大气受热过程和大气运动教学设计-高中地理人教版

《大气受热过程和大气运动》教学设计一、教学内容与课标要求表1课程标准内容要求与解读分析内容要求《普通高中地理课程标准（2017年版）》要求“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”。本节内容以太阳辐射为能量起点，通过“太阳暖大地—大地暖大气—大气还大地”的逻辑链条，阐释大气受热过程的核心机制，并以此为基础推导热力环流原理。教材通过示意图、实验模拟、案例对比等方式，引导学生理解大气受热过程的能量传递关系，掌握热力环流的形成原理，并运用地理原理解释海陆风、山谷风、城市热岛效应等自然现象。本节内容是理解天气与气候形成机制的基础，为后续学习气压带风带、季风环流等知识奠定基础，具有承上启下的关键作用。二、教学目标与教学重难点人地协调观：通过分析大气受热过程对地球昼夜温差的影响，理解大气层对地球生命的意义，树立节能环保意识。例如，对比地球与月球昼夜温差差异，引导学生认识大气保温作用对生命生存的重要性。综合思维：结合太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射等要素，分析大气受热过程与热力环流的关联性，形成系统认知。例如，通过绘制热力环流示意图，理解气压差与气流运动的因果关系。区域认知：对比不同区域（如赤道与两极、陆地与海洋）的大气受热差异，理解区域纬度、海陆位置对大气运动的影响。例如，分析青藏高原昼夜温差大的原因，结合其海拔高、空气稀薄的特点，解释大气逆辐射弱的影响。地理实践力：通过模拟实验（如玻璃箱升温实验）、动态模型（如热力环流动画）等实践，提升对大气受热与运动的直观认知。例如，利用玻璃箱实验观察不同覆盖条件下温度变化，验证大气逆辐射的保温作用。重难点重点：大气受热过程的能量传递关系（太阳辐射→地面辐射→大气逆辐射）；热力环流的形成原理及等压面凹凸与气流运动的关联性。难点：大气逆辐射的保温作用机制；等压面空间想象与气压差、风力大小的判断。例如，通过等高线类比教学，帮助学生理解等压面“高凸低凹”的规律。三、教学过程（一）情境导入：地球与月球的“温度密码”教师展示地球与月球昼夜温差对比数据（地球昼夜温差约30℃，月球约300℃），提出问题：“为何地球像盖了一层‘保温被’？这层‘被子’如何影响风的形成？”引导学生思考大气层对地球温度调节的作用，激发探究兴趣。（二）新课讲授：大气受热过程的“三步曲”第一步：太阳暖大地知识讲解：太阳辐射是地球能量的根本来源，但需穿过厚厚的大气层才能到达地面。大气对太阳辐射具有削弱作用，包括吸收（臭氧吸收紫外线、水汽和二氧化碳吸收红外线）、反射（云层和尘埃反射太阳光）和散射（空气分子散射蓝光，使天空呈蓝色）。实验演示：利用玻璃箱实验模拟大气削弱作用。设置两组玻璃箱，一组覆盖透明塑料膜（模拟大气层），另一组裸露。用强光照射后测量箱内温度，发现覆盖塑料膜的箱内温度较低，说明大气层对太阳辐射的削弱作用。案例分析：分析“青藏高原昼夜温差大”的原因。青藏高原海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，白天太阳辐射强，地面升温快；夜晚大气逆辐射弱，地面热量散失快，导致昼夜温差大。第二步：大地暖大气知识讲解：地面吸收太阳辐射后增温，以长波辐射的形式向大气传递热量。近地面大气中的水汽和二氧化碳主要吸收地面长波辐射，因此地面是近地面大气的主要、直接热源。动态模型：播放热力环流动画，展示地面受热不均导致空气垂直运动的过程。例如，夏季陆地升温快，空气上升形成低压区；海洋升温慢，空气下沉形成高压区，从而产生海陆风。学生活动：绘制海陆风示意图，标注高低压位置和气流运动方向。教师点评并纠正错误，强化对气压差与气流运动关系的理解。第三步：大气还大地知识讲解：大气在增温的同时向外辐射能量，其中大部分向下射向地面，称为大气逆辐射。大气逆辐射将热量还给地面，补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。案例延伸：分析“温室大棚”的原理。温室大棚的塑料薄膜或玻璃允许太阳短波辐射进入，但阻挡地面长波辐射散失，从而将热量保留在棚内，提高温度。类似地，秋冬季节人造烟雾防霜冻也是通过增强大气逆辐射实现的。探究问题：若地球失去大气层，地表自然环境将发生哪些变化？引导学生从温度、气压、风、降水等角度思考，培养综合分析能力。（三）深化探究：热力环流的“生活应用”城市热岛效应案例分析：展示城市与郊区温度对比图，解释城市热岛效应的形成原因。城市建筑物密集、人口多，人为热排放多，且绿地和水体少，导致城市气温高于郊区。夜晚，城市近地面空气上升，郊区空气下沉，形成城郊风。角色扮演：学生分组扮演“环保局”和“企业代表”，讨论化工厂选址问题。环保局需用热力环流原理论证选址依据（避免污染居民区），企业代表提出减少污染的工程措施（如增高烟囱）。通过互评环节，评选“最佳方案”，强化地理原理的实际应用价值。山谷风与海陆风对比分析：引导学生对比山谷风与海陆风的异同点。两者均由地面冷热不均引起，但山谷风受地形影响，白天山谷升温慢、空气下沉，夜晚山谷降温慢、空气上升；海陆风受海陆热力性质差异影响，白天陆地升温快、空气上升，夜晚陆地降温快、空气下沉。实验模拟：利用长方体玻璃缸、热水、冰块和香烟模拟山谷风。将热水和冰块分别放在玻璃缸两端，点燃香烟观察烟的运动轨迹，验证山谷风的形成原理。（四）能力提升：风的“受力分析”水平气压梯度力知识讲解：水平气压梯度力是形成风的直接原因，其方向垂直于等压线，由高压指向低压。等压线越密集，气压差越大，风力越强。示意图绘制：学生绘制水平气压梯度力示意图，标注方向和大小关系。教师点评并纠正错误，强化对气压差与风力关系的理解。地转偏向力与摩擦力知识讲解：地转偏向力使风向在北半球向右偏转，在南半球向左偏转；摩擦力使风向与等压线斜交，且摩擦力越大，风向与等压线的夹角越大。案例分析：分析近地面风与高空风的差异。近地面风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，风向与等压线斜交；高空风仅受水平气压梯度力和地转偏向力作用，风向与等压线平行。学生活动：绘制近地面风与高空风受力分析图，标注力的方向和风向。教师点评并总结规律，提升空间建模能力。（五）课堂小结与作业布置课堂小结：教师利用思维导图归纳知识体系，强调大气受热过程与热力环流的逻辑关系。学生补充笔记，提出疑问，教师解答并巩固重点知识。作业布置：基础作业：绘制大气受热过程示意图，标注能量传递方向。探究作业：观察家庭空调安装位置（高处制冷、低处制热），用热力环流原理解释其合理性（200字）。拓展作业：分析“城市通风廊道”的设计原理，结合热力环流原理提出优化建议。教学反思与评估成功之处：通过实验模拟、动态模型和案例对比，将抽象过程具象化，有效突破教学难点；情境任务设计联结理论与实践，培养学生综合分析能力。改进方向：部分学生对等压面空间想象困难，可增加等高线类比教