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大气环境教学设计

(一)对流层大气的受热过程；【教学目标】知识与技能；1.了解大气垂直分层的依据以及各层大气特别是对流；1.通过自主学习使学生知道低层大气的组成成分及其；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，；2.认识全球的热量平衡是自然界的重要规律，但由于；【教学重点】对流层与平流层的特征;理解对流层大气；第1课时；【教学过程】；设疑引入新课：一

(一)对流层大气的受热过程
【教学目标】 知识与技能
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削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能力； 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.认识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。树立学生认识规律、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】 大气的削弱作用和保温效应 【教学方法】 自学指导法、对比分析法 【教学课时】2课时
第1课时
【教学过程】
设疑引入新课：一个人最多可以几天不吃饭？——10天，几天不饮水，——5天？勉强可以活下去，但一个人一分钟不呼吸就很难受，10分钟不呼吸就会——？通过这个有趣的提问可以马上集中学生的注意，进入到学习状态。
由此我们可以知道，如果地球上没有大气，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跃的组成部分。今天我们共同探讨大气环境最基本的特征。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知识，思考大气的主要成分及重要的作用。 设疑：低层大气有哪几部分组成？
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？变化原因是什么？
事先在雨天，用透明瓶子装好一瓶雨水，现在出示给学生，雨水中有哪些东西？让学生通过观察，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 干洁空气 成分 氮 氧 二氧化碳 体积分数 78.08% 20.94% 重要作用 生物体的基本成分 维持生命活动所必须物质 光合作用原料，对地面起保温 神州智达教研中心 “源于一线，服务一线”
作用 臭氧 堕性气体 水汽 固体杂质 （导入）地球大气从地面向上，可延伸到数千千米的高空，在垂直方向上，大气的温度.密度和大气运动状况，各层不尽相同。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 对流层 平流层 高层大气 高度 气温 大气运动 其他 吸收紫外线，“地球生命的保护伞” 重要作用 成云致雨必要条件、分布因时因地而异 （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升高而降低？ （小结）（1）—28 （每升高100米，气温降低0.6 ） （2）因为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？
神州智达教研中心 “源于一线，服务一线”
（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）回顾“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，气温随高度增加而迅速上升？
（3）本层大气为什么适合高空飞行？ （小结）（1）由于臭氧吸收紫外线而增温。 （2）a.该层气温基本上不受地面影响。 b.在22—27千米高度，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）（1）80—500千米。
（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，吸收短波，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%，专家估计到2100年前还可能增加4倍。据计算，大气中二氧化碳浓度若增加一倍，台风的强度可增大40—50%，甚至可达60%。排入大气中的二氧化碳等气体的大量增加，还可导致地球严重的“温室效应”。从1991年开始，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融化，致使20多位等山者丧生。自1920年以来地球海平面将
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继续升高25—100厘米。如果不采取强有力的措施，下一世纪中叶，世界各地70%的海岸将被海水淹没，那些富饶和人口稠密地区的几亿居民的生活将受到威胁。
2.出示材料
（2）中国古代有个“女娲补天”神话故事，最近科学家考察发现，在北美.欧洲.新西兰上空，保护地球的臭氧层正在变薄，南极上空的臭氧层已经出现了一个空洞，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，使臭氧丧失吸收太阳紫外线的性能。据一些科学家的研究，大气中的臭氧每减少1%，照射到地面上的紫外线就增加2%。臭氧层的破坏，给地球环境和人体健康带来极大危害。首先，臭氧减少，射向地面的紫外线就增多，这就会损坏人的免疫能力，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。这不仅是因为到达地面的紫外线增多，而且氟氯烃还可强烈吸收红外线辐射，引起“温室效应”。
３、插播广告：小护士化妆品――防紫外线。
（导疑）：（１）二氧化碳含量增多，会导致温室效应。 （２）氟氯烃含量增加，破坏臭氧层。
（３）人类只有一个地球，应采取国际合作方式，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：生物体的基本成分 O：维持生命活动所必须物质 CO2：光合作用原料，保温 O3：吸收紫外线 成云致雨必要条件、分布因时因地而异 水汽、固体杂质 2．人类活动对大气的影响 燃烧矿物燃料→CO2增加→“温室效应”
制冷工业发展→氟氯烃含量增加→破坏O3层，使大气中臭氧含量减少 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
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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 天气复杂多变
第2课时
【教学过程】 ［导入新课］
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密切相关。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表面和大气之间进行着一系列的能量转换，从而形成地球表面复杂的大气热力状况，维持着地球表面的热量平衡。本节课我们就来学习。
［讲授新课］
二、对流层大气的受热过程(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御霜冻。地球上这些与人类生活和生产密切相关的大气现象，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部分“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削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削弱作用。
(一)大气对太阳辐射的削弱作用(板书)
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。请同学们阅读图 “大气对太阳辐射的削弱作用”。
从图中可以看出太阳辐射的主要波长范围是0.15~4微米。其中，人眼能看见的光线，波长在0.4~0.76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%，这两部分人们用肉眼都无法看见。
(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。
(设问)平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？
平流层中的臭氧吸收太阳紫外线。可见，大气对太阳辐射的吸收是有选择的。 1.大气对太阳辐射的吸收具有选择性(板书)
平流层臭氧主要吸收紫外线。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。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。
(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部分，又反射回宇宙空间，从而减少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；(承转)为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？为什么阳光未直；以上这两种现象都是大气的散射作用造成的，因此我们；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；综上所述，太阳辐射通过地球大气层时，大气削弱的主；(承转)有云的白天气温不会太高

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，反射能力越强，颗粒越小，反射能力越差。
(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，教室却是明亮的？
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。另一种情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。
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。
(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。
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收差，但对地面长波辐射吸收能力很强，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部分(75%~95%)。因此，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。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暖和些。所以，在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。
投影以下图讲解：
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
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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。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。
投影胶片，重述大气的热力作用，掌握本课重点内容。 (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收能力很强，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部分热量返还给地面，在一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，地面吸收太阳辐射而增温；(2)地面增温后产生地面长波辐射，大气又强烈吸收地面辐射而增温；(3)大气增温后又产生大气长波辐射，一小部分射向宇宙空间而散失，剩余的绝大部分射向地面，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。
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[思考探究]讨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削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，从而减小了地球表面的气温日较差。二是由于大气的温室效应，使地球表面平均气温提高了约33℃，使地球表面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行着一系列的能量转换。就一般情况来说，地面与大气之间的热量交换，以辐射最为重要。除辐射外，大气中不规则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。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)
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。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因之一。
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 状况 云量少 厚度小 削弱少 【思考】读图2-27总结影响太阳辐射的其他因素？ 【学生回答，老师总结】 ［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。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，有利于人类生存和发展。因此我们应该认识自然规律，爱护环境。