大气受热过程

【课题】必修模块一 第二章 第一节
题目：运用图表说明大气受热过程。（自然环境中的物质运动和能量交换）
【所需课时】1课时
【课标要求及分析】
课标要求: 运用图表说明大气受热过程。
分 析：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来源，地面（包括陆面和海面）是大气的直接热源。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换的过程。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。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等。
【教材及学情分析】
教材分析：本节课内容――“大气的受热过程”是第二章第一节教材的重点，具有承上启下的作用。这部分教材既是对前面第一章第四节“地球的外部圈层”知识的重要补充，尤其是解释了“地面是对流层大气的直接热源”这一原理，同时也是学好整个第一节的基础。教材内容比较结合生活实际，但出现了较多的陌生概念，对知识的理解增加了些许难度。教材安排了大量的图片，并增加了很多学生学习的环节（如阅读、思考等）。
学情分析：这部分知识初中阶段基本没有学习过，因此学生的知识基础较差，同时知识本身的难度也大，对高一学生来说，理解起来有一定难度。由于内容与学生的生活密切相关，学生对知识具有新鲜感，求知欲强，好奇心大，积极性高。
【学习目标】
知识与技能：了解大气的受热过程、大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保护作用；理解太阳辐射和地面辐射与大气受热过程的关系。
过程与方法：根据“大气对太阳辐射的削弱作用”示意图认识削弱作用的三种形式及其特点；结合“大气的温室效应”示意图理解大气对地面的保温作用；运用大气热力性质解释一些地理现象。
情感、态度与价值观：激发学生探究大气热状况的兴趣；养成求真求实的科学态度。通过对“天空的颜色”“温室效应”的学习，明确成因，增强学生学以致用的意识和能力。培养学生观察思考能力和理论联系实际的能力，树立事物是不断发展变化的辩证唯物主义观点。
【重、难点分析】
重点：
1.理解大气对太阳辐射的削弱作用。
2.理解大气的温室效应。
教学难点：
1.大气的温室效应。
2.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。
【教学方式与方法的选择】
本节课原理性强，授课时应紧密结合图片，做到图文结合，这样有助于原理理解。采用启发式教学法和导学法推出本课的原理。由于知识比较抽象，用身边的实例辅助教学。大气对太阳辐射的三种削弱作用――反射、散射和吸收作用，学生不容易区分，对这部分知识教师可以借助表格选择比较法进行教学。
【教学设计思路】
本节课内容学习的好坏将直接影响到后面知识的学习，因此重要性就不言而喻。这部分内容说难也难，说容易也容易，关键看怎样调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习。在教学设计过程中，我本着激发学生兴趣、把学习的主动权交给学生、合作学习、探究学习等原则，按照“太阳暖大地――大地暖大气――大气还大地”的顺序进行讲解，尽量多的运用图表深入浅出把握重点、突破难点，并且适时借助学生感兴趣的生活中例子帮助大家理解，希望能收到事半功倍的效果。
【教学资源】
自制教学幻灯片、视频（大气的“温室效应”）、自制图片（太阳辐射在地面的不均匀分布）、一些数字资料等。
【教学过程设计】
教学环节教学过程学生活动设计意图
1、导入用图片、文字、数据等不同方式让学生感知地球与月球的昼夜温差大小以及两者的差异。
地球与月球的这种差异，与地球存在厚厚的大气及其热力作用有关。我们一起来学习“大气的受热过程”。
①学生自由发言，说说自己身边气温的昼夜变化情况；
②思考：为什么月球上昼夜温差巨大，而地球上昼夜温差比较小？
从身边现象入手，让学生深深体会地理就在我们周围，同时用学生比较熟悉又感觉神秘的月球与地球相比，激发大家的兴趣和求知欲。让学生带着问题来学习。
2、讲授新课板书：大气的受热过程阅读教材培养学生的阅读习惯和自学能力。
大气是在对太阳辐射起削弱作用和对地面起保温作用的同时使自身受热的。我们首先学习大气对太阳辐射的削弱作用。
板书：一、大气对太阳辐射的削弱作用阅读教材 理清本节课知识线索，让学生对知识有整体性认识。
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。（如下图）
提问：
①太阳辐射的主要波长范围？
②可见光区、紫外线区、红外线区的波长范围？
③为什么把太阳辐射称为短波辐射？
看图，思考并回答。
生：……
学会知识的迁移，通过读图了解太阳辐射的能量分布情况，为后面的学习打下基础。
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。
视频播放完成后展示如下图片：
设问：
①对流层中的水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射的哪部分？
②平流层中的臭氧主要吸收太阳辐射的哪部分？
观看视频“大气的削弱作用”、读图2-1-2“大气对太阳辐射的削弱作用”，思考并回答问题。
生：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。平流层臭氧主要吸收紫外线。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。大气对太阳辐射的吸收是有选择的。
利用录像易于激发学生兴趣，引起求知欲。有助于学生理解新概念，增强新知识的感性认识，比较符合学生的认知规律。
板书：1.大气对太阳辐射的吸收作用
设问：为什么夏季天空多云时，白天的气温不会太高？思考并回答。
生：……用常识性问题切入，深入浅出。
教师：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。大气对太阳辐射的反射是没有选择性的，云层的反射作用最为显著。云层越厚，云量越多，反射愈强。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。 理解、做笔记强调，明确概念。
板书：2.大气对太阳辐射的反射作用
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，教室却是明亮的？思考并回答
生：…… 引导学生在日常生活中勤思考、多动脑
教师：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。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。分组讨论，每组说出至少一个关于大气的散射作用的例子并向其他同学解释。
生：……突出学生的主体地位，主动学习、合作学习、探究学习，将新知识的学习与生活实际有机结合起来，凸显地理学科的应用性特点。
板书：3.大气对太阳辐射的散射作用
总结：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。方式特点物质举例
吸收
反射
散射
列表比较三种削弱作用： 进行比较教学更加有助于学生有效理解三种削弱作用。
承转：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。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。(投影展示)
设问：那为什么会是这样？ 读图2-1-3“太阳辐射在地面的不均匀分布” 并回答。
生：……让全体同学参与并讨论，让大家大胆想像，提出自己的观点，培养学生的创新能力。
板书：4.太阳高度对大气削弱作用的影响
教师：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（如下图）。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一。
借助图片以及老师的讲解，尝试归纳：
①……；
②……。 温故知新，培养学生时刻要进行知识迁移的意识。
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。
板书：二、大气对地面的保温作用
教师：由实验得知，物体温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之越长。地面吸收太阳辐射，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部分。因此，相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。 与太阳短波辐射对比理解。要用到的一些概念只要学生知道即可，不必祥讲。
播放视频“大气的保温作用”
投影图2-1-5“大气的温室效应”，指图讲解。
观看视频“大气的保温作用”、读图，
思考：大气对地面的保温过程？
用示意图将“大气对地面的保温过程”表示出来。培养学生的读图能力。结合目前全球变暖的现实，激发学生学习地理的兴趣，理论联系实际，培养思维和创新能力。
教师：投影以下图
教师：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。用文字将图中含义表达出来。
生：……
举例说明大气的保温作用：
①在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚；
②寒潮来临前，北方农田会燃烧秸杆；
……培养学生图文转化的能力。用不同的方式帮助掌握“大气的保温作用”。充分发挥学生的积极性，不要轻易否定学生的答案。
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。大气的这种作用，类似于玻璃温室的作用，人们通常称之为大气的“温室效应”。
玻璃温室效应示意图读“玻璃温室效应示意图”，理解大气的“温室效应”。
借助“玻璃温室效应示意图”图示大气保温作用原理。利用学生司空见惯的现象突破难点。
培养学生的动手能力。
知识拓展：用大气的“温室效应”解释全球变暖的趋势。尝试回答。让学生树立保护环境的意识。
承转：我们学习了大气的受热过程，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。
展示幻灯片：
回忆所学知识，巩固新知识。投影胶片，重述大气的受热过程，掌握本课重点内容。
总结：教师展示幻灯片：
指导学生归纳总结。
教师：……尝试用自己的语言说出大气的整个受热过程。
生：……
得出结论：(1)地面辐射是近地面大气(对流层)的主要的直接的热源； (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。学生通过自己的努力掌握的知识远比教师讲解的效果要好。这也体现了教学过程中学生的主体性。
承转：大气的削弱作用和保温作用对地球上的生命活动及其生存环境有重要意义。
板书：(三)大气热力作用的意义
设问：同学们看课本相关内容，归纳一下大气热力作用的意义表现在几方面？学生参考教材、合作学习，尝试回答。
生：大气热力作用的意义表现在两方面：一是……；二是……。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。地理知识来自于生活，同时也要求学生将地理知识能应用于生活。学以致用是学生学习地理的最大目的。
3、小结本节课我们学习了大气的受热过程，通过学习，我们懂得了正因为地球上有大气存在，并且由于地球大气的热力作用，才使得地球表面温度的昼夜变化不像没有大气的月球那样强烈。
如下图所示：
看图说话：利用本节课所学知识解决课前的问题，理解大气的整个受热过程。前后呼应，让学生检验自己这节课的学习成果，使大家有很高的成就感。同时也使学生们深刻体会知识学习的重要性，尤其是地理知识的应用性。
【板书设计】
大气的受热过程
一、大气对太阳辐射的削弱作用
1.大气对太阳辐射的吸收作用――具有选择性：臭氧吸收紫外线；二氧化碳、水汽吸收红外线
2.大气对太阳辐射的反射作用――无选择性：云层越厚，云量越大，反射能力越强
3.大气对太阳辐射的散射作用――具有选择性：波长越短，越容易被散射
4.太阳高度对大气削弱作用的影响
二、大气对地面的保温作用
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
【课堂评价】
1.太阳辐射总量最大值不在赤道，而在北回归线附近，其原因是( )
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：C
2. 下列四幅图中，昼夜温差最小的是( )
答案：D
3.大气的“温室效应”是指( )
A.大气吸收了太阳辐射，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，强烈地吸收紫外线
D.大气中的水汽和二氧化碳几乎吸收了全部的地面辐射，使热量散失很少
答案：D
4.读大气对地面的保温作用图，分析回答：
(1)标出图中①②③三个箭头的名称：
① ；
② ；
③ 。
(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)大气吸收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，就是因为大气吸收 使大气增温，同时又以 的形式把热量归还给地面的缘故。
(5)射向地面的大气辐射最强的时候出现在 天气，最弱的时候出现在 天气。
答案：(1)大气吸收 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


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