大气环境(一)

1、第三节 大气环境(一) 教案对流层大气的受热过程一、教材分析1课程标准 l 运用图表说明大气受热过程2教学重点l 大气各垂直分层特点及与人类的关系； 大气对太阳辐射的削弱作用；l 太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射四种辐射之间的关系；大气的温室效应。3教学目标l 搜集资料说一说大气各垂直分层有哪些事物和现象，概括对流层大气与人类的关系。l 列表比较大气对太阳辐射的削弱作用，并用所学解释实际事例。l 画出简图说明大气的受热过程，解释大气受热的直接原因。能用简图推导月球表面昼夜温差大的原因。l 结合温室大棚的实例，分析说明大气是怎样具有保温作用的。4教学方法l 比较分析法、读图分析法、启发式

2、教学法二、课时安排：一课时三、教学过程【引入新课】我们学习了地球的宇宙环境之后，知道了地球是宇宙中的一颗既普通又特殊的行星。说地球普通，因为地球具有和其他行星一样的特性，都是物质的和运动的；说地球特殊，则是因为地球是太阳系中唯一有生命物质存在的天体。地球上具有生命物质，其中一个非常重要的原因就是地球有可供生物呼吸的大气。今天我们共同探讨大气环境的一些最基本的特征。地球的周围包围着的大气是厚厚的，从地面向上，可延伸数千千米的高空。那么，这么高的大气层在垂直方向上有什么变化特点呢？一、大气的垂直分布(板书)【提问】请学生读图223大气的垂直分层示意图，并思考以下问题：1、“对流层、平流层的气温随高

3、度变化情况有何不同？”【小结】(1)对流层大气温度随高度增加而递减；(2)平流层大气温度随高度增加而增加；(3)高层大气温度随高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。【承转】气温在垂直方向上有这样的变化特点，即各层大气具体有些什么现象和事物，下面我们一一来了解一下。(学生自由发言，教师点拨)【提问】2、“为什么说对流层与人类关系最为密切？ 【学生发言，教师总结】因为人类就生活在对流层的底部，可以说是“人类之家”。天气现象复杂多变。近地面的水汽和固体杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。与人们生活和生产活动紧密相关的各种天气现象(云、雨、雾、雪等)都发生在对流层。

4、因此对流层与人类的关系最为密切。平流层与人类的关系也很密切。如臭氧是“地球生命的保护伞”，而臭氧主要集中在平流层，臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，可以说平流层是人类生存环境的天然屏障。【提问】同学们再看图223平流层中有架大型飞机，那么为什么飞机是在平流层中飞行呢？(学生回答，教师总结)该层水汽含量极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行。【承转】太阳辐射是地球上的能量源泉，大气中发生的一切现象和过程，都与太阳辐射能及其转化密切相关。太阳辐射需要穿过厚厚的大气才能到达地面，这样太阳辐射在地球表面和大气之间进行着一

5、系列的能量转换，从而形成地球表面复杂的大气热力状况，维持着地球表面的热量平衡。(一)大气对太阳辐射的削弱作用(板书)【提问】请同学们对照课本的表中内容阅读图1.7，太阳辐射的主要波长范围是多少？主要分成哪几个部分？太阳辐射能是怎样分布的？【总结】从图中可以看出太阳辐射的主要波长范围是0.154微米。其中，人眼能看见的光线，波长在0.40.76微米之间，因此这个范围称为可见光区，太阳辐射总能量的50%集中在这个波长范围，所以太阳辐射能主要集中在可见光区。人们把太阳辐射称为短波辐射。波长小于0.4微米的紫外线区占太阳辐射总能量的7%，波长大于0.76微米的红外线区占太阳辐射总能量的43%，这两部分

6、人们用肉眼都无法看见。【提问】太阳辐射各种波长的光是怎样被削弱的？有哪些削弱作用？各有什么特点？【承转】太阳辐射到达地面要穿过厚厚的大气，大气对太阳辐射有吸收、反射和散射作用，从而削弱了到达地面的太阳辐射。【提问】平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？【点评】平流层中的臭氧吸收太阳紫外线。可见，大气对太阳辐射的吸收是有选择的。1.大气对太阳辐射的吸收具有选择性(板书)平流层臭氧主要吸收紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。大气对太阳辐射中能量最强的可见光线却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。由此可见，大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的。【承转

7、】大气中的云层和尘埃，具有反光镜的作用，把投射在其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间，从而减少了到达地面的太阳辐射。接下来我们了解一下大气的反射作用。2.大气对太阳辐射的反射作用(板书)大气对太阳辐射的反射是没有选择性的，所以反射光呈白色。云层的反射作用最为显著。云层越厚，云量越多，反射愈强。所以夏季天空多云时，白天的气温不会太高，就是这个道理。此外，大气中的杂质颗粒越大，反射能力越强，颗粒越小，反射能力越差。【提问】为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？为什么阳光未直接进教室，教室却是明亮的？【点评】以上这两种现象都是大气的散射作用造成的，因此我们再来学习大气对太阳辐射的散射作用。3.大气对太阳辐射

8、的散射作用(板书)当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分能量，便以这些质点为中心向四面八方散射开来。散射可以改变太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面。这种散射是有选择性的，波长越短，散射能力越强。在可见光部分蓝紫色光波长最短，散射能力最强，所以在晴朗的天空，特别是雨过天晴时，天空呈蔚蓝色。另一种情况是散射作用的质点是颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴等时，它们的散射无选择性，各种波长同样被散射，使天空呈白色。综上所述，太阳辐射通过地球大气层时，大气削弱的主要是红外线、紫外线区和可见光的短波部分，而可见光的绝大部分能够透过大气射到地面。可见光集中了太阳辐射一半的能量，所以

9、太阳辐射给予地球表面巨大的能量，是发生在地理环境里各种现象和过程的最重要的能量源泉。（二）地面辐射和大气辐射(板书)【提问】对流层大气的主要的直接热源是什么？为什么说地面辐射是长波辐射？对流层中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射吸收差，但对地面长波辐射吸收能力很强，因而使近地面大气增温。近地面大气又以辐射、对流等方式，把热量传给高一层大气，使大气保存了地面所放出热量的绝大部分(75%95%)。因此，对流层大气的主要的直接热源是地面。大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射热量，大气辐射也主要集中在红外线区，所以大气辐射也是长波辐射。大气辐射热一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射向地面，其方向与地面辐

10、射正好相反，故称为大气逆辐射。大气逆辐射又把热量还给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用，使地面温度变化比较缓和。天空有云，特别是浓密的低云，大气逆辐射更强，多云的夜晚通常比晴朗的夜晚暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。板书下图讲解：综上所述，地球大气对太阳短波辐射几乎是透明体，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面上，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。人们把大气的这种作用，称为大气温室效应。【承转】我们学习了大气的热力作用，实际上主要体现在太阳辐射、地面辐射、大气辐

11、射、大气逆辐射这四种辐射之间的关系，下面我们再来看这四种辐射的关系。画出简图，重述大气的热力作用，掌握本课重点内容。 大气的温室效应，我们应重点弄清太阳辐射与地面辐射、大气辐射等之间的关系。这种关系主要表现在以下两方面：一方面是大气对地面长波辐射的吸收能力很强，从而将地面放出的热量保存在大气中，二是大气逆辐射将大部分热量返还给地面，在一定程度上弥补了地面辐射损失的热量，正是这种关系，才使得大气对地面具有保温作用，我们可以借助于上述简图分析说明大气保温效应的三个物理过程：(1)太阳辐射到达地面后，地面吸收太阳辐射而增温；(2)地面增温后产生地面长波辐射，大气又强烈吸收地面辐射而增温；(3)大气增

12、温后又产生大气长波辐射，一小部分射向宇宙空间而散失，剩余的绝大部分射向地面，我们称之为“大气逆辐射”(如图1)。大气逆辐射在很大程度上弥补了地面辐射所损失的能量，从而起到了对地面的保温作用。【点评】从大气对地面的保温作用这一过程中，我们不难得出这样的结论：(1)地面辐射是近地面大气(对流层)的主要的直接的热量来源，而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射，所以说，(2)太阳辐射是地球上(地面和大气)的根本能量来源。(3)对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。它们之间的关系如图2。【承转】同学们，上一单元的学习我们已知太阳直射点在地表作回归运动，使太阳辐射能在地球表面分配不均匀。纬度不同的地方，太阳高度

13、角不同。相比较而言，太阳直射的地方，单位面积获得的太阳辐射能最多。那为什么会是这样？请同学们读图226“不同太阳高度辐射强度变化示意图”。（三）影响地面辐射的主要因素(板书)1、纬度因素：地球表面不同纬度地区，由于太阳直射点的南北移动，太阳高度角有差异，会对地表获得的太阳辐射有影响。因为太阳高度角越大的地区，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，最后到达地面的太阳辐射就越多，反之越少。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一。【总结】太阳高度角不同，等量太阳辐射在地面的散布面积不同经过大气的路程长短不同，被削弱程度不同。地面得到的太阳辐射不同，地面辐射也就不同。2、下垫面因素：【提问】读图227“不同性质地面的反射率图”，什么样的下垫面反射率最高？反射的多少跟地面得到的多少、地面辐射的多少有什么关系？【总结】反射的越多，地面得到的越少，地面辐射的越少，大