冷热不均引起的大气运动教案.doc

第一节 冷热不均引起的大气运动大气的受热过程一 教学目标知识与技能：1.能够讲诉大气的受热过程；2.知道大气受热过程中的几个主要辐射的定义，能够分析出太阳辐射能量大部分到达地面，使地面增温；大部分地貌长波辐射被大气吸收而导致大气受热增温（即大气对太阳辐射的削弱和对地面的保温）的原因；3.能够画图讲解温室效应及其作用。过程与方法：1.在对大气受热分析的基础上，找出例子佐证大气温室效应；2.探讨大气的保温作用的意义，具体可以谈到臭氧层的问题。情感态度与价值观：1.学生们通过掌握大气温室效应，分析其重要性，增强环保意识； 2用所学知识解释生活中的事情，学习理论用于实践， 3对于受热过程的分析，学生增强逻辑思维和辩证思维能力。二 教材分析首先这是高一上的第二章的开章之节，学生将开始进行对地球上的大气的学习。虽然不像第一章那么抽象和空间思维能力要求高，但是也是难点和重点，但它更易于与生活实际联系，这是这一章要注意的。这一节谈到了大气的基本知识，理论性很强，首先是大气的受热过程。在这里，新教材删除了大气的组成等大气基本知识，也不要求学生掌握地面是大气主要热源的原因。这对学生来说，知识略微有些单调孤立，我试图在尽量少的延伸上，以不给学生增加额外负担为前提，用数学计算的方式讲解出大气受热的过程，原因。三 学情分析：学生刚进行完第一章的空间思维之旅，接下来，大气这一章则要求学生进行理性逻辑思维，把物理等自然知识相结合进行思考，这无疑也是一个难点和重点。所以，要大量运用生活中的许多例子来引起学生的兴趣，同时多利用板图板画，视频等，使知识形象具体化。让学生能更轻松的理解知识。四 教学重点，难点重点：太阳辐射能量大部分到达地面，使地面增温；大部分地面长波辐射被大气吸收而导致大气受热增温。大气温室效应及其作用。难点：大气的主要热源是地面辐射，而不是太阳辐射。五 教学方法讲授法，板书法，归纳演绎法。六 教学过程【引导】同学们，我们在第一章学习宇宙中的地球时，曾经分析过地球有生命的条件，同学们还记得么。在这里面我们谈到由于地球的体积和质量适中，其引力可以使大量气体聚集在地球周围，形成大气层。大气对于地球来说有怎样的妙用呢？今天我们对大气的受热状况研究。【讲解】同学们都知道地球上的能量来源是来自于太阳光，我们把通常所说的太阳光称之为太阳辐射。大家试想一下，在白天，阳光照射在湖面上，湖面会对太阳光发生什么作用。反射，吸收，折射等等。同样的，在太阳辐射经过大气层时，大气是也是通过这些作用来作用于太阳辐射。 【讲解加板书】首先，大气的吸收，有臭氧，水汽和二氧化碳。其中臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线，我们可以发现大气的这种吸收是具有选择性特点的。其次，是大气的反射，主要是大气中的云和较大颗粒的尘埃，其中云的反射作用最为显著，这种反射是没有选择性的。最后，是大气的散射，主要是一些空气分子或微小尘埃。【师问】经过这些作用后，太阳辐射能是会增加还是减少呢？【生答】减少。 【总结】所以我们把这些作用称之为大气的削弱作用。 【讲解加画图演绎】了解了大气的削弱作用后，我们就来分析大气的受热过程。【PPT展示】首先，太阳辐射经过漫长的旅程到达了大气上界，我们来看一下太阳辐射示意图。其中可见光占太阳辐射总能量的50%，紫外线占7%，红外线占43%，可以发现太阳辐射的能力主要集中在可见光区。根据实验结论，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短。大家试想，太阳温度高不高，所以它的辐射波长较短，我们把太阳辐射称之为短波辐射。那么，我们再来看大气的反应了。【师问】首先是吸收作用，吸收作用是吸收什么呢？【生答】紫外线和红外线。【师问】太阳辐射有没有紫外线和红外线？【生答】有。但是两者在太阳辐射中的比重一共才只有一半，所以吸收不大，为19%。除了吸收还有什么，还有反射，反射是反射到哪里呢？宇宙空间。从哪里来回哪里去。还有就是散射，那方向就是四面八方了。所以，最后，在经过了大气层后，到达地球表面的太阳辐射为47%。达地面后的太阳辐射被地面吸收后，地面增温，同时地面也会把热量向外辐射，这又是一个新的辐射，叫做地面辐射。【讲解加展示PPT】根据刚才的实验结论，地球表面温度肯定比太阳低得多，相较于太阳辐射主要集中于波长较短的紫外线，地面辐射能量主要集中在波长较长的红外线部分。所以我们把地面辐射称之为长波辐射。 而刚刚我们才学习了，大气的吸收主要就是紫外线和红外线，大气此时肯定会说，太好了，我要的就是你啊。所以，地面长波辐射除极少一部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分都被对大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。绝大部分是多少呢？数据是最好的证明，地面的辐射大气吸收率是75%到95%。那么大气此时吃饱了，也就是增温了，也会向外放出辐射，一部分向宇宙，大部分还回地球。【师问】大家想想，相较于我们前面的太阳短波辐射，大气此时的辐射应该是长波还是短波辐射？【生答】长波辐射。我们再来看看反射回地面的辐射，它的方向是不是刚好与地面辐射相反？是，所以我们把它称之为大气逆辐射。这是我们今天学的第三个辐射，也是一个长波辐射。好了，大气的受热此时总算被我们完整的演绎了一遍，那我们来看看它到底怎么受热的。【师问】首先，它经过了几次受热。【生答】两次。【活动】两次受热大小一样么？我们来做个计算。第一次受热中，主要是太阳辐射，来自于大气的吸收主要是，为19%。第二次是吸收地面辐射。地面辐射总共是47%，吸收率是75%到95%，我们以中间值85%计算，同学们算一算大气通过吸收地面辐射，实际约吸收了太阳辐射的百分比为？40%。【师问】那同学们看看，哪次受热更大？【生答】第二次。所以我们说，地面辐射是大气，这里主要是指近地面大气的主要，直接的热源。那最后还剩一个问题，我们把目光投向地面，看看地面。地面实际上也受了两次热，第一次太阳辐射，大气对于它截留的很少，而特别是第二次的大气逆辐射，则把地面辐射截留下来，把热量换回给了地面，我们把大气的这种作用，称之为大气温室效应。这就是前面老师说的大气的妙用了。不过大气的妙用还有很多，接下来我们会详细的展开来学习。七 板书设计一 大气的削弱作用 O3：紫外线吸收作用 具有选择性 CO2和H2O：红外线 反射作用：云 散射作用二 大气的受热1.太阳辐射 可见光 50%（1）组成 紫外线 7% 红外线 43%（2）它是一个短波辐射。2.地面辐射（1）组成：红外线（2）它是一个长波辐射。3.大气逆辐射：长波辐射4.受热分析（1）第一次受热： 太阳辐射总量的19%，来自于大气的吸收作用（2）第二次受热：85%47%=40%结论：大气的直接热源。三地面受热分析地面受热来源：太阳辐射+大气逆辐射温室效应：大气截留太阳辐射少，而对地面辐射截留的多，并以大气逆辐射返回。附：板画 反 反 射 射 大气上界吸收（19%） 吸收（75%95%） 散射 散射 太 大 大 阳 气 气 辐 辐 逆 射（47%） 射 辐 射 地面热力环流与大气的水平运动一、背景分析（一）、教材分析本节课的内容位于人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书地理1（必修）第二章第一节冷热不均引起大气运动，是“地球上的大气”这个重要内容的开篇和基础性的内容。“大气的受热过程，热力环流和大气的水平运动”为后面学习“气压带和风带”“常见天气系统”奠定知识基础，也是分析气候类型的形成和气候变化所要依据的重要知识。（二）、学情分析本节课授课对象为高一学生，通过初中的学习，他们有了一定逻辑思维能力，加之经第一章的学习，形成了一定的地理思维习惯和模式，有助于对大气运动的理解。另一方面，由于知识储备的欠缺，并且由于本节内容较为抽象，对于他们的理解有一地的阻碍。此外，本节内容还需适当的物理知识，尤其是关于力的分析。二、教学目标知识与技能目标：学生掌握并理解热力环流的形成原因和过程，以及水平气压梯度力、地转偏向力、摩察力对风向的影响。过程与方法：在本课的教学过程中，通过绘制热力环流图培养学生的绘图能力；培养学生从学习中和生活中提出问题、发现问题的能力；理论联系实际，解决城市风等实际问题的能力。情感态度价值观：培养学生理论联系实际的思维观点。三、教学方法精讲法归纳演绎、综合分析；讲述法；实验演示法，通过演示获得知识；四、教学媒体投影仪，冰块，热水，玻璃瓶，五、教学过程第一课时（热流环流）【导入】【课前：同学们，有同学喜欢在冷天吃雪糕的吗？（有，老师，我喜欢；没有。我挺喜欢的，不过不常吃，女孩子吃雪糕容易长胖，而且对胃不好）今天呢，冷热我都带来了。【实验第1步】现在请位同学上来帮帮忙。来，就请xxx同学，你观察一下，这两个瓶子是否干净（干净），有没有水分（没有）；然后，你将热水盛入A瓶里，将冰块放入B瓶里；我们再用干净的保鲜膜封住瓶口。好了，谢谢这位同学，请回座位。【回顾知识】关于冰块和热水先搁着，我们待会儿再说。同学们上课！（微笑）上节课呢，我们学习了关于大气的受热过程，其能源来源于太阳辐射，这种受热过程影响了大气的热状况、温度分布等。而我们知道，由于地球的运动，太阳直射点在南北回归线之间移动。显然，也就使低纬度地区的大气受热多，而高纬地区受热少。【疑问】如此看来，照这样下去，极地受热少，会越来越冷，温度越来越低；而赤道附近因受热多，会越来越热，温度会越来越高，达到一种无限状态。【问】那么请问同学们：事实上是这样吗？【生】不是。【师】对，根据观测记录，赤道地区的年均温度约24，北极年平均气温约-22，南极稍低年均温约-28-35。那么这到底是什么原理使得高低纬之间大气的热量相差不至太大，更有利于人类以及动植物的生存呢？（疑问）这呀，也就是我们本节课要探讨的问题：热力环流（重读）。【郑重、板书】同学们，在这间教室里的空气和窗户外的空气，热量和质量是有差异的，但是在这间教室里面的空气，相对来说分布是均一的。我们用温度来表示热量，而用气压来表示质量，气压是指单位面积大气柱的重量。在图示上，常用等压线来表示气压相同点的连线。类似于等高线表示地势海拔。现在，我们用比较平行的等压线来表示某一空间，空气相对均一时的状态。（转身作平行等压线1图）按常理，下底面气压高，上地面气压低。如果我们用空气分子来表示，相当于下面多，上面少，我们用示意图表示（转身在1图下方作分子简易图）。在这种相对均一的情况下也可能收到不均匀的热量，比如说桌面面上的冰块和热水杯的附近显然不同。在冰块附近受热要低，热量少；而热水杯旁受热要高，热量多。我们用另一幅图来表示，（转身画图，写条件A热，B冷）同学们注意到，老师没有画等压线，我们先看看（重读）再说。现在请另一位同学上来观察，xxx同学，你上来。你先触摸两个瓶身，注意用不同的手（A瓶是干净的，B瓶是有水的），好嘞，我们要更多关注保鲜膜，这次用眼睛观察，注意上下面，也就是里面和外面（A瓶:上面干净，下面有水；B瓶：上面有水，下面干净）。好了，请回座位！我们可以看出AB两个瓶子附近的空气，在A瓶由于受热，保鲜膜下面有水，也就是水蒸气要往上溢出，而B瓶由于受冷，空气要向下沉。也就相当于A处受热，空气分子向上运动；而B处受冷，上面的空气分子要向下运动。（转身作图）那么现在请同学注意，等压线又如何变化呢？请位同学上来画A处的变化，其余同学，在下面画。（同学作图，老师下台观察指点）好了，这位同学画好了，先别下来，相信大多数同学也画好了。xxx你为什么这样画呢？（因为。）有没有同学不一样（有；没有）到底如何，我们共同来观察，在这幅图中，A处空气分子上移了，密度减小了，单位面积质量也减小，显然气压降低，那么，关键是等压线应向气压高的方向凹，还是向气压低的凸呢？由于这里被低压占据，等压线应该比现在低，那么原来高的等压线也就应该向气压高的凹。或者说，同学可以做切线来判断，切点与两边差值如何，比如说A处，假设向上凸，做切线，观察到，此点比两边高那么是错误的。在不熟练的情况下，可以通过这种方法来反推；此外还有一个顺口溜叫：凸高为低，凸低为高。【总结】 这样我们可以明显判断出，A处上方向上凸。如此一来，由于这种受热不均，使得他们做上升和下沉运动。经过这种垂直运动后，我们观察到，水平上空气分子分布是不均匀的，那么，多的会向少的移动，这样B出向A处移动，A处上方向B处上方运动。如此一来，我们可以看到，这个空气运动形成了一个环流。当然也就促进了热量的交换。同学们现在我们知道了热力环流，那么热力环流根本原因又是什么呢？请位同学回答！xxx同学【生】地面受热不均。【师】不错，非常正确。请同学们注意勾画，下课以后还请同学将这幅图记在笔记本上。至于我们课前的提问，相信同学已经明白，作为作业，请你们将地球的热力环流图做好，这里请注意，同学们可以查阅资料，给出你的理由，下节课抽查。【师】现在我们共同来完成课后活动内容。课例：新课标人教版地理1（必修）第二课时（大气的水平运动）【导入】师*述：同学们，请关上书本。现在，我们共同整理整理热力环流。首先由于受热不均，使大气产生了上升或下沉运动，进而使得水平空气分布产生了差异，请注意：我们将这种单位距离间的气压差叫做气压梯度。由于气压差异，在水平面上空气从高压流向低压，于是，我们又将这种力叫做气压梯度力。简而言之，它促使空气做相对水平的运动，并且从高压指向低压，它与等压线垂直。（请同学们注意勾画）并且，我们将空气的这种水平运用称之为风。关于气压梯度力的理解，同学们可以参照等高线进行理解。师*问：那么，我想问问同学们，空气在水平梯度力的作用下，空气运动的方向，即风的方向是否与等压线垂直呢，也就是和气压梯度力平行呢？生*思考*做预测生1*答：会垂直。生2*答：不一定。师*述：好了，看来同学们有不同的答案，而事实上又是如此的呢？答案即将揭晓。师*述：我们用等压线来表示气压的分布，类似于用等高线来表示海拔高度，而气压梯度力也就类似与等高距所表示的含义。师*现在请同学们在草稿纸上画三个等压线图，要求等压线平行，并标注好气压值和所在半球。生*作画师*下讲台*关注*并简要说明画平行等压线是为了均值条件下的分析（图示、图例等）师：好了，同学们请看黑板，现在我们共同来分析。【师*边讲边画】在这幅图示中，由于水平气压梯度力的影响，并且从高压指向低压。，且垂直于等压线。这样风向与等压线垂直（作图），同学们在下面画好。【承接】师*述：同学，大气是在地球上才有，而我们通过第一章的学习知道，地球在自转，产生了使地球上的物体一旦运动就会受之影响的力。 师*问：我请位同学，说说这个力是什么？有什么特点？生*答：它是地转偏向力，与物体运动的方向垂直，北半球向右偏，南半球向左偏。师*评：非常正确，请这位同学坐下。师*述：也即是说，图1只是理想状态。事实上，风还会受地转偏向力的影响，假设在北半球，请同学们继续在第二幅图上画出来风向。师*走动观察*说明（待大多数同学画好进行展示）【师*述】：同学画的到底对不对呢？我们一起来分析，首先受气压梯度力的推动（作图），紧接着受地转偏向力，在北半球向右偏，使风向右吹，注意：因为地转偏向力与风向垂直。我想很多同学就画到了这里，不过同学们，此时的风向还受不受地转偏向力的影响？生*答：要。师*述：不错，也就是说，因为受地转偏向力的影响，风向还会继续向右偏（作图），这样不断下去，到一定时候，风就和等压线平行了。【师*问】：此时，风还会右偏吗？生*答：不会/会。师*述：应该不会了，打个比方，水会在没有外界推动下会从低处流向高处吗？当然不会，同理，空气在自然状态下也不会从低压流向高压。也就是说，在气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风与等压线平行。这相当于，高层大气，因为在高空大气运动主要受气压梯度力和地转偏向力的影响。【承接】师*问：同学们，这只是高空大气运动，而我们人类主要生活在近地面表层，从初中我们就知道，地表的物质分布并不均一，地貌形态波状起伏，有雄伟的高山，有广阔无垠的海洋或平原。那么在这种情况下，空气的运动也就不可能完全畅通无阻。比如，遇到高山可能转变方向。（例子）同学们，拿出手掌，放在靠近嘴前面，吹手心，然后拿开手，再吹。有什么差别？我们发现空气受手掌阻力会有空气会吹到脸上，拿开手掌就没有了。也即是说，空气运动在近地面层受到了阻力。那么，现在我们再来分析。这次我们共同来分析。【师】：请同学们看黑板，（作图）依旧继续分析，首先受水平梯度力，高压指向低压，再受地转偏向力，北半球向右，地转偏向力垂直于风向，同时还受到了摩擦力，与风向相反，这样风向与等压线形成以夹角。此时风向还会偏转吗？ 不会了，因为受摩擦力的影响，当还未与等压线平行的时候，这几种力已经达到了平衡。这样，在近地面层，风与等压线存在一定的夹角。【师】到此，我们知道，空气的水平运动因为其受力的不同，会有不同的方向。为了，观察同学的理解程度，现在请同学们标注好练习册上图示的甲地的风向。【生】吹西北风。【师】不错，首先因为在近地面，受三个力的影响。根据气压梯度力由高压指向低压，并且在北半球，受地转偏向力的影响向右偏，显然也就形成了西北风。【师】关于热力环流和风向的判断使我们这节课的重点，希望同学们在课后好好消化，已经掌握的要加强巩固，还没有弄清楚的或者有不同观点的可以相互学习，当然可以和老师探讨。六、板书设计二、热力环流99899299610000单位：hPa9989929961000CC冷A热B冷AB水平气压差异受热不均B 冷A 热C冷A热C 冷B冷C冷A 热B 冷1. 概念：热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流。2. 原理：地面受热不均-空气做上升或下沉垂直运动引起水平气压差异空气做水平运动形成环流。3. 注意：气压值的比较，等压线的弯曲三、大气的水平运动1.基础概念：气压梯度及气压梯度力风向F2.风向判断：低高风向风向FFGfGcbaa、理想状态：F（水平气压梯度力）-风向等压线b、高空状态：F + G（地转偏向力）-风向等压线c、近地面状态：F + G + f（摩擦力）-风向与等压线有夹角