大氣的受熱過程-教學(xué)設(shè)計(jì)

大氣的受熱過程大氣的受熱過程大氣的受熱過程大氣的受熱過程一、授課內(nèi)容大氣的受熱過程（中圖版）二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）掌握大氣的組成成分以及它們各自的作用。（2）理解大氣的受熱過程。（3）了解大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用，掌握其在生活中的應(yīng)用。（4）了解大氣對(duì)面的保溫作用，掌握其在生活中的應(yīng)用。過程與方法通過聯(lián)系生活實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)習(xí)的熱情。通過學(xué)生親自繪圖，并上臺(tái)講解分析大氣的受熱過程，提高學(xué)生的表達(dá)能力和對(duì)知識(shí)的理解。通過小組合作討論，理解大氣削弱作用和保溫作用的運(yùn)用，提高學(xué)生的合作能力和利用原理、分析問題的能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活，關(guān)注氣象萬千的地理世界。引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值觀，學(xué)會(huì)珍惜環(huán)境、保護(hù)環(huán)境。三、教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)：理解大氣的受熱過程。2、教學(xué)難點(diǎn)：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射削弱作用和大氣對(duì)地面保溫作用的運(yùn)用。四、教學(xué)課時(shí)2課時(shí)五、教學(xué)方法啟發(fā)式教學(xué)法、講授法、討論法、練習(xí)法六、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)過程教學(xué)方法導(dǎo)入新課同學(xué)們好！之前很長(zhǎng)一段時(shí)間大家都在學(xué)習(xí)地球運(yùn)動(dòng)，今天我們翻開新的篇章----大氣。同學(xué)們知道這張圖片是什么嗎？它是玉兔號(hào)月球車。玉兔號(hào)是中國(guó)首輛月球車，和著陸器共同組成嫦娥三號(hào)探測(cè)器。月球車"玉兔號(hào)"巡視器于15日順利駛抵月球表面，在月球上開展了一系列的科學(xué)探測(cè)。老師翻看了玉兔號(hào)的微博，它描述了一些關(guān)于月球的狀況，仔細(xì)閱讀，找找與我們地球有什么不一樣的地方？說明月球晝夜溫差非常大。有數(shù)據(jù)表明，月球表面白天的溫度可高達(dá)127℃，晚上可降到-183℃。和月球相比，我們地球地球的溫度比較適宜，晝夜溫差比較小。為什么地球晝夜溫差之所以沒有那么大是因?yàn)槭裁茨兀繉?duì)了，因?yàn)榈厍蛏嫌写髿獾拇嬖?。那么為什么地球上有了大氣的存在晝夜溫差就比較小，大氣是如何使我們的溫度保持在一個(gè)比較適宜的范圍里的？這就和我們接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有關(guān)，我們要學(xué)習(xí)大氣的受熱過程。運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，從學(xué)生認(rèn)識(shí)的實(shí)際出發(fā)，提問月球晝夜溫差大的原因，引發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，也為接下來的內(nèi)容做鋪墊。過渡要學(xué)習(xí)大氣的受熱過程，首先我們要學(xué)習(xí)大氣的組成及他們的作用。大氣的組成及作用大氣是由干潔空氣、水汽和固體雜質(zhì)組成的，我們來簡(jiǎn)單了解一下這些組成成分以及它們的作用。干潔空氣是指不含水汽和固體雜質(zhì)的空氣，是由多種氣體組成的混合物。那么干潔空氣中主要有哪些氣體成分呢？N2：空氣中體積分?jǐn)?shù)最大的是哪種氣體？氮?dú)饪梢哉嫉?0%左右。N是生物有機(jī)體的重要組成部分。O2：和人類聯(lián)系最緊密的一種成分是氧氣，人類每一口呼吸都在耗氧。因此大氣中的O2是人類和一切生物維持生命活動(dòng)所需的物質(zhì)。CO2：人類呼入的是氧氣那么呼出的是二氧化碳，二氧化碳也是干潔空氣的氣體組成成分。二氧化碳是綠色植物進(jìn)行光合作用的基本原料。除此之外還有什么作用？我們常常提到綠色出行，減少二氧化碳的排放。為什么要減少二氧化碳的排放呢？因?yàn)槎趸际菧厥覛怏w，它能強(qiáng)烈的吸收紅外線，使氣溫升高，導(dǎo)致溫室效應(yīng)，減少二氧化碳排放有利于緩解溫室效應(yīng)。(溫室效應(yīng)：水汽、二氧化碳甲烷等吸收地面反射的太陽(yáng)輻射并重新輻射，使地球變的更溫暖的影響。)溫室氣體只有二氧化碳嗎？還有水汽、氟利昂、甲烷等，同學(xué)們可以下去具體了解。O3:夏天太陽(yáng)很大，我們通常要打太陽(yáng)傘，這些太陽(yáng)傘通常都有遮擋紫外線的作用，因?yàn)樽贤饩€會(huì)傷害我們的皮膚。大氣中有種成分就吸收紫外線，臭氧這個(gè)詞大家不陌生吧，臭氧能吸收太陽(yáng)紫外線，保護(hù)我們免受傷害。在組成干潔空氣的這些氣體成分中，主要的成分是N2和O2，二者加起來約占干潔空氣體積分?jǐn)?shù)的99％。水汽的作用是什么呢？同學(xué)們知道降水是怎么形成的嗎？降水是水汽冷凝降落到地表的現(xiàn)象。所以說，水汽是成云致雨的必要條件。除此之外水汽能吸收紅外線使大氣增溫，它也是一種溫室氣體；并且水汽的相變也伴隨著熱量的吸收和釋放，比如蒸發(fā)吸熱、凝結(jié)放熱，也能直接影響地面和大氣的溫度。固體雜質(zhì)的作用是什么呢？凝結(jié)核這個(gè)詞大家聽說過吧，凝結(jié)核是物質(zhì)由汽態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)和固態(tài)或者由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的凝結(jié)過程中，起凝結(jié)作用的顆粒，水汽凝結(jié)降水就需要有凝結(jié)核。而固體雜質(zhì)一般就能作為凝結(jié)核，因此固體雜質(zhì)是成云致雨的必要條件。固體雜質(zhì)是不是越多越好呢？不是，大氣中固體雜質(zhì)會(huì)影響大氣能見度和空氣質(zhì)量，就像前陣子，大氣中固體雜質(zhì)較多，早上起來霧蒙蒙的，什么都看不清楚。所以不管是什么問題，我們都要學(xué)會(huì)辯證地看待。運(yùn)用講授法，教師通過簡(jiǎn)明、生動(dòng)的語(yǔ)言向?qū)W生講授大氣的受熱過程以及他們各自的作用，拓展學(xué)生的認(rèn)識(shí)。講授過程中結(jié)合有關(guān)的大氣環(huán)境問題，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)；并且強(qiáng)調(diào)CO2、H2O和O3對(duì)于太陽(yáng)輻射的吸收作用為接下來的內(nèi)容做鋪墊。過渡了解了大氣的組成，接下來我們就來看看大氣的受熱過程是怎樣的。太陽(yáng)輻射光譜圖大氣中的一切物理過程都伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，那么大氣最根本的能量來源是哪里？我們知道為地球提供能量的是太陽(yáng)，太陽(yáng)會(huì)源源不斷地以電磁波的形式向四周放射能量，這種能量我們稱為太陽(yáng)輻射。因此地球大氣的能量來源是？太陽(yáng)輻射能。所以我們說，太陽(yáng)輻射能是地球大氣最根本的能量來源。下面我們就來了解了解太陽(yáng)輻射。太陽(yáng)輻射是一種電磁波，電磁波是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場(chǎng)，由低頻率到高頻率，主要分為:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線。我們來看看太陽(yáng)輻射能按波長(zhǎng)分布----太陽(yáng)輻射光譜圖，光譜圖中，其中橫軸表示波長(zhǎng)，縱軸表示輻射能量。同學(xué)們仔細(xì)觀察太陽(yáng)輻射光譜圖，太陽(yáng)輻射主要分布在哪幾個(gè)區(qū)？紅外區(qū)、可見光區(qū)、紫外區(qū)。思考：太陽(yáng)輻射能主要集中在哪個(gè)區(qū)？可見光區(qū)。太陽(yáng)輻射能量約有50%集中在可見光區(qū)（0.4-0.76），7%在紅外區(qū)，43%在紫外區(qū)。人眼可接收到的電磁波，稱為可見光?？梢姽鈪^(qū)中其實(shí)有紅橙黃綠青藍(lán)紫七種光，由紅光到紫光波長(zhǎng)變化怎樣？越來越短。其中光混在一起會(huì)變成白色。太陽(yáng)有輻射，那么我們?nèi)梭w會(huì)向外輻射嗎？會(huì)。自然界中的一切物體，只要溫度在絕對(duì)溫度零度以上，都會(huì)有輻射，地面有，大氣也有。但是溫度不同，輻射波長(zhǎng)分布就不一樣。我們來看一張圖片，這張圖片說明輻射與波長(zhǎng)有一個(gè)什么關(guān)系？人們發(fā)現(xiàn)，物體溫度越高，輻射中能量最強(qiáng)部分的波長(zhǎng)越短，太陽(yáng)是一個(gè)熾熱的氣體球，其表面溫度約為6000K，內(nèi)部溫度更高，太陽(yáng)溫度如此高，因而一般將太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。其他的像人體、地面的輻射都稱為長(zhǎng)波輻射。過渡太陽(yáng)源源不斷地以電磁波的形式向四周放射能量，那么自然就會(huì)有太陽(yáng)輻射來到地球。我們假設(shè)到達(dá)大氣上界（2000—3000KM）的太陽(yáng)輻射為100％的話，那么最后到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射大家猜會(huì)有多少？會(huì)100%到達(dá)地球表面嗎？不會(huì)，實(shí)際上到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射只有約為47％，還不到大氣的一半。另外53％的太陽(yáng)輻射去哪里了？太陽(yáng)輻射在穿過大氣層時(shí)被削弱了。下面我們就來看看大氣是如何削弱太陽(yáng)輻射的。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用主要有三種方式：吸收、散射和反射。下面我們就來看看這三種方式究竟是如何削弱太陽(yáng)輻射的。剛剛我們?cè)谡f大氣的組成時(shí)提到，二氧化碳的有一個(gè)作用是什么？強(qiáng)烈吸收長(zhǎng)波輻射。沒錯(cuò)，太陽(yáng)輻射穿過大氣層時(shí)，大氣中的某些成分會(huì)吸收一定波長(zhǎng)的輻射能，那么大氣中哪些成分會(huì)吸收太陽(yáng)輻射，又會(huì)吸收太陽(yáng)輻射的哪個(gè)部分呢？參與吸收作用的成分主要有臭氧、水汽、二氧化碳等。其中臭氧吸收紫外線，水汽和二氧化碳吸收紅外線。同學(xué)們看，這些成分對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收具有一個(gè)怎樣的特點(diǎn)？為什么水汽和二氧化碳吸收紅外線不吸收紫外線呢，說明他們還有點(diǎn)挑，是有針對(duì)性的吸收太陽(yáng)輻射某些波長(zhǎng)的輻射，我們說它是有選擇性的。想一想：大氣直接吸收太陽(yáng)輻射是多還是少，為什么？少，因?yàn)樘?yáng)輻射主要集中在可見光區(qū)，而大氣中的臭氧、水汽和二氧化碳主要吸收紫外線和紅外線，是太陽(yáng)輻射光譜兩端能量較小的區(qū)域，因此大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射不多。我們說，太陽(yáng)輻射不是大氣主要的直接熱源。除了吸收作用，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射還有散射作用。什么是散射呢？就是太陽(yáng)輻射通過大氣遇到空氣分子、塵埃和水滴等質(zhì)點(diǎn)時(shí)，發(fā)生了方向的改變。參與散射的大氣成分是空氣分子、塵埃和水滴。散射要分兩種情況，一種是遇到粒徑比較小的空氣分子和微小塵埃，一種是遇到粒徑比較大的較大塵埃和水滴。當(dāng)太陽(yáng)輻射遇到直徑比太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)小的空氣分子和微小塵埃，這種情況下，有公式表明散射能力與波長(zhǎng)的四次方成反比，也就是說，波長(zhǎng)越短，散射能力越強(qiáng)，此時(shí)的散射是有選擇性的。而當(dāng)太陽(yáng)輻射遇到直徑比波長(zhǎng)大的較大塵埃和水滴，這種情況下各種波長(zhǎng)的太陽(yáng)輻射都會(huì)被散射，散射是無選擇性的。觀察雨后天晴的天空和陰天天空有什么不同，為什么雨后天晴的天空呈蔚藍(lán)色，而陰天則是灰白色？請(qǐng)同學(xué)們分小組討論，用剛剛所學(xué)的知識(shí)來解釋。因?yàn)橛旰筇烨缈諝庵斜容^干凈，以顆粒較小的空氣分子和細(xì)小塵埃為主，這種散射具有選擇性，波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)，藍(lán)紫光波長(zhǎng)短，易被散射，使得天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。而陰天空氣中較大塵埃和水滴較多，會(huì)無選擇性散射各種波長(zhǎng)的輻射，各種光都被散射，使得天空呈現(xiàn)灰白色。那么平時(shí)生活中我們?yōu)楹芜x擇用紅燈作為交通信號(hào)燈呢？紅色光在七種光里波長(zhǎng)是最長(zhǎng)的，最不容易被散射，穿透空氣的能力最強(qiáng)，人們?cè)诤苓h(yuǎn)的地方就能看見。現(xiàn)在的中學(xué)生尤其是男生，體育課或者休息時(shí)間最喜歡在操場(chǎng)上打球。在炎炎夏日打球打得大汗淋漓時(shí)最希望出現(xiàn)什么自然現(xiàn)象？除了風(fēng)，最希望看到天空中飄來？云，就不是飄來五個(gè)字了。為什么希望飄來云呢？云可以遮擋太陽(yáng)光。其實(shí)是云對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用。我們來看反射，大氣中云層和較大塵埃能將太陽(yáng)輻射中一部分能量反射到宇宙空間去，參與反射作用的大氣成分主要是云層和較大塵埃，其中以云的反射作用最顯著。太陽(yáng)輻射遇云被反射一部分或大部分，這種反射是無選擇性的。所以多云的白天我們常常會(huì)感覺到氣溫不會(huì)太高。運(yùn)用討論法，讓學(xué)生或小組為單位，思考生活中的現(xiàn)象與理論的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過學(xué)生討論后回答，老師再進(jìn)行補(bǔ)充，鞏固知識(shí)。原理應(yīng)用學(xué)了大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的三種削弱作用，下面我們用這些原理來解釋生活中的一些現(xiàn)象。將下列現(xiàn)象與原理用線連接起來。白天云層下光線比較暗是反射作用，太陽(yáng)輻射被云層無選擇性的反射回宇宙空間，所以光線比較暗。日落后，太陽(yáng)雖然下山了，但是太陽(yáng)輻射遇到空氣分子或微小塵埃發(fā)生散射，使得太陽(yáng)光線向四面八方散射開來，因此就會(huì)有光可以被我們看到，天空還是明亮的。保護(hù)地球上生物不受紫外線傷害是因?yàn)槌粞鯇?duì)紫外線的吸收，因此是大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用。白天有云，氣溫較低是因?yàn)樵茖訉?duì)太陽(yáng)輻射有反射作用。運(yùn)用練習(xí)法，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下運(yùn)用知識(shí)解答問題鞏固知識(shí)、形成技能技巧。過渡請(qǐng)同學(xué)們課下想一想，約47%的太陽(yáng)輻射到達(dá)地表后，熱量又會(huì)如何傳導(dǎo)呢？地面是近地面大氣主要的直接熱源由于大氣對(duì)太陽(yáng)輻射有削弱作用，使得到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射只有到達(dá)大氣上界總量的47％，這47％的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面后會(huì)怎樣呢？將被地面反射和吸收，地面吸收了這些太陽(yáng)輻射后，溫度就會(huì)不斷升高，地面溫度升高后會(huì)怎么樣？也會(huì)按其自身溫度不斷對(duì)外進(jìn)行輻射，我們將地面產(chǎn)生的輻射就稱為地面輻射。地面溫度和太陽(yáng)比起來溫度低得多，因此地面輻射是長(zhǎng)波輻射。前面我們說到，大氣本身對(duì)太陽(yáng)輻射的直接吸收很少。但是大氣中的水汽和二氧化碳能強(qiáng)烈吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線。因此所以除了一小部分地面長(zhǎng)波輻射可以射到宇宙空間外，絕大部分被大氣吸收了，大氣因此增溫，所以說近地面大氣主要的直接熱源是地面。大氣對(duì)地面的保溫作用地面吸收太陽(yáng)輻射變熱后會(huì)向外輻射，那么大氣吸收了地面輻射后會(huì)不會(huì)向地面那樣向外輻射呢？會(huì)的，大氣在吸收了地面的長(zhǎng)波輻射，溫度升高后，也會(huì)向外輻射，自然，輻射有向宇宙空間的部分，也有向地面的部分，與我們緊密關(guān)聯(lián)的是大氣向地面的輻射。因?yàn)榕c地面輻射的方向相反，我們稱之為大氣逆輻射。大氣逆輻射將大部分熱量歸還給地面，直接補(bǔ)償?shù)孛娴臒崃繐p失，我們說它對(duì)地面起到保溫作用。那么同學(xué)們想想大氣逆輻射是長(zhǎng)波還是短波呢？因?yàn)榇髿鉁囟纫脖容^低，所以大氣的輻射也是長(zhǎng)波輻射。因此太陽(yáng)輻射是短波輻射，地面輻射和大氣輻射都是長(zhǎng)波輻射。畫圖下面老師把這個(gè)圖擦掉，找同學(xué)上來畫一畫，大氣的整個(gè)受熱過程是怎樣的，其他同學(xué)在下面畫。相信通過自己畫，同學(xué)們都掌握了大氣的受熱過程。通過學(xué)生親自繪圖，并上臺(tái)講解分析大氣的受熱過程，提高學(xué)生的表達(dá)能力和對(duì)知識(shí)的理解。課堂總結(jié)下面我們用幾句話簡(jiǎn)單歸納一下這個(gè)過程。請(qǐng)同學(xué)們將“大地”、“大氣”填入空格內(nèi)。太陽(yáng)暖大地：太陽(yáng)輻射穿過大氣層，經(jīng)過大氣的吸收、反射、散射等消弱過程后，大部分能量到達(dá)地表。大地暖大氣：地面吸收太陽(yáng)輻射增溫，向外放出長(zhǎng)波輻射。大氣對(duì)長(zhǎng)波吸收能力強(qiáng)，絕大部分地面輻射被大氣吸收，地面輻射是地面大氣的直接熱源。大氣還大地：大氣增溫釋放長(zhǎng)波輻射，大氣長(zhǎng)波輻射指向地面的部分稱為大氣逆輻射，成為地面的夜晚的最重要的熱源，對(duì)地表起保溫作用。這就是大氣的整個(gè)受熱過程。呼入導(dǎo)入學(xué)完了這些知識(shí)啊，現(xiàn)在我們可以解釋上節(jié)課剛開始我們提出的問題了。為什么月球表面晝夜溫度變化比地球表面劇烈呢？從29頁(yè)的圖上我們也可以看出，主要是因?yàn)樵虑蛏蠋缀鯖]有大氣的存在，白天沒有大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用，地面溫度很高；地面升溫不斷向外輻射，熱量不斷散失，晚上沒有大氣對(duì)地面的保溫作用，溫度降得很低，所以晝夜溫差很大。原理應(yīng)用我們課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)有許多可以應(yīng)用于生活。同學(xué)們看這則新聞報(bào)道的是什么？許多地區(qū)都出現(xiàn)霜凍災(zāi)害，霜凍是指空氣溫度突然下降，地表溫度驟降到0℃以下，會(huì)使農(nóng)作物受到損害，甚至死亡。那么我們就要想辦法來防止霜凍，農(nóng)民常常用“人造煙幕”可以防治霜凍。請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)想想人造煙幕是如何防治霜凍的？小組討論后回答。煙主要是二氧化碳?xì)怏w，因此人造煙幕