湘教版 必修1 2.3地球上的大气（一） 大气的垂直分层与受热过程 教案 Word版含解析 .doc

地球上的大气（一） 大气的垂直分层与受热过程【课标要求】运用示意图说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象【教学目标】1.了解大气各组成成分的作用、大气各垂直分层的特点及与人类的关系。2.了解大气的受热过程。3.了解大气保温作用的基本原理。【教学重难点】1大气对太阳辐射的削弱作用。2大气对对地面的保温作用。【课堂设计及教学过程】【趣味导学】 凤凰传奇的歌曲天蓝蓝中唱到：“天蓝蓝，秋草黄，是心中的天堂”那么为什么在地球上的天空是蓝色的？歌曲东方红中歌词有一句：“东方红，太阳升”，而夕阳红中歌词有一句：“最美不过夕阳红，温馨又从容”为什么朝阳和晚霞是红色的？为什么交通信号灯设置为红黄绿三色？ 蓝天白云 旭日东升 交通信号灯【预习梳理】1 是地球大气最重要的能量来源，其中 被吸收的很少，绝大部分可透过大气到达地面。大气在增温的同时，也向外辐射红外线，其中射向地面的部分被称为 。水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长较长的 。2地面辐射为 ，绝大部分地面辐射被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。 是低层大气主要的直接热源。答案：1太阳辐射 可见光 大气逆辐射 红外线 2长波辐射 地面【课堂探究生成】一、大气的垂直分布探究讨论读图并思考：对流层、平流层的气温随高度变化情况有何不同？ 学生回答，教师总结：( 1 ）对流层大气温度随高度增加而递减。 ( 2 ）平流层大气温度随高度增加而增加。 ( 3 ）高层大气温度随高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。 探究讨论为什么说对流层与人类关系最为密切？ 学生回答，教师总结：因为人类就生活在对流层的底部，可以说是“人类之家”。天气现象复杂多变。近地面的水汽和固体杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。与人们生活和生产活动紧密相关的各种天气现象（云、雨、雾、雪等）都发生在对流层。因此对流层与人类的关系最为密切。平流层与人类的关系也很密切。如臭氧是“地球生命的保护伞”，而臭氧主要集中在平流层，臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，可以说平流层是人类生存环境的天然屏障。探究讨论读图思考平流层中有架大型飞机，为什么飞机是在平流层中飞行呢？ 学生回答，教师总结： 该层水汽含量极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行。友情提醒平流层顶以上的大气，气压很低，空气密度很小，被划为高层大气层。根据人造卫星的探测资料，在 2 000 3 000 公里的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以大致地看作是地球大气的上界。 归纳总结 对流层的特点1.对流层温度随高度升高而递减：（1）地面辐射是对流层热量的直接来源，太阳辐射热量是其根本来源；（2）高度每上升1000米，气温下降6c，这是一个平均数值，在不同地点、不同季节、不同高度是不一致的。拓展延伸对流层的温度随海拔而降低，特殊情况下会出现逆温现象（见下图）。逆温形成后阻碍了空气的对流运动。 2.对流层的厚度因纬度而异：正是由于对流层气温随高度的增加而递减，上冷下热的气温分布有利于空气的对流运动。对流作用的强度因纬度而异：低纬度地区受热多，空气对流旺盛，因而其上届可高达1718千米左右；高纬度地区受热少，其高度则只有8千米9千米；中纬度为12千米左右，（鲁教版教材中图2-2-2“大气的垂直分层”选取的是中纬度为标准的海拔数据。同一地区的对流层高度，一般是夏季较高，冬季较低。3.对流层才有复杂多变的天气现象：由于对流层集中了整个大气四分之三的质量和几乎全部的水汽，空气通过对流运动，使近地面的热量、水汽和杂志等容易向上输送，含有水汽的空气在上升中遇冷凝结而成云致雨，所以天气现象复杂多变。二、对流层大气的受热过程 1大气对太阳辐射的削弱作用对照教材内容，分析大气对太阳辐射的削弱作用表现在哪些方面？ 学生回答，教师总结：大气对太阳辐射的削弱作用主要表现在选择性吸收、散射和反射。 平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？ 学生回答，教师总结：平流层中的臭氧吸收太阳紫外线。可见，大气对太阳辐射的吸收是有选择性的。 总结归纳（ l ）大气对太阳辐射的吸收具有选择性平流层臭氧主要吸收紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳等主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光线却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。由此可见，大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的。 （ 2 ）大气对太阳辐射的反射作用大气对太阳辐射的反射是没有选择性的，所以反射光呈白色。云层的反射作用最为显著。云层越厚，云量越多，反射越强。所以夏季天空多云时，白天的气温不会太高，就是这个道理。此外，大气中的杂质颗粒越大，反射能力越强；颗粒越小，反射能力越差。 为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？为什么阳光未直接进教室，教室却是明亮的？ 学生回答，教师总结：以上这两种现象都是大气的散射作用造成的。多媒体显示 ( 3 ）大气对太阳辐射的散射作用当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分能量，便以这些质点为中心向四面八方散射开来。散射可以改变太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。这种散射是有选择性的，波长越短，散射能力越强。在可见光部分蓝、紫色光波长最短，散射能力最强，所以在晴朗的天空，特别是雨过天晴时，天空呈蔚蓝色。另一种情况是散射作用的质点是颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴等时，它们的散射无选择性，各种波长同样被散射，使天空呈白色。所以，日出前的黎明，日落后的黄昏，以及阴天，在树阴下，在房间里，凡是阳光不能直接照射的地方，仍是明亮的，这些都是大气的散射作用的缘故。 教师总结 综上所述，太阳辐射通过地球大气层时，大气削弱的主要是红外线、紫外线区和可见光的短波部分，而可见光的绝大部分能够透过大气射到地面。可见光集中了太阳辐射一半的能量，所以太阳辐射给予地球表面巨大的能量，是发生在地理环境里各种现象和过程的最重要的能量源泉。2 地面辐射和大气辐射 探究讨论对流层大气主要的直接热源是什么？为什么说地面辐射是长波辐射？学生回答，教师总结：对流层中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射吸收差，但对地面长波辐射吸收能力很强，因而使近地面大气增温。近地面大气又以辐射、对流等方式，把热量传给高一层大气，使大气保存了地面所放出热量的绝大部分（ 75 % 95 % ）。因此，对流层大气主要的直接热源是地面。大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射热量，大气辐射也主要集中在红外线区，所以大气辐射也是长波辐射。大气辐射热一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射正好相反，故称为大气逆辐射。大气逆辐射又把热量还给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用，使地面温度变化比较缓和。天空有云，特别是浓密的低云，大气逆辐射更强，多云的夜晚通常比晴朗的夜晚暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。归纳总结综上所述，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透过大气射到地面上，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射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。人们把大气的这种作用，称为大气温室效应。 教师指导 我们学习了大气的热力作用，实际上主要体现在太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射这四种辐射之间的关系，下面我们再来看这四种辐射的关系。同学们在下面结合所学知识，分组讨论一下，画出简图，深刻理解大气的热力作用，掌握本课重点内容。多媒体显示要明白大气的温室效应，我们应重点弄清太阳辐射与地面辐射、大气辐射等之间的关系。如图 1 ，这种关系主要表现在以下两方面：一方面是大气对地面长波辐射的吸收能力很强，从而将地面放出的热量保存在大气中，二是大气逆辐射将大部分热量返还给地面，在一定程度上弥补了地面辐射损失的热量，正是这种关系，才使得大气对地面具有保温作用，我们可以借助于上述简图分析说明大气保温效应的三个物理过程： ( 1 ）太阳辐射到达地面后，地面吸收太阳辐射而增温； ( 2 ）地面增温后产生地面长波辐射，大气又强烈吸收地面辐射而增温； ( 3 ）大气增温后又产生大气长波辐射，一小部分射向宇宙空间而散失，剩余的绝大部分射向地面，我们称之为“大气逆辐射”（如图 1 ）。大气逆辐射在很大程度上弥补了地面辐射所损失的能量，从而起到了对地面的保温作用。 教师总结从大气对地面的保温作用这一过程中，我们不难得出这样的结论： ( l ）地面辐射是近地面大气（对流层）的主要的直接的热量来源，而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射。 ( 2 ）太阳辐射是地球上（地面和大气）的根本能量来源。（ 3 ）对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。它们之间的关系如图 2 。 易错点提醒温室保温和大气保温原理的区别。 大气保温作用原理是三个物理过程：(1)太阳辐射到达地面，地面吸收热量；(2)地面辐射热量被大气吸收；(3)大气逆辐射归还地面损失热量。总体说是“短波进的来，长波出不去”的过程。温室保温原理是：由于玻璃或者塑料薄膜的阻断作用，温室内的红外线长波辐射不能通过，使室内外无法以对流或湍流的形式进行热交换，使大部分热量保存在室内，所以温室内气温高于温室外。3 影响地面辐射的主要因素 ( 1 ）纬度因素探究讨论为什么不同纬度地区的地面辐射会有差异？ 学生回答，教师总结：地球表面不同纬度的地区，由于太阳直射点的南北移动，太阳高度有差异，会对地表获得的太阳辐射有影响。因为太阳高度越大的地区，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，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。 太阳高度不同， 等量太阳辐射在地面的散布面积不同； 经过大气的路程长短不同，被削弱程度不同。地面得到的太阳辐射不同，地面辐射也就不同。 ( 2 ）下垫面因素 思考：什么样的下垫面反射率最高？反射的多少跟地面得到的多少、地面辐射的多少有什么关系？ 学生回答，教师总结：反射的越多，地面得到的越少；地面辐射的越少，大气得到的就越少。 ( 3 ）其他因素：如气象因素。 【课时小结】【巩固练习】一、单项选择题。1大气对太阳辐射削弱作用中的选择性特征主要是指()大气的吸收作用有选择性 大气的反射作用有选择性 大气的散射作用有选择性 以上三种作用都有选择性a b c d 读“大气垂直分层图”，回答24题。2图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()a. b. c. d.3.对短波通信具有重要意义的电离层位于()a层顶部 b层底部 c层中部 d层4.下列关于、层可能出现的现象描述不正确的是()a飞机在层飞行有时会出现颠簸现象b飞机在层飞行时，飞行员感觉是万里无云c在层中有时会出现气温随高度增加上升的现象d在层沐浴阳光时不会损伤皮肤下图中各箭头及其代表符号、表示太阳、地面、大气、宇宙空间之间的热力作用，其中包括太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、大气对太阳辐射的削弱作用（吸收、反射和散射）。读图回答56题。5我国青藏高原的纬度比云贵高原高，但年太阳辐射总量比云贵高原大，其原因主要与图中的哪个因素数值大小有关()a. b. c. d.6四川盆地与青藏高原纬度相当，但年平均气温比青藏高原高得多，其原因与图中的哪个因素数值大小有关()a.b. c. d.读下图，完成78题。7近地面大气的主要的、直接的热源是()a地面辐射 b太阳辐射c大气辐射 d大气逆辐射8大气对地面的保温作用以及它们在图中对应字母的组合，正确的是()a到达地面的太阳辐射ab大气的反射作用dc大气的吸收作用bd大气的逆辐射作用c9图中四地昼夜温差最小的是()10在交通信号中，常用“绿灯行，红灯停”，其科学道理是()a红灯鲜艳美丽，绿灯柔和醒目b与大气对不同波长光的散射有关c与大气对不同波长光的反射有关d与大气对不同波长光的吸收有关二、判断题11 太阳辐射是近地面大气最根本的热量来源。() 12 对地面起保温作用的是地面辐射。() 13 大气对太阳辐射的吸收、反射和散射都具有选择性，所以阴天白天的气温比晴天低。()14 大气逆辐射，能补偿地面热量的损失，从而对地面起到保温作用。()15 温室保温和大气保温原理相同。()三、综合题16读下图，完成下列问题。(1)此图表示大气对地面保温作用的过程，写出相应的辐射名称的代号：图中表示地面吸收的长波辐射是_，短波辐射是_。表示大气吸收的短波辐射是_，长波辐射是_，能使大气增温的辐射是_，能对地面起保温作用的辐射是_。被反射和散射回宇宙空间的是_。(2)其中_降低了白天的最高气温，_提高了夜间的最低气温，从而_了气温日较差。【变式拓展延伸】17下图为“某城某日清晨低层大气剖面”，据此回答问题。(1)图中气温分布异常部分是、中的_，判断理由是_。(2)该城市工业高度集中，当天发生了重大的烟雾事件，造成这一事件的人为原因是_；气象原因是_；地形原因是_。【教学反思】【备课素材集锦】 难以忽视的真相影片推荐：纪录片难以忽视的真相。难以忽视的真相（an inconvenient truth）是一部有关气候变迁的纪录片，其中特别关注全球变暖现象。电影由戴维斯古根海姆执导、前美国副总统戈尔主演。此片获得第79届奥斯卡金像奖最佳纪录片,由melissa etheridge演唱的主题曲i need to wake up获得最佳歌曲奖。难以忽视的真相也是一本由戈尔编写之书籍的名称，这本书曾在2006年7月2日1和8月13日成为纽约时报的销售排行榜第一名，并在数个月后再次登上冠军之位。上网收索 大气的保温效应【参考答案及解析】1.c 【解析】：大气的吸收和散射作用具有选择性，反射作用没有选择性。2.b 3.d 4.d 【解析】：两曲线的区别在于，气温随海拔升高曲线的拐弯处应大致与对流层、平流层、高层大气的分界相吻合，故此选择。电离层位于高层大气中。平流层中有臭氧层，能强烈吸收紫外线。