2.3《_大气环境一》教案

第三节大气环境(一)一、课程标准●标准：运用图表说明大气受热过程。

●建议：利用身边可以找到的材料（如透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等）和温度计，做一次模拟大气温室效应的小实验。

（1）标准解读a.标准解读这条“标准”虽然简短，但它要求的内容是比较多的。

从有关大气各条“标准”综合来看，可以从以下几方面把握本条“标准”。

第一，作为自然环境组成要素，“标准”中的“大气”是指低层大气，其高度不超过对流层顶。

第二，了解大气受热，需要明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源。

太阳辐射是大气根本的热源，下垫面辐射（包括陆面和海面）是大气直接的热源。

第三，大气受热过程，实际上是太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间相互转化的过程。

其中，大气温室效应及其作用是需要重点阐述的基本原理。

第四，学习大气受热过程，是为理解大气运动打基础，所以，大气热力环流是需要阐述的另一个基本原理。

大气热力环流是大气不均匀受热的结果。

大气不均匀受热主要是由太阳辐射的纬度差异和下垫面性质差异引起的。

大气不均匀受热是大气运动的主要原因，大气热力环流则是理解许多大气运动类型的理论基础。

小到城市热岛环流，大到全球性大气环流，都可以用大气热力环流的原理来解释。

第五，学习和说明大气受热过程，需要借用一些原理示意图，如大气温室效应示意图、大气热力环流形成示意图等。

（2）教学重点●大气各垂直分层特点及其气温变化特点；●大气对太阳辐射的削弱作用；●太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射四种辐射之间的关系；（3）教学难点●地面辐射与太阳辐射中“太阳暖大地”、“大地暖大气”、“大气还大地”的过程及相互关系。

（4）知识与能力目标1 阅读“大气垂直分层示意”图，分析得出并掌握各垂直分层特点及其气温变化特点。

2 培养学生运用“地面辐射使大气增温”示意图说明大气的受热过程3 能够用本节课所学的知识解释一些与此有关的自然现象。

（5）过程与方法●读图分析，说出各垂直分层特点及其气温变化特点。

●搜集资料说一说大气各垂直分层有哪些事物和现象，概括对流层大气与人类的关系。

●列表比较分析大气对太阳辐射的削弱作用，并用所学知识解释实际事例。

●画出简图说明大气的受热过程，解释大气受热的直接原因。

能用简图推导月球表面昼夜温差大的原因。

●结合温室大棚的实例，讨论、分析说明大气是怎样具有保温作用的。

（6）情感态度价值观●简单分析温室效应的形成及其对全球的影响，培养学生爱护环境、保护生态的意识和全球观。

二、知识结构大气环境大气的垂直分层平流层高度及其气温变化特征削弱作用：选择性吸收、散射、反射受热过程地面辐射影响因素温室效应大气辐射逆辐射三、教学过程【引入新课】师 (情景导入)太阳辐射既能到达地球表面，也能到达月球表面，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，地球表面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。

大气是地球的保护伞，为地球上生命的繁衍和人类的发展提供了必要的条件。

这节课，我们一起来学习——大气环境。

地球的周围包围着厚厚的大气，从地面向上看，是一个偌大的苍穹，高而不着边际。

那么，这么高的大气层在垂直方向上有什么变化呢？变化的特点又是怎么样的呢？一、大气的垂直分布大气的组成成分在垂直方向上是有差异的，进而使得大气的温度、密度和大气运动状况等物理性质在垂直方向上有差异，特别是气温的差异决定空气的垂直运动状况。

所以气温的垂直分布是划分大气各层的主要依据，也是大气各层最基本的特征。

大气在垂直方向上可以划分为对流层、平流层和高层大气。

【提问】请学生读图2—23大气的垂直分层示意图，并思考以下问题：1、“对流层、平流层、高层大气的气温随高度变化情况有何不同？”【总结】(1)对流层大气温度随高度增加而递减；(2)平流层大气温度随高度增加而增加；(3)高层大气温度随高度增加先是降低，一定高度后又上升很快。

【承转】气温在垂直方向上有这样的变化特点，即各层大气具体有些什么现象和事物，下面我们一一来了解一下。

(学生自由发言，教师点拨)【提问】2、“为什么说对流层与人类关系最为密切？【学生发言，教师总结】因为人类就生活在对流层的底部，可以说是“人类之家”。

天气现象复杂多变。

近地面的水汽和固体杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。

与人们生活和生产活动紧密相关的各种天气现象(云、雨、雾、雪等)都发生在对流层。

因此对流层与人类的关系最为密切。

平流层与人类的关系也很密切。

如臭氧是“地球生命的保护伞”，而臭氧主要集中在平流层，臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，可以说平流层是人类生存环境的天然屏障。

【提问】同学们再看图2—23平流层中有架大型飞机，那么为什么飞机是在平流层中飞行呢？(学生回答，教师总结)该层水汽含量极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。

现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行。

【补充】(承转)平流层顶以上的大气，气压很低，空气密度很少，被划为“高层大气”层。

根据人造卫星的探测资料，在2000~3000公里的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以大致地看作是地球大气的上界。

【承转】假如到达大气上界的太阳辐射定为百分之百，而实际上最后到达地球表面的太阳辐射却只有百分之四十七，这是什么原因造成的？(一)大气对太阳辐射的削弱作用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。

【提问】请同学们对照课本的表中内容阅读图 1.7，太阳辐射的主要波长范围是多少？主要分成哪几个部分？太阳辐射能是怎样分布的？【总结】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。

【提问】太阳辐射各种波长的光是怎样被削弱的？有哪些削弱作用？各有什么特点？【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。

【提问】平流层中的臭氧吸收太阳辐射的哪部分？【点评】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.选择性吸收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.反射作用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。

【提问】为什么晴朗的天空呈蔚蓝色？日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？【点评】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.散射作用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。

（二）地面辐射和大气辐射【提问】对流层大气的主要的直接热源是什么？为什么说地面辐射是长波辐射？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。

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。

放映图示，重述大气的热力作用，掌握本课重点内容。

图1图2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)。