大氣環(huán)境教學設(shè)計
同一個教學內(nèi)容，在不同時期，同一個教師設(shè)計的教案也會不同。以下是小編帶來的關(guān)于大氣環(huán)境教學設(shè)計，歡迎閱讀參考。
一、課程標準
運用圖表說明大氣受熱過程
�。�1）標準解讀
本條以及后兩條“標準”關(guān)注的對象是自然環(huán)境組成要素之一——大氣。本條“標準”旨在認識導致大氣運動的基本原理，為后面學習大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)以及全球氣候變化打下理論基礎(chǔ)。
本條“標準”雖然簡短，但它要求的內(nèi)容是比較多的。從有關(guān)大氣各條“標準”綜合來看，可以從以下幾方面把握本條“標準”。
第一，作為自然環(huán)境組成要素，“標準”中的“大氣”是指低層大氣，其高度不超過對流層頂。
第二，了解大氣受熱，需要明確大氣的熱量，即導致大氣運動的能量。太陽輻射是大氣根本的熱源，下墊面輻射（包括陸面和海面）是大氣直接的熱源。
第三，大氣受熱過程，實際上是太陽輻射、地面輻射和大氣輻射之間相互轉(zhuǎn)化的過程。其中，大氣溫室效應(yīng)及其作用是需要重點闡述的基本原理。
第四，學習大氣受熱過程，是為理解大氣運動打基礎(chǔ)，所以，大氣熱力環(huán)流是需要闡述的另一個基本原理。大氣熱力環(huán)流是大氣不均勻受熱的結(jié)果。大氣不均勻受熱主要是由太陽輻射的緯度差異和下墊面性質(zhì)差異引起的。大氣不均勻受熱是大氣運動的主要原因，大氣熱力環(huán)流則是理解許多大氣運動類型的理論基礎(chǔ)。小到城市熱島環(huán)流，大到全球性大氣環(huán)流，都可以用大氣熱力環(huán)流的原理來解釋。
第五，學習和說明大氣受熱過程，需要借用一些原理示意圖，如大氣溫室效應(yīng)示意圖、大氣熱力環(huán)流形成示意圖等。
（2）教學重點
1、 大氣各垂直分層特點及與人類的關(guān)系；
2、大氣對太陽輻射的削弱作用；
3、太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射四種輻射之間的關(guān)系；
4、 大氣的溫室效應(yīng)。
�。�3）教學目標
1、搜集資料說一說大氣各垂直分層有哪些事物和現(xiàn)象，概括對流層大氣與人類的關(guān)系。
2、列表比較大氣對太陽輻射的削弱作用，并用所學解釋實際事例。
3、畫出簡圖說明大氣的受熱過程，解釋大氣受熱的直接原因。能用簡圖推導月球表面晝夜溫差大的原因。
4、 結(jié)合溫室大棚的實例，分析說明大氣是怎樣具有保溫作用的。嘗試寫一段文字，表達溫室大棚的原理在農(nóng)業(yè)、建筑、人體保健等方面的應(yīng)用。
�。�4）教學方法
比較分析法、讀圖分析法、啟發(fā)式教學法
二、教學過程
【引入新課】我們學習了地球的宇宙環(huán)境之后，知道了地球是宇宙中的一顆既普通又特殊的行星。說地球普通，因為地球具有和其他行星一樣的特性，都是物質(zhì)的和運動的；說地球特殊，則是因為地球是太陽系中唯一有生命物質(zhì)存在的天體。地球上具有生命物質(zhì)，其中一個非常重要的原因就是地球有可供生物呼吸的大氣。今天我們共同探討大氣環(huán)境的一些最基本的特征。
地球的周圍包圍著的大氣是厚厚的，從地面向上，可延伸數(shù)千千米的高空。那么，這么高的大氣層在垂直方向上有什么變化特點呢？
一、大氣的垂直分布(板書)
大氣的組成成分在垂直方向上是有差異的，進而使得大氣的溫度、密度和大氣運動狀況等物理性質(zhì)在垂直方向上有差異，特別是氣溫的差異決定空氣的垂直運動狀況。所以氣溫的垂直分布是劃分大氣各層的主要依據(jù)，也是大氣各層最基本的特征。大氣在垂直方向上可以劃分為對流層、平流層和高層大氣。
【提問】請學生讀圖2—23大氣的垂直分層示意圖，并思考以下問題：1、“對流層、平流層的氣溫隨高度變化情況有何不同？”
【總結(jié)】(1)對流層大氣溫度隨高度增加而遞減；
(2)平流層大氣溫度隨高度增加而增加；
(3)高層大氣溫度隨高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。
【承轉(zhuǎn)】氣溫在垂直方向上有這樣的變化特點，即各層大氣具體有些什么現(xiàn)象和事物，下面我們一一來了解一下。
(學生自由發(fā)言，教師點撥)
【提問】2、“為什么說對流層與人類關(guān)系最為密切？
【學生發(fā)言，教師總結(jié)】因為人類就生活在對流層的底部，可以說是“人類之家”。天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。近地面的水汽和固體雜質(zhì)通過對流運動向上空輸送，在上升過程中隨著氣溫的降低，容易成云致雨。與人們生活和生產(chǎn)活動緊密相關(guān)的各種天氣現(xiàn)象(云、雨、霧、雪等)都發(fā)生在對流層。因此對流層與人類的'關(guān)系最為密切。
平流層與人類的關(guān)系也很密切。如臭氧是“地球生命的保護傘”，而臭氧主要集中在平流層，臭氧大量吸收太陽紫外線，保護地球上的生物免受過多紫外線的傷害，可以說平流層是人類生存環(huán)境的天然屏障。
【提問】同學們再看圖2—23平流層中有架大型飛機，那么為什么飛機是在平流層中飛行呢？
(學生回答，教師總結(jié))該層水汽含量極少，天氣晴朗，能見度好，大氣平穩(wěn)，有利于高空飛行�，F(xiàn)在人們乘坐的大型飛機多是在平流層中飛行。
【補充】(承轉(zhuǎn))平流層頂以上的大氣，氣壓很低，空氣密度很少，被劃為“高層大氣”層。
根據(jù)人造衛(wèi)星的探測資料，在2000~3000公里的高空，地球大氣的密度已經(jīng)與星際空間的密度非常接近，這個高度可以大致地看作是地球大氣的上界。
【承轉(zhuǎn)】太陽輻射是地球上的能量源泉，大氣中發(fā)生的一切現(xiàn)象和過程，都與太陽輻射能及其轉(zhuǎn)化密切相關(guān)。太陽輻射需要穿過厚厚的大氣才能到達地面，這樣太陽輻射在地球表面和大氣之間進行著一系列的能量轉(zhuǎn)換，從而形成地球表面復(fù)雜的大氣熱力狀況，維持著地球表面的熱量平衡。
(一)大氣對太陽輻射的削弱作用(板書)
我們已知太陽不斷地以電磁波的形式向宇宙空間放射巨大的能量。太陽輻射能在各種波長范圍是有變化的。
【提問】請同學們對照課本的表中內(nèi)容閱讀圖1.7，太陽輻射的主要波長范圍是多少？主要分成哪幾個部分？太陽輻射能是怎樣分布的？
【總結(jié)】從圖中可以看出太陽輻射的主要波長范圍是0.15~4微米。其中，人眼能看見的光線，波長在0.4~0.76微米之間，因此這個范圍稱為可見光區(qū)，太陽輻射總能量的50%集中在這個波長范圍，所以太陽輻射能主要集中在可見光區(qū)。人們把太陽輻射稱為短波輻射。波長小于0.4微米的紫外線區(qū)占太陽輻射總能量的7%，波長大于0.76微米的紅外線區(qū)占太陽輻射總能量的43%，這兩部分人們用肉眼都無法看見。
【提問】太陽輻射各種波長的光是怎樣被削弱的？有哪些削弱作用？各有什么特點？
【承轉(zhuǎn)】太陽輻射到達地面要穿過厚厚的大氣，大氣對太陽輻射有吸收、反射和散射作用，從而削弱了到達地面的太陽輻射。
【提問】平流層中的臭氧吸收太陽輻射的哪部分？
【點評】平流層中的臭氧吸收太陽紫外線�？梢姡髿鈱μ栞椛涞奈帐怯羞x擇的。
1.大氣對太陽輻射的吸收具有選擇性(板書)
平流層臭氧主要吸收紫外線。對流層大氣中的水汽和二氧化碳等，主要吸收太陽輻射中波長較長的紅外線。大氣對太陽輻射中能量最強的可見光線卻吸收得很少，大部分可見光能夠透過大氣射到地面上來。由此可見，大氣直接吸收的太陽輻射能量是很少的。
【承轉(zhuǎn)】大氣中的云層和塵埃，具有反光鏡的作用，把投射在其上的太陽輻射的一部分，又反射回宇宙空間，從而減少了到達地面的太陽輻射。接下來我們了解一下大氣的反射作用。
2.大氣對太陽輻射的反射作用(板書)
大氣對太陽輻射的反射是沒有選擇性的，所以反射光呈白色。云層的反射作用最為顯著。云層越厚，云量越多，反射愈強。所以夏季天空多云時，白天的氣溫不會太高，就是這個道理。此外，大氣中的雜質(zhì)顆粒越大，反射能力越強，顆粒越小，反射能力越差。
【提問】為什么晴朗的天空呈蔚藍色？為什么陽光未直接進教室，教室卻是明亮的？
【點評】以上這兩種現(xiàn)象都是大氣的散射作用造成的，因此我們再來學習大氣對太陽輻射的散射作用。
3.大氣對太陽輻射的散射作用(板書)
當太陽輻射在大氣中遇到空氣分子或微小塵埃時，太陽輻射的一部分能量，便以這些質(zhì)點為中心向四面八方散射開來。散射可以改變太陽輻射的方向，使一部分太陽輻射不能到達地面。這種散射是有選擇性的，波長越短，散射能力越強。在可見光部分藍紫色光波長最短，散射能力最強，所以在晴朗的天空，特別是雨過天晴時，天空呈蔚藍色。另一種情況是散射作用的質(zhì)點是顆粒較大的塵埃、霧粒、小水滴等時，它們的散射無選擇性，各種波長同樣被散射，使天空呈白色。所以，日出前的黎明，日落后的黃昏，以及陰天，在樹陰下，在房間里，凡是陽光不能直接照射的地方，仍是明亮的，這些都是大氣的散射作用的緣故。
綜上所述，太陽輻射通過地球大氣層時，大氣削弱的主要是紅外線、紫外線區(qū)和可見光的短波部分，而可見光的絕大部分能夠透過大氣射到地面。可見光集中了太陽輻射一半的能量，所以太陽輻射給予地球表面巨大的能量，是發(fā)生在地理環(huán)境里各種現(xiàn)象和過程的最重要的能量源泉。
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【提問】對流層大氣的主要的直接熱源是什么？為什么說地面輻射是長波輻射？
對流層中的水汽和二氧化碳對太陽短波輻射吸收差，但對地面長波輻射吸收能力很強，因而使近地面大氣增溫。近地面大氣又以輻射、對流等方式，把熱量傳給高一層大氣，使大氣保存了地面所放出熱量的絕大部分(75%~95%)。因此，對流層大氣的主要的直接熱源是地面。
大氣吸收地面輻射增溫的同時，也向外輻射熱量，大氣輻射也主要集中在紅外線區(qū)，所以大氣輻射也是長波輻射。大氣輻射熱一部分向上射向宇宙空間，大部分向下射向地面，其方向與地面輻射正好相反，故稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射又把熱量還給地面，這就在一定程度上補償了地面輻射損失的熱量，對地面起到了保溫作用，使地面溫度變化比較緩和。天空有云，特別是濃密的低云，大氣逆輻射更強，多云的夜晚通常比晴朗的夜晚暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜凍多出現(xiàn)在晴朗的夜晚。
板書下圖講解：
綜上所述，地球大氣對太陽短波輻射幾乎是透明體，大部分太陽輻射能夠透過大氣射到地面上，使地面增溫；大氣對地面長波輻射卻是隔熱層，把地面輻射放出的熱量絕大部分截留在大氣中，并通過大氣逆輻射又將熱量還給地面。人們把大氣的這種作用，稱為大氣溫室效應(yīng)。
【承轉(zhuǎn)】我們學習了大氣的熱力作用，實際上主要體現(xiàn)在太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射這四種輻射之間的關(guān)系，下面我們再來看這四種輻射的關(guān)系。
畫出簡圖，重述大氣的熱力作用，掌握本課重點內(nèi)容。
大氣的溫室效應(yīng)，我們應(yīng)重點弄清太陽輻射與地面輻射、大氣輻射等之間的關(guān)系。如圖1，這種關(guān)系主要表現(xiàn)在以下兩方面：一方面是大氣對地面長波輻射的吸收能力很強，從而將地面放出的熱量保存在大氣中，二是大氣逆輻射將大部分熱量返還給地面，在一定程度上彌補了地面輻射損失的熱量，正是這種關(guān)系，才使得大氣對地面具有保溫作用，我們可以借助于上述簡圖分析說明大氣保溫效應(yīng)的三個物理過程：(1)太陽輻射到達地面后，地面吸收太陽輻射而增溫；(2)地面增溫后產(chǎn)生地面長波輻射，大氣又強烈吸收地面輻射而增溫；(3)大氣增溫后又產(chǎn)生大氣長波輻射，一小部分射向宇宙空間而散失，剩余的絕大部分射向地面，我們稱之為“大氣逆輻射”(如圖1)。大氣逆輻射在很大程度上彌補了地面輻射所損失的能量，從而起到了對地面的保溫作用。
【點評】從大氣對地面的保溫作用這一過程中，我們不難得出這樣的結(jié)論：(1)地面輻射是近地面大氣(對流層)的主要的直接的熱量，而地面輻射的主要能量是太陽輻射，所以說，(2)太陽輻射是地球上(地面和大氣)的根本能量。(3)對地面直接起保溫作用的是大氣逆輻射。它們之間的關(guān)系如圖2。
【承轉(zhuǎn)】同學們，上一單元的學習我們已知太陽直射點在地表作回歸運動，使太陽輻射能在地球表面分配不均勻。緯度不同的地方，太陽高度角不同。相比較而言，太陽直射的地方，單位面積獲得的太陽輻射能最多。那為什么會是這樣？請同學們讀圖2—26“不同太陽高度輻射強度變化示意圖”。
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1、緯度因素：
地球表面不同緯度地區(qū)，由于太陽直射點的南北移動，太陽高度角有差異，會對地表獲得的太陽輻射有影響。因為太陽高度角越大的地區(qū)，太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越短，被大氣削弱得越少，最后到達地面的太陽輻射就越多，反之越少。這是太陽輻射由低緯向兩極遞減的原因之一。
【總結(jié)】太陽高度角不同，①等量太陽輻射在地面的散布面積不同
②經(jīng)過大氣的路程長短不同，被削弱程度不同。地面得到的太陽輻射不同，地面輻射也就不同。
2、下墊面因素：
【提問】讀圖2—27“不同性質(zhì)地面的反射率圖”，什么樣的下墊面反射率最高？反射的多少跟地面得到的多少、地面輻射的多少有什么關(guān)系？
【總結(jié)】反射的越多，地面得到的越少，地面輻射的越少，大氣得到的就越少。
3、其他因素：（略）
【活動】讀課本閱讀內(nèi)容，思考溫室效應(yīng)是怎樣形成的？說說溫室大棚的原理在農(nóng)業(yè)、建筑、人體保健等方面的應(yīng)用。
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