“大氣組成與受熱過程”教案

“大氣組成與受熱過程”教案課題名稱大氣的組成與受熱過程教學(xué)目標1、 知識與技能目標（1）能說出大氣的組成和垂直分層。（2）能總結(jié)出對流層、平流層和高層大氣的特點。（3）能畫出太陽輻射和地面輻射、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，并說明其原因。2、 過程與方法目標通過對大氣的組成與受熱過程的學(xué)習(xí)，在嘗試解釋說明大氣與太陽輻射、地面輻射、大氣輻射與大氣逆輻射之間的關(guān)系的過程中，體會歸納、總結(jié)、概括、提煉及運用書面語言準確表達思想的方法。3、情感、態(tài)度與價值觀運用大氣的受熱過程知識解決生活和生產(chǎn)中的實際問題，養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)習(xí)慣，感悟地理科學(xué)的應(yīng)用價值。教學(xué)重點與難點重點：大氣的垂直分層；大氣對太陽輻射的削弱作用；大氣對地面的保溫作用；影響太陽輻射強度的因素。難點：大氣對太陽輻射的削弱作用；大氣對地面的保溫作用；影響太陽輻射強度的因素。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安排一課時主要環(huán)節(jié)與時間教師（講解、提問、演示等）活動學(xué)生活動新課導(dǎo)入時間：0—2分鐘好了，同學(xué)們，現(xiàn)在開始上課。大家先來看幾幅圖片（展示圖片），大家知道這是什么嗎？有夢幻的極光，有神奇的流星，有美麗的藍天白云，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程。欣賞、思考新課展示與運用練習(xí)大氣的組成時間：2—10分鐘首先，我們來看大氣的組成。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。這個混合組成的氣體就叫做干潔空氣。干潔空氣主要包括氮氣、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不可缺少的物質(zhì)，占20%以上。CO是光合作用基本原料，對地表有保溫作用，只占0.03%。O可以使地表生物免受太陽紫外線傷害。而水汽和固體雜質(zhì)則是成云致雨的必要條件。再來看大氣的垂直分層。大氣圈可以分為5個層次，分別是對流層、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)稱為高層大氣。對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℃。這是因為對流層大氣的熱能來源除直接吸收一小部分太陽輻射外，絕大部分來自地面。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，愈遠離地表，氣溫就愈低。對流層大氣有強烈的對流運動，對流層由此得名。造成這層大氣對流的原因，有地表（主要海、陸）受熱不均引起的熱力對流、地表起伏不平引起的動力湍流以及冷暖空氣交匯引起的強迫升降等。對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流運動把地表的水汽、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源于對太陽輻射（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，不利于氣流的對流運動發(fā)展，因而氣流運動以平流為主。由于氣流平穩(wěn)、能見度好，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烈太陽紫外輻射和宇宙射線作用下，處于高度電離狀態(tài)形成。具有吸收和反射無線電波的能力，能使無線電波在地面和電離層間經(jīng)過多次反射，傳播到遠方。分析、總結(jié)大氣層的基本特點大氣對太陽輻射的削弱作用時間：10—20分鐘接下來我們來學(xué)習(xí)大氣的受熱過程。大家來看這幅圖片（展示圖片），本來100%的太陽輻射到達地面的就只有47%，這是大氣對太陽輻射的吸收、反射和散射導(dǎo)致的。這個現(xiàn)象就是大氣對太陽輻射的削弱作用。它的主要表現(xiàn)就是選擇性吸收、反射和散射。吸收作用：大氣對太陽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輻射中波長較短的紫外線。對流層大氣中的水汽和二氧化碳主要吸收太陽輻射中波長波長較長的紅外線。大氣對可見光的吸收很少。反射作用：云層和較大顆粒的塵埃對太陽輻射的反射作用較明顯，以云的反射作用最顯著，但它是無選擇性的。散射作用：當(dāng)太陽輻射在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時，太陽輻射的一部分能量便以這些質(zhì)點為中心，向四面八方散射開來。其中波長較短的藍色光最容易被散射。散射具有一定的選擇性。下面這幅表格就具體說明了太陽輻射經(jīng)過大氣層時發(fā)生的情況。太陽輻射總體波長范圍：0.15~4微米紫外光可見光紅外光占太陽輻射能的比例7%（包括X射線和γ射線）50%43%波長（微米）小于0.1750.175~0.400.40~0.76大于0.76經(jīng)過大氣層時發(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較短的藍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光，絕大部分可見光能夠直接到達地面對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，我們來做幾道題鞏固一下所學(xué)內(nèi)容。1、讀太陽輻射與大氣和地面的關(guān)系示意圖，回答下列問題。（1）圖中A表示大氣對太陽輻射的_____作用，它使太陽輻射向_____（方向）散開。（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流2、大氣對太陽輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么特點？答案：大氣對太陽輻射的削弱作用，主要有吸收、散射和反射三種形式。吸收和散射具有選擇性，主要選擇吸收波長較長的紅外光和波長較短的紫外光；太陽輻射可見光部分中波長較短的藍色光容易被散射；反射則無選擇性，像反光鏡一樣把光線反射回宇宙空間。3、為什么晴朗的天空多呈蔚藍色？答案：波長較短的藍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)蔚藍色。觀察、思考、練習(xí)、回答大氣對地面的保溫作用時間：20—30分鐘通過這幾個題目看出來同學(xué)們都掌握的不錯，接下來進入我們下一個知識點的講解——大氣對地面的保溫作用。大氣削弱了太陽輻射，同時，對地面也具有保溫效應(yīng)。我們先來學(xué)習(xí)幾個基本概念。地面輻射：地面吸收透過大氣的太陽輻射后升溫，同時又持續(xù)向外釋放輻射能量，形成地面輻射。通常根據(jù)輻射波長的差異，將太陽輻射稱為短波輻射，而將地面輻射稱為長波輻射。大氣輻射：大氣吸收地面輻射增溫的同時，也向外輻射能量，即大氣輻射。它也屬于長波輻射。大氣逆輻射：射向地面的大氣輻射，稱為大氣逆輻射。如圖所示，太陽輻射射向地球，除開一部分被大氣吸收、反射和散射，剩下的都被地面吸收，使地面增溫。這一過程叫做“太陽暖大地”。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。這一過程叫做“大氣還大地”。為了更加了解這幾個過程，我們來做幾個題目。1、讀大氣對地面的保溫作用圖，分析回答下列問題。（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：太陽輻射大氣吸收的太陽輻射大氣反射、散射的太陽輻射到達地面的太陽輻射大氣吸收的地面輻射大氣逆輻射大氣的削弱作用補償?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，溫度不高；晚上大氣逆輻射強，溫度不低，故溫差較小2、為什么地球表面的晝夜溫差遠不如月球表面大？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地面的太陽輻射，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，能強烈吸收地面輻射，從而增強大氣逆輻射，減少地面輻射損失的熱量，對地面起到保溫作用，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間：30—40分鐘同學(xué)們都回答的非常不錯，看來這個知識點已經(jīng)都掌握了，那我們就來學(xué)習(xí)本節(jié)課最后一個知識點——影響地面輻射的主要因素。地面輻射并不是每個地方都相同的，而影響地面輻射的主要因素有兩個：緯度因素和下墊面因素。首先來講緯度因素。緯度不同的地區(qū)，年平均正午太陽高度不同，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程長短各異，尤其是太陽光線照射水平地面的角度不同。這是太陽輻射強度由低緯向兩極遞減的重要原因。同樣性質(zhì)的地表，受到太陽輻射的強度越大，所產(chǎn)生的地面輻射也就越強。從圖中可以看出，太陽高度愈大，等量的太陽輻射在地表分布的面積愈小，光熱愈集中，同時太陽輻射經(jīng)過大氣的路程愈短，被大氣削弱得愈少，單位面積獲得的太陽輻射能愈多；反之，獲得的太陽輻射能愈少。再來看下墊面因素。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，新雪的反射率達到84%—95%，而海洋只達到了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，講完了這個知識點，我們來做幾道小題目。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：太陽直射緯度附近，得到太陽輻射多；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，太陽高度角小且白晝短，得到太陽輻射少；離冬季風(fēng)源地近，影響強?；?/p>