“大气组成与受热过程”教案

“大气组成与受热过程”教案课题名称大气的组成与受热过程教学目标1、 知识与技能目标（1）能说出大气的组成和垂直分层。（2）能总结出对流层、平流层和高层大气的特点。（3）能画出太阳辐射和地面辐射、大气逆辐射之间的关系示意图。（4）能列举影响地面辐射的因素，并说明其原因。2、 过程与方法目标通过对大气的组成与受热过程的学习，在尝试解释说明大气与太阳辐射、地面辐射、大气辐射与大气逆辐射之间的关系的过程中，体会归纳、总结、概括、提炼及运用书面语言准确表达思想的方法。3、情感、态度与价值观运用大气的受热过程知识解决生活和生产中的实际问题，养成理论联系实际的学习习惯，感悟地理科学的应用价值。教学重点与难点重点：大气的垂直分层；大气对太阳辐射的削弱作用；大气对地面的保温作用；影响太阳辐射强度的因素。难点：大气对太阳辐射的削弱作用；大气对地面的保温作用；影响太阳辐射强度的因素。教学方法讲解教学、图表演示、归纳总结教学用具多媒体课件课时安排一课时主要环节与时间教师（讲解、提问、演示等）活动学生活动新课导入时间：0—2分钟好了，同学们，现在开始上课。大家先来看几幅图片（展示图片），大家知道这是什么吗？有梦幻的极光，有神奇的流星，有美丽的蓝天白云，这就是与我们生活息息相关的大气，也是我们这节课要学习的内容——大气的组成与受热过程。欣赏、思考新课展示与运用练习大气的组成时间：2—10分钟首先，我们来看大气的组成。大气是由多种气体混合组成的气体和悬浮其中的水分及杂质组成。这个混合组成的气体就叫做干洁空气。干洁空气主要包括氮气、氧气、氩气和二氧化碳，另外还有臭氧、氦气等稀有气体。N是地球上生物体的基本成分，可以稳定大气性状，占总量的75%以上。O是一切生物维持生命活动不可缺少的物质，占20%以上。CO是光合作用基本原料，对地表有保温作用，只占0.03%。O可以使地表生物免受太阳紫外线伤害。而水汽和固体杂质则是成云致雨的必要条件。再来看大气的垂直分层。大气圈可以分为5个层次，分别是对流层、平流层、中间层、热层（电离层）和散逸层。通常我们把中间层、热层和散逸层统称为高层大气。对流层是大气层的最底层，厚度只有十几千米，是各层中最薄的一层。对流层的温度随高度升高而递减，高度每上升1000米，气温下降6℃。这是因为对流层大气的热能来源除直接吸收一小部分太阳辐射外，绝大部分来自地面。因而愈近地表就愈近热源，大气获得的热量就多，气温就愈高；相反，愈远离地表，气温就愈低。对流层大气有强烈的对流运动，对流层由此得名。造成这层大气对流的原因，有地表（主要海、陆）受热不均引起的热力对流、地表起伏不平引起的动力湍流以及冷暖空气交汇引起的强迫升降等。对流层的高度随纬度增高而降低，在低纬地区大约17~18km，中纬度地区大约10~12km，高纬地区仅有8~9km。并且天气现象复杂多变。这一方面是由于空气的对流运动把地表的水汽、杂质能经常向高空输送，另一方面是高空的低温利于水汽的凝结和云滴成长为雨滴。平流层温度随高度增加而迅速升高，主要原因是平流层的热能主要来源于对太阳辐射（主要是紫外辐射）的吸收，特别是臭氧的吸收。平流层大气由于温度垂直分布是递增的，不利于气流的对流运动发展，因而气流运动以平流为主。由于气流平稳、能见度好，是良好的飞行层次。高层大气空气稀薄，气压低，空气密度很小。存在大量电离子，电离子是由气体成分在强烈太阳紫外辐射和宇宙射线作用下，处于高度电离状态形成。具有吸收和反射无线电波的能力，能使无线电波在地面和电离层间经过多次反射，传播到远方。分析、总结大气层的基本特点大气对太阳辐射的削弱作用时间：10—20分钟接下来我们来学习大气的受热过程。大家来看这幅图片（展示图片），本来100%的太阳辐射到达地面的就只有47%，这是大气对太阳辐射的吸收、反射和散射导致的。这个现象就是大气对太阳辐射的削弱作用。它的主要表现就是选择性吸收、反射和散射。吸收作用：大气对太阳辐射的吸收具有选择性。平流层大气中的臭氧主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长波长较长的红外线。大气对可见光的吸收很少。反射作用：云层和较大颗粒的尘埃对太阳辐射的反射作用较明显，以云的反射作用最显著，但它是无选择性的。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。其中波长较短的蓝色光最容易被散射。散射具有一定的选择性。下面这幅表格就具体说明了太阳辐射经过大气层时发生的情况。太阳辐射总体波长范围：0.15~4微米紫外光可见光红外光占太阳辐射能的比例7%（包括X射线和γ射线）50%43%波长（微米）小于0.1750.175~0.400.40~0.76大于0.76经过大气层时发生的情况几乎完全被上层大气吸收绝大部分被臭氧层吸收波长较短的蓝色光等为大气分子所散射，水汽、云和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，绝大部分可见光能够直接到达地面对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光下面，我们来做几道题巩固一下所学内容。1、读太阳辐射与大气和地面的关系示意图，回答下列问题。（1）图中A表示大气对太阳辐射的_____作用，它使太阳辐射向_____（方向）散开。（2）图中B表示_____作用。（3）图中臭氧能吸收_____，它主要分布在_____层。（4）图中二氧化碳、水汽、尘埃能吸收_____，它们主要分布在_____层。答案：散射四面八方反射紫外光平流红外光对流2、大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？各有什么特点？答案：大气对太阳辐射的削弱作用，主要有吸收、散射和反射三种形式。吸收和散射具有选择性，主要选择吸收波长较长的红外光和波长较短的紫外光；太阳辐射可见光部分中波长较短的蓝色光容易被散射；反射则无选择性，像反光镜一样把光线反射回宇宙空间。3、为什么晴朗的天空多呈蔚蓝色？答案：波长较短的蓝色光容易被空气分子所散射，空气越洁净，这种散射越明显，因此晴朗的天空多呈现蔚蓝色。观察、思考、练习、回答大气对地面的保温作用时间：20—30分钟通过这几个题目看出来同学们都掌握的不错，接下来进入我们下一个知识点的讲解——大气对地面的保温作用。大气削弱了太阳辐射，同时，对地面也具有保温效应。我们先来学习几个基本概念。地面辐射：地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又持续向外释放辐射能量，形成地面辐射。通常根据辐射波长的差异，将太阳辐射称为短波辐射，而将地面辐射称为长波辐射。大气辐射：大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量，即大气辐射。它也属于长波辐射。大气逆辐射：射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。如图所示，太阳辐射射向地球，除开一部分被大气吸收、反射和散射，剩下的都被地面吸收，使地面增温。这一过程叫做“太阳暖大地”。地面吸收得辐射转化为地面辐射，一部分射向宇宙空间，一部分被大气吸收，使大气增温。这一过程叫做“大地暖大气”。大气吸收得辐射又转化为大气辐射，一部分射向宇宙空间，一部分射向地面，使地面增温，射向地面的辐射叫做大气逆辐射。这一过程叫做“大气还大地”。为了更加了解这几个过程，我们来做几个题目。1、读大气对地面的保温作用图，分析回答下列问题。（1）图中字母代表的箭头含义分别是：A________________；B_________________；C________________；D________________；G________________；I________________。（2）从数量上看，A＞D的原因是_______________。图中Ⅰ的作用是___________________________________。（3）比较晴天与阴天气温日较差的大小：___________，其原因是什么？答案：太阳辐射大气吸收的太阳辐射大气反射、散射的太阳辐射到达地面的太阳辐射大气吸收的地面辐射大气逆辐射大气的削弱作用补偿地面损失的热量晴天大，阴天小晴天：白天大气的削弱作用弱，温度高；夜晚大气逆辐射弱，温度低，温差大。阴天：白天大气的削弱作用强，温度不高；晚上大气逆辐射强，温度不低，故温差较小2、为什么地球表面的昼夜温差远不如月球表面大？答案：月球表面大气稀薄，白天大气削弱作用弱，地面吸收的太阳辐射多，大气增温快，导致月面温度高；夜晚大气的保温作用弱，地面损失的辐射多，大气降温快，导致月面温度低，所以昼夜温差大。地球上存在大气，白天大气削弱了到达地面的太阳辐射，地面温度不太高；夜晚地面辐射的绝大部分热量被近地面大气吸收，又以大气逆辐射形式还给地面，使地面增温，地面温度不太低，所以昼夜温差小。3、深秋至第二年早春季节，霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚？答案：晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射热量散失得多，致使地面温度低，所以深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚。4、每年深冬季节，我国北方地区的农民常用人造烟雾的办法，使地里的蔬菜免遭冻害，其原理是什么？答案：人造烟幕中含有大量的二氧化碳、水汽、尘埃，能强烈吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可以防御霜冻。观察、思考、练习、回答影响地面辐射的因素时间：30—40分钟同学们都回答的非常不错，看来这个知识点已经都掌握了，那我们就来学习本节课最后一个知识点——影响地面辐射的主要因素。地面辐射并不是每个地方都相同的，而影响地面辐射的主要因素有两个：纬度因素和下垫面因素。首先来讲纬度因素。纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大气的路程长短各异，尤其是太阳光线照射水平地面的角度不同。这是太阳辐射强度由低纬向两极递减的重要原因。同样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也就越强。从图中可以看出，太阳高度愈大，等量的太阳辐射在地表分布的面积愈小，光热愈集中，同时太阳辐射经过大气的路程愈短，被大气削弱得愈少，单位面积获得的太阳辐射能愈多；反之，获得的太阳辐射能愈少。再来看下垫面因素。下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面。下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同。这就使世界各地地面辐射的变化，并不完全与纬度的变化相一致。比如，新雪的反射率达到84%—95%，而海洋只达到了7%，它们的地面辐射也就不同。当然，影响因素不只这两种，还有其他因素。其中气象因素的影响最大。例如，同一地区，晴天的日较差要比阴雨天的大。同样的，讲完了这个知识点，我们来做几道小题目。1、为什么七月份世界最热地方在北纬20——30度的大陆沙漠地区？答案：太阳直射纬度附近，得到太阳辐射多；沙漠少云雨，削弱作用少；沙漠吸收快，增温迅速。2、为什么南极洲成为世界寒冷中心？答案：纬度高，得到的太阳辐射少；地面为冰雪覆盖，发射大；海拔高，大气保温作用弱；风速大，加剧寒冷程度。3、我国一月最低气温出现在漠河的原因是什么？答案：纬度高，太阳高度角小且白昼短，得到太阳辐射少；离冬季风源地近，影响强。回