地球上的大气.docx
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地球上的大气
[科目]地理
[年级]高一年级
[章节]第二章第二节
[关键字]地球/大气
[文件]g2-2.doc
[标题]第二章地球上的大气第二节大气的热状况
[内容]
第二章 地球上的大气
第二节大气的热状况
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的日变化示意图。
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．气温日的变化、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。
第一课时
教学过程
【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】太阳辐射的波长范围，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：
0.15～0.4微米紫外区
0.4～0.76微米可见光区
0.76～4.0微米红外区
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：
0.15～0.4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，受热面积较小，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）我国的日光域不在海南岛，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高，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。
由于太阳高度角是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，月球的昼夜温度差特别大，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，散射最强。
【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74%。
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面时，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
特征及起作用
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面层空气的温度。
气象上都以距地面1.5米高度的百叶箱内的温度为标准。
气温的高低首先决定于热量的收支状况。
热量的收入大于支出，气温就上升，否则就下降。
【板书】1.气温的日变化
【提问】一天当中，气温的最高值、最低值各出现在什么时候？
为什么？
【投影】"上海7月份气温日变化平均情况示意图"。
【指图讲解】图中有三条曲线，分别代表气温、太阳短波辐射和地面长波辐射。
从气温曲线上可看出，一天中的最高气温在午后2点左右。
有的同学可能会问：
一天当中，正午12点时太阳高度角最大，太阳辐射强度最强，但最高气温为什么不出现在正午，却出现在午后2点左右呢？
【学生思考、讨论后，教师继续指图讲解】大气的直接热源是地面，而地面温度的高低又取决于地面热量的收支差额。
图中所示的太阳辐射是地面热量的收入项，地面辐射是地面热量的支出项，这两条曲线的变化情况反映了地面热量的收支状况。
（1）日出后，太阳辐射不断增强，地面获得的热量不断增多，地面温度不断升高，地面辐射不断增强。
从图上看出，虽然太阳辐射和地面辐射都在增强，但太阳辐射量大于地面辐射量，即地面热量收入大于支出，热量盈余，地面温度升高，气温也随之上升。
（2）正午，太阳辐射最强，地面热量仍然收入大于支出，储存的热量增多，但气温还没达到最高。
（3）正午以后，太阳辐射虽已开始减弱，但地面获得太阳辐射的能量仍比地面辐射失去的热量多，即收大于支，地面温度继续升高，气温也随着上升。
（4）午后1点左右，随着太阳辐射进一步减弱，地面获得太阳辐射的热量开始少于地面辐射失去的热量，即收小于支，地面热量亏损，地面温度开始下降。
地面温度最高值就出现在地面热量由盈余转亏损的时刻。
此时气温仍未达最高值。
（5）由于地面通过辐射、对流、湍流等方式将热量传给大气，还需要一定时间，所以气温最高值落后于地面温度最高值，出现在午后2点左右。
（6）随后，太阳辐射继续继续亏损，地面热量减弱，地面热量继续亏损，地面温度不断降低，地面辐射不断减弱，气温随之不断下降。
至日出前后，气温达最低值。
【板书】2.气温的年变化
【提问】北半球太阳辐射最强、最弱的月份是几月？
气温最高值、最低值又是几月？
学生回答：
北半球太阳辐射最强、最弱的月份分别是6月和12月。
但由于地面储存热量的缘故，气温最高值、最低值均落后一两个月。
北半球大陆气温最高值出现在7月，最低值出现在1月；海洋气温最高值出现在8月，最低值出现在2月。
南半球反之。
【提问】为什么海洋上气温最高值、最低值均落后于陆地？
学生回答：
这是因为海洋热容量大，受热和放热都比陆地慢的缘故。
【转承】气温在时间上有日变化和年变化规律，在空间上又会有什么规律呢？
【板书】五、气温的水平分布
【展示投影】复合片：
"1月、7月世界等温线的分布图"。
【读图】请同学们仔细观察这两幅等温线分布图，分析气温在水平分布上有哪些规律。
【指图讲解】观察每条等温线的数值和变化方向，可以看出：
在南北半球上，无论7月或1月，气温都是从低纬向两极递减。
这是因为低纬度地区，太阳高度角大，太阳辐射强度强，获得热量多，气温就高；高纬度地区，太阳高度角小，获得太阳辐射能少，气温就低。
【提问】从图上看，等温线并不完全与纬线平行，为什么？
学生回答：
因为气温的分布，不仅受太阳辐射的影响，还与大气运动、地面状况、洋流等因素密切相关。
【板书】1.气温从低纬向两极递减
【读图】请同学们观察，南半球与北半球等温线有何不同？
为什么？
学生回答：
南半球的等温线比北半球的平直。
因为南半球海面辽阔，物理性质较均一。
【板书】2.南半球等温线比北半球平直
【读图】请同学们重点观察北半球等温线的弯曲特点，先分析1月份大陆上的等温线与海洋上的等温线凸出方向。
学生回答：
北半球，1月份大陆等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向北（高纬）凸出。
【板图】
【提问】从1月等温线的弯曲特点来看，北半球同纬度上，大陆与海洋的气温有何不同？
学生回答：
1月份，北半球同一纬度上，大陆气温比海洋低。
【读图】同理，请同学们分析7月份北半球等温线的弯曲特点。
学生回答：
北半球，7月份大陆等温线向北（高纬）凸，海洋上则向南（低纬）凸出。
【板图】
【指图讲解】7月份，北半球同一纬度上，大陆气温比海洋高。
综合1月和7月的气温分布特点，可知：
同一纬度上，冬季大陆比海洋冷，夏季大陆比海洋热。
【板书】3.大陆气温冬冷夏热。
【读图】请同学们找出7月份世界上最热的地方。
学生回答：
7月份世界上最热的地方（＞30℃）出现在北纬～的沙漠地带,撒哈拉沙漠是全球的炎热中心。
【提问】为什么地球上最热的地方不在赤道？
【学生讨论后，教师归纳】原因有二：
（1）赤道地区虽每年有两次直射机会，太阳高度角大，但因常年受赤道低气压控制，多上升气流，终年多雨，云量大，对太阳辐射反射强，削弱了到达地面的太阳辐射量。
（2）北纬～附近，终年受到副热带高气压下沉气流影响，气候干燥，晴天多；加之7月太阳直射点北移至北纬附近，因而处在北回归线附近的撒哈拉沙漠成为炎热中心。
【读图】请同学们找出1月份北半球的寒冷中心。
学生回答：
1月份，西伯利亚成为北半球的寒冷中心。
【提问】全球的寒冷中心在什么地方?
【讲解】世界上极端最低气温出现在冰雪覆盖的南极洲上，绝对最低气温在-88℃以下。
南极洲之所以成为全球的寒冷中心，是因为三"高"：
即纬度高、海拔高、冰雪反射率高。
【板书】4.世界热极在撒哈拉沙漠
世界冷极在南极洲大陆
【小结】本节"大气的热状况"主要讲述了三种辐射（太阳辐射、地面辐射、大气辐射）、两种作用（大气的削弱作用、保温作用）、两个规律（气温的日变化和年变化规律、气温水平分布规律）。
通过学习，我们知道了：
大气的直接热源时地面辐射，根本热源是太阳辐射；大气通过削弱作用和保温作用使地球气温变化较月球和缓；气温有时空变化规律，气温在不同纬度间的差异和同一纬度上海陆温度的差异，是造成大气运动的根本原因。
板书设计
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
（1）概念
（2）波长范围（3）能量
2．太阳辐射强度
（1）概念
（2）主要影响因素--太阳高度角
二、大气对太阳辐射的削弱作用
（1）吸收作用
（2）反射作用
（3）散射作用
三、大气对地面的保温作用
1．地面辐射
2．大气辐射
3．大气对地面的保温作用
四、气温的日变化和年变化
1．气温的日变化
2．气温的年变化
五、气温的水平分布
1．气温从低纬向两极递减
2．南半球等温线比北半球平直
3．大陆气温冬冷夏热
4．世界热极在撒哈拉沙漠
世界冷极在南极洲大陆
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