第三节大气环境——第1课时大气的分层及受热过程教案.docx

第 1 课时 大气的分层及受热过程教案【教学目标】学问与技能1. 了解大气垂直分层的依据以及各层大气特别是对流层与平流层的特点；2. 理解大气对太阳辐射的减弱作用和大气的温室效应。3. 了解大气热量平衡状态。4. 了解影响地面辐射的因素； 过程与方法1. 通过自主学习使学生知道低层大气的组成成分及其所起的重要作用，同时训练学生的自学力量；2. 通过对气温垂直分布图和大气受热过程示意图的分析，训练学生阅读图表分析解决问题的技能；3. 读到达地面太阳辐射图、大气温室效应图，分析说明大气热力过程，并能运用大气热力性质解释一些地理现象。情感态度与价值观1. 通过学习使学生初步了解人类活动对大气的影响，以及各层大气与人类活动的关系， 初步树立人地协调的观念。2. 生疏全球的热量平衡是自然界的重要规律，但由于人类活动有时会打破这种平衡， 带来不良后果。树立学生生疏规律、把握规律的观点。【教学重点】对流层与平流层的特征;理解对流层大气的受热过程；【教学难点】大气的减弱作用和保温效应【教学方法】自学指导法、比照分析法【教学理念】1、 留意与学生的生活实际相联系，从感性学问入手，使学生更简洁承受，由浅入深，引导学生分析大气各组成局部所起的作用、各层大气气温分布特点以及大气运动状况、与人类的 关系等，在分析的过程中，使学生感受到人类与大气之间相互影响的关系，明确人地应当协 调进展的道理。2、教学中要淡化学问讲解，但凡学生能看懂的就由学生自己去看；凡学生能说得清楚的都由学生自己去说。给学生更多的动手、动口、动脑的时机。【教学课时】2 课时第 1 节【教学过程】设疑引入课：一个人最多可以几天不吃饭？10 天，几天不饮水，5 天？ 牵强可以活下去，但一个人一分钟不呼吸就很难过，10 分钟不呼吸就会？通过这个好玩的提问可以马上集中学生的留意，进入到学习状态。由此我们可以知道，假设地球上没有大气，也就没有生物界，没有人类及其赖以生存的自然环境。大气是自然地理环境中最活泼的组成局部。今日我们共同探讨大气环境最根本的特征。大气的组成和垂直分布，那么大气主要成分有哪些呢？结合初中所学的化学物理学问，思考大气的主要成分及重要的作用。设疑：低层大气有哪几局部组成？干洁空气各成分对地球的生命活动和地理环境有何影响？低层大气中哪些物质的含量，是因时因地而变化？变化缘由是什么？水汽成云致雨必要条件、分布因时因地而异固体杂质事先在雨天，用透亮瓶子装好一瓶雨水，现在出示给学生，雨水中有哪些东西？让学生通过观看，想一想，大气中哪些成分在天气变化中扮演重要角色。列表总结：低层大气成分体积分数重要作用干洁空气氮78.08%生物体的根本成分氧20.94%维持生命活动所必需物质二氧化碳光合作用原料，对地面起保温作用臭氧吸取紫外线，“地球生命的保护伞”堕性气体重要作用导入地球大气从地面对上，可延长到数千千米的高空，在垂直方向上，大气的温度.密度和大气运动状况，各层不尽一样。据此可将大气划分为对流层.平流层和高层大气。导学出示“大气的垂直分层”图，并指导学生自学课本。导疑填表：层次高度气温大气运动其他对流层平流层高层大气导学出示“珠穆朗玛峰的垂直自然带分布图”导疑1假设珠峰近地面气温为 25 ，那么山顶气温是多少？2为什么对流层气温随高度上升而降低？小结128每上升 100 米，气温降低 0.6 2由于地面是对流层大气的主要热源。导学动画显示：空气对流运动简图导疑1为什么对流层高度随纬度增大而降低？2同一地区，夏季与冬季相比，哪个季节对流层高度更大些？小结1低纬地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所及高度大。高纬地区受热少，气温低，空气对流弱，所及高度小。2同一地区，夏季气温高，空气对流旺盛，对流层高度更大些。导学回忆“地球生命的保护伞”有关文字及p30 页第三自然段。导疑1为什么平流层气温随高度增加而增加？（2） 为什么平流层下层气温随高度变化很小，在30 千米以上，气温随高度增加而快速上升？（3） 本层大气为什么适合高空飞行？小结1由于臭氧吸取紫外线而增温。2a.该层气温根本上不受地面影响。b.在 2227 千米高度，形成臭氧层3本层水汽.固体杂质极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，利于高空飞行。导学出示无线电波的传波图导疑1电离层的高度？2电离层为什么能反射无线电波？小结180500 千米。2在电离层，大气在紫外线和宇宙射线的作用下高度电离，能反射无线电波，反射无线电长波，吸取短波，夜间衰减，则能收到无线电短波。导入由于人类活动的影响，会造成某些大气成分的含量的变化，导致大气污染。导学1.出示材料（1） 近十年来，大气中二氧化碳的浓度已经增长乐25%，专家估量到 2100 年前还可能增加 4 倍。据计算，大气中二氧化碳浓度假设增加一倍，台风的强度可增大4050%，甚至可达 60%。排入大气中的二氧化碳等气体的大量增加，还可导致地球严峻的“温室效应”。从1991 年开头，南极不段有巨大的冰山开裂漂移；自 1994 年夏天，阿尔卑斯山千年积雪溶化， 致使 20 多位等山者丧生。自 1920 年以来地球海平面将连续上升25100 厘米。假设不实行强有力的措施，下一世纪中叶，世界各地70%的海岸将被海水漂浮，那些富有和人口稠密地 区的几亿居民的生活将受到威逼。2.出示材料（2） 中国古代有个“女娲补天”神话故事，最近科学家考察觉察，在北美.欧洲.西兰上空，保护地球的臭氧层正在变薄，南极上空的臭氧层已经消灭了一个空洞，科学家们真的要补天了。近些年来，工业生产和家庭中广泛使用冰柜和冰箱，排放出大量的氟氯烃。这些化学物 质在低空不易分解，可以上升至平流层，破坏那里的臭氧，使臭氧丧失吸取太阳紫外线的性 能。据一些科学家的争论，大气中的臭氧每削减1%，照耀到地面上的紫外线就增加 2%。臭氧层的破坏，给地球环境和人体安康带来极大危害。首先，臭氧削减，射向地面的紫外线就增多，这就会损坏人的免疫力量，使人类皮肤癌发病率增加，并可危及海洋生物的生存。其 次，还可能导致世界气候变暖。这不仅是由于到达地面的紫外线增多，而且氟氯烃还可猛烈 吸取红外线辐射，引起“温室效应”。、插播广告：小护士化装品防紫外线。导疑：二氧化碳含量增多，会导致温室效应。氟氯烃含量增加，破坏臭氧层。人类只有一个地球，应实行国际合作方式，共同保护大气环境。【板书设计】第一节 大气的组成和垂直分布一、大气的组成1. 低层大气的组成及作用大气的组成干洁空气作用N：生物体的根本成分 O：维持生命活动所必需物质CO2：光合作用原料，保温O3：吸取紫外线水汽、固体杂质成云致雨必要条件、分布因时因地而异2. 人类活动对大气的影响燃烧矿物燃料CO2 增加“温室效应”制冷工业进展氟氯烃含量增加破坏O3 层，使大气中臭氧含量削减二、大气的垂直分布1、高层大气高度电离，能反射无线电波有极光现象2、平流层气温随高度的增加而递增水平运动为主，大气稳定天气晴朗，能见度高，利于高空飞行臭氧层3、对流层气温随高度的增加而递减上下对流运动显著天气简单多变【典型例题】 1北京飞往纽约的飞机，升空半小时后遇到雷暴天气，此时飞机应当 A快速着陆B降低飞行速度C保持原高度D升到 12023 米以上的高空解析：此题学科内综合性强，涉及到对流层厚度，对流层和平流层的特点，还有地理纬度推断等学问。天气现象多发生于对流层，对高空飞行造成不利影响，而平流层空气以平流为主，易于高空飞行。答案：D 2下面有关大气各垂直分层的表达，正确的选项是 A平流层与人类的关系最为亲热 B现代大型飞机飞行多在对流层 C能反射无线电波的大气层分布在对流层中D平流层是人类生存环境的自然屏障解析：人类就生活在对流层的底部，所以A 项是错误的。在平流层中，30 千米以上， 气温随高度的增加而快速上升，大气上部热下部冷，不易形成对流，以水平运动为主；大 气平稳，平流层中水汽、杂质含量极少，云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，能见度很好， 因而现代大型飞机多在该层飞行，所以B 项也是错误的。在平流层中的2227 千米高度处臭氧含量到达最大值，形成臭氧层。臭氧吸取太阳辐射中的紫外线，使到达地面的紫外线 的数量很少，对生物具有保护作用，所以 D 项是正确的。在 80500 千米高空，由于太阳紫外线和宇宙射线的作用，使大气处于高度电离状态，形成电离层。电离层能反射无线电 波，对无线电通信有重要作用。按大气的垂直分层，平流层顶5055 千米以上的大气为高层大气，电离层位于高层大气中，所以C 项是不正确的。答案：D3. 读CO 和 O 的变化曲线图，答复：231目前 CO 浓度呈 趋势，这将使大气的 增加，导致 2溶化，使海平面上升。同时，也可能使2O 曲线的变化趋势，表现最猛烈的是3地区受益，如俄罗斯的西伯利亚等。上空消灭了臭氧层空洞，这是由于人类大量排放所致。它所带来的最大问题是使太阳辐射中的穿透大气层，杀伤地面的，破坏全球的生态系统。3CO 和 O 对环境的共同负面影响是都能使。23参考答案：（1） 上升保温效应两极冰川亚寒带（2） 南极氟氯烃紫外线生物（3） 保温效应增加4. 读气温垂直变化图，完成以下要求。（1） 图中 a、b、c、d 四条曲线中正确反映地球大气温度随高度变化的是， 推断依据是。依据 A 层大气气温随高度的变化特点，可知对流层大气的直接热源是。（2） 风、云、雨、雪等天气现象集中于 。层填字母，缘由是（3） 人类目前利用平流层最主要的方式是，缘由是。4B 层和D 层大气温度随高度增加而上升，分析其增温缘由的异同。一样点：。不同点：。解析：大气分层中气温的垂直变化是理解和把握大气垂直分层的关键。由于气温的垂 直分布打算了大气运动的方式，而大气运动方式又打算了天气状况。假设气温随着高度增 加而降低上冷下热，则利于空气的对流运动；空气在上升的过程中，随着气温的下降， 水汽发生分散，在肯定的条件下会形成降水。假设气温随着高度增加而上升上热下冷， 则大气稳定，以平流运动为主，天气晴朗单调利于高空飞行。而各层气温的垂直变化，又 取决于各层大气成分对太阳辐射的选择吸取特性。如对流层大气气温之所以随高度增加而 下降，是由于该层大气中的水汽和二氧化碳猛烈吸取地面的长波辐射的缘由。这样，离地 面热源越近，气温就越高；离地面越远的上空，气温就越低。平流层下层气温随高度 变化很小，这是由于这里面离地面较远，根本上不受地面的影响。30 千米以上，随高度增加气温快速上升，是由于这里的臭氧吸取了大量紫外线的原因。答案：1b 近地面平均温度约为20至30，对流层顶气温约为零下50至零下60 地面地面的长波辐射2A该层集中了大气层中几乎全部的水汽和固体杂质（3） 高空飞行该层大气中水汽、杂质含量极少，云、雨现象近乎绝迹，大气平稳， 天气晴朗，能见度极高（4） 一样点：都是因吸取紫外线而增温不同点：前者是臭氧吸取紫外线，后者是氧原子吸取紫外线第 2 节【教学过程】导入课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亲热相关。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外表和大气之间进展着一系列的能量转换，从而形成地球外表简单的大气热力状况，维持着地球外表的热量平衡。本节课我们就来学习。讲授课二、大气的受热过程(板书)同学们想必有过这样的体会：夏季，有云的白天气温不会太高。有的同学还可能见过农民用人造烟幕在晚秋或寒冬防范霜冻。地球上这些与人类生活和生产亲热相关的大气现象，都与大气的热力作用有关。因此我们先来学习本节课的第一大局部“大气的热力作 用”。大气的热力作用主要表现为大气对太阳辐射的减弱作用和大气的保温效应。我们首先学习大气对太阳辐射的减弱作用。(一)大气对太阳辐射的减弱作用(板书)我们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。请同学们阅读图 “各种辐射的波长范围”。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，人眼能观察的光线， 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%，这两局部人们用肉眼都无法观察。(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取、反射和散射作用，从而减弱了到达地面的太阳辐射。(设问)平流层中的臭氧吸取太阳辐射的哪局部？平流层中的臭氧吸取太阳紫外线。可见，大气对太阳辐射的吸取是有选择的。1. 大气对太阳辐射的吸取具有选择性(板书)平流层臭氧主要吸取紫外线。对流层大气中的水汽和二氧化碳等，主要吸取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取得很少，大局部可见光能够透过大气射到地面上来。由此可见，大气直接吸取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局部， 又反射回宇宙空间，从而削减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，反射力量越强，颗粒越小，反射力量越差。(承转)为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？为什么阳光未直接进教室，教室却是光明的？ 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. 大气对太阳辐射的散射作用(板书)首先，请同学读图 “大气对太阳辐射的散射”。当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一局部能量，便以这些质点为中心向四周八方散射开来。散射可以转变太阳辐射的方向，使一局部太阳辐射不能到达地面。这种散射是有选择性的，波长越短，散射力量越强。在可见光局部蓝紫色光波长最短，散射力量最强，所以在晴朗的天空，特别是雨过天晴时，天空呈蔚蓝色。另一种状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，日出前的拂晓，日落后的黄昏，以及阴天，在树阴下，在房间里，但凡阳光不能直接照耀的地方，仍是光明的，这些都是大气的散射作用的原因。综上所述，太阳辐射通过地球大气层时，大气减弱的主要是红外线、紫外线区和可见光的短波局部，而可见光的绝大局部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，所以太阳辐射赐予地球外表巨大的能量，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。(承转)有云的白天气温不会太高。那有云的夜晚气温又不会太低，后者就是由大气热力作用的另一表现，大气的保温作用形成的。下面我们来学习大气的温室效应。(二)大气的温室效应(板书)由试验得知，物体温度越高，辐射中最强局部的波长越短；反之越长。地面吸取太阳辐射，温度增高，同时又把热量向外辐射，但它比太阳温度低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射要长得多，能量主要集中在红外线局部。因此，相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。投影图 “大气的温室效应”，指图讲解。对流层中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射吸取差，但对地面长波辐射吸取力量很强， 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局部(75%95%)。因此，对流层大气的主要的直接热源是地面。大气吸取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。大气辐射热一局部向上射向宇宙空间，大局部向下射向地面， 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 肯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温存 些。所以，在晚秋或寒冬，霜冻多消灭在晴朗的夜晚。投影以以下图讲解：综上所述，地球大气对太阳短波辐射几乎是透亮体，大局部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局部截留在大气中，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，实际上主要表达在太阳辐射、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。投影胶片，重述大气的热力作用，把握本课重点内容。(投影显示)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：一方面是大气对地面长波辐射的吸取力量很强，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局部热量返还给地面，在肯定程 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，地面吸取太阳辐射而增温；(2)地面增温后产生地面长波辐射，大气又猛烈吸取地面辐射而增温；(3)大气增温后又产生大气长波辐射，一小局部射向宇宙空间而散失，剩余的绝大局部射向地面，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。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)大气的热力作用对地球上的生命活动及其生存环境有重要意义。下面我们来学习大气热力作用的意义。思考探究争论一下大气热力作用的意义表现在几方面？(学生发言，教师总结)大气热力作用的意义表现在两方面：一是地球大气对太阳辐射的减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，从而减小了地球外表的气温日较差。二是由于大气的温室效应，使地球外表平均气温提高了约33，使地球外表的多年平均气温得以保存在15，而且变化不大。这对地球环境特别是生物 界和人类生存与活动具有重要意义。(承转)太阳辐射到达地球以后，在地面与大气之间进展着一系列的能量转换。就一般状况来说，地面与大气之间的热量交换，以辐射最为重要。除辐射外，大气中不规章的湍流运动和水的相态变化携入大气的潜热，都将热量从地面带给大气。就整个地球多年平均状况来看，地球(地面和大气)收入的热量与支出是相等的，即全球的热量平衡。(承转)同学们，上一单元的学习我们太阳直射点在地表作回归运动，使太阳辐射能在地球外表安排不均匀。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 “太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系”。(投影图)三影响地面辐射的主要因素 (板书)影响太阳辐射强度因素太阳高度角随纬度变化随季节变化低纬夏季高度角大强度大大气云量少状况厚度小减弱少地球外表不同纬度地区，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。由于太阳高度角越大的地区，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气减弱得越少，最终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缘由之一。【思考】读图 2-27 总结影响太阳辐射的其他因素？【学生答复，教师总结】课堂小结本节课我们学习了大气的热力作用和全球的热量平衡两大问题。首先，我们懂得正由于地球上有大气存在，并且由于地球大气的热力作用，才使得地球外表温度的昼夜变化不像没有大气的月球那样猛烈。地面和大气之间，通过一系列能量转换，维持全球的热量平衡，有利于人类生存和进展。因此我们应当生疏自然规律，疼惜环境。【典例分析】1. 太阳辐射总量最大值不在赤道，而在北回归线四周，其缘由是() A.赤道上正午太阳高度比北回归线上小B.赤道上白昼时间较北回归线处长 C.赤道上云雨天气较北回归线上多 D.赤道上太阳辐射经过大气路程较短答案：C2. 城市上空的雾一般比郊区的多，由于()A. 市区风速大多B.市区水汽多C.市区CO2多D.市区尘埃答案：D3. 大气的“温室效应”是指()A. 大气吸取了太阳辐射，保存在大气中，使大气温度增高B.大气毫无阻挡地使太阳辐射至地面，使地面温度增高 C.平流层中的臭氧，猛烈地吸取紫外线D.大气中的水汽和二氧化碳几乎吸取了全部的地面辐射，使热量散失很少答案：D4. 以下四幅图中，昼夜温差最小的是()答案：D5. 读大气对地面的保温作用图，分析答复：(1) 标出图中三个箭头的名称：；。(2) 对于太阳辐射、大气辐射和地面辐射三种辐射来说，辐射波长由长到短的排列应是。(3) 大气吸取太阳辐射的成分是平流层的和对流层的和，到达地面的太阳辐射主要是光。(4) 由图可知，大气对地面之所以具有保温作用，就是由于大气吸取 使大气增温，同时又以的形式把热量归还给地面的原因。(5) 射向地面的大气辐射最强的时候消灭在天气，最弱的时候消灭在天气。(6) 全球热量处于平衡状态，其中热量的收入项是和，热量的支出项是和。答案：(1)大气吸取大气(逆)辐射地面辐射 (2)大气辐射、地面辐射、太阳辐射(3) 臭氧二氧化碳水汽可见(4) 地面长波辐射大气逆辐射(5) 有浓密低云的阴雨空气透亮度好的晴朗(6) 大气吸取太阳辐射地面吸取太阳辐射地面辐射到宇宙空间的局部大气辐射到宇宙空间的局部【板书设计】二、大气的受热过程1. 大气对太阳辐射的减弱作用2. 大气的温室效应(1) 太阳辐射使地面增温(2) 地面辐射使大气增温，同时地面降温(3) 大气逆辐射又使近地面增温，起到保温作用(4)实例分析与应用(塑料大棚与玻璃温室)3. 影响地面辐射的因素纬度因素、下垫面因素