“大氣組成與受熱過(guò)程”教案

“大氣組成與受熱過(guò)程”教案課題名稱(chēng)大氣的組成與受熱過(guò)程教學(xué)目標(biāo)1、 知識(shí)與技能目標(biāo)（1）能說(shuō)出大氣的組成和垂直分層。（2）能總結(jié)出對(duì)流層、平流層和高層大氣的特點(diǎn)。（3）能畫(huà)出太陽(yáng)輻射和地面輻射、大氣逆輻射之間的關(guān)系示意圖。（4）能列舉影響地面輻射的因素，并說(shuō)明其原因。2、 過(guò)程與方法目標(biāo)通過(guò)對(duì)大氣的組成與受熱過(guò)程的學(xué)習(xí)，在嘗試解釋說(shuō)明大氣與太陽(yáng)輻射、地面輻射、大氣輻射與大氣逆輻射之間的關(guān)系的過(guò)程中，體會(huì)歸納、總結(jié)、概括、提煉及運(yùn)用書(shū)面語(yǔ)言準(zhǔn)確表達(dá)思想的方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀運(yùn)用大氣的受熱過(guò)程知識(shí)解決生活和生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，養(yǎng)成理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)習(xí)慣，感悟地理科學(xué)的應(yīng)用價(jià)值。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：大氣的垂直分層；大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用；大氣對(duì)地面的保溫作用；影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素。難點(diǎn)：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用；大氣對(duì)地面的保溫作用；影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素。教學(xué)方法講解教學(xué)、圖表演示、歸納總結(jié)教學(xué)用具多媒體課件課時(shí)安排一課時(shí)主要環(huán)節(jié)與時(shí)間教師（講解、提問(wèn)、演示等）活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)新課導(dǎo)入時(shí)間：0—2分鐘好了，同學(xué)們，現(xiàn)在開(kāi)始上課。大家先來(lái)看幾幅圖片（展示圖片），大家知道這是什么嗎？有夢(mèng)幻的極光，有神奇的流星，有美麗的藍(lán)天白云，這就是與我們生活息息相關(guān)的大氣，也是我們這節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——大氣的組成與受熱過(guò)程。欣賞、思考新課展示與運(yùn)用練習(xí)大氣的組成時(shí)間：2—10分鐘首先，我們來(lái)看大氣的組成。大氣是由多種氣體混合組成的氣體和懸浮其中的水分及雜質(zhì)組成。這個(gè)混合組成的氣體就叫做干潔空氣。干潔空氣主要包括氮?dú)?、氧氣、氬氣和二氧化碳，另外還有臭氧、氦氣等稀有氣體。N是地球上生物體的基本成分，可以穩(wěn)定大氣性狀，占總量的75%以上。O是一切生物維持生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)，占20%以上。CO是光合作用基本原料，對(duì)地表有保溫作用，只占0.03%。O可以使地表生物免受太陽(yáng)紫外線(xiàn)傷害。而水汽和固體雜質(zhì)則是成云致雨的必要條件。再來(lái)看大氣的垂直分層。大氣圈可以分為5個(gè)層次，分別是對(duì)流層、平流層、中間層、熱層（電離層）和散逸層。通常我們把中間層、熱層和散逸層統(tǒng)稱(chēng)為高層大氣。對(duì)流層是大氣層的最底層，厚度只有十幾千米，是各層中最薄的一層。對(duì)流層的溫度隨高度升高而遞減，高度每上升1000米，氣溫下降6℃。這是因?yàn)閷?duì)流層大氣的熱能來(lái)源除直接吸收一小部分太陽(yáng)輻射外，絕大部分來(lái)自地面。因而愈近地表就愈近熱源，大氣獲得的熱量就多，氣溫就愈高；相反，愈遠(yuǎn)離地表，氣溫就愈低。對(duì)流層大氣有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，對(duì)流層由此得名。造成這層大氣對(duì)流的原因，有地表（主要海、陸）受熱不均引起的熱力對(duì)流、地表起伏不平引起的動(dòng)力湍流以及冷暖空氣交匯引起的強(qiáng)迫升降等。對(duì)流層的高度隨緯度增高而降低，在低緯地區(qū)大約17~18km，中緯度地區(qū)大約10~12km，高緯地區(qū)僅有8~9km。并且天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。這一方面是由于空氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)把地表的水汽、雜質(zhì)能經(jīng)常向高空輸送，另一方面是高空的低溫利于水汽的凝結(jié)和云滴成長(zhǎng)為雨滴。平流層溫度隨高度增加而迅速升高，主要原因是平流層的熱能主要來(lái)源于對(duì)太陽(yáng)輻射（主要是紫外輻射）的吸收，特別是臭氧的吸收。平流層大氣由于溫度垂直分布是遞增的，不利于氣流的對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)展，因而氣流運(yùn)動(dòng)以平流為主。由于氣流平穩(wěn)、能見(jiàn)度好，是良好的飛行層次。高層大氣空氣稀薄，氣壓低，空氣密度很小。存在大量電離子，電離子是由氣體成分在強(qiáng)烈太陽(yáng)紫外輻射和宇宙射線(xiàn)作用下，處于高度電離狀態(tài)形成。具有吸收和反射無(wú)線(xiàn)電波的能力，能使無(wú)線(xiàn)電波在地面和電離層間經(jīng)過(guò)多次反射，傳播到遠(yuǎn)方。分析、總結(jié)大氣層的基本特點(diǎn)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用時(shí)間：10—20分鐘接下來(lái)我們來(lái)學(xué)習(xí)大氣的受熱過(guò)程。大家來(lái)看這幅圖片（展示圖片），本來(lái)100%的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的就只有47%，這是大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收、反射和散射導(dǎo)致的。這個(gè)現(xiàn)象就是大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用。它的主要表現(xiàn)就是選擇性吸收、反射和散射。吸收作用：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收具有選擇性。平流層大氣中的臭氧主要吸收太陽(yáng)輻射中波長(zhǎng)較短的紫外線(xiàn)。對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳主要吸收太陽(yáng)輻射中波長(zhǎng)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線(xiàn)。大氣對(duì)可見(jiàn)光的吸收很少。反射作用：云層和較大顆粒的塵埃對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用較明顯，以云的反射作用最顯著，但它是無(wú)選擇性的。散射作用：當(dāng)太陽(yáng)輻射在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時(shí)，太陽(yáng)輻射的一部分能量便以這些質(zhì)點(diǎn)為中心，向四面八方散射開(kāi)來(lái)。其中波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光最容易被散射。散射具有一定的選擇性。下面這幅表格就具體說(shuō)明了太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)發(fā)生的情況。太陽(yáng)輻射總體波長(zhǎng)范圍：0.15~4微米紫外光可見(jiàn)光紅外光占太陽(yáng)輻射能的比例7%（包括X射線(xiàn)和γ射線(xiàn)）50%43%波長(zhǎng)（微米）小于0.1750.175~0.400.40~0.76大于0.76經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)發(fā)生的情況幾乎完全被上層大氣吸收絕大部分被臭氧層吸收波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光等為大氣分子所散射，水汽、云和浮塵等可阻擋、反射和吸收一部分可見(jiàn)光，絕大部分可見(jiàn)光能夠直接到達(dá)地面對(duì)流層大氣中的二氧化碳、水汽、云和浮塵，可直接吸收相當(dāng)數(shù)量的紅外光下面，我們來(lái)做幾道題鞏固一下所學(xué)內(nèi)容。1、讀太陽(yáng)輻射與大氣和地面的關(guān)系示意圖，回答下列問(wèn)題。（1）圖中A表示大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的_____作用，它使太陽(yáng)輻射向_____（方向）散開(kāi)。（2）圖中B表示_____作用。（3）圖中臭氧能吸收_____，它主要分布在_____層。（4）圖中二氧化碳、水汽、塵埃能吸收_____，它們主要分布在_____層。答案：散射四面八方反射紫外光平流紅外光對(duì)流2、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么特點(diǎn)？答案：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用，主要有吸收、散射和反射三種形式。吸收和散射具有選擇性，主要選擇吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外光和波長(zhǎng)較短的紫外光；太陽(yáng)輻射可見(jiàn)光部分中波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光容易被散射；反射則無(wú)選擇性，像反光鏡一樣把光線(xiàn)反射回宇宙空間。3、為什么晴朗的天空多呈蔚藍(lán)色？答案：波長(zhǎng)較短的藍(lán)色光容易被空氣分子所散射，空氣越潔凈，這種散射越明顯，因此晴朗的天空多呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。觀察、思考、練習(xí)、回答大氣對(duì)地面的保溫作用時(shí)間：20—30分鐘通過(guò)這幾個(gè)題目看出來(lái)同學(xué)們都掌握的不錯(cuò)，接下來(lái)進(jìn)入我們下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解——大氣對(duì)地面的保溫作用。大氣削弱了太陽(yáng)輻射，同時(shí)，對(duì)地面也具有保溫效應(yīng)。我們先來(lái)學(xué)習(xí)幾個(gè)基本概念。地面輻射：地面吸收透過(guò)大氣的太陽(yáng)輻射后升溫，同時(shí)又持續(xù)向外釋放輻射能量，形成地面輻射。通常根據(jù)輻射波長(zhǎng)的差異，將太陽(yáng)輻射稱(chēng)為短波輻射，而將地面輻射稱(chēng)為長(zhǎng)波輻射。大氣輻射：大氣吸收地面輻射增溫的同時(shí)，也向外輻射能量，即大氣輻射。它也屬于長(zhǎng)波輻射。大氣逆輻射：射向地面的大氣輻射，稱(chēng)為大氣逆輻射。如圖所示，太陽(yáng)輻射射向地球，除開(kāi)一部分被大氣吸收、反射和散射，剩下的都被地面吸收，使地面增溫。這一過(guò)程叫做“太陽(yáng)暖大地”。地面吸收得輻射轉(zhuǎn)化為地面輻射，一部分射向宇宙空間，一部分被大氣吸收，使大氣增溫。這一過(guò)程叫做“大地暖大氣”。大氣吸收得輻射又轉(zhuǎn)化為大氣輻射，一部分射向宇宙空間，一部分射向地面，使地面增溫，射向地面的輻射叫做大氣逆輻射。這一過(guò)程叫做“大氣還大地”。為了更加了解這幾個(gè)過(guò)程，我們來(lái)做幾個(gè)題目。1、讀大氣對(duì)地面的保溫作用圖，分析回答下列問(wèn)題。（1）圖中字母代表的箭頭含義分別是：A________________；B_________________；C________________；D________________；G________________；I________________。（2）從數(shù)量上看，A＞D的原因是_______________。圖中Ⅰ的作用是___________________________________。（3）比較晴天與陰天氣溫日較差的大?。篲__________，其原因是什么？答案：太陽(yáng)輻射大氣吸收的太陽(yáng)輻射大氣反射、散射的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射大氣吸收的地面輻射大氣逆輻射大氣的削弱作用補(bǔ)償?shù)孛鎿p失的熱量晴天大，陰天小晴天：白天大氣的削弱作用弱，溫度高；夜晚大氣逆輻射弱，溫度低，溫差大。陰天：白天大氣的削弱作用強(qiáng)，溫度不高；晚上大氣逆輻射強(qiáng)，溫度不低，故溫差較小2、為什么地球表面的晝夜溫差遠(yuǎn)不如月球表面大？答案：月球表面大氣稀薄，白天大氣削弱作用弱，地面吸收的太陽(yáng)輻射多，大氣增溫快，導(dǎo)致月面溫度高；夜晚大氣的保溫作用弱，地面損失的輻射多，大氣降溫快，導(dǎo)致月面溫度低，所以晝夜溫差大。地球上存在大氣，白天大氣削弱了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射，地面溫度不太高；夜晚地面輻射的絕大部分熱量被近地面大氣吸收，又以大氣逆輻射形式還給地面，使地面增溫，地面溫度不太低，所以晝夜溫差小。3、深秋至第二年早春季節(jié)，霜凍為什么多出現(xiàn)在晴朗的夜晚？答案：晴朗的夜晚，天空少云或無(wú)云，大氣逆輻射弱，地面輻射熱量散失得多，致使地面溫度低，所以深秋至第二年早春季節(jié)，霜凍多出現(xiàn)在晴朗的夜晚。4、每年深冬季節(jié)，我國(guó)北方地區(qū)的農(nóng)民常用人造煙霧的辦法，使地里的蔬菜免遭凍害，其原理是什么？答案：人造煙幕中含有大量的二氧化碳、水汽、塵埃，能強(qiáng)烈吸收地面輻射，從而增強(qiáng)大氣逆輻射，減少地面輻射損失的熱量，對(duì)地面起到保溫作用，所以可以防御霜凍。觀察、思考、練習(xí)、回答影響地面輻射的因素時(shí)間：30—40分鐘同學(xué)們都回答的非常不錯(cuò)，看來(lái)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)都掌握了，那我們就來(lái)學(xué)習(xí)本節(jié)課最后一個(gè)知識(shí)點(diǎn)——影響地面輻射的主要因素。地面輻射并不是每個(gè)地方都相同的，而影響地面輻射的主要因素有兩個(gè)：緯度因素和下墊面因素。首先來(lái)講緯度因素。緯度不同的地區(qū)，年平均正午太陽(yáng)高度不同，太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣的路程長(zhǎng)短各異，尤其是太陽(yáng)光線(xiàn)照射水平地面的角度不同。這是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度由低緯向兩極遞減的重要原因。同樣性質(zhì)的地表，受到太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度越大，所產(chǎn)生的地面輻射也就越強(qiáng)。從圖中可以看出，太陽(yáng)高度愈大，等量的太陽(yáng)輻射在地表分布的面積愈小，光熱愈集中，同時(shí)太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣的路程愈短，被大氣削弱得愈少，單位面積獲得的太陽(yáng)輻射能愈多；反之，獲得的太陽(yáng)輻射能愈少。再來(lái)看下墊面因素。下墊面是指與大氣下層直接接觸的地球表面。下墊面的狀況不同，吸收和反射的太陽(yáng)輻射比例也不同。這就使世界各地地面輻射的變化，并不完全與緯度的變化相一致。比如，新雪的反射率達(dá)到84%—95%，而海洋只達(dá)到了7%，它們的地面輻射也就不同。當(dāng)然，影響因素不只這兩種，還有其他因素。其中氣象因素的影響最大。例如，同一地區(qū)，晴天的日較差要比陰雨天的大。同樣的，講完了這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，我們來(lái)做幾道小題目。1、為什么七月份世界最熱地方在北緯20——30度的大陸沙漠地區(qū)？答案：太陽(yáng)直射緯度附近，得到太陽(yáng)輻射多；沙漠少云雨，削弱作用少；沙漠吸收快，增溫迅速。2、為什么南極洲成為世界寒冷中心？答案：緯度高，得到的太陽(yáng)輻射少；地面為冰雪覆蓋，發(fā)射大；海拔高，大氣保溫作用弱；風(fēng)速大，加劇寒冷程度。3、我國(guó)一月最低氣溫出現(xiàn)在漠河的原因是什么？答案：緯度高，太陽(yáng)高度角小且白晝短，得到太陽(yáng)輻射少；離冬季風(fēng)源地近，影響強(qiáng)。回