大氣的受熱過程-教學(xué)設(shè)計(jì)

大氣的受熱過程大氣的受熱過程大氣的受熱過程大氣的受熱過程一、授課內(nèi)容大氣的受熱過程（中圖版）二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1）掌握大氣的組成成分以及它們各自的作用。（2）理解大氣的受熱過程。（3）了解大氣對太陽輻射的削弱作用，掌握其在生活中的應(yīng)用。（4）了解大氣對面的保溫作用，掌握其在生活中的應(yīng)用。過程與方法通過聯(lián)系生活實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)的熱情。通過學(xué)生親自繪圖，并上臺講解分析大氣的受熱過程，提高學(xué)生的表達(dá)能力和對知識的理解。通過小組合作討論，理解大氣削弱作用和保溫作用的運(yùn)用，提高學(xué)生的合作能力和利用原理、分析問題的能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活，關(guān)注氣象萬千的地理世界。引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀，學(xué)會珍惜環(huán)境、保護(hù)環(huán)境。三、教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：理解大氣的受熱過程。2、教學(xué)難點(diǎn)：大氣對太陽輻射削弱作用和大氣對地面保溫作用的運(yùn)用。四、教學(xué)課時(shí)2課時(shí)五、教學(xué)方法啟發(fā)式教學(xué)法、講授法、討論法、練習(xí)法六、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)過程教學(xué)方法導(dǎo)入新課同學(xué)們好！之前很長一段時(shí)間大家都在學(xué)習(xí)地球運(yùn)動(dòng)，今天我們翻開新的篇章----大氣。同學(xué)們知道這張圖片是什么嗎？它是玉兔號月球車。玉兔號是中國首輛月球車，和著陸器共同組成嫦娥三號探測器。月球車"玉兔號"巡視器于15日順利駛抵月球表面，在月球上開展了一系列的科學(xué)探測。老師翻看了玉兔號的微博，它描述了一些關(guān)于月球的狀況，仔細(xì)閱讀，找找與我們地球有什么不一樣的地方？說明月球晝夜溫差非常大。有數(shù)據(jù)表明，月球表面白天的溫度可高達(dá)127℃，晚上可降到-183℃。和月球相比，我們地球地球的溫度比較適宜，晝夜溫差比較小。為什么地球晝夜溫差之所以沒有那么大是因?yàn)槭裁茨?？對了，因?yàn)榈厍蛏嫌写髿獾拇嬖凇Ｄ敲礊槭裁吹厍蛏嫌辛舜髿獾拇嬖跁円箿夭罹捅容^小，大氣是如何使我們的溫度保持在一個(gè)比較適宜的范圍里的？這就和我們接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有關(guān)，我們要學(xué)習(xí)大氣的受熱過程。運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，從學(xué)生認(rèn)識的實(shí)際出發(fā)，提問月球晝夜溫差大的原因，引發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，也為接下來的內(nèi)容做鋪墊。過渡要學(xué)習(xí)大氣的受熱過程，首先我們要學(xué)習(xí)大氣的組成及他們的作用。大氣的組成及作用大氣是由干潔空氣、水汽和固體雜質(zhì)組成的，我們來簡單了解一下這些組成成分以及它們的作用。干潔空氣是指不含水汽和固體雜質(zhì)的空氣，是由多種氣體組成的混合物。那么干潔空氣中主要有哪些氣體成分呢？N2：空氣中體積分?jǐn)?shù)最大的是哪種氣體？氮?dú)饪梢哉嫉?0%左右。N是生物有機(jī)體的重要組成部分。O2：和人類聯(lián)系最緊密的一種成分是氧氣，人類每一口呼吸都在耗氧。因此大氣中的O2是人類和一切生物維持生命活動(dòng)所需的物質(zhì)。CO2：人類呼入的是氧氣那么呼出的是二氧化碳，二氧化碳也是干潔空氣的氣體組成成分。二氧化碳是綠色植物進(jìn)行光合作用的基本原料。除此之外還有什么作用？我們常常提到綠色出行，減少二氧化碳的排放。為什么要減少二氧化碳的排放呢？因?yàn)槎趸际菧厥覛怏w，它能強(qiáng)烈的吸收紅外線，使氣溫升高，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，減少二氧化碳排放有利于緩解溫室效應(yīng)。(溫室效應(yīng)：水汽、二氧化碳甲烷等吸收地面反射的太陽輻射并重新輻射，使地球變的更溫暖的影響。)溫室氣體只有二氧化碳嗎？還有水汽、氟利昂、甲烷等，同學(xué)們可以下去具體了解。O3:夏天太陽很大，我們通常要打太陽傘，這些太陽傘通常都有遮擋紫外線的作用，因?yàn)樽贤饩€會傷害我們的皮膚。大氣中有種成分就吸收紫外線，臭氧這個(gè)詞大家不陌生吧，臭氧能吸收太陽紫外線，保護(hù)我們免受傷害。在組成干潔空氣的這些氣體成分中，主要的成分是N2和O2，二者加起來約占干潔空氣體積分?jǐn)?shù)的99％。水汽的作用是什么呢？同學(xué)們知道降水是怎么形成的嗎？降水是水汽冷凝降落到地表的現(xiàn)象。所以說，水汽是成云致雨的必要條件。除此之外水汽能吸收紅外線使大氣增溫，它也是一種溫室氣體；并且水汽的相變也伴隨著熱量的吸收和釋放，比如蒸發(fā)吸熱、凝結(jié)放熱，也能直接影響地面和大氣的溫度。固體雜質(zhì)的作用是什么呢？凝結(jié)核這個(gè)詞大家聽說過吧，凝結(jié)核是物質(zhì)由汽態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)和固態(tài)或者由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的凝結(jié)過程中，起凝結(jié)作用的顆粒，水汽凝結(jié)降水就需要有凝結(jié)核。而固體雜質(zhì)一般就能作為凝結(jié)核，因此固體雜質(zhì)是成云致雨的必要條件。固體雜質(zhì)是不是越多越好呢？不是，大氣中固體雜質(zhì)會影響大氣能見度和空氣質(zhì)量，就像前陣子，大氣中固體雜質(zhì)較多，早上起來霧蒙蒙的，什么都看不清楚。所以不管是什么問題，我們都要學(xué)會辯證地看待。運(yùn)用講授法，教師通過簡明、生動(dòng)的語言向?qū)W生講授大氣的受熱過程以及他們各自的作用，拓展學(xué)生的認(rèn)識。講授過程中結(jié)合有關(guān)的大氣環(huán)境問題，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識；并且強(qiáng)調(diào)CO2、H2O和O3對于太陽輻射的吸收作用為接下來的內(nèi)容做鋪墊。過渡了解了大氣的組成，接下來我們就來看看大氣的受熱過程是怎樣的。太陽輻射光譜圖大氣中的一切物理過程都伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，那么大氣最根本的能量來源是哪里？我們知道為地球提供能量的是太陽，太陽會源源不斷地以電磁波的形式向四周放射能量，這種能量我們稱為太陽輻射。因此地球大氣的能量來源是？太陽輻射能。所以我們說，太陽輻射能是地球大氣最根本的能量來源。下面我們就來了解了解太陽輻射。太陽輻射是一種電磁波，電磁波是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場，由低頻率到高頻率，主要分為:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。我們來看看太陽輻射能按波長分布----太陽輻射光譜圖，光譜圖中，其中橫軸表示波長，縱軸表示輻射能量。同學(xué)們仔細(xì)觀察太陽輻射光譜圖，太陽輻射主要分布在哪幾個(gè)區(qū)？紅外區(qū)、可見光區(qū)、紫外區(qū)。思考：太陽輻射能主要集中在哪個(gè)區(qū)？可見光區(qū)。太陽輻射能量約有50%集中在可見光區(qū)（0.4-0.76），7%在紅外區(qū)，43%在紫外區(qū)。人眼可接收到的電磁波，稱為可見光?？梢姽鈪^(qū)中其實(shí)有紅橙黃綠青藍(lán)紫七種光，由紅光到紫光波長變化怎樣？越來越短。其中光混在一起會變成白色。太陽有輻射，那么我們?nèi)梭w會向外輻射嗎？會。自然界中的一切物體，只要溫度在絕對溫度零度以上，都會有輻射，地面有，大氣也有。但是溫度不同，輻射波長分布就不一樣。我們來看一張圖片，這張圖片說明輻射與波長有一個(gè)什么關(guān)系？人們發(fā)現(xiàn)，物體溫度越高，輻射中能量最強(qiáng)部分的波長越短，太陽是一個(gè)熾熱的氣體球，其表面溫度約為6000K，內(nèi)部溫度更高，太陽溫度如此高，因而一般將太陽輻射稱為短波輻射。其他的像人體、地面的輻射都稱為長波輻射。過渡太陽源源不斷地以電磁波的形式向四周放射能量，那么自然就會有太陽輻射來到地球。我們假設(shè)到達(dá)大氣上界（2000—3000KM）的太陽輻射為100％的話，那么最后到達(dá)地球表面的太陽輻射大家猜會有多少？會100%到達(dá)地球表面嗎？不會，實(shí)際上到達(dá)地球表面的太陽輻射只有約為47％，還不到大氣的一半。另外53％的太陽輻射去哪里了？太陽輻射在穿過大氣層時(shí)被削弱了。下面我們就來看看大氣是如何削弱太陽輻射的。大氣對太陽輻射的削弱作用大氣對太陽輻射的削弱作用主要有三種方式：吸收、散射和反射。下面我們就來看看這三種方式究竟是如何削弱太陽輻射的。剛剛我們在說大氣的組成時(shí)提到，二氧化碳的有一個(gè)作用是什么？強(qiáng)烈吸收長波輻射。沒錯(cuò)，太陽輻射穿過大氣層時(shí)，大氣中的某些成分會吸收一定波長的輻射能，那么大氣中哪些成分會吸收太陽輻射，又會吸收太陽輻射的哪個(gè)部分呢？參與吸收作用的成分主要有臭氧、水汽、二氧化碳等。其中臭氧吸收紫外線，水汽和二氧化碳吸收紅外線。同學(xué)們看，這些成分對太陽輻射的吸收具有一個(gè)怎樣的特點(diǎn)？為什么水汽和二氧化碳吸收紅外線不吸收紫外線呢，說明他們還有點(diǎn)挑，是有針對性的吸收太陽輻射某些波長的輻射，我們說它是有選擇性的。想一想：大氣直接吸收太陽輻射是多還是少，為什么？少，因?yàn)樘栞椛渲饕性诳梢姽鈪^(qū)，而大氣中的臭氧、水汽和二氧化碳主要吸收紫外線和紅外線，是太陽輻射光譜兩端能量較小的區(qū)域，因此大氣直接吸收的太陽輻射不多。我們說，太陽輻射不是大氣主要的直接熱源。除了吸收作用，大氣對太陽輻射還有散射作用。什么是散射呢？就是太陽輻射通過大氣遇到空氣分子、塵埃和水滴等質(zhì)點(diǎn)時(shí)，發(fā)生了方向的改變。參與散射的大氣成分是空氣分子、塵埃和水滴。散射要分兩種情況，一種是遇到粒徑比較小的空氣分子和微小塵埃，一種是遇到粒徑比較大的較大塵埃和水滴。當(dāng)太陽輻射遇到直徑比太陽輻射波長小的空氣分子和微小塵埃，這種情況下，有公式表明散射能力與波長的四次方成反比，也就是說，波長越短，散射能力越強(qiáng)，此時(shí)的散射是有選擇性的。而當(dāng)太陽輻射遇到直徑比波長大的較大塵埃和水滴，這種情況下各種波長的太陽輻射都會被散射，散射是無選擇性的。觀察雨后天晴的天空和陰天天空有什么不同，為什么雨后天晴的天空呈蔚藍(lán)色，而陰天則是灰白色？請同學(xué)們分小組討論，用剛剛所學(xué)的知識來解釋。因?yàn)橛旰筇烨缈諝庵斜容^干凈，以顆粒較小的空氣分子和細(xì)小塵埃為主，這種散射具有選擇性，波長越短，散射越強(qiáng)，藍(lán)紫光波長短，易被散射，使得天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。而陰天空氣中較大塵埃和水滴較多，會無選擇性散射各種波長的輻射，各種光都被散射，使得天空呈現(xiàn)灰白色。那么平時(shí)生活中我們?yōu)楹芜x擇用紅燈作為交通信號燈呢？紅色光在七種光里波長是最長的，最不容易被散射，穿透空氣的能力最強(qiáng)，人們在很遠(yuǎn)的地方就能看見?，F(xiàn)在的中學(xué)生尤其是男生，體育課或者休息時(shí)間最喜歡在操場上打球。在炎炎夏日打球打得大汗淋漓時(shí)最希望出現(xiàn)什么自然現(xiàn)象？除了風(fēng)，最希望看到天空中飄來？云，就不是飄來五個(gè)字了。為什么希望飄來云呢？云可以遮擋太陽光。其實(shí)是云對太陽輻射的反射作用。我們來看反射，大氣中云層和較大塵埃能將太陽輻射中一部分能量反射到宇宙空間去，參與反射作用的大氣成分主要是云層和較大塵埃，其中以云的反射作用最顯著。太陽輻射遇云被反射一部分或大部分，這種反射是無選擇性的。所以多云的白天我們常常會感覺到氣溫不會太高。運(yùn)用討論法，讓學(xué)生或小組為單位，思考生活中的現(xiàn)象與理論的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過學(xué)生討論后回答，老師再進(jìn)行補(bǔ)充，鞏固知識。原理應(yīng)用學(xué)了大氣對太陽輻射的三種削弱作用，下面我們用這些原理來解釋生活中的一些現(xiàn)象。將下列現(xiàn)象與原理用線連接起來。白天云層下光線比較暗是反射作用，太陽輻射被云層無選擇性的反射回宇宙空間，所以光線比較暗。日落后，太陽雖然下山了，但是太陽輻射遇到空氣分子或微小塵埃發(fā)生散射，使得太陽光線向四面八方散射開來，因此就會有光可以被我們看到，天空還是明亮的。保護(hù)地球上生物不受紫外線傷害是因?yàn)槌粞鯇ψ贤饩€的吸收，因此是大氣對太陽輻射的吸收作用。白天有云，氣溫較低是因?yàn)樵茖訉μ栞椛溆蟹瓷渥饔?。運(yùn)用練習(xí)法，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下運(yùn)用知識解答問題鞏固知識、形成技能技巧。過渡請同學(xué)們課下想一想，約47%的太陽輻射到達(dá)地表后，熱量又會如何傳導(dǎo)呢？地面是近地面大氣主要的直接熱源由于大氣對太陽輻射有削弱作用，使得到達(dá)地面的太陽輻射只有到達(dá)大氣上界總量的47％，這47％的太陽輻射到達(dá)地面后會怎樣呢？將被地面反射和吸收，地面吸收了這些太陽輻射后，溫度就會不斷升高，地面溫度升高后會怎么樣？也會按其自身溫度不斷對外進(jìn)行輻射，我們將地面產(chǎn)生的輻射就稱為地面輻射。地面溫度和太陽比起來溫度低得多，因此地面輻射是長波輻射。前面我們說到，大氣本身對太陽輻射的直接吸收很少。但是大氣中的水汽和二氧化碳能強(qiáng)烈吸收波長較長的紅外線。因此所以除了一小部分地面長波輻射可以射到宇宙空間外，絕大部分被大氣吸收了，大氣因此增溫，所以說近地面大氣主要的直接熱源是地面。大氣對地面的保溫作用地面吸收太陽輻射變熱后會向外輻射，那么大氣吸收了地面輻射后會不會向地面那樣向外輻射呢？會的，大氣在吸收了地面的長波輻射，溫度升高后，也會向外輻射，自然，輻射有向宇宙空間的部分，也有向地面的部分，與我們緊密關(guān)聯(lián)的是大氣向地面的輻射。因?yàn)榕c地面輻射的方向相反，我們稱之為大氣逆輻射。大氣逆輻射將大部分熱量歸還給地面，直接補(bǔ)償?shù)孛娴臒崃繐p失，我們說它對地面起到保溫作用。那么同學(xué)們想想大氣逆輻射是長波還是短波呢？因?yàn)榇髿鉁囟纫脖容^低，所以大氣的輻射也是長波輻射。因此太陽輻射是短波輻射，地面輻射和大氣輻射都是長波輻射。畫圖下面老師把這個(gè)圖擦掉，找同學(xué)上來畫一畫，大氣的整個(gè)受熱過程是怎樣的，其他同學(xué)在下面畫。相信通過自己畫，同學(xué)們都掌握了大氣的受熱過程。通過學(xué)生親自繪圖，并上臺講解分析大氣的受熱過程，提高學(xué)生的表達(dá)能力和對知識的理解。課堂總結(jié)下面我們用幾句話簡單歸納一下這個(gè)過程。請同學(xué)們將“大地”、“大氣”填入空格內(nèi)。太陽暖大地：太陽輻射穿過大氣層，經(jīng)過大氣的吸收、反射、散射等消弱過程后，大部分能量到達(dá)地表。大地暖大氣：地面吸收太陽輻射增溫，向外放出長波輻射。大氣對長波吸收能力強(qiáng)，絕大部分地面輻射被大氣吸收，地面輻射是地面大氣的直接熱源。大氣還大地：大氣增溫釋放長波輻射，大氣長波輻射指向地面的部分稱為大氣逆輻射，成為地面的夜晚的最重要的熱源，對地表起保溫作用。這就是大氣的整個(gè)受熱過程。呼入導(dǎo)入學(xué)完了這些知識啊，現(xiàn)在我們可以解釋上節(jié)課剛開始我們提出的問題了。為什么月球表面晝夜溫度變化比地球表面劇烈呢？從29頁的圖上我們也可以看出，主要是因?yàn)樵虑蛏蠋缀鯖]有大氣的存在，白天沒有大氣對太陽輻射的削弱作用，地面溫度很高；地面升溫不斷向外輻射，熱量不斷散失，晚上沒有大氣對地面的保溫作用，溫度降得很低，所以晝夜溫差很大。原理應(yīng)用我們課堂上學(xué)習(xí)的知識有許多可以應(yīng)用于生活。同學(xué)們看這則新聞報(bào)道的是什么？許多地區(qū)都出現(xiàn)霜凍災(zāi)害，霜凍是指空氣溫度突然下降，地表溫度驟降到0℃以下，會使農(nóng)作物受到損害，甚至死亡。那么我們就要想辦法來防止霜凍，農(nóng)民常常用“人造煙幕”可以防治霜凍。請同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識想想人造煙幕是如何防治霜凍的？小組討論后回答。煙主要是二氧化碳?xì)怏w，因此人造煙幕