大气的受热过程-教学设计

大气的受热过程大气的受热过程大气的受热过程大气的受热过程一、授课内容大气的受热过程（中图版）二、教学目标1、知识与技能（1）掌握大气的组成成分以及它们各自的作用。（2）理解大气的受热过程。（3）了解大气对太阳辐射的削弱作用，掌握其在生活中的应用。（4）了解大气对面的保温作用，掌握其在生活中的应用。过程与方法通过联系生活实际，激发学生的兴趣，提高学习的热情。通过学生亲自绘图，并上台讲解分析大气的受热过程，提高学生的表达能力和对知识的理解。通过小组合作讨论，理解大气削弱作用和保温作用的运用，提高学生的合作能力和利用原理、分析问题的能力。3、情感态度与价值观培养学生热爱生活，关注气象万千的地理世界。引导学生树立正确的价值观，学会珍惜环境、保护环境。三、教学重难点1、教学重点：理解大气的受热过程。2、教学难点：大气对太阳辐射削弱作用和大气对地面保温作用的运用。四、教学课时2课时五、教学方法启发式教学法、讲授法、讨论法、练习法六、教学过程教学内容教学过程教学方法导入新课同学们好！之前很长一段时间大家都在学习地球运动，今天我们翻开新的篇章----大气。同学们知道这张图片是什么吗？它是玉兔号月球车。玉兔号是中国首辆月球车，和着陆器共同组成嫦娥三号探测器。月球车"玉兔号"巡视器于15日顺利驶抵月球表面，在月球上开展了一系列的科学探测。老师翻看了玉兔号的微博，它描述了一些关于月球的状况，仔细阅读，找找与我们地球有什么不一样的地方？说明月球昼夜温差非常大。有数据表明，月球表面白天的温度可高达127℃，晚上可降到-183℃。和月球相比，我们地球地球的温度比较适宜，昼夜温差比较小。为什么地球昼夜温差之所以没有那么大是因为什么呢？对了，因为地球上有大气的存在。那么为什么地球上有了大气的存在昼夜温差就比较小，大气是如何使我们的温度保持在一个比较适宜的范围里的？这就和我们接下来要学习的内容有关，我们要学习大气的受热过程。运用启发式教学法，从学生认识的实际出发，提问月球昼夜温差大的原因，引发学生思考，调动学生的学习主动性和积极性，也为接下来的内容做铺垫。过渡要学习大气的受热过程，首先我们要学习大气的组成及他们的作用。大气的组成及作用大气是由干洁空气、水汽和固体杂质组成的，我们来简单了解一下这些组成成分以及它们的作用。干洁空气是指不含水汽和固体杂质的空气，是由多种气体组成的混合物。那么干洁空气中主要有哪些气体成分呢？N2：空气中体积分数最大的是哪种气体？氮气可以占到70%左右。N是生物有机体的重要组成部分。O2：和人类联系最紧密的一种成分是氧气，人类每一口呼吸都在耗氧。因此大气中的O2是人类和一切生物维持生命活动所需的物质。CO2：人类呼入的是氧气那么呼出的是二氧化碳，二氧化碳也是干洁空气的气体组成成分。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。除此之外还有什么作用？我们常常提到绿色出行，减少二氧化碳的排放。为什么要减少二氧化碳的排放呢？因为二氧化碳是温室气体，它能强烈的吸收红外线，使气温升高，导致温室效应，减少二氧化碳排放有利于缓解温室效应。(温室效应：水汽、二氧化碳甲烷等吸收地面反射的太阳辐射并重新辐射，使地球变的更温暖的影响。)温室气体只有二氧化碳吗？还有水汽、氟利昂、甲烷等，同学们可以下去具体了解。O3:夏天太阳很大，我们通常要打太阳伞，这些太阳伞通常都有遮挡紫外线的作用，因为紫外线会伤害我们的皮肤。大气中有种成分就吸收紫外线，臭氧这个词大家不陌生吧，臭氧能吸收太阳紫外线，保护我们免受伤害。在组成干洁空气的这些气体成分中，主要的成分是N2和O2，二者加起来约占干洁空气体积分数的99％。水汽的作用是什么呢？同学们知道降水是怎么形成的吗？降水是水汽冷凝降落到地表的现象。所以说，水汽是成云致雨的必要条件。除此之外水汽能吸收红外线使大气增温，它也是一种温室气体；并且水汽的相变也伴随着热量的吸收和释放，比如蒸发吸热、凝结放热，也能直接影响地面和大气的温度。固体杂质的作用是什么呢？凝结核这个词大家听说过吧，凝结核是物质由汽态转化为液态和固态或者由液态转化为固态的凝结过程中，起凝结作用的颗粒，水汽凝结降水就需要有凝结核。而固体杂质一般就能作为凝结核，因此固体杂质是成云致雨的必要条件。固体杂质是不是越多越好呢？不是，大气中固体杂质会影响大气能见度和空气质量，就像前阵子，大气中固体杂质较多，早上起来雾蒙蒙的，什么都看不清楚。所以不管是什么问题，我们都要学会辩证地看待。运用讲授法，教师通过简明、生动的语言向学生讲授大气的受热过程以及他们各自的作用，拓展学生的认识。讲授过程中结合有关的大气环境问题，培养学生保护环境的意识；并且强调CO2、H2O和O3对于太阳辐射的吸收作用为接下来的内容做铺垫。过渡了解了大气的组成，接下来我们就来看看大气的受热过程是怎样的。太阳辐射光谱图大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换，那么大气最根本的能量来源是哪里？我们知道为地球提供能量的是太阳，太阳会源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，这种能量我们称为太阳辐射。因此地球大气的能量来源是？太阳辐射能。所以我们说，太阳辐射能是地球大气最根本的能量来源。下面我们就来了解了解太阳辐射。太阳辐射是一种电磁波，电磁波是以波动的形式传播的电磁场，由低频率到高频率，主要分为:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。我们来看看太阳辐射能按波长分布----太阳辐射光谱图，光谱图中，其中横轴表示波长，纵轴表示辐射能量。同学们仔细观察太阳辐射光谱图，太阳辐射主要分布在哪几个区？红外区、可见光区、紫外区。思考：太阳辐射能主要集中在哪个区？可见光区。太阳辐射能量约有50%集中在可见光区（0.4-0.76），7%在红外区，43%在紫外区。人眼可接收到的电磁波，称为可见光。可见光区中其实有红橙黄绿青蓝紫七种光，由红光到紫光波长变化怎样？越来越短。其中光混在一起会变成白色。太阳有辐射，那么我们人体会向外辐射吗？会。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都会有辐射，地面有，大气也有。但是温度不同，辐射波长分布就不一样。我们来看一张图片，这张图片说明辐射与波长有一个什么关系？人们发现，物体温度越高，辐射中能量最强部分的波长越短，太阳是一个炽热的气体球，其表面温度约为6000K，内部温度更高，太阳温度如此高，因而一般将太阳辐射称为短波辐射。其他的像人体、地面的辐射都称为长波辐射。过渡太阳源源不断地以电磁波的形式向四周放射能量，那么自然就会有太阳辐射来到地球。我们假设到达大气上界（2000—3000KM）的太阳辐射为100％的话，那么最后到达地球表面的太阳辐射大家猜会有多少？会100%到达地球表面吗？不会，实际上到达地球表面的太阳辐射只有约为47％，还不到大气的一半。另外53％的太阳辐射去哪里了？太阳辐射在穿过大气层时被削弱了。下面我们就来看看大气是如何削弱太阳辐射的。大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用主要有三种方式：吸收、散射和反射。下面我们就来看看这三种方式究竟是如何削弱太阳辐射的。刚刚我们在说大气的组成时提到，二氧化碳的有一个作用是什么？强烈吸收长波辐射。没错，太阳辐射穿过大气层时，大气中的某些成分会吸收一定波长的辐射能，那么大气中哪些成分会吸收太阳辐射，又会吸收太阳辐射的哪个部分呢？参与吸收作用的成分主要有臭氧、水汽、二氧化碳等。其中臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线。同学们看，这些成分对太阳辐射的吸收具有一个怎样的特点？为什么水汽和二氧化碳吸收红外线不吸收紫外线呢，说明他们还有点挑，是有针对性的吸收太阳辐射某些波长的辐射，我们说它是有选择性的。想一想：大气直接吸收太阳辐射是多还是少，为什么？少，因为太阳辐射主要集中在可见光区，而大气中的臭氧、水汽和二氧化碳主要吸收紫外线和红外线，是太阳辐射光谱两端能量较小的区域，因此大气直接吸收的太阳辐射不多。我们说，太阳辐射不是大气主要的直接热源。除了吸收作用，大气对太阳辐射还有散射作用。什么是散射呢？就是太阳辐射通过大气遇到空气分子、尘埃和水滴等质点时，发生了方向的改变。参与散射的大气成分是空气分子、尘埃和水滴。散射要分两种情况，一种是遇到粒径比较小的空气分子和微小尘埃，一种是遇到粒径比较大的较大尘埃和水滴。当太阳辐射遇到直径比太阳辐射波长小的空气分子和微小尘埃，这种情况下，有公式表明散射能力与波长的四次方成反比，也就是说，波长越短，散射能力越强，此时的散射是有选择性的。而当太阳辐射遇到直径比波长大的较大尘埃和水滴，这种情况下各种波长的太阳辐射都会被散射，散射是无选择性的。观察雨后天晴的天空和阴天天空有什么不同，为什么雨后天晴的天空呈蔚蓝色，而阴天则是灰白色？请同学们分小组讨论，用刚刚所学的知识来解释。因为雨后天晴空气中比较干净，以颗粒较小的空气分子和细小尘埃为主，这种散射具有选择性，波长越短，散射越强，蓝紫光波长短，易被散射，使得天空呈现蔚蓝色。而阴天空气中较大尘埃和水滴较多，会无选择性散射各种波长的辐射，各种光都被散射，使得天空呈现灰白色。那么平时生活中我们为何选择用红灯作为交通信号灯呢？红色光在七种光里波长是最长的，最不容易被散射，穿透空气的能力最强，人们在很远的地方就能看见。现在的中学生尤其是男生，体育课或者休息时间最喜欢在操场上打球。在炎炎夏日打球打得大汗淋漓时最希望出现什么自然现象？除了风，最希望看到天空中飘来？云，就不是飘来五个字了。为什么希望飘来云呢？云可以遮挡太阳光。其实是云对太阳辐射的反射作用。我们来看反射，大气中云层和较大尘埃能将太阳辐射中一部分能量反射到宇宙空间去，参与反射作用的大气成分主要是云层和较大尘埃，其中以云的反射作用最显著。太阳辐射遇云被反射一部分或大部分，这种反射是无选择性的。所以多云的白天我们常常会感觉到气温不会太高。运用讨论法，让学生或小组为单位，思考生活中的现象与理论的联系，培养学生的合作精神，激发学生的学习兴趣，通过学生讨论后回答，老师再进行补充，巩固知识。原理应用学了大气对太阳辐射的三种削弱作用，下面我们用这些原理来解释生活中的一些现象。将下列现象与原理用线连接起来。白天云层下光线比较暗是反射作用，太阳辐射被云层无选择性的反射回宇宙空间，所以光线比较暗。日落后，太阳虽然下山了，但是太阳辐射遇到空气分子或微小尘埃发生散射，使得太阳光线向四面八方散射开来，因此就会有光可以被我们看到，天空还是明亮的。保护地球上生物不受紫外线伤害是因为臭氧对紫外线的吸收，因此是大气对太阳辐射的吸收作用。白天有云，气温较低是因为云层对太阳辐射有反射作用。运用练习法，学生在教师的指导下运用知识解答问题巩固知识、形成技能技巧。过渡请同学们课下想一想，约47%的太阳辐射到达地表后，热量又会如何传导呢？地面是近地面大气主要的直接热源由于大气对太阳辐射有削弱作用，使得到达地面的太阳辐射只有到达大气上界总量的47％，这47％的太阳辐射到达地面后会怎样呢？将被地面反射和吸收，地面吸收了这些太阳辐射后，温度就会不断升高，地面温度升高后会怎么样？也会按其自身温度不断对外进行辐射，我们将地面产生的辐射就称为地面辐射。地面温度和太阳比起来温度低得多，因此地面辐射是长波辐射。前面我们说到，大气本身对太阳辐射的直接吸收很少。但是大气中的水汽和二氧化碳能强烈吸收波长较长的红外线。因此所以除了一小部分地面长波辐射可以射到宇宙空间外，绝大部分被大气吸收了，大气因此增温，所以说近地面大气主要的直接热源是地面。大气对地面的保温作用地面吸收太阳辐射变热后会向外辐射，那么大气吸收了地面辐射后会不会向地面那样向外辐射呢？会的，大气在吸收了地面的长波辐射，温度升高后，也会向外辐射，自然，辐射有向宇宙空间的部分，也有向地面的部分，与我们紧密关联的是大气向地面的辐射。因为与地面辐射的方向相反，我们称之为大气逆辐射。大气逆辐射将大部分热量归还给地面，直接补偿地面的热量损失，我们说它对地面起到保温作用。那么同学们想想大气逆辐射是长波还是短波呢？因为大气温度也比较低，所以大气的辐射也是长波辐射。因此太阳辐射是短波辐射，地面辐射和大气辐射都是长波辐射。画图下面老师把这个图擦掉，找同学上来画一画，大气的整个受热过程是怎样的，其他同学在下面画。相信通过自己画，同学们都掌握了大气的受热过程。通过学生亲自绘图，并上台讲解分析大气的受热过程，提高学生的表达能力和对知识的理解。课堂总结下面我们用几句话简单归纳一下这个过程。请同学们将“大地”、“大气”填入空格内。太阳暖大地：太阳辐射穿过大气层，经过大气的吸收、反射、散射等消弱过程后，大部分能量到达地表。大地暖大气：地面吸收太阳辐射增温，向外放出长波辐射。大气对长波吸收能力强，绝大部分地面辐射被大气吸收，地面辐射是地面大气的直接热源。大气还大地：大气增温释放长波辐射，大气长波辐射指向地面的部分称为大气逆辐射，成为地面的夜晚的最重要的热源，对地表起保温作用。这就是大气的整个受热过程。呼入导入学完了这些知识啊，现在我们可以解释上节课刚开始我们提出的问题了。为什么月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈呢？从29页的图上我们也可以看出，主要是因为月球上几乎没有大气的存在，白天没有大气对太阳辐射的削弱作用，地面温度很高；地面升温不断向外辐射，热量不断散失，晚上没有大气对地面的保温作用，温度降得很低，所以昼夜温差很大。原理应用我们课堂上学习的知识有许多可以应用于生活。同学们看这则新闻报道的是什么？许多地区都出现霜冻灾害，霜冻是指空气温度突然下降，地表温度骤降到0℃以下，会使农作物受到损害，甚至死亡。那么我们就要想办法来防止霜冻，农民常常用“人造烟幕”可以防治霜冻。请同学们运用所学知识想想人造烟幕是如何防治霜冻的？小组讨论后回答。烟主要是二氧化碳气体，因此人造烟幕