高中地理《大气受热过程和大气运动》教学设计

高中地理《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解读分析《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”。本节以太阳辐射为能量核心起点，遵循“太阳暖大地—大地暖大气—大气还大地”的逻辑主线，系统阐释大气受热过程的核心机制，并以此为理论基础推导热力环流形成原理。教材通过示意图具象化、实验模拟直观化、案例对比差异化等呈现方式，引导学生厘清大气受热过程的能量传递路径，掌握热力环流的形成逻辑，并能运用相关地理原理解释海陆风、山谷风、城市热岛效应等典型自然与人文现象。本节内容是衔接大气基础性质与天气、气候形成机制的关键纽带，为后续气压带风带、季风环流等核心知识的学习奠定理论基础，具有承上启下的重要地位。二、教学目标与教学重难点（一）教学目标人地协调观：通过剖析大气受热过程对地球昼夜温差的调控机制，认知大气层作为地球生命存续的重要保障，树立基于地理原理的节能环保观念。例如，对比地球与月球昼夜温差差异，深化对大气保温作用生命支撑价值的理解。综合思维：整合太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射等核心要素，构建大气受热过程与热力环流的关联性认知框架，形成系统的地理思维。例如，通过绘制热力环流示意图，厘清气压差与气流运动的因果逻辑链。区域认知：对比不同纬度（赤道与两极）、不同下垫面（陆地与海洋）的大气受热差异，分析区域地理特征对大气运动的影响。例如，结合青藏高原海拔高、空气稀薄的区域特征，解释其昼夜温差大的成因。地理实践力：通过实验模拟、动态模型观察、示意图绘制等实践活动，提升对大气受热与运动过程的直观认知和动手操作能力。例如，利用玻璃箱实验验证大气逆辐射的保温作用，借助热力环流动画理解气流运动规律。（二）教学重难点重点：大气受热过程的能量传递路径（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“高凸低凹”规律与气流运动的关联性。难点：大气逆辐射的保温机制阐释；等压面空间分布的空间想象能力培养；气压差与风力大小的定量与定性判断。可通过等高线类比教学、动态模型演示等方式突破难点。三、教学过程（一）情境导入：地球与月球的“温差之谜”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℃，月球昼夜温差约300℃，月球白天阳光直射区域温度可达127℃，夜晚降至183℃），提出核心问题：“为何地球如同覆盖了一层‘天然保温被’，而月球却温差悬殊？这层‘保温被’与地表风的形成存在怎样的关联？”引导学生聚焦大气层的温度调节功能，激发探究大气受热与运动规律的兴趣。（二）新课讲授：大气受热过程的“三维逻辑链”1.太阳暖大地：能量输入与削弱过程知识讲解：太阳辐射是地球表层能量的根本来源，其传播过程需穿越大气层。大气对太阳辐射具有选择性削弱作用，具体表现为：臭氧主要吸收紫外线，水汽和二氧化碳主要吸收红外线，对可见光吸收较少；云层、尘埃等通过反射作用阻挡部分太阳辐射；空气分子、微小尘埃通过散射作用分散太阳光（其中蓝光波长较短，散射能力强，使天空呈现蓝色）。实验演示：开展玻璃箱对比实验模拟大气削弱作用。设置两组实验装置，一组玻璃箱覆盖透明塑料膜（模拟大气层的削弱作用），另一组为裸露玻璃箱（无大气模拟）。用强光均匀照射两组装置相同时间后，同步测量箱内温度，观察到覆盖塑料膜的箱内温度低于裸露组，直观验证大气对太阳辐射的削弱效应。案例分析：以“青藏高原昼夜温差大”为案例，引导学生分析：青藏高原海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的选择性削弱作用较弱，白天太阳辐射能更多直达地面，地面快速增温；夜间大气逆辐射弱，地面热量散失快，最终形成“昼热夜凉”的温差特征。2.大地暖大气：能量传递与热源形成知识讲解：地面吸收太阳辐射后温度升高，以长波辐射的形式向大气释放热量。近地面大气中的水汽、二氧化碳等温室气体对地面长波辐射具有强吸收能力，因此地面是近地面大气的主要且直接热源。动态模型：播放热力环流动态动画，可视化展示地面受热不均引发的空气垂直运动过程。以夏季海陆热力差异为例，动画呈现：陆地比热容小，升温速率快，近地面空气受热膨胀上升，形成低压区；海洋比热容大，升温速率慢，近地面空气冷却收缩下沉，形成高压区，水平方向空气由高压区流向低压区，最终形成海陆风。学生活动：绘制海陆风（白天海风、夜晚陆风）示意图，要求标注高低压中心位置、气流垂直运动方向与水平运动方向。教师通过课堂巡视、抽样展示等方式，点评示意图中的典型错误（如高压低压标注颠倒、气流方向错误等），强化气压差与气流运动的因果关联认知。3.大气还大地：能量反馈与保温效应知识讲解：大气吸收地面长波辐射后温度升高，同时向外辐射能量，其中大部分辐射能量向下指向地面，称为大气逆辐射。大气逆辐射能够补偿地面辐射散失的热量，形成“大气保温效应”，减少地表热量流失。案例延伸：结合生活实例分析保温效应的应用：温室大棚的塑料薄膜或玻璃允许太阳短波辐射进入棚内，阻挡棚内地面长波辐射向外散失，使热量在棚内积聚，实现温度提升；秋冬季节农田人造烟雾，通过增加大气中尘埃、水汽含量，增强大气逆辐射，减少地面热量散失，从而防范霜冻灾害。探究问题：组织学生小组讨论“若地球失去大气层，地表自然环境将发生哪些连锁变化？”引导学生从温度调节（温差急剧扩大）、气压状态（近地面无大气压强）、大气运动（无热力环流与风）、降水过程（无水汽循环，无降水）等维度展开分析，培养综合思维能力。（三）深化探究：热力环流的“实践应用场景”1.城市热岛效应：人文因素引发的热力环流案例分析：展示城市与郊区气温空间分布图（城市中心气温高于郊区，呈现“中心热、四周凉”的分布特征），解析城市热岛效应的形成机制：城市区域建筑物密集、人口集中，工业生产、交通运输、居民生活等活动排放大量人为热；同时城市绿地、水体面积占比较低，地表比热容小，升温快，导致城市近地面气温高于郊区。夜间，城市近地面空气受热上升，郊区近地面空气冷却下沉，水平方向上郊区空气流向城市，形成城郊热力环流。角色扮演：开展“化工厂选址论证”主题活动。学生分为“生态环境保护组”与“企业规划组”：生态环境保护组需基于热力环流原理，论证化工厂应避开城区主导风上风向及城郊环流圈影响范围，避免污染物通过气流扩散至居民区；企业规划组需提出烟囱加高、废气净化处理、余热回收等污染防控与节能减排工程措施。通过小组答辩、互评打分，评选“最优选址方案”，强化地理原理的实践应用能力。2.山谷风与海陆风：自然因素主导的热力环流对比分析：引导学生梳理山谷风与海陆风的异同点，构建热力环流类型对比表：对比维度山谷风海陆风形成原因地形起伏导致的地面受热不均海陆热力性质差异导致的地面受热不均昼夜差异白天：山坡升温快，空气上升，山谷空气下沉，形成谷风；夜晚：山坡降温快，空气下沉，山谷空气上升，形成山风白天：陆地升温快，空气上升，海洋空气下沉，形成海风；夜晚：陆地降温快，空气下沉，海洋空气上升，形成陆风影响因素地形坡度、山谷走向、地表覆盖类型海陆分布格局、海陆比热容差异、季节变化实验模拟：利用长方体玻璃缸、热水、冰块、香烟开展山谷风模拟实验。在玻璃缸两端分别放置热水（模拟山坡白天升温或山谷夜晚保温）和冰块（模拟山谷白天降温或山坡夜晚降温），点燃香烟置于玻璃缸中部，观察烟雾的运动轨迹，直观验证山谷风的形成原理与气流运动方向。（四）能力提升：风的“受力分析体系”1.水平气压梯度力：风的形成原动力知识讲解：水平气压梯度力是促使大气由高压区流向低压区的直接动力，其方向垂直于等压线，由高压指向低压。等压线的疏密程度反映气压梯度大小，等压线越密集，气压梯度越大，水平气压梯度力越强，风力越大；反之则风力越小。示意图绘制：学生绘制水平气压梯度力示意图，要求标注等压线分布、高压区与低压区、水平气压梯度力方向，并注明等压线疏密与风力大小的关系。教师进行集中点评，纠正方向标注错误、梯度力与等压线夹角不当等问题。2.地转偏向力与摩擦力：风的方向调控因素知识讲解：地转偏向力是地球自转产生的惯性力，其方向与物体运动方向垂直，北半球向右偏转，南半球向左偏转，赤道地区无偏转，仅改变风向，不影响风力大小；摩擦力是近地面大气运动时受到的地表阻力（如地形、植被、建筑物等），其方向与风向相反，既减小风力，又使近地面风向与等压线呈斜交状态。案例分析：对比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、摩擦力共同作用，风向与等压线呈30°45°夹角；高空风（通常指海拔1500米以上）受地表摩擦力影响极小，仅受水平气压梯度力与地转偏向力作用，当二力平衡时，风向与等压线平行。学生活动：绘制近地面风与高空风的受力分析示意图，标注各力的方向、大小关系及最终风向。通过小组合作探究、教师精讲点拨，提升学生的空间建模能力与逻辑分析能力。（五）课堂小结与作业布置1.课堂小结教师运用思维导图梳理本节课知识体系，明确大气受热过程（太阳辐射→地面辐射→大气逆辐射）与热力环流形成的逻辑关联，强调核心知识点（大气削弱作用、保温作用、等压面规律、风的受力分析）与重难点突破方法。学生补充完善课堂笔记，提出尚存疑问，教师集中解答并强化知识巩固。2.作业布置基础作业：绘制大气受热过程完整示意图，清晰标注能量传递方向、关键辐射类型（太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射）及大气削弱作用、保温作用的关键环节。探究作业：观察家庭空调安装位置特征（制冷模式下多安装于高处，制热模式下多安装于低处），运用热力环流原理解释其设计合理性，撰写200字左右的分析报告。拓展作业：结合城市热岛效应与热力环流原理，分析“城市通风廊道”的设计逻辑，从廊道走向、宽度、地表覆盖类型等方面提出优化建议，形成简短方案。四、教学反思与评估（一）成功之处通过实验模拟、动态模型演示、案例对比分析等多元化教学手段，将抽象的大气受热与运动过程具象化，有效突破等压面空间想象、大气逆辐射机制等教学难点；情境导入、角色扮演、小组探究等任务设计，实现理论知识与实践应用的深度联结，培养学生的综合思维与地理实践力。（二）改进方向针对部分学生对等压面空间分布规律理解不透彻、大气逆辐射保温机制认知模糊等问题，可增加等高线与等压面的对比教学课件、大气逆辐射微观动态模型等教学资源；优化实验设计，增加实验数据记录与分析环节，提升实验的定量