高一地理 2.2大氣的熱力狀況教案 人教大綱版必修上冊(cè)

1、第二單元 大氣2.2大氣的熱力狀況 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.理解大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用和大氣的溫室效應(yīng)。2.了解大氣熱量平衡狀態(tài)。能力目標(biāo)1.讀到達(dá)地面太陽輻射圖、大氣溫室效應(yīng)圖，分析說明大氣熱力過程。2.運(yùn)用大氣熱力性質(zhì)解釋一些地理現(xiàn)象。德育目標(biāo)認(rèn)識(shí)全球的熱量平衡是自然界的重要規(guī)律，但由于人類活動(dòng)有時(shí)會(huì)打破這種平衡，帶來不良后果。樹立學(xué)生認(rèn)識(shí)規(guī)律、把握規(guī)律的觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)1.理解大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用。2.理解大氣的溫室效應(yīng)。教學(xué)難點(diǎn)1.大氣的溫室效應(yīng)。2.太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射四種輻射之間的關(guān)系。教學(xué)方法1.本節(jié)課原理性強(qiáng)，授課時(shí)應(yīng)緊密結(jié)合圖片，做到圖文結(jié)合，有助于原理理

2、解。2.采用啟發(fā)式教學(xué)法和導(dǎo)學(xué)法推出本課的原理。教具準(zhǔn)備自制教學(xué)投影片、自制簡易“玻璃房”、一些數(shù)字資料等。課時(shí)安排一課時(shí)教學(xué)過程導(dǎo)入新課太陽輻射是地球上的能量源泉，大氣中發(fā)生的一切現(xiàn)象和過程，都與太陽輻射能及其轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。太陽輻射需要穿過厚厚的大氣才能到達(dá)地面，這樣太陽輻射在地球表面和大氣之間進(jìn)行著一系列的能量轉(zhuǎn)換，從而形成地球表面復(fù)雜的大氣熱力狀況，維持著地球表面的熱量平衡。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)。講授新課2.2 大氣的熱力狀況(板書)同學(xué)們想必有過這樣的體會(huì)：夏季，有云的白天氣溫不會(huì)太高。有的同學(xué)還可能見過農(nóng)民用人造煙幕在晚秋或寒冬防御霜凍。地球上這些與人類生活和生產(chǎn)密切相關(guān)的大氣現(xiàn)象，都

3、與大氣的熱力作用有關(guān)。因此我們先來學(xué)習(xí)本節(jié)課的第一大部分“大氣的熱力作用”。一、大氣的熱力作用(板書)大氣的熱力作用主要表現(xiàn)為大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用和大氣的保溫效應(yīng)。我們首先學(xué)習(xí)大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用。(一)大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用(板書)我們已知太陽不斷地以電磁波的形式向宇宙空間放射巨大的能量。太陽輻射能在各種波長范圍是有變化的。請(qǐng)同學(xué)們閱讀圖2.3“各種輻射的波長范圍”。從圖中可以看出太陽輻射的主要波長范圍是0.154微米。其中，人眼能看見的光線，波長在0.40.76微米之間，因此這個(gè)范圍稱為可見光區(qū)，太陽輻射總能量的50%集中在這個(gè)波長范圍，所以太陽輻射能主要集中在可見光區(qū)。人們把太

4、陽輻射稱為短波輻射。波長小于0.4微米的紫外線區(qū)占太陽輻射總能量的7%，波長大于0.76微米的紅外線區(qū)占太陽輻射總能量的43%，這兩部分人們用肉眼都無法看見。(承轉(zhuǎn))太陽輻射到達(dá)地面要穿過厚厚的大氣，大氣對(duì)太陽輻射有吸收、反射和散射作用，從而削弱了到達(dá)地面的太陽輻射。(設(shè)問)平流層中的臭氧吸收太陽輻射的哪部分？平流層中的臭氧吸收太陽紫外線?？梢?，大氣對(duì)太陽輻射的吸收是有選擇的。1.大氣對(duì)太陽輻射的吸收具有選擇性(板書)平流層臭氧主要吸收紫外線。對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太陽輻射中波長較長的紅外線。大氣對(duì)太陽輻射中能量最強(qiáng)的可見光線卻吸收得很少，大部分可見光能夠透過大氣射到地面上來

5、。由此可見，大氣直接吸收的太陽輻射能量是很少的。(承轉(zhuǎn))大氣中的云層和塵埃，具有反光鏡的作用，把投射在其上的太陽輻射的一部分，又反射回宇宙空間，從而減少了到達(dá)地面的太陽輻射。接下來我們了解一下大氣的反射作用。2.大氣對(duì)太陽輻射的反射作用(板書)大氣對(duì)太陽輻射的反射是沒有選擇性的，所以反射光呈白色。云層的反射作用最為顯著。云層越厚，云量越多，反射愈強(qiáng)。所以夏季天空多云時(shí)，白天的氣溫不會(huì)太高，就是這個(gè)道理。此外，大氣中的雜質(zhì)顆粒越大，反射能力越強(qiáng)，顆粒越小，反射能力越差。(承轉(zhuǎn))為什么晴朗的天空呈蔚藍(lán)色？為什么陽光未直接進(jìn)教室，教室卻是明亮的？以上這兩種現(xiàn)象都是大氣的散射作用造成的，因此我們?cè)賮韺W(xué)

6、習(xí)大氣對(duì)太陽輻射的散射作用。3.大氣對(duì)太陽輻射的散射作用(板書)首先，請(qǐng)同學(xué)讀圖2.4“大氣對(duì)太陽輻射的散射”。當(dāng)太陽輻射在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時(shí)，太陽輻射的一部分能量，便以這些質(zhì)點(diǎn)為中心向四面八方散射開來。散射可以改變太陽輻射的方向，使一部分太陽輻射不能到達(dá)地面。這種散射是有選擇性的，波長越短，散射能力越強(qiáng)。在可見光部分藍(lán)紫色光波長最短，散射能力最強(qiáng)，所以在晴朗的天空，特別是雨過天晴時(shí)，天空呈蔚藍(lán)色。另一種情況是散射作用的質(zhì)點(diǎn)是顆粒較大的塵埃、霧粒、小水滴等時(shí)，它們的散射無選擇性，各種波長同樣被散射，使天空呈白色。所以，日出前的黎明，日落后的黃昏，以及陰天，在樹陰下，在房間里，凡是陽

7、光不能直接照射的地方，仍是明亮的，這些都是大氣的散射作用的緣故。綜上所述，太陽輻射通過地球大氣層時(shí)，大氣削弱的主要是紅外線、紫外線區(qū)和可見光的短波部分，而可見光的絕大部分能夠透過大氣射到地面?？梢姽饧辛颂栞椛湟话氲哪芰?，所以太陽輻射給予地球表面巨大的能量，是發(fā)生在地理環(huán)境里各種現(xiàn)象和過程的最重要的能量源泉。(承轉(zhuǎn))同學(xué)們，上一單元的學(xué)習(xí)我們已知太陽直射點(diǎn)在地表作回歸運(yùn)動(dòng)，使太陽輻射能在地球表面分配不均勻。相比較而言，太陽直射的地方，單位面積獲得的太陽輻射能最多。那為什么會(huì)是這樣？請(qǐng)同學(xué)們讀圖2.5“太陽高度與太陽輻射經(jīng)過大氣路程長短的關(guān)系”。(投影圖2.5)4.太陽高度對(duì)大氣削弱作用的影響

8、(板書)地球表面不同緯度地區(qū)，由于太陽直射點(diǎn)的南北移動(dòng)，太陽高度角有差異，會(huì)對(duì)地表獲得的太陽輻射有影響。因?yàn)樘柛叨冉窃酱蟮牡貐^(qū)，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越短，被大氣削弱得越少，最后到達(dá)地面的太陽輻射就越多，反之越少。這是太陽輻射由低緯向兩極遞減的原因之一。(承轉(zhuǎn))有云的白天氣溫不會(huì)太高。那有云的夜晚氣溫又不會(huì)太低，后者就是由大氣熱力作用的另一表現(xiàn)，大氣的保溫作用形成的。下面我們來學(xué)習(xí)大氣的溫室效應(yīng)。(二)大氣的溫室效應(yīng)(板書)由實(shí)驗(yàn)得知，物體溫度越高，輻射中最強(qiáng)部分的波長越短；反之越長。地面吸收太陽輻射，溫度增高，同時(shí)又把熱量向外輻射，但它比太陽溫度低得多，所以地面輻射的波長比太陽輻射要長得多

9、，能量主要集中在紅外線部分。因此，相對(duì)于太陽短波輻射來說，地面輻射為長波輻射。投影圖2.6“大氣的溫室效應(yīng)”，指圖講解。對(duì)流層中的水汽和二氧化碳對(duì)太陽短波輻射吸收差，但對(duì)地面長波輻射吸收能力很強(qiáng)，因而使近地面大氣增溫。近地面大氣又以輻射、對(duì)流等方式，把熱量傳給高一層大氣，使大氣保存了地面所放出熱量的絕大部分(75%95%)。因此，對(duì)流層大氣的主要的直接熱源是地面。大氣吸收地面輻射增溫的同時(shí)，也向外輻射熱量，大氣輻射也主要集中在紅外線區(qū)，所以大氣輻射也是長波輻射。大氣輻射熱一部分向上射向宇宙空間，大部分向下射向地面，其方向與地面輻射正好相反，故稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射又把熱量還給地面，這就在一

10、定程度上補(bǔ)償了地面輻射損失的熱量，對(duì)地面起到了保溫作用，使地面溫度變化比較緩和。天空有云，特別是濃密的低云，大氣逆輻射更強(qiáng)，多云的夜晚通常比晴朗的夜晚暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜凍多出現(xiàn)在晴朗的夜晚。投影以下圖講解：綜上所述，地球大氣對(duì)太陽短波輻射幾乎是透明體，大部分太陽輻射能夠透過大氣射到地面上，使地面增溫；大氣對(duì)地面長波輻射卻是隔熱層，把地面輻射放出的熱量絕大部分截留在大氣中，并通過大氣逆輻射又將熱量還給地面。人們把大氣的這種作用，稱為大氣溫室效應(yīng)。(承轉(zhuǎn))我們學(xué)習(xí)了大氣的熱力作用，實(shí)際上主要體現(xiàn)在太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射這四種輻射之間的關(guān)系，下面我們?cè)賮砜催@四種輻射的關(guān)

11、系。投影膠片，重述大氣的熱力作用，掌握本課重點(diǎn)內(nèi)容。(投影顯示)大氣的溫室效應(yīng)，我們應(yīng)重點(diǎn)弄清太陽輻射與地面輻射、大氣輻射等之間的關(guān)系。如圖1，這種關(guān)系主要表現(xiàn)在以下兩方面：一方面是大氣對(duì)地面長波輻射的吸收能力很強(qiáng)，從而將地面放出的熱量保存在大氣中，二是大氣逆輻射將大部分熱量返還給地面，在一定程度上彌補(bǔ)了地面輻射損失的熱量，正是這種關(guān)系，才使得大氣對(duì)地面具有保溫作用，我們可以借助于上述簡圖分析說明大氣保溫效應(yīng)的三個(gè)物理過程：(1)太陽輻射到達(dá)地面后，地面吸收太陽輻射而增溫；(2)地面增溫后產(chǎn)生地面長波輻射，大氣又強(qiáng)烈吸收地面輻射而增溫；(3)大氣增溫后又產(chǎn)生大氣長波輻射，一小部分射向宇宙空間而

12、散失，剩余的絕大部分射向地面，我們稱之為“大氣逆輻射”(如圖1)。大氣逆輻射在很大程度上彌補(bǔ)了地面輻射所損失的能量，從而起到了對(duì)地面的保溫作用。從大氣對(duì)地面的保溫作用這一過程中，我們不難得出這樣的結(jié)論：(1)地面輻射是近地面大氣(對(duì)流層)的主要的直接的熱量來源，而地面輻射的主要能量來源是太陽輻射，所以說，(2)太陽輻射是地球上(地面和大氣)的根本能量來源。(3)對(duì)地面直接起保溫作用的是大氣逆輻射。它們之間的關(guān)系如圖2。(承轉(zhuǎn))大氣的熱力作用對(duì)地球上的生命活動(dòng)及其生存環(huán)境有重要意義。下面我們來學(xué)習(xí)大氣熱力作用的意義。(三)大氣熱力作用的意義(板書)同學(xué)們看課本相關(guān)內(nèi)容，歸納一下大氣熱力作用的意義

13、表現(xiàn)在幾方面？(學(xué)生發(fā)言，教師總結(jié))大氣熱力作用的意義表現(xiàn)在兩方面：一是地球大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用和對(duì)地面的保溫作用，既降低了白天的最高氣溫，又提高了夜間的最低氣溫，從而減小了地球表面的氣溫日較差。二是由于大氣的溫室效應(yīng)，使地球表面平均氣溫提高了約33，使地球表面的多年平均氣溫得以保存在15，而且變化不大。這對(duì)地球環(huán)境特別是生物界和人類生存與活動(dòng)具有重要意義。(承轉(zhuǎn))太陽輻射到達(dá)地球以后，在地面與大氣之間進(jìn)行著一系列的能量轉(zhuǎn)換。就一般情況來說，地面與大氣之間的熱量交換，以輻射最為重要。除輻射外，大氣中不規(guī)則的湍流運(yùn)動(dòng)和水的相態(tài)變化攜入大氣的潛熱，都將熱量從地面帶給大氣。就整個(gè)地球多年平均狀況

14、來看，地球(地面和大氣)收入的熱量與支出是相等的，即全球的熱量平衡。二、全球的熱量平衡(板書)與地球上熱量收支有關(guān)的因素，主要有以下三方面：(一)射向地面和大氣的太陽短波輻射，地面和大氣放出的長波輻射。(二)地面上的水蒸發(fā)成水汽，要吸收一定的熱量，水汽將這些熱量以潛熱形式攜入大氣，當(dāng)水汽在大氣中凝結(jié)成水滴或凝華成冰晶時(shí)，又把這些熱量釋放出來給予大氣。這樣，通過水在地面蒸發(fā)再在大氣中凝結(jié)的過程，使地面與大氣之間發(fā)生潛熱交換，稱為潛熱輸送。(三)空氣的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)(湍流)，使地面與大氣之間的熱量得到交換，稱為湍流輸送。就不同地區(qū)來說，熱量收支又是不平衡的。據(jù)觀測，大致以緯度35°為界，低緯

15、度地區(qū)的熱量收入大于支出，熱量盈余，氣溫增高；中高緯度地區(qū)的熱量收入小于支出，熱量虧損，氣溫降低。但實(shí)際上低緯度地區(qū)的氣溫并不是無限地升高，高緯度地區(qū)的氣溫也不是無限地降低，這是由于大氣運(yùn)動(dòng)和洋流調(diào)節(jié)了高、低緯度間熱量的差異，使高、低緯度地區(qū)的多年平均氣溫也大致保持穩(wěn)定。(投影膠片)地球(地面和大氣)的熱量收支(%) 熱量收入項(xiàng)熱量支出項(xiàng)地面太陽短波輻射 47大氣逆輻射 106合計(jì) 153地面長波輻射 120潛熱輸送 23湍流輸送 10合計(jì) 153大氣太陽短波輻射 19地面長波輻射 114潛熱輸送 23湍流輸送 10合計(jì) 166射向宇宙的大氣輻射 60大氣逆輻射 106合計(jì) 166&

16、#160;太陽短波輻射 100合計(jì) 100大氣和地面反射 34射向宇宙的地面輻射 6射向宇宙的大氣輻射 60合計(jì) 100通過表格計(jì)算，我們得知全球熱量的收入和支出相等，即全球熱量平衡，這也是自然界的重要規(guī)律。而且這一規(guī)律對(duì)于人類的生存和發(fā)展有重要意義。由于全球熱量平衡，使全球多年平均氣溫比較穩(wěn)定，有利于人類的生存與活動(dòng)。反過來，人類活動(dòng)對(duì)全球熱量平衡也會(huì)有一定的影響。正如前面學(xué)過的由于人類燃燒礦物燃料釋放大量二氧化碳，使大氣中二氧化碳濃度不斷增高，而二氧化碳對(duì)地面有保溫作用，這將會(huì)在一定程度上影響地球上的熱量收支平衡，加劇全球變暖的趨勢。而全球氣候變暖，又會(huì)對(duì)全球的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生一系列影響，這

17、一問題，已引起全世界科學(xué)家、各國政府和公眾的普遍關(guān)注。關(guān)于這點(diǎn)我們?cè)诒締卧詈笠徽n要詳細(xì)學(xué)習(xí)。課堂小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了大氣的熱力作用和全球的熱量平衡兩大問題。首先，我們懂得正因?yàn)榈厍蛏嫌写髿獯嬖?，并且由于地球大氣的熱力作用，才使得地球表面溫度的晝夜變化不像沒有大氣的月球那樣強(qiáng)烈。地面和大氣之間，通過一系列能量轉(zhuǎn)換，維持全球的熱量平衡，有利于人類生存和發(fā)展。因此我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，愛護(hù)環(huán)境。課后作業(yè)1.太陽輻射總量最大值不在赤道，而在北回歸線附近，其原因是( )A.赤道上正午太陽高度比北回歸線上小B.赤道上白晝時(shí)間較北回歸線處長C.赤道上云雨天氣較北回歸線上多D.赤道上太陽輻射經(jīng)過大氣路程較短

18、答案：C2.城市上空的霧一般比郊區(qū)的多，因?yàn)? )A.市區(qū)風(fēng)速大B.市區(qū)水汽多C.市區(qū)CO2多D.市區(qū)塵埃多答案：D3.大氣的“溫室效應(yīng)”是指( )A.大氣吸收了太陽輻射，保存在大氣中，使大氣溫度增高B.大氣毫無阻擋地使太陽輻射至地面，使地面溫度增高C.平流層中的臭氧，強(qiáng)烈地吸收紫外線D.大氣中的水汽和二氧化碳幾乎吸收了全部的地面輻射，使熱量散失很少答案：D4.下列四幅圖中，晝夜溫差最小的是( ) 答案：D5.讀大氣對(duì)地面的保溫作用圖，分析回答： (1)標(biāo)出圖中三個(gè)箭頭的名稱： ； ； 。(2)對(duì)于太陽輻射、大氣輻射和地面輻射三種輻射來說，輻射波長由長到短的排列應(yīng)是 。(3)大氣吸收太陽輻射的成分是平流層的 和對(duì)流層的 和 ，到達(dá)地面的太陽輻射主要是 光。(4)由圖可知，大氣對(duì)地面之所以具有保溫作用，就是因?yàn)榇髿馕?使大氣增溫，同時(shí)又以 的形式把熱量歸還給地面的緣故。(5)射向地面的大氣輻射最強(qiáng)的時(shí)候出現(xiàn)在 天氣，最弱的時(shí)候出現(xiàn)在 天氣。(6)全球熱量處于平衡狀態(tài)，其中熱量的收入項(xiàng)是 和 ，熱量的支出項(xiàng)是 和 。答案：(1)大氣吸收 大氣(逆)輻射 地面輻射(2)大氣輻射、地面輻射、太陽輻射(3)臭氧 二氧化碳 水汽 可見(4)地面長波輻射 大氣逆輻射(5)有濃密低云