《大气圈与大气运动》示范课教案【高中地理鲁教版必修1】第2课时

2/13《大气圈与大气运动》教学设计第2课时教学目标1.运用示意图，说明大气对太阳辐射的削弱作用，并解释相关自然现象。2.运用示意图，说明大气逆辐射对地面的保温作用，并解释相关自然现象。重点难点【教学重点】1.掌握大气对太阳辐射削弱作用的主要方式及特点。2.能够运用大气对太阳辐射的削弱作用原理解释相关自然现象。3.了解和区分大气受热过程中的各种辐射类型及其特点。【教学难点】1.能够分析大气的削弱作用和保温作用对地表环境和人类的影响。2.能够列举和分析大气受热过程原理在生产和生活中应用实例。教学过程【课程引入】激趣导入，学生阅读资料《如果大气层消失将面临什么》：如果地球大气层突然消失，我们将会面临什么？科学家表示，当地球的大气层突然消失，你会注意到的第一件事情就是天空会变黑，大气层的消失，伴随着的还有声音的消失，一旦大气层消失，地球会变成真空环境，你可以感受到地面的震动，但不会听到任何声音，而在这种环境下，河流、湖泊、海洋都会沸腾，因为液体的蒸气压超过了外部压力，而危害最大的还有太阳辐射，地球表面上所有未受保护的人、植物和动物都会死亡。以激发起学生探索地球大气的作用等知识的欲望。【讲授新课】通过上一节的学习，我们知道了地球大气圈的组成和分层，了解对流层、平流层、高层大气的范围、主要特点以及对地表环境和人类的影响。今天我们继续来探究大气圈，重点来了解大气的受热过程。现在我们开始学习吧！（板书）第二章从地球圈层看地表环境第一节大气圈与大气运动二、大气的受热过程【回顾旧知】太阳辐射的相关知识。回顾以前所学太阳辐射相关知识，回答下列问题。1.什么是太阳辐射？2.到达地球大气上界的太阳辐射，约占太阳辐射总量的多少？生：（可能的答案）1.概念：太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量，这种现象就称为太阳辐射。2.约占太阳辐射总量的二十二亿分之一。（问题承上）3.太阳辐射按波段可分为哪几个光区？能量最强的光区是哪一个？生：（可能的答案）3.太阳辐射按波段可分为紫外光区、可见光和红外光区等三个光区。它们分别约占太阳辐射总能量的7%、50%和43%。因此，太阳辐射能主要集中在可见光区，可见光是太阳辐射中能量最强的部分。其中，可见光由七种色光组成，波长由长到短依次为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。光区紫外光区可见光区红外光区占太阳辐射总能量的比例7%50%43%（板书）1.大气的削弱作用。如果把到达地球大气上界的太阳辐射作为100%计算，而实际上最后被地球表面吸收的太阳辐射约占47%。阅读以上材料，思考并回答：1.到达地球大气上界的太阳辐射为什么没有全部到达地球表面呢？2.顺利穿过厚厚的大气层后照射到地球表面的太阳辐射会被地面完全吸收吗？如果不能，是什么原因？生：（可能的答案）1.因为到达地球大气上界的太阳辐射还要穿过厚厚的大气层，才能到达地球表面。而太阳辐射在穿过大气层的过程中，大气对太阳辐射有明显的削弱作用。2.不会。原因：经过削弱作用后的太阳辐射照射到地球表面，还会有一部分被地面向上反射掉而不会被地面吸收。（问题承上）3.地球大气对太阳辐射的削弱作用有哪几种主要方式？生：（可能的答案）3.地球大气对太阳辐射的削弱作用主要有三种方式：吸收作用、反射作用、散射作用。（板书）2.大气对太阳辐射的削弱方式：吸收、反射和散射。自主阅读教材相关内容，回答下列问题：1.大气的直接吸收作用是怎么削弱太阳辐射的？生：（可能的答案）1.吸收作用：具有选择性。平流层大气中的臭氧和氧原子主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线；对流层大气中的水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。太阳辐射中能量最强的可见光被吸收得很少，大部分可以顺利地透过大气层照射到地面。（问题承上）2.大气的反射作用是怎么削弱太阳辐射的？生：（可能的答案）1.反射作用：没有选择性。起反射作用的大气成分：云层和较大颗粒的尘埃物质。其中，云的反射作用最为显著。云层越低、越厚，云量越多，反射越强。（问题承上）3.大气的散射作用是怎么削弱太阳辐射的？试举例说明。生：（可能的答案）3.散射作用：具有选择性。起散射作用的大气成分有：空气分子和微小尘埃。散射作用过程：当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方散射开来。特点：波长越短，越易被散射，因此波长较短的蓝光、紫光最容易被散射。举例：晴朗的天空常呈现蔚蓝色。原因就是波长较短的蓝、紫色光较易被大气散射。师生共同小结，完成表1：大气对太阳辐射削弱作用的主要方式。太阳辐射光区紫外光区可见光区红外光区占太阳辐射能比例7%50%43%波长范围（微米）0.175－0.40.4－0.76大于0.76大气对太阳辐射的吸收作用绝大部分被臭氧层吸收波长较短的蓝色光等被大气分子所散射，水汽、云层和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，但绝大部分可见光能够直接到达地面对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光综合以上大气对太阳辐射的削弱作用及其方式，结合所学知识，小组讨论并回答：太阳辐射在穿过大气层的过程中，大气对太阳辐射的各个光区的削弱作用有什么差异？生：（可能的答案）紫外光绝大部分会被臭氧和氧原子吸收掉；绝大部分可见光能够直接到达地面；红外光大部分会被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收而不能到达地面。师生共同小结，完成表2：大气对太阳辐射削弱作用。太阳辐射光区紫外光区可见光区红外光区占太阳辐射能比例7%50%43%波长范围（微米）0.175－0.40.4－0.76大于0.76大气对太阳辐射的吸收作用绝大部分被臭氧层吸收波长较短的蓝色光等被大气分子所散射，水汽、云层和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，但绝大部分可见光能够直接到达地面对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光【知识拓展】了解热辐射原理。热辐射原理：由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。例如：1.太阳表面温度约6000K，因此太阳辐射属短波辐射，能量主要集中在可见光区。2.地球固体表面的平均温度约22℃，比太阳的温度低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射的波长长得多，相对太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射，主要集中在红外线光区。3.近地面大气平均温度15℃，因此大气辐射为长波辐射，主要集中在红外线光区。（板书）2.地面辐射。自主阅读教材相关内容，回答：地面辐射是怎么产生的？生：（可能的答案）地面吸收太阳辐射而增温，同时以长波辐射的形式向近地面大气辐射热量，其能量主要集中在红外线波段。自主阅读教材相关内容，回答下列问题。1.低层大气主要的热量来源是什么？2.大气辐射是怎么产生的？生：（可能的答案）1.低层大气主要的热量来源是地面辐射。近地面空气吸收了地面辐射热量以后，又以对流、传导等方式，层层向上传递热量。2.大气辐射的产生过程包括：（1）地面放出的长波辐射除少部分向上透过大气返回宇宙空间外，绝大部分（75%～95%）被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。（2）大气在增温的同时，向外放出长波辐射，这就是大气辐射。自主阅读教材相关内容，回答下列问题。1.大气逆辐射是怎么产生的？2.大气逆辐射对地面起什么作用？生：（可能的答案）1.大气辐射的一部分向上射向宇宙空间，而大部分向下射向地面，因辐射方向与地面辐射方向相反，因而被称为大气逆辐射。2.大气逆辐射把热量返还给地面，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。学生进行活动探究2：认识大气逆辐射的保温作用。结合所学知识，小组合作探究，思考并回答：1.在夜晚，没有太阳辐射，为什么气温不会降得太低?2.大气逆辐射是不是只有在夜晚存在？3.大气逆辐射作用在什么情况下最强？生：（可能的答案）1.因为大气逆辐射的保温作用。2.不是。大气逆辐射每时每刻都存在，最强时为大气温度最高时，即午后2时左右，并不是只有在夜晚存在。3.天空中有云，特别是有浓密的低云，或空气中湿度比较大的时候，大气逆辐射最强。【重要提醒】大气逆辐射是大气辐射的一部分，它是始终存在的，而且白天气温高，辐射更强。在白天，由于太阳辐射的影响，近地面接收的太阳辐射的热量远大于大气逆辐射带来的热量，大气逆辐射对近地面气温的影响不明显。在夜晚由于没有太阳辐射，近地面气温主要受大气逆辐射强弱的影响，大气逆辐射对近地面气温的影响更为明显。学生进行活动探究3：大气的削弱作用和保温作用的共同意义。大气对太阳辐射既有明显的削弱作用，又通过大气逆辐射对地面起保温作用，思考：大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用有何共同意义？生：（可能的答案）地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，既降低了白天的最高气温，又提高了夜间的最低气温，从而减小了气温的日较差，使得地面因昼夜交替而导致的温度波动趋于缓和，为生物的生长发育和人类生存提供了适宜的温度条件。学生进行活动探究4：大气受热过程原理的生活实例。结合所学知识，说一说下列自然现象的产生原因。1.日出前、日落后天空明亮；白天时，房间里、树荫下也是明亮的。2.交通信号“红灯停、绿灯行”的科学依据。3.白天白云时，气温比晴天低；夜晚多云时气温比晴天高。4.晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚；谚语“十雾九晴”的道理。5.对流层大气中，“高处不胜寒”。6.青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。生（可能的答案）：1.空气分子和微小尘埃的散射作用改变了太阳辐射的方向，使之到达地平线上或者太阳不能直接照射到的地方。2.红色光线波长较长，难被散射，穿透力强，以红灯作为停止信号更为醒目。3.白天多云时云层的反射作用强，到达地面的太阳辐射少，气温低；夜晚多云时大气逆辐射强，补偿给地面的热量多，地面散失热量少，气温高。4.晴朗夜晚，大气逆辐射弱，地面热量散失快，气温低，易出现霜冻及雾等天气现象。5.地面是对流层大气的直接热源，离地面越远，获得的地面热量越少。6.青藏高原海拔高，空气稀薄，固体杂质少，大气对太阳辐射的削弱作用弱，所以太阳辐射强。学生进行活动探究5：认识四种辐射的差异。生：（可能的答案）差异：太阳辐射为短波辐射，地面辐射、大气辐射和大气逆辐射为长波辐射。作用：太阳辐射是地面的根本热源；地面辐射是对流层大气主要的直接热源；大气逆辐射把热量传给地面，在一定程度上补偿地面辐射损失的热量，对地面起保温作用。师生共同小结，完成表1：大气受热过程中的辐射类型。辐射名称辐射类型辐射方向作用太阳辐射短波辐射射向地面地面的根本热源地面辐射长波辐射射向大气和宇宙空间对流层大气主要的直接热源大气辐射长波辐射射向宇宙空间维持地球大气圈与宇宙空间热量收支平衡大气逆辐射长波辐射射向地面大气逆辐射补偿地面辐射损失的热量，对地面起保温作用【归纳总结1】大气的受热过程。结合以上所学知识，试描述大气的受热过程。生：（可能的答案）太阳辐射热量是地球表层最主要能量来源。大气的受热过程主要表现为：太阳辐射→地面增温→地面辐射→大气增温→大气逆辐射→地面保温。图示：太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射之间的关系。【归纳总结2】大气受热过程的“三环节”。大气的受热过程和保温作用可以形象地概括为“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还大地”三个环节。师生共同小结，归纳大气的受热过程，完成下表2：大气受热过程的“三环节”。过程具体过程热量来源1太阳暖大地太阳辐射到达地面，地面吸收后增温太阳是地面的直接热源2大地暖大气地面增温后形成地面长波辐射，对流层大气吸收后增温地面是对流层大气主要的直接热源3大气还大地大气增温后形成大气辐射，其中方向向下的大气逆辐射将大部分热量返还给地面通过大气逆辐射把热量返还给地面学生进行活动探究6：大气逆辐射保温原理在农业生产上的应用。观看电视剧《闯关东》视频片段，结合所学知识，小组合作，探究相关问题。1.影片中大致是在什么季节？2.影片中所说的“霜头来了”，你认为指的是什么？这种灾害多发生在什么时候？原因是什么？3.影片中，主人公朱开山在夜晚带领全家人及长工们在田间地头点燃柴草，这样做的目的是什么？蕴含着哪些地理知识。生：（可能的答案）1.大致是在晚秋和寒冬。2.霜冻。多发生在晚秋和寒冬季节晴朗的夜晚。原因是：在晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻。3.人造烟雾产生的二氧化碳和烟尘颗粒，能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可预防霜冻。（问题承上）4.点火放烟的做法有什么弊端呢？还有什么措施可以预防这种气象灾害？4.弊端：会造成大气污染，有时还会引起或加重雾霾天气。其它预防措施：①在有条件的地方，可以对庄稼不断喷水，灌水，增加近地面空气湿度，利于大气吸收地面辐射，增强大气逆辐射；而且水的比热容大，降温慢，田间温度不会很快下降；②人们还可以利用稻草、麦秆、杂草、尼龙等覆盖物，既防止冷空气对农作物的侵袭，又能减少地面热量向外散失。【课堂小结】【当堂练习】1.大规模的火山爆发可能造成地表温度下降。其合理的解释是火山爆发导致（）A.大气二氧化碳浓度增加B.高纬度地区极光现象减少C.地球表面长波辐射增强D.到达地面的短波辐射减弱逆温是在一定条件下出现的气温随高度上升而升高的现象。某校气象兴趣小