2.1.1大气的受热过程(备课)

1、运用图示说明大气的受热过程。 2、了解大气保温作用的基本原理 。 3、遵循传统的认知规律，以图片以及生活中的事例引入， 提出问题，引导学生思考，与学生共同探索，最终得出结 论。
课前实验：
准备两支温度计（初始温度相同），其中一支 放在透明的塑料袋中。
将两支温度计同时放在阳光充足的地方，5分钟 后记录两支温度计的读数。 重复实验两次。
现象探究二：
自然条件相同的情况下，晴朗的晚上与多云 的晚上相比，气温有无不同，请说明原因。
现象探究三： 在寒冬，为什么人造 烟幕能起到防御霜冻 的作用？
现象探究四： 利用塑料大棚，发展反季节果蔬，又是利用了什 么原理呢？
现象探究四：
塑料大棚和玻璃温室都能够改善农业生产条件。 请简要说明原因。
参与 的大气成分： 云层、尘埃 特点： 无选择性
3、大气对太阳辐射的散射作用：
参与的大气成分： 空气分子和微小尘埃
特点：具有选择性
3.大气对太阳辐射的散射作用
空气分子、微小尘埃 散射
波长较短的蓝、紫色光
--------具有选择性
颗粒较大的尘埃、雾 散射 粒、小水滴 各种波长的光
--------没有选择性
择性，大部分可 见光可穿透 无选择性，反 射光呈白色 向四面八方散 射 ，有选择性
水汽、二氧化碳 （对流层）
反射
云层、尘埃 空气分子、 微小尘埃
散射
蓝色光最 易被散射
对流层大气中的二氧化碳和水汽吸收75%--95% 的地面长波辐射，使大气增温，大气长波辐射 大部分射向地面，叫大气逆辐射。
隔热层 透明体
瓶内的温 度计读数 瓶外的温 度计读数
第一次 28.6 ℃ 28.2 ℃
第二次 28.8 ℃ 28.3℃
为什么两只温度计的读数会不同？瓶内的温度计读 数为什么会较高？
我们先回顾大气的组成 注意：水汽也 N2 有这个作用 O2 气体 CO2 －吸收红外线，对地面有保温作用
组成 O3 悬浮物质 水汽
•太阳辐射通过哪些环 •大气通过对太阳辐射的 节被削弱了？
吸收、反射、散射三个 环节削弱了太阳辐射； • 哪些环节的削弱作用 •吸收作用和分子散射对 具有选择性特征？
太阳辐射有选择性特征；
• •到达地面的辐射能被 到达地面的太阳辐射还 会被地面、水面、植物 地面全部吸收吗？
叶面反射一部分，最后 被地面吸收的约47%。
地面辐射:长波辐射。
地球表面的平均气温约为15℃（大气辐射其能量主 要集中在波长较长的红外线部分）
大气辐射:长波辐射。
说一说：大气的受热过程
太 阳 辐 射
想一想：近地面大气主要、直接的 热源是什么？ 根本来源是什么？
射向宇宙空间
大气上界
大气吸收
大 气 逆 辐 射
地 面 吸 收
大 气 辐 射
大 气 大气 增 吸收 温
太阳辐射、地面辐射、大气辐射主要电磁波谱波段分布示意图 可 紫外线 红外线 见 光 波
长 （ 微 米 ）
10-3
10-2
10-1
1
太阳辐射 地面、大气辐射
10¹
10²
10³
[活动要求]
1.每四人组成一个探究小组；
2.各组选一位组长负责探究学习的进度和质 量；选一位记录员记录本组探究的结果；选 一名同学做本组发言人；
3.小组探究讨论时间为5分钟； 4.各小组之间可以相互讨论。
[探究材料]
大气分层
高层大气 平流层
大气成分
氧原子 臭氧
大气吸收的太阳辐射
紫外线 紫外线
对流层
水汽、二氧化碳
红外线
大气分层
高层大气 平流层 对流层
大气成分
氧原子 臭氧 水汽、二氧化碳
大气吸收的太阳辐 射
紫外线 紫外线 红外线
大气上界
吸收
探究二、大气的保护作用（月球表面和地球表面受
夜
热过程比较） 大气逆辐射的存在，对地球有什么作用？是如何作用的？
大气 上界
没有大气的月球情况
有大气的地球的情况
白天: 月球表面温度高（172℃），地球表面气温低 夜晚: 月球表面温度低（-183℃）， 地球表面气温高
（二）大气对地面的保温作用
白天: 月球表面温度高（172℃），地球表面气温低 夜晚: 月球表面温度低（-183℃）， 地球表面气温高
反射
散射
[讨论问题] 地面与大气之间的热量是怎样传递的？
大气反射、散射掉 34%的太阳辐射能 量 太阳辐射能量(100%)
大气上界
大气层还吸收 了19%的能量
剩下47%的太阳辐 射能量到达地面
地
面
[探究任务2]
地面与大气之间的热量 是怎样传递的？
大气上界
地面与大气之间的热量传递过程
大气上界 大 气 辐 射 大 气 逆 辐 射
4、大气削弱作用与纬度
纬度低—太阳高度 大—经过的大气路 程短—大气削弱少 纬度高—太阳高度 小—经过的大气路程 长—大气削弱多
大 气 上 界
地 球
大气对太阳辐射的散射作用 太阳高度角的影响
作用形 式
参与作用的大气成分 波长范围
作用特点
臭氧（平流层）
吸收
紫外线
红外线 各种波长同 样被反射
吸收强烈，有选
地 面 辐 射
1.表中合计一栏内的数值应分别是多少?从中能得到什么结论？ 2.从低层大气获得的能量比例中能得到什么结论？ 3.从低层大气支出的能量比例中能得到什么结论？
底层大气获得的热量 所占比例 底层大气支出的热量 所占比例
太阳短波辐射 19 地面长波辐射 114 来自地面的其他形式 33
合计
射向宇宙的大气辐射 60 大气逆辐射 106
[讨论问题2]
请分别比较A与B、C与D近地面气温的差异。
识图游戏：
A
B
C
D
宇宙
太阳
地面
大气
识图游戏
地面 辐射
太阳
太阳 辐射
地面
大气
大气逆 辐 射 C
大气 辐射
宇宙
D
A
B
一、大气的受热过程
①太阳辐射
1.四种辐 射特点
②地面辐射
短波辐射 （可见光） 长波辐射 （红外线）
大部分到
大气几乎不吸收 被大气中的水汽、 CO2大量吸收
－吸收紫外线，“地球生命的保护伞”
成云致雨
高层大气： 有一电离层，能反射无线电波 上 分 层 平流层：水平运动显著，利于高空飞行；有一O3层 下 对流层： 对流运动显著，天气复杂多变
见下图
大气的垂直分层
电 离 层 电离层能反射 无线电波，对 无线电通讯有 重要作用 气温初稳后升热 只因层中臭氧多 水平流动天气好 高空飞行很适合 对流旺盛近地面， 纬度不同厚度变； 高度增来温度减， 只因热源是地面； 天气复杂且多变， 风云雨雪较常见
(一）大气对太阳辐射的削弱作用
大气反射
太阳
大气上界
大气散射
大气吸收
到达地面的太阳辐射
大气对太阳辐射的削弱作用
想一想,是不是太阳辐射中的能量全被大气吸
收了呢？
1、大气对太阳辐射的吸收具有选择性 平流层中的臭 氧 紫外线
对流层中的水汽和二氧化 碳
红外线
1、大气对太阳辐射的吸收作用 --------具有选择性
•对流层大气中的二氧化碳和水汽吸收75%--95%的地面长波辐射， 使大气增温，大气长波辐射大部分射向地面，叫大气逆辐射。 •大气逆辐射弥补了地面热量散失的能量，对地面起到保温作用； 降低了白天的最高气温和提高了夜间的最低气温，从而减小了气 温日较差，使地球表面平均气温提高到15℃，维持地球上的生态 系统。阴天多云，大气对地面辐射的吸收和大气逆辐射较强，保 温作用强；人类活动排放大量的温室气体，加强了保温作用，使
166
合计
166
地面是低层大气的主要热源。
大气对地面起到保温作用。
[知识整理]
太阳辐射
削弱作用 1
大气
地面辐射 2
大气辐射 5
大气逆辐射 3 地面辐射 4
地面
[讨论问题1]
为什么大气中的二氧化碳增多，能引起全球 变暖？ 大气中的二氧化碳吸收地面长波辐射，增强 了大气逆辐射，加强了大气对地面的保温作用。
作用：大气对太阳辐射的削弱作用和 对地面的保温作用，降低了白天的最 高气温和提高了夜间的最低气温，从 而减小了气温日较差，使地球表面平 均气温提高到15℃，维持地球上的生 态系统。
现象探究一：
——现实生活中，每天最高气温并不
是出现在太阳高度最大的正午12点 ，而是出现在14点钟。请根据所学知 识简要解释其主要原因？
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
1、选择吸收：臭氧—吸收紫外线；水汽和二氧化碳吸 收红外线；大气直接吸收的太阳辐射能量很少。 2、云的反射作用：云层越厚，云量越多，反射越强。 夏天多云的白天气温不高 3、散射作用：空气分子或微小尘埃的散射。波长较短 的蓝光易被散射。 4、太阳高度角：使太阳辐射经过的大气路径不同，是 太阳辐射由低纬向极地递减的原因之一。
大气对太阳 辐射中能量 最强的可见 光吸收得很 少，大部分 可见光能够 透过大气到 地面。
高 层 大 气 平 流 层 对 流 层
臭氧大量吸收紫外线
二氧化碳、水汽吸收 红外线
地
面
2.大气对太阳辐射的反射作用 --------没有选择性
云层和较 大尘埃
云层越厚，云量越多，反射越强。
2、大气对太阳辐射的反射作用：
高 层 大 气
平 流 层 对 流 层
物体辐射原理：：物体的温度越高，辐射中 最强部分的波长越短；反之越长。太阳表面 温度6000k（太阳辐射的能量主要集中在波长 较短的可见光区：波长在0.4到0.76微米之间 ） 太阳辐射:短波辐射。
地球固体表面平均温度约为22℃（地面辐射其能量 主要集中在波长较长的红外线部分）
想一想:地球和月球昼夜温差为什么产生这么大的
差异？
地球白天极端最 高气温达58.8℃
昼夜温差一般 在50℃左右
（二）大气的温室效应
１、原理：物体的温度越高，辐射中最强部分的波 长越短；反之越长。 ２、地面辐射和大气辐射是长波辐射。其能量主要 集中在红外线部分。 ３、地面是对流层大气主要的直接热源。 ４、大气逆辐射：对流层大气中的二氧化碳和水汽 吸收75%--95%的地面长波辐射，使大气增温，大气 长波辐射大部分射向地面，叫大气逆辐射。 ５、大气温室效应：（见下页图）
第一节 大气的热状况与大气运动
2.1.1大气的受热过程
思考： 1、大气是在对太阳辐射起什么作用和地 面起什么作用的同时使自身受热? 2、大气对太阳辐射的吸收具有？ 3、蔚蓝色天空形成的原因？ 4、太阳辐射最终被地表吸收的占？ 5、如何解释“日出江花红胜火”？ 6、物体辐射的原理？ 7、大气存在对于生命的意义？
大气
吸收
大气增温
地面增温
地
面
大气上界
太阳辐射到地球的总能量(100%)
减少了53%的太阳辐射能量哪去了？
只有47%的太阳辐射能量到达地表
地
面
[探究任务1]
根据上面的动画演示，请同学们想一
想，减少的53%的太阳辐射能量哪去了？
要想找到答案，同学们需要了解哪些 地球大气的知识？ 请搜集地球大气圈的相关知识。
射向地面
地面增温
地
面
1.“太阳暖大地”
3.“大气还大地” 2.“大地传大气”
太阳辐射穿过大气层。
太阳辐射到达地表。(太阳暖大地)
地面吸收太阳辐射增温的同时，再把热量传 给大气。（大地暖大气）
大气的受热过程
太 阳 辐 射 地 面 吸 收
思考：近地面大气主要、直接的热 源是什么？ 根本来源是什么？
大气上界
地势高气温较低。
现象二:
晴天的中午，站 在水泥地面的操 场上与站在足球 场地草坪上，感 觉有什么不同？
因为两地地面性质不同， 造成他们气温的差异
现象三：
经测量知： 近地面（对 流层）大气 的温度变化 特征：随着 离地面的高 度的增加而 递减
现象探讨：
思考：图中现象与常识相符吗？ 为什么会有 这样的现象？
高 层 大 气
平流层 对流层
上冷下热 高空对流
O3
说一说：
这种大气现象叫什么？
其能量来源来自哪里？
探究一：大气的受热过程
从生活常识知：离热源越近，热辐射越 强，物体温度越高。 假定推理: 离太阳越近，受热越多， 温度应该越高。
现象一： 人们常说“高处不 胜寒”，炎热的夏 天人们为了避暑， 通常喜欢到地势较 高的地区去，因为ຫໍສະໝຸດ 地 面 辐 射大气上界
太阳辐射到地球的总能量(100%)
减少了53%的太阳辐射能量哪去了？
只有47%的太阳辐射能量到达地表
地
面
大气的垂直分层
高度(千米) 高层大气
大量离子、原子
50
平流层
12
臭氧
对流层
0
水汽、二氧化碳
实验得知：物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越 短。物体的温度越低，辐射中最强部分的波长越长。 辐射类型比较 波长（微米） 辐射类型 太阳辐射 地面辐射 大气辐射 0.15-4 3-120 短波辐射 长波辐射
③大气(④逆)辐射
2.大气的受热过程
太阳辐射
大气吸收很少 大气反射很少
地面
大气 逆 辐 射
地面辐射
大气升温
大气辐射
结论：地面 是大气直接 的热源。
3.大气的保温作用：
大气大量吸收地面的长波辐射而增温
大气逆辐射补偿了部分地面损失的热量