室内增温，封闭空间又阻止内外气流交换，不宜散热，从而达到提高并保持室内温度目的。[ 太阳短波辐射穿透力强，地面长波辐射穿透力弱。]

读图     2，6     大气的温室效应

注意：大气上界如同有一层玻璃，一条黑线实际上是不存在的，只是为了更形象说明太阳光透过大气，如同透过玻璃，使其增温和保温效果类似温室，所以叫温室效应，注意原因不同。

第四环节      总结

        综上所述，地球大气对太阳短波辐射几乎是透明体，大部分太阳辐射能够穿过  大气射到地面上，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。人们把大气的这种行为，称作大气温室效应（图2.6）。

这个过程可总结成三个环节：即 透—留—还。

   大气对太阳辐射的削弱作用和大气的温室效应是大气热力作用的两种表现形  式，  对地表环境有着很大的影响。

地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，既降低了白天的最高气   温，  又提高了夜间的最低气温，从而减小了气温日较差，使地球表面平均气温提升到15摄氏度，形成适宜人类生存的温度环境。如果没有大气的温室效应，地球表面的平均气温将下降到零下18摄氏度，地球上的绝大部分生态系统将不复存在。

活动2    观察图2，7，仅从地球大气的热力作用，说明为什么大气表面温度的昼夜变     化不像月球那样强烈。

提示：   注意根据提示读图，产生差异的最大原因是什么？[  有无大气  ]

背景资料 月面白天温度高达187摄氏度，晚上却只有零下200多度，昼夜温差达400     度。这样的环境生命无法存在。

讨论   因为地表有大气，白天，大气对太阳辐射有削弱作用，温度不会太高；晚上，大     气对地面有逆辐射进行保温，温度不会太低。因此，地表温度的昼夜变化不像月球那样激烈。

过渡   导出全球的热量平衡

这节内容介绍大气的热力状况，是由于太阳辐射透过地球大气到达地表，在地     表和大气之间进行着一系列的能量转换，从而形成地表复杂的大气热力状况，维持着地表面的热量平衡。

提问     地面与大气之间，除上述辐射能的转换外，还有什么其他热能形式的转 ？  [如  潜热输送，湍流输送等]。

提问      就整个地球多年平均状况来看，全球的平均气温比较稳定，为什么？[地球（地面与大气）收入的热量与支出的热量是相等的，即热量收支平衡。]

情景设置    但是，由于工业的发展，不断地向大气中输入二氧化碳等气体，改变了     大气成分的比例，打破了大气的物质平衡，必定打破大气的热量平衡，造成的大气温室效应进一步增强，可能会使地球的热量收支失去平衡，导致全球气候变暖。

讲述     全球变暖又会引起一系列的生态变化，进而影响全球的经济结构。这一问题，   已引起全世界科学家，各国政府和公众的普遍关注。

填空 总结  图 2，32“大气热力作用”中有关知识的联系

假设            如果没有大气？

总结  （太阳辐射）透过（大气）—（地气间能量）转换—（全球热量）平衡

板书

         方式    对象     物质       特点        现象         影响因素

削          红外线   水 CO2      选择性      透光性        纬度位置

大  弱↗ 吸收   紫外线   臭氧         少量性                 [斜射大于直射]

气↗作→ 反射            云层尘埃     无选择性    夏季多云

热  用↘ 散射   蓝紫光   质点         选择性      晴朗天空呈蔚蓝色

                      水 尘埃       无选择性    阴天 树阴下 黎明 黄昏等

力  温↗ 能量传递和转换   日——地面——大气[对流层]

作↘室→ 大气保温作用     补偿地面               冬夜浓密低云

用  效↘ 温室效应         透——留——还

应 

全球热↗ 多年平均状况  维持平衡

量平衡↘ 工业革命以来  破坏平衡

 

课堂练习

布置作业

导入下节新课    局部时间，空间热量不平衡调节方式：大气的运动

教学心得：充分挖掘利用地理教学的独特优势，周围自然环境都是我们的教具，从生活中    常见现象出发，引发学生兴趣和思考。