高一地理大气环境教案

高一地理大气环境教案

高一地理大气环境教案

高一地理关于大气环境的知识点，内容包括大气的垂直分布、影

响地面辐射的主要因素、大气对太阳辐射的反射作用等知识点。

一、课程标准

运用图表说明大气受热过程

（1）标准解读

本条以及后两条“标准”关注的对象是自然环境组成要素之一

——大气。本条“标准”旨在认识导致大气运动的基本原理，为后面

学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下理论基础。

本条“标准”虽然简短，但它要求的内容是比较多的。从有关大

气各条“标准”综合来看，可以从以下几方面把握本条“标准”。

第一，作为自然环境组成要素，“标准”中的“大气”是指低层

大气，其高度不超过对流层顶。

第二，了解大气受热，需要明确大气的热量，即导致大气运动的

能量。太阳辐射是大气根本的热源，下垫面辐射（包括陆面和海面）

是大气直接的热源。

第三，大气受热过程，实际上是太阳辐射、地面辐射和大气辐射

之间相互转化的过程。其中，大气温室效应及其作用是需要重点阐述

的基本原理。

第四，学习大气受热过程，是为理解大气运动打基础，所以，大

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气热力环流是需要阐述的另一个基本原理。大气热力环流是大气不均

匀受热的结果。大气不均匀受热主要是由太阳辐射的纬度差异和下垫

面性质差异引起的。大气不均匀受热是大气运动的主要原因，大气热

力环流则是理解许多大气运动类型的理论基础。小到城市热岛环流，

大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。

第五，学习和说明大气受热过程，需要借用一些原理示意图，如

大气温室效应示意图、大气热力环流形成示意图等。

（2）教学重点

1、大气各垂直分层特点及与人类的关系；

2、大气对太阳辐射的削弱作用；

3、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；

4、大气的温室效应。

（3）教学目标

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

尝试写一段文字，表达温室大棚的原理在农业、建筑、人体保健等方

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面的应用。

（4）教学方法

比较分析法、读图分析法、启发式教学法

二、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）

大气的组成成分在垂直方向上是有差异的，进而使得大气的温度、

密度和大气运动状况等物理性质在垂直方向上有差异，特别是气温的

差异决定空气的垂直运动状况。所以气温的垂直分布是划分大气各层

的主要依据，也是大气各层最基本的特征。大气在垂直方向上可以划

分为对流层、平流层和高层大气。

【提问】请学生读图2—23大气的垂直分层示意图，并思考以下

问题：1、“对流层、平流层的气温随高度变化情况有何不同”

【总结】（1）对流层大气温度随高度增加而递减；

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（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。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2—23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。

【补充】（承转）平流层顶以上的大气，气压很低，空气密度很

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少，被划为“高层大气”层。

根据人造卫星的探测资料，在2000~3000公里的高空，地球大气

的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以大致地看作是

地球大气的上界。

【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

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）

我们已知太阳不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射巨大的能

量。太阳辐射能在各种波长范围是有变化的。

【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。15~4微

米。其中，人眼能看见的光线，波长在0。4~0。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

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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】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着。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

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再来学习大气对太阳辐射的散射作用。

3。大气对太阳辐射的散射作用（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。

所以，日出前的黎明，日落后的黄昏，以及阴天，在树阴下，在房间

里，凡是阳光不能直接照射的地方，仍是明亮的，这些都是大气的散

射作用的缘故。

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、

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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。如图1，这种关系主要表现在以下两方面：一方面

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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，而地面辐射的主要能量是太阳辐射，所以说，（2）太阳辐射是地

球上（地面和大气）的根本能量。（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2—26“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：

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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