高中地理湘教版必修1大气环境教案.docx
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高中地理湘教版必修1大气环境教案
第三节 大气环境
三维目标
一、知识与技能
1.运用图表分析说明大气的受热过程和大气的运动。
2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，了解气压带、风带的形成、分布、移动规律及其对气候的影响。
3.运用简易天气图，简要分析锋面、低压、高压等天气系统的特点。
二、过程与方法
1.运用图表说明大气的运动，培养学生对地理知识归纳总结的能力。
2.通过绘制全球气压带、风带分布示意图，培养学生的动手能力，提高学生的读图和析图能力。
3.充分对比，理解概念的含义，如冷锋与暖锋，低压与高压，气旋与反气旋，培养学生对比分析问题的能力。
三、情感态度与价值观
通过对自然现象的科学解释，形成唯物主义的世界观，增强大气环境保护意识。
教学重点1.对流层大气的受热过程。
2.热力环流与大气的水平运动。
3．全球气压带、风带的分布及移动。
4.大气活动中心及季风环流。
5.常见天气系统的形成及天气状况。
教学难点1.热力环流与大气的水平运动。
2.全球的气压带与风带。
3.西南季风的成因。
4.天气系统的形成。
教具准备课本插图、课件、投影仪、图片。
课时安排5课时。
第1课时
教学过程
导入新课
师（情景导入）太阳辐射既能到达地球表面，又能到达月球表面，可是月球表面白天的温度可高达127℃，夜晚温度则降至－183℃。
与月球相比，地球的昼夜温差要小得多，这是为什么呢？
生这是因为地球除自转周期较短外，还有厚厚的大气层，而月球上没有。
师回答得非常好。
大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要的条件。
这节课，我们就来学习——大气环境
板 书：
第三节 大气环境
推进新课
师（投影图片）身背氧气筒的登山运动员的登山图。
师（提问）登山运动员登山时为什么要背着氧气筒呢？
生（思考后回答）因为登山时，越向上，空气越稀薄。
师（总结）看来随着高度的变化，大气层也会发生变化，那么，大气在垂直方向上的变化规律如何呢？
投影：
“大气垂直分层示意图”
师（提问）大气在垂直方向上分为哪几层？
各层的气温变化有何特点？
生（观察图片，思考并回答）大气在垂直方向上分为：
对流层→平流层→高层大气，其中，对流层的气温随着海拔的升高而逐渐降低，平流层的气温随着海拔的升高而升高，高层大气的气温变化是先降低后升高。
师激励性评价，并要求学生完成教材中的活动题。
问题探究：
读上图
（1）与人类关系最密切的是哪一层？
为什么？
（2）飞机飞行在哪一层？
为什么该层最适合飞机飞行？
生合作探究并回答
师
（1）与人类关系最密切的是对流层；对流层是贴近地面大气的最底层，整个大气质量的3/4和几乎全部水汽、固体杂质都集中在这一层，人类生活在对流层的底部，因此，该层是大气中最活跃，也是与人类关系最密切的一层。
（2）飞机飞行在平流层，这是因为该层水汽、固体杂质极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。
（承转）太阳辐射透过大气到达地球表面，在地表和大气之间进行着一系列能量转换。
其中，对流层的气温变化和风、霜、雨、雪等天气过程，都是能量在对流层中传递和转换的表现，下面，我们就来学习对流层大气的受热过程。
板 书：
一、对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的吸收作用
师（提问）大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为哪几种形式？
生（看书后回答）主要表现为吸收、散射和反射。
投影：
大气对太阳辐射的削弱作用表
太阳辐射
总体波长围：
0.15～4微米
紫外光
可见光
红外光
占太阳辐射能的比例
7%（包括X射线和γ射线）
50%
43%
波长（微米）
小于0.75
0.175～0.40
0.40～0.76
大于0.76
经过大气层时发生的情况
几乎完全被上层大气吸收
绝大部分被臭氧层吸收
波长较短的蓝色光等为大气分子所散射，水汽、云和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，绝大部分可见光能够直接到达地面
对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光
提问：
在太阳辐射能中，波长由短到长，主要分为哪几类光？
各波段能量分别占太阳辐射能量的多少？
各类光的波长围大约是多少？
生（读表后回答）按波长由短到长分别有紫外光、可见光、红外光。
紫外光占太阳辐射能的比例为7%，波长围是040微米以下。
可见光占太阳辐射能的比例是50%，波长围是0.40～0.76微米之间。
红外光占太阳辐射能的比例是43%，波长围是大于0.76微米。
师（进行激励性评价并提问）这些光线在经过大气时被大气削弱的情况是否相同，为什么？
生（合作讨论后回答）不相同。
紫外光几乎完全被上层大气吸收，绝大部分被臭氧层吸收。
可见光绝大部分能直接到达地面，波长较短的蓝色光等易为大气分子所散射。
对流层中的二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直接吸收相当数量的红外光。
师激励性评价，并指导学生完成教材中的活动题。
问题探究：
（1）对流层大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用各有什么特点？
（2）为什么晴朗的天空多呈蔚蓝色？
生（小组合作探究并回答）
（1）对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量；对流层大气对太阳辐射的吸收具有选择性；波长较短的蓝色光最易被散射，因此散射也具有选择性，对流层的反射作用不具有选择性。
师回答得非常好，那么晴朗的天空为什么呈蔚蓝色呢，请同学们结合投影图片思考回答。
投影：
大气对太阳辐射的散射图
生（观察图后回答）在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝色光最容易被空气分子所散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色。
师（激励性评价并出示巩固训练）
投影：
1.关于大气对太阳辐射的削弱作用，叙述正确的是（ ）
A.大气的反射、散射和吸收都有选择性
B.大气的反射、散射无选择性，吸收具有选择性
C.大气的吸收和反射无选择性，散射具有选择性
D.大气的吸收和散射有选择性，反射无选择性
2.大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为、、；大气中的二氧化碳、水汽、云和浮尘可吸收相当数量的光，波长较短的光易被大气分子所散射。
参考答案：
1.D 2.略
太阳辐射经过厚厚的大气被削弱后，仍有47%到达地面，使地面增温，同时，地面在增温的同时又把热量向外辐射加热大气，使大气增温，大气增温后也要向外辐射，下面我们就来学习地面辐射和大气辐射。
板 书：
（二）地面辐射和大气辐射
师物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；物体温度越低，辐射中最强部分的波长就越长。
因此，太阳辐射称为短波辐射，地面辐射称为长波辐射。
那么地面辐射被谁吸收了呢？
生大气层。
师回答得很好。
近地面大气中的二氧化碳和水，能够强烈吸收地面长波辐射而增温，所以地面是对流层大气的直接热源。
投影：
“太阳辐射、地面辐射和大气辐射的关系示意图”
（提问）下面我们再来看看大气增温后会出现什么样的情况呢？
生（自主学习：
大气逆辐射对地面的保温作用）大气在增温的同时，也向外释放红外线长波辐射，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，其方向与地面辐射正好相反，故称大气逆辐射，所以大气又以大气逆辐射的形式将热量还给了地面，从而完成了大气的保温作用。
师非常好。
地面吸收太阳辐射而增温，同时以红外线的形式向外辐射热量。
地面放出的长波辐射绝大部分（75%～95%）被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收，少部分透过大气返回宇宙空间。
大气吸收了地面的长波辐射使大气增温，大气在增温的同时也向外放出红外线辐射，其部分朝向地面，因辐射方向与地面辐射相反，被称为大气逆辐射。
大气逆辐射把热量还给地面，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。
师（承转）在不同的天气情况下，大气逆辐射的强弱程度是不同的，请同学们分析探讨以下两个问题。
（问题探究）：
（1）深秋至第二年早春季节，霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚？
（2）每年秋冬季节我国北方地区的农民常用人造烟幕的办法，使地里的蔬菜免遭冻害，其原理是什么？
生（合作讨论并回答）
（1）因为晴朗的夜晚大气中的水汽含量少，因而对地面长波辐射的吸收能力就弱，进而导致大气逆辐射弱，对地面的保温作用就弱，所以，容易出现霜冻。
（2）用人造烟幕，主要是为了增加大气中的烟尘，以增强大气逆辐射作用，使大气的保温作用加强，因而使地里的蔬菜免遭冻害。
师（进行激励性评价，出示巩固训练）
投影：
读“大气对地面的保温作用图”，回答下列问题。
（1）写出图中字母所表示的辐射名称：
A，A1，B，C。
（2）图中的和对地面起到了保温作用。
（3）图中A2仅占A的很少部分，是因为大气对A的吸收具有性。
（4）图中A1要比A少的原因是。
（5）图中C1比A2大的原因是。
师（承转）地表的热量主要来自于太阳辐射，而地球表面高低纬度间，陆地和海洋之间获得的太阳辐射量并不一样，这主要与影响地面辐射的因素有关。
板 书：
（三）影响地面辐射的主要因素
师（提问）影响地面辐射的主要因素有哪几个？
生（阅读教材后回答）纬度位置和下垫面。
师回答得非常好。
投影：
“不同太阳高度辐射强度变化示意图”（下图）
师（提问）纬度位置是如何影响太阳辐射的呢？
生（自主学习）
师纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大气的路程长短各异，尤其是太线照射水平地面的角度不同，这是太阳辐射强度由低纬度向两极递减的重要原因。
太阳高度角愈大，等量的太阳辐射经过大气的路径愈短，被大气削弱的愈少。
这样，同样性质的地表，受到太阳辐射的强度就越大，所产生的地面辐射就越强。
投影：
“不同性质地面的反射率”
师不同性质的地面，对太阳辐射的反射率是否相同？
生不相同。
师不同的下垫面，为什么对太阳辐射的影响不同呢？
生（合作讨论）并回答：
下垫面不同，其地表性质就不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同，下垫面的热力状况就不一样，所以不同的下垫面，其地面辐射也就出现了差异。
师非常好。
由于下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射的比例不同，这就使得世界各地地面辐射的变化，并不完全与纬度的变化相一致。
师除上述两个主要影响因素外，还有其他因素吗？
生看书后回答：
有，如气象因素等。
师激励性评价后，布置学生完成以下训练题。
投影：
下图表示海陆上气温的变化，读图回答下列问题。
（1）这是指气温的变化，它体现了之间出现气温值和值。
（2）这种变化是由于的变化而造成的。
（3）比较图中两条曲线：
A线表示，B线表示。
（4）海陆表面上气温日变化的不同特点是：
① ；
② ；
③ 。
课堂小结
今天我们主要学习了对流层大气的受热过程，分析了大气对太阳辐射的削弱作用，其气对太阳辐射的吸收、散射作用具有选择性，而反射不具选择性，大气逆辐射对地表能起到保温作用。
同时还了解了影响地面辐射的两个重要因素，即纬度因素和下垫面因素。
板书设计
活动与探究
探究课题:
逆温现象
探究容：
1952年12月5～9日，英国发生了震惊全球的伦敦烟雾事件，整个城市笼罩在一片浓烟之中，酿成了四五千人死亡的“世界悲剧”。
1955年美国的洛杉矶发生了严重的光化学烟雾事件，当地65岁以上的老人有近400人因污染造成心脏衰竭死亡……科学家发现，这些重大污染事件的发生，除因污染严重外，还与一个无形的杀手——逆温有关……何为逆温?
逆温对大气运动有何影响（逆温为何妨碍污染物的扩散）?
逆温现象是怎样产生的?
当逆温经常出现或持续较长时，人们能采取什么措施来减轻大气污染程度?
探究过程、方法：
上网查阅资料，了解当时的详细情况，组合作讨论。
探究结果：
组交流发言。
第2课时
教学过程
导入新课
师（创设情境）除夕之夜，一家人围着火炉吃火锅，这时桌子上方的日光灯却在不停地晃动。
请同学们考虑这是为什么？
生由于受到热力作用，大气便会运动。
师那么造成这种运动的原因是什么？
有什么特点？
又会对气压产生什么影响呢？
今天我们就来了解这些问题。
板 书：
二、全球气压带、风带的分布和移动
（一）热力环流形成的原理
推进新课
师假设地面上有A、B、C三地，且具有在高空的平直等压面：
由下往上依次是1010（百帕）、1005（百帕）、1000（百帕）。
此时，同一水平面气压相等，等压面与地面平行（图1）。
试问：
此时三地的大气处于什么状态？
生大气稳定状态，如图2所示。
师据图讲解，如果我们在A地放一个大火炉，则显然A地近地面受热，处于冷热不均状态，A地大气膨胀上升到上空积聚起来，上空空气密度增大，那么这里的气压就会高。
为什么我们说密度大，气压就会高呢？
其实很明显，在中学物理已学到：
P=ρgh，这里为同一高度，ｈ是不变值，因此ρ大，P也大。
那么在A高空由于ρ增大，就形成了相对于同一高度的B、C两地高空的高气压。
另外在B、C两地放一些大冰块，B、C两地冷却，空气收缩下沉，上层空气密度减小，形成了在同一高空A处相对大密度，B、C两地的小密度（图3）。
也就是形成了B、C两地高空的低气压。
而A地的空气上升后，近地面的空气密度减小，气压比周围地区低，成为低气压；B、C两地则为高气压。
就形成了如图4的等压面。
上空的空气便从A地分别向B、C两侧扩散；近地面的空气又从B、C两地流回A地补充其上升的空气。
这样就形成了环流，这种由于冷热不均引起的空气环流我们称之为热力环流（图5）。
师在上述热力环流中，A处近地面为低气压，高空为高气压。
是否近地面的气压比高空低？
学生讨论回答。
师我们所说的气压是大气压强的简称，这里的气压高低是指同一水平面上的气压高低，也就是要么同在高空，要么同在近地面的气压比较。
而对同一地区，气压总是近地面要比高空高。
（画图示）
因为某点的气压就是该点至大气上界的单位面积空气柱重量。
显然a点比b点的空气柱要长，因此，也就是说越靠近地面气压就越高，在同一地区就不需要比较气压，而我们讲的气压的高低指的是不同地点同一水平面上的气压高低。
因此上图中A点是近地面的气压，也就永远大于高空的气压。
师举例联想印证上述结论：
初中物理课上，我们做过一个演示实验，即观察量筒壁不同高度小孔的水喷的远近的实验，实验结果是什么？
生实际是最下面的孔水喷的最远。
投影：
列举实例，巩固热力环流的基本原理。
生完成教材P48活动。
师（提问）检查学生答题情况。
引导点拨，突破难点：
师第3题中P点夏季的盛行风向为东南风，若不考虑盛行风向的影响，仅考虑本地区的气温分布和气压的关系，P点此时近地面的风向如何呢？
投影：
“城市热岛图”，引导学生绘图分析。
师讲解：
由于城市中工厂、家庭和机动车辆的热量排放，以及城市建筑物高而密集的原因，使城市和郊区相比，气温偏高，这样城市变成了一个温暖的岛屿——“城市热岛”。
在市观测到热岛强度（即城乡温差）为68℃（1979年11月13日）。
由于“热岛”的存在，城市中盛行上升气流，而在郊区为下沉气流，这样在城市与郊区之间便形成了小型的热力环流。
在我们日常生活中，热力环流是自然界常见的一个自然现象，除以上我们分析的城市风外，海陆风、山谷风都是热力环流在自然界的具体体现。
下面请你再利用热力环流的原理，完成对海陆风成因的分析。
投影：
“海滨地区海陆位置图”，通过探究式的学习，学生自主获取结论。
生
（1）白天陆地气温比海洋高，因此陆地上为低气压，海洋上为高气压。
夜间的情况正好相反。
在图中标出：
图A中，陆——低，海——高；图B中，陆——高，海——低。
（2）风从高气压吹向低气压。
据此，一日之，白天风从海洋吹向陆地，夜晚风从陆地吹向海洋。
（3）标出环流风向图。
（4）白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对滨海地区能够起到降温的作用；夜晚来自陆地的风比较温热干燥，对滨海地区能够起到增温的作用。
海陆风共同作用的结果是使滨海地区的气温日较差较小。
师通过以上自主学习我们知道，海陆热力性质不同，海水热容量大，陆地热容量小，因此海水升温降温较慢，陆地升温降温则较快。
从而在一天之中形成了海陆风。
师如果将白天换成夏季，将夜间换成冬季，情况又会怎样？
如果地球上在赤道和两极之间存在热力环流，这个热力环流应该怎样呢？
关于这些问题，请大家课后慢慢思考。
通过刚才的学习，我们知道了大气为什么会运动，接下来我们也更想搞清楚大气怎样运动？
师大气既然要运动，从物理学的角度来理解，肯定会有力的作用。
那么到底是什么力促使大气运动的呢？
板 书：
（二）大气的水平运动
生阅读教材插图，找出水平气压梯度及水平气压梯度力的概念。
师什么是水平气压梯度呢？
生同一水平面上单位距离间的气压差叫做水平气压梯度。
师气压的高低是在同一水平面上进行比较的。
那么什么是水平气压梯度力？
生只要在水平面上存在着气压梯度，就会产生促使大气由高气压区流向低气压区的力，即水平气压梯度力。
气压梯度力，就是促使大气由高压区流向低压区的力，是使大气产生水平运动的原动力，是形成风的直接原因，其方向是沿垂直于等压线的方向，由高压指向低压。
师在这里我们已经找到了能使大气由高压指向低压的假想的一个力——水平气压梯度力。
若仅受这个力的作用大气将怎样运动？
生分析一个力（水平气压梯度力）作用下，大气运动的方向和速度：
师大气运动的速度是由什么决定的？
生水平气压梯度力的大小。
师水平气压梯度力的大小由谁决定？
生水平气压梯度力的大小取决于气压梯度，气压梯度越大，水平气压梯度力越大；反之越小。
师水平气压梯度力的方向应该是怎样的？
生水平气压梯度力的方向是垂直于等压线，并由高压指向低压。
师生总结得出结论：
风向：
垂直等压线，并指向低压；风速：
气压梯度越大，水平气压梯度力越大，风速也就越大。
板 书：
水平气压梯度力原动力垂直等压线 高压指向低压
以上我们分析了只受水平气压梯度力的作用的大气运动，然而现实气的运动并非只受一个力的影响，当物体运动时，马上要受到地转偏向力的作用，在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，大气将如何运动呢？
师绘制或投影板图，引导学生分析受两个力作用时，大气的水平运动方向。
如下图：
图中表示了北半球平直等压线的情况。
初始状态时，空气质点垂直于等压线运动（按水平气压梯度力的方向），最终状态时，风向平行于等压线，这个过程是水平气压梯度力和水平地转偏向力逐步建立平衡的过程，在这个过程中，空气质点始终是按两个力的合力方向运动。
在北半球，水平气压梯度力与水平地转偏向力大小相等、方向相反，其合力为零，达到平衡，空气运动不再偏转而做惯性运动，形成了平行于等压线的稳定的风。
这种风在高空平直等压线的状况下是实际存在的，按照这种规律，我们可以对高空飞行的物体进行风向及气压之间的判断，即北半球，人背风而立，低压在左，高压在右。
板 书：
师近地面的风除了受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用外，还会受到摩擦力的影响，其风向还能与高空大气的风向相同吗？
生不能。
师那近地面的风又会是怎样的呢？
投影：
在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的北半球风向示意图。
（引导学生探究分析）
师在近地面，大气的水平运动受哪几个力的作用？
生在近地面，大气的水平运动受到三个力的作用：
水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力。
师摩擦力的方向与风向是什么关系？
生永远和风向相反。
师摩擦力对风速有没有影响？
生有影响。
师大气的水平运动受水平气压梯度力和地转偏向力共同作用时，风向与等压线平行。
那么北半球近地面大气的水平运动同时受到水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力的作用时，风向又会发生怎样的偏转呢？
生风向与等压线之间有一个夹角。
师风向与等压线是否一定有一个夹角呢？
我们可以用反证法来推证。
若不斜穿等压线，则可能有一种情况，即垂直于等压线或平行于等压线，而这两种情况都不能使三个力达到平衡。
事实上，大气在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风向与等压线平行。
此时若再加上摩擦力的影响，风向一定不再与等压线平行，而是斜穿等压线吹的。
一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度，在这个围的风向都斜穿等压线。
摩擦力愈大，风向与等压线之间的夹角愈大；摩擦力愈小，其夹角愈小。
（投影总结）
课堂小结
通过以上的学习我们了解了热力环流的形成原理。
知道了太阳辐射在地表的差异分布，造成了不同地区的气温不同，继而导致水平方向上各地区的气压差异，产生了水平气压梯度力，并最终引起了大气运动。
逐步了解了在大气水平运动的过程中，高空风与低空风的最大差异在于高空风的运动摩擦力几乎可以忽略不计，那里的空气运动只受水平气压梯度力和地转偏向力的作用，而近地面的风向，则是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果。
板书设计
二、全球气压带、风带的分布和移动
（一）热力环流形成的原理
（二）大气的水平运动
活动与探究
探究课题：
证明生活中热力环流的存在
探究容：
虚拟实验
当室外温差较大（室外气温较低）时，如果将门稍稍打开，只留一条空隙，将点燃的卫生香放在门的下沿处和上沿处，观察烟雾的流向。
你会发现在门的下沿处，烟雾飘向室，同时也会感觉到凉风嗖嗖地往室钻；而在门的上沿处，烟雾则是飘向室外的。
而且室外温差越大，这一小实验效果越明显，有兴趣的同学可以动手做一做。
尝试分析产生这种现象的原因。
探究过程、办法：
①引导学生注意观察，弄清烟雾流向（风向）与气压高低的关系；②根据热力环流的原理，指导学生画出气流运动示意图辅助分析。
探究结果：
学生合作探究，组交流，作出图示，并能运用所学知识解释产生此现象的原因
第3课时
教学过程
导入新课
师（复习提问）上一节课，我们学习了热力环流原理和大气的水平运动，请同学们复习回顾，并回答以下问题：
1.什么是热力环流？
2.近地面和高空大气的风向分别受哪些力的影响？
运动方向有何特点？
生①地面冷热不均而形成的空气环流叫热力环流，具体过程可叙述为
②高空大气主要受地转偏向力和水平气压梯度力的影响，大气的运动与等压线平行；近地面的大气受水平气压梯度力、地转偏向力和地面摩擦力三个力的作用，大气运动方向与等压线有一个夹角。
地球上的大气时刻不停地运动着，运动的形式和规模复杂多样，既有我们前面所学的最简单的热力环流，也有规模很大的全球性气压带和风带的分布。
板 书：
（三）全球气压带和风带的分布
推进新课
师那么导致地球上近地面气压带和风带形成的主要因素有哪些呢？
生阅读教材，并回答（主要是热力因素和动力因素）
投影：
“理想状态下赤道与极地间的热力环流示意图”（北半球部分）
为了简化起见，假设大气是在均匀的地球表面上运动的，不受地转偏向力的影响，在赤道与极地间的空气会怎样运动呢？
生思考回答，并绘出赤道与极地间热力环流图。
赤道地面气温高，空气受热上升，使地面形成低压。
所以，高空的空气由赤道向极地流动，近地面的空气由极地向赤道流动。
师这种因不同纬度冷热不均，而使赤道地区形成低气压带，两极地区形成高气压带的影响因素，被称为热力因素。
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