大气热状况1

教学目标1．使学生了解：太阳辐射是地球上最主要的能量源泉；大气对太阳辐射有削弱作用，大气对地面起保温作用；气温的时空变化规律等基本知识。2．让学生学会阅读气温日变化示意图。1月和7月的世界等温线分布图，说明气温的日变化规律和气温水平分布规律，培养学生的读图、析图能力。3．让学生认识到：大气中的各种现象都与太阳能及其转化密切相关，懂得能量转化、物质不灭的唯物观点。教学重点1．大气的热力过程，即大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用。2．气温的日变化、年变化规律，气温的水平分布规律。教学难点1．太阳辐射、地面辐射和大气辐射等基本概念的含义、联系和区别。2．“上海7月份气温日变化平均情况示意图”和“1月、7月世界等温线分布图”的分析。教学方法谈话法。教学媒体录像片《大气对太阳辐射的削弱作用》，投影片若干。教学课时3课时。教学过程第一课时【引入新课】我们知道，对流层气温随高度的增加而递减，对流层中云、雨、雪等天气现象复杂多变，这是为什么呢？大气中发生的一切现象和过程，都与太阳能及其转化有关。【讲授新课】【板书】第二节大气的热状况一、太阳辐射是地球上的能量来源1．太阳辐射【讲解】太阳辐射能是地球表面各种能量最主要的来源，其变化是产生各种天气现象的根本原因，太阳辐射中仅有极微小的部分到达地球。一分钟内地球得到太阳的热能，相当于燃烧4亿吨煤所产生的能量。从地球内部传到每平方厘米的地面上的热量，仅为来自太阳辐射能的万分之一。所以，太阳辐射是地球上的主要能量来源。那么，什么是太阳辐射呢？【板书】（1）概念学生读书回答：太阳源源不断地以电磁波的形式向宇宙空间放射能量，称为太阳辐射。【提问】太阳福射的波长范围，能量分布状况如何？【读图】请同学们阅读课本第47页的“太阳辐射能随波长的分布图”，回答问题。【指图讲解】太阳辐射的波长范围是0.15～4微米，划分为三部分：太阳辐射能主要集中在波长较短的可见光部分，可见光区差不多占太阳辐射总能量的一半。因此，人们把太阳辐射称为短波辐射。【板书】（2）波长范围：0.15～4.0微米（3）能量【提问】为什么太阳辐射的能量集中在波长较短的可见光部分呢？【讲解】这与太阳本身的温度有关。由实验得知，物体温度愈高，它的辐射中最强部分的波长愈短；物体的温度愈低，辐射中最强的部分波长愈长。太阳表面温度高达6000K，因此它的辐射能主要集中在波长较短的可见光部分。同理，由于地球表面平均温度约300K，对流层大气平均温度约250K，所以地面和大气的辐射波长主要集中在3～120微米的波长范围，都是人眼不能直接看到的红外辐射。习惯上把它们称为长波辐射。【板书】2．太阳辐射强度（1）概念【讲解】太阳辐射强度就是1平方厘米的表面上，在1分钟内获得的太阳辐射能量。单位是：焦／厘米2·分。【展示投影】“太阳高度角与受热面大小的关系图”，请同学们仔细观察，当太阳直射和斜射时，受热面大小有何不同？太阳辐射强度有何变化？学生回答：当太阳直射时，受热面较小，光热集中，地表单位面积上获得的太阳辐射较多，太阳辐射强度较大；当太阳斜射时，受热面变大，光热分散，太阳辐射强度较小。【提问】影响太阳辐射强度最主要的因素是什么呢？学生回答：太阳高度角。太阳高度角愈大，太阳辐射强度愈大；反之，太阳高度角愈小，太阳辐射强度就愈小。【板书】（2）主要影响因素——太阳高度角【提问】（1）太阳辐射强度在一日之中、一年之中有何变化？（2）太阳辐射强度在赤道、中纬和极地有什么不同？（3）我国的日光城不在海南岛，而在拉萨，为什么？学生回答：（1）在一日当中，正午的太阳辐射强度最强，早晚较小，夜间为0。在一年之中，中高纬地区夏季的太阳辐射强度最大，冬季最小；赤道地区春秋分时太阳辐射强度最大。（2）由于赤道、中纬、极地的太阳高度角不同，所以三地区的太阳辐射强度也不同。赤道地区每年有两次直射机会，太阳高度角大，所以太阳辐射强度也大；极地的太阳高度角小，并有极夜现象，因此太阳辐射强度很小。中纬地区的太阳辐射强度介于赤道和极地之间。（3）太阳辐射强度不仅与太阳高度角有关，还与云量、大气透明度等因素有关。【小结】本节课我们学习了有关太阳辐射的基础知识。通过学习，我们知道了太阳辐射是地球上的能量来源，也知道了太阳辐射的波长组成和能量分布。我们还了解到太阳辐射强度的大小与太阳高度角密切相关，太阳高度角愈大，太阳辐射强度就愈大。由于太阳高度角随季节随纬度而变化，因此太阳辐射强度也有相应的变化。太阳高度角在纬度带之间的差异是形成热带、温带和寒带最基本的原因。第二课时【引入新课】我们知道，月球的昼夜温度差别很大，白天在阳光直射的地方，温度可达127℃，夜晚则降到－183℃，这是生活在地球上的人类无法想象的。而地球的昼夜温差要小得多，这是为什么呢？这是因为地球上有厚厚的大气层，大气为保护我们人类、为我们创造适宜的生存条件做出了巨大的贡献。【讲授新课】【板书】二、大气对太阳辐射的削弱作用【播放录像】《大气对太阳辐射的削弱作用》【提问】大气对太阳辐射有哪些方面的削弱作用呢？学生看完录像后回答：大气对太阳辐射主要有三方面的削弱作用，即吸收、反射和散射。【板书】1．吸收作用【提问】大气的吸收作用有什么特点？学生回答：大气对太阳辐射的吸收具有选择性。平流层大气中的臭氧，强烈地吸收太阳辐射中波长较短的紫外线；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却吸收得很少。【补充讲解】大气的吸收作用有很明显的选择性。大气中的主要成分氮，几乎不吸收太阳辐射，而氧仅能吸收小于0.2微米的紫外线；含量很少的臭氧主要吸收波长0.2～0.32微米的紫外线；水汽和二氧化碳含量也很少，主要吸收大于2微米的红外线。所以，大气主要凭借臭氧、水汽和二氧化碳，选择性吸收一部分太阳辐射的紫外光和红外光部分，而对太阳辐射强度最大的可见光部分则让它大部分透过。因此，大气直接吸收太阳辐射能量是很少的。【板书】2．反射作用【提问】反射作用有什么特点？学生回答：大气的反射作用无选择性。大气中的云层和尘埃，具有反光镜的作用，把投射其上的太阳辐射的一部分，又反射回宇宙空间。云层愈厚，云量愈多，反射愈强。【提问】为什么夏季天空多云时，白天的气温不会太高？学生回答：云层的反射作用，使到达地表的太阳辐射减少，因而气温不会太高。【板书】3．散射作用【讲解】当太阳辐射遇到空气分子或微尘时，便以这些质点为中心向四面八方散射，它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。【提问】散射作用有什么特点？学生回答：散射作用有选择性。散射的强弱，视波长不同而不同。蓝色光波长较短，散射强，波长较长的红光，散射最弱。【提问】为什么晴朗的天空正午呈蓝色，早晚呈红色？【学生回答后，教师归纳】正午太阳高度角较大，阳光穿过大气到达地面的路程较短，仅蓝色光被散射，因而天空呈蔚蓝色。早晚阳光斜射，经历大气的路程较长，波长较短的各色光皆被散射，剩下的红光投射到地面，地平线附近的天空便呈红色霞光。【读图】请同学们阅读课本第49页“到达地面的太阳辐射图”。【提问】太阳辐射被大气削弱后，有多少能够到达地面呢？学生回答：从图上看出，太阳辐射经过大气层到达地面的过程中，被大气吸收19％，被大气和地面反射、散射34％，只剩下47％到达地面，被地面所吸收。【提问】为什么在白天，地球的温度远远比月球的温度要低呢？学生回答：地球上的大气能大大地削弱太阳辐射，使一半左右的太阳辐射不能到达地表，因此地球白天的温度不会太高。而月球上没有大气，不能削弱太阳辐射，太阳光长驱直入，温度可高达100℃以上。【提问】为什么在夜晚，月球的温度低至－100℃以下，而地球的温度却要高得多呢？【转承】这同样要归功于大气。因为地球上的大气具有保温作用。【板书】三、大气对地面的保温作用【讲解】要弄清大气为什么具有保温作用，得先了解地面辐射和大气辐射。【板书】1．地面辐射【讲解】在前面的学习中，我们已经知道，当太阳辐射穿过厚厚的大气层到达地表的过程中，被大气削弱后，被地面吸收的太阳辐射约占47％。地面吸收太阳辐射增温，同时把热量向外辐射，这就是地面辐射。【提问】为什么人们把地面辐射叫做长波辐射？学生回答：由于地球表面的温度比太阳低得多，因此地面辐射的波长比太阳辐射要长得多，其能量主要集中在红外线部分。相对于太阳辐射来说，人们把地面辐射叫做长波辐射。【读图】请同学们阅读课本第51页“玻璃温室”图，观察图中箭头的粗细和方向，说明玻璃温室的保温作用。【学生回答后，教师归纳】地球大气也具有温室一样的保温作用。大气中的水汽和二氧化碳，对太阳短波辐射吸收能力很弱，仅吸收19％；但对地面长波辐射的吸收能力很强，地面辐射的75％～95％都被贴近地面的大气吸收。大气的这种特性使太阳短波辐射能透射到地表，使地面温度增高；地面放出的长波辐射却很少能透过大气射向宇宙空间，从而把热量保存在大气中，起到了保温作用。【提问】什么是大气的直接热源？【指图讲解】阅读课本第50页“太阳辐射使地面增温图”和“地面辐射使大气增温图”可知，太阳辐射加热地面，使地面温度增高，放出地面长波辐射；地面辐射加热大气，又使大气增温。因此，地面是大气的直接热源。板书】2．大气辐射【讲解】大气吸收地面辐射和少量太阳辐射而增温的同时，也向外辐射能量，这就是大气辐射。大气的温度比地面还低，所以大气辐射也是红外线长波辐射。【提问】大气辐射的方向和地面辐射的方向有何不同？什么叫大气逆辐射？学生读图回答：地面辐射的方向是由地面向上，而大气辐射的方向有两个：一部分向上射向宇宙空间，大部分向下射到地面。射向地面的大气辐射，方向刚好与地面辐射相反，称为大气逆辐射。大气逆辐射在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起保温作用。【提问】为什么有浓云的夜晚不易凝结霜和露？学生回答：有浓云的夜晚，大气逆辐射增强，气温较高，大气能容纳较多的水汽，所以不易凝结霜和露。【转折过渡】学完了地面辐射和大气辐射，同学们能否告诉我，大气为什么对地面具有保温作用呢？【板书】3．大气对地面的保温作用【展示投影】“大气对地面的保温作用图”。【提问】请同学指图说出三组箭头的含义，分析大气为何具有保温作用。【指图讲解】三组箭头分别代表太阳辐射、地面辐射和大气辐射。第一组箭头表明：太阳辐射进入大气层到达地表时，仅小部分被大气吸收，大部分被地面吸收，可总结为“太阳暖大地”；第三组箭头表明：地面辐射绝大部分被大气吸收，仅很小部分射向宇宙空间，可总结为“大地暖大气”；第二组箭头表明：大气辐射有一部分射向宇宙空间，大部分射向地面，以大气逆辐射的形式补偿地面热量的损失，可总结为“大气还大地”。大气对地面的保温作用体现在以下两方面：（1）大气吸收地面辐射，将能量贮存于大气中，不致使地面辐射的热量散失；（2）大气辐射的大部分能量又射向地面，补偿了地面辐射的部分损失。【小结】我们已经学习了三种辐射——太阳辐射、地面辐射和大气辐射。请同学们据投影所示表格进行比较。【展示投影】三种辐射的对比表格名称波长特征及作用太阳辐射（0.15～4微米）地面辐射3～120微米）大气辐射（3～120微米）第三课时【复习提问】为什么地球表面的气温变化不像月球那样强烈？学生回答：地球表面有大气层保护，大气通过吸收、反射和散射对太阳辐射有削弱作用，使白天气温不会升得太高；晚上，大气逆辐射能补偿一部分地面辐射亏损的热量，使气温不会下降太低，因而气温昼夜变化较和缓。月球表面没有大气层保护，所以白天在阳光照射下强烈增温，温度可达127℃，而晚上迅速降温，达－183℃，昼夜温差很大。【引入新课】通过前两节课的学习，我们知道了太阳辐射、地面辐射和大气辐射三种辐射的作用及其相互关系，懂得了“太阳暖大地，大地暖大气”的热量传递过程。地面一方面收入热能（太阳辐射和大气辐射），另一方面也支出热能（地面辐射）。就整个地球多年平均状况而言，热量收支平衡，因此全球的平均气温比较稳定。本节课我们学习气温的日变化、年变化以及水平分布规律。【板书】四、气温的日变化和年变化【讲解】我们通常所说的气温是指与人类关系最为密切的近地