2.2大气受热过程和大气运动第1课时 教案

第二章 地球上的大气
第二节 大气受热过程和大气运动 第1课时
【课标要求】
运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
【教材分析】
本节教材包括大气的受热过程和大气的热力环流，由于涉及的原理性问题较多，分2课时完成。第1课时，大气受热过程部分主要包括大气的受热过程和大气对地面的保温作用两个问题，关于大气对太阳辐射的削弱教材讲的较少，点到为止，而对流层中水汽、二氧化碳吸收地面长波辐射的特点又安排在第二个问题里，这对学生理解第一个问题中“绝大部分地面长波辐射被大气截留”有一定的后置问题，所以学习第一个问题时，需要指导学生读完第二个问题的第一段，全面、深入地了解。由于本讲内容很多与生活实际有着较为密切的联系，所以，讲授中尽可能地启发学生联系实际问题去思考。
【教学目标】
1.借助示意图，分析大气的受热过程，并解释相关现象。
2.借助示意图，说明大气的保温作用，并解释生活中的实际案例。
【教学重难点】
重点：大气的受热过程和保温原理
难点：太阳辐射的能量转换过程和大气的保温原理
【教学方法】
图解法、讨论与讲解相结合
【新课导入】
播放视频或图片：山东寿光的蔬菜大棚、夏季农作物上面铺设的黑网等，让学生发言，说明其使用的目的，引出保温和降温的问题，我们的生活中有很多类似的应用。
【讲授过程】
（过渡）地球也有着自己厚厚的外衣，保护着地表的温度变化不至于太大，那就是大气，本节课我们就从大气的受热过程讲起，看看地球上的大气是如何保护地球的。
一、大气的受热过程
请同学们阅读教材P34-35页第二段及图2.9，思考、讨论下列问题：（课件展示问题）
1.地球大气的能量来源于哪里？
2.什么是短波辐射，什么是长波辐射？
3.到达地面的太阳辐射为什么比到达大气上界的要少？
4.请你结合图2.9，完整地描述大气的受热过程。
5.为什么对流层大气的热量主要来自地面辐射，而不是太阳辐射？
学生交流后发言、评议，师生共同总结。
参考答案：
1.太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
2.由实验得知、物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之则波长越长。由于地球表面的温度比太阳低得多，地面辐射的波长也就比太阳辐射的要长。相对而言，太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射。
3.投射到地球上的太阳辐射，要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。由于云层的反射、臭氧吸收太阳光中的紫外线以及对流层的水汽和二氧化碳吸收红外线等，削弱了到达地面的太阳辐射量，所以，到达地面的太阳辐射为什么比到达大气上界的要少。
4.太阳辐射属于短波辐射，在透过大气的过程中，小部分被大气吸收或反射，大部分到达地球地面，到达地球表面的太阳辐射，被地面吸收和反射。地面因吸收太阳辐射而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。（对流层大气中有水汽和二氧化碳，能够强烈吸收地面长波辐射）近地面大气吸收地面长波辐射以后，又以对流、传导等方式层层向上传递能量(图2.9)，并随高度增加而减少。此过程的能量转换可以概括为，太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地。
5.从大气的受热过程看，大气对太阳短波辐射吸收较少，太阳短波辐射能够透过大气到达地面；大气对地面长波辐射吸收较多，绝大部分地面长波辐射被大气截留。所以，地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源，对流层大气的热量主要也是来源于此。
学以致用
1.多云的白天，气温不会太高的原因？
2.为什么青藏地区太阳辐射量极其丰富，而四川盆地则在全国最少？
参考答案：
1.由于云层对太阳辐射具有反射等削弱作用，减少了到达地面的辐射量。
2.青藏地区由于地势高，空气稀薄，大气削弱作用弱，太阳能丰富。四川盆地因为气候较湿润，加上盆地地形闭塞，阴雨天多，污染物不易扩散，空气密度大，大气削弱作用强，太阳能缺乏。
【课堂演练】
读大气受热过程示意图，回答下列小题。
1．图中表示被大气削弱后的太阳辐射的序号是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
2．图中表示近地面大气主要直接热源的序号是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
3．人类活动排放的二氧化碳增多，会导致（ ）
A．①减弱 B．②增强 C．③减弱 D．④增强
【答案】1．B 2．C 3．D
【分析】
1．太阳辐射进入大气层后，少部分通过大气的吸收、反射和散射被削弱，大部分穿过大气层到达地面，故B正确。①为被削弱前的太阳辐射；③为地面辐射；④为大气逆辐射。A、C、D错误。
2．近地面大气对太阳辐射的吸收作用不强，而对地面长波辐射具有很强的吸收能力，故近地面大气的直接热源是地面辐射，③表示地面辐射，C正确。
3．①为被削弱前的太阳辐射，与人类排放的二氧化碳没有关系，A错误；人类活动排放的二氧化碳增多，使大气吸收地面辐射的能力增强，大气吸收更多的地面辐射，气温升高，大气吸收更多的地面辐射，地面辐射热量散失到宇宙中的就比较少，大量的热量就储存在大气层中了。大气中储存了大量的热量，在多云天气时大气逆辐射增强，还给地面的热量更多，BC错误，D正确。
（过渡）大气不仅对太阳辐射的传播有着削弱作用，还对地面具有保温作用，因此，地球表面最大昼夜温差也就几十摄氏度左右，而月球在阳光照射下的白天，月表温度最高可达160℃，夜间最低达到-180℃，昼夜温差高度300多摄氏度，你能说清其中的原理吗？
二、大气对地面的保温作用
请同学们阅读教材P35页2、3段，分析图2.10，思考、讨论下列问题：（课件展示问题）
1.什么是大气逆辐射？有什么作用？与大气辐射有什么不同？
2.观察图2.10，找出地球比月球多了哪些辐射途径。
3.说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。
4.说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。
学生交流后发言、评议，师生共同总结。
参考答案：
1.大气逆辐射：大气在增温的同时，也向外辐射长波辐射。大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射方向相反，故称大气逆辐射。
作用：大气逆辐射把热量传给地面，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。天空有云，特别是浓密的低云时，大气逆辐射更强。
大气逆辐射是大气辐射的一部分，只是指射向地面的部分。
2.地球比月球多了大气对太阳辐射的反射、吸收、大气辐射、大气逆辐射
3.大气对太阳辐射的反射、吸收等削弱了白天到达地面的太阳辐射，使地表温度不至于过高，而大气对地面长波辐射的吸收，则保存了热量，大气逆辐射则补充了地面辐射损失的热量，从而保证了夜间地表温度不至于降得太低。正是因为有了大气的削弱和保温作用，地球昼夜温差仅有几十度左右，相比月球小得多。
4.月球表面缺少大气层，白天，太阳辐射可以全部直达月表，月表升温很快，而夜间又缺少大气的保温作用，降温又很快。除了月球缺少大气的原因外，其实，月球的自转周期很长，需要一个月的时间昼夜更替一次，所以，月表的白天增温时间很长，增温幅度较大，夜间降温时间很长，降温幅度又大，从而昼夜温差比地表剧烈的多。
学以致用
1.请分析山东寿光塑料蔬菜大棚、玻璃温室的保温原理。
2.农民在田间人造烟雾可防霜冻的原因？
3.利用本节知识·解释“高处不胜寒”的道理。
学生交流后发言、评议，师生共同总结。
参考答案：
1.太阳短波辐射能进入棚内或室内，而地面长波辐射却不能穿透塑料薄膜或玻璃把热量传递出去，从而使热量保留在塑料大棚或玻璃温室内，达到增温效果。
2.人造烟雾能增强大气逆辐射，起到保温作用。
3.对流层大气中，随海拔升高获得的地面辐射量减少，所以气温降低。
【课堂演练】
2019年1月3日18时，西安市启动了重污染天气红色预警（1级响应）,提醒各相关单位和市民提前做好准备应对污染，结合“大气受热过程示意图”，完成下面小题。
1．图中a、b、c分别代表（ ）
A．太阳辐射 大气逆辐射 地面辐射 B．太阳辐射 地面辐射 大气逆辐射
C．大气辐射 地面辐射 大气逆辐射 D．大气逆辐射 地面辐射 太阳辐射
2．雾霾天气发生时，大气逆辐射会增强，主要是因为（ ）
A．大气削弱太阳辐射能力增强 B．大气削弱地面辐射能力增强
C．大气吸收地面辐射能力增强 D．大气吸收太阳辐射能力增强
【答案】1．B 2．C
【分析】
1．读图可知，图中a箭头由太阳指向地表，应为太阳辐射，图中b箭头由地面指向大气，应为地面辐射，图中c箭头是大气辐射指向地面的部分，应为大气逆辐射。由此判断，B正确，ACD错误。故选B。
2．大气逆辐射强弱与大气获得的能量强弱有关，大气辐射的能量来源于大气对地面辐射的吸收作用，雾霾天气发生时，空气中的水汽和颗粒物含量增加，这些物质可以强烈吸收地面辐射，因此此时大气吸收地面辐射能力增强，大气吸收的能量增多，因此大气逆辐射也随之增强，C符合题意；雾霾天气发生时，大气削弱太阳辐射能力会增强，大气吸收太阳辐射能力也有可能会增强，但与大气逆辐射增强关系不大，排除AD；地表温度决定地面辐射的强弱，雾霾天气发生时，大气的保温作用增强，夜晚地面温度不致下降过低，即地面辐射能力不致于下降过快，因此雾霾天气发生时，大气在夜晚还可能增强地面辐射能力，排除B。故选C。
课堂小结：青藏地区年太阳辐射量全国最多，缺以高寒为特征，因为海拔高而气温低，这个案例说明对流层的气温不是直接来自太阳辐射，而是经历了太阳、地面、大气三者之间的一些列转化过程，即太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地。
【板书设计】
第二节 大气受热过程和大气运动 第1课时
一、大气的受热过程
1.短波辐射、长波辐射
2.大气对太阳辐射的削弱作用
3.大气的受热过程
二、大气对地面的保温作用
1.大气逆辐射
2.大气对地面的保温作用
【课堂过关检测】
下图为大气受热过程示意图。完成下列小题。
1．图中表示地面辐射的是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
2．天空有云，特别是有浓密的低云时（ ）
A．大气吸收减弱 B．大气反射减弱 C．太阳辐射增强 D．大气逆辐射增强
利用“温室效应”原理，我国北方地区冬季可以采用大棚种植蔬菜、花卉等作物。下图是塑料大棚农业生产景观图，据此回答下面小题。
3．下列不属于大棚技术对农业生产的影响的是（ ）
A．有利于充分利用太阳光能，提高大棚内的温度
B．有利于提高光照强度，增强农作物光合作用
C．有利于保持、调节大棚内空气的湿度
D．有利于保持、调节大棚内土壤的水分
4．深秋，我国北方有寒潮活动的地区，农民常用浓烟笼罩大白菜地，防止大面积冻害。其主要原因是（ ）
A．浓烟散射地面辐射，提高大气温度
B．浓烟反射大气逆辐射，提高大气温度
C．浓烟可阻挡冷空气前进，防止作物冻害
D．浓烟吸收地面辐射，增强大气逆辐射
【课堂过关检测】参考答案
【答案】1．D 2．D
【分析】
1．结合大气的受热过程判断可知，①表示大气对太阳辐射的反射作用，②表示大气逆辐射，③表示大气对太阳辐射的吸收作用，④表示地面辐射，D符合题意，ABC不合题意。故选D。
2．天空有云，特别是有浓密的低云时，大气的吸收作用增强，A错误；大气的反射作用增强，B错误；对到达大气上界的太阳辐射没有影响，到达地表的太阳辐射会减弱，C错误；大气逆辐射增强，保温作用增强，D正确。故选D。
【答案】3．B 4．D
【分析】
3．塑料薄膜对太阳的短波辐射基本上是透明的，削弱的很少，但不能提高光照强度，增强农作物光合作用，B不属于；而大棚内地面增温后又以长波辐射的形式向外辐射热量，塑料大棚阻碍长波辐射，因此，大棚内热量不易散失，从而提高大棚内的温度，A属于；可以通过对塑料大棚通风，调节空气湿度、土壤的水分和气体成分，CD属于。本题要求选择不属于选项，故选B。
4．由于人造烟幕相对于增加了二氧化碳的含量，能大量吸收地面辐射，从而增强了大气逆辐射，对地面起了保温作用，能防御霜冻，D正确。故选D。
【课后反思】
本课时内容的学习出现的问题在于，学生对大气受热过程转换的理解模糊，表述时只能说出个大概情况，对转换的原理理解不透，比如大气辐射和大气逆辐射的实质差别在哪里，说不清楚。大气对地面的保温作用原理，学生只侧重大气逆辐射的角度，忽视了对流层中水汽和二氧化碳的吸收作用。