冷热不均引起的大气运动教案

第一节冷热不均引起的大气运动

大气的受热过程

一．教学目标

知识与技能：

1.能够讲诉大气的受热过程；

2.知道大气受热过程中的几个主要辐射的定义，能够分析出太阳辐射能量大部分到达地面，使地面增温；大部分地貌长波辐射被大气吸收而导致大气受热增温（即大气对太阳辐射的削弱和对地面的保温）的原因；

3.能够画图讲解温室效应及其作用。

过程与方法：

1.在对大气受热分析的基础上，找出例子佐证大气温室效应；

2.探讨大气的保温作用的意义，具体可以谈到臭氧层的问题。

情感态度与价值观：

1.学生们通过掌握大气温室效应，分析其重要性，增强环保意识； 2．用所学知识解释生活中的事情，学习理论用于实践，

3．对于受热过程的分析，学生增强逻辑思维和辩证思维能力。二．教材分析

首先这是高一上的第二章的开章之节，学生将开始进行对地球上的大气的学习。虽然不像第一章那么抽象和空间思维能力要求高，但是也是难点和重点，但它更易于与生活实际联系，这是这一章要注意的。

这一节谈到了大气的基本知识，理论性很强，首先是大气的受热过程。在这里，新教材删除了大气的组成等大气基本知识，也不要求学生掌握地面是大气主要热源的原因。这对学生来说，知识略微有些单调孤立，我试图在尽量少的延伸上，以不给学生增加额外负担为前提，用数学计算的方式讲解出大气受热的过程，原因。

三．学情分析：

学生刚进行完第一章的空间思维之旅，接下来，大气这一章则要

求学生进行理性逻辑思维，把物理等自然知识相结合进行思考，这无疑也是一个难点和重点。所以，要大量运用生活中的许多例子来引起学生的兴趣，同时多利用板图板画，视频等，使知识形象具体化。让学生能更轻松的理解知识。

四．教学重点，难点

重点：太阳辐射能量大部分到达地面，使地面增温；大部分地面长波辐射被大气吸收而导致大气受热增温。

大气温室效应及其作用。

难点：大气的主要热源是地面辐射，而不是太阳辐射。

五．教学方法

讲授法，板书法，归纳演绎法。

六．教学过程

【引导】同学们，我们在第一章学习宇宙中的地球时，曾经分析过地球有生命的条件，同学们还记得么。在这里面我们谈到由于地球的体积和质量适中，其引力可以使大量气体聚集在地球周围，形成大气层。

大气对于地球来说有怎样的妙用呢？今天我们对大气的受热状况研究。

【讲解】同学们都知道地球上的能量来源是来自于太阳光，我们把通常所说的太阳光称之为太阳辐射。大家试想一下，在白天，阳光照射在湖面上，湖面会对太阳光发生什么作用。反射，吸收，折射等等。同样的，在太阳辐射经过大气层时，大气是也是通过这些作用来作用于太阳辐射。

【讲解加板书】首先，大气的吸收，有臭氧，水汽和二氧化碳。其中臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线，我们可以发现大

气的这种吸收是具有选择性特点的。其次，是大气的反射，主要是大气中的云和较大颗粒的尘埃，其中云的反射作用最为显著，这种反射是没有选择性的。最后，是大气的散射，主要是一些空气分子或微小尘埃。

【师问】经过这些作用后，太阳辐射能是会增加还是减少呢？

【生答】减少。

【总结】所以我们把这些作用称之为大气的削弱作用。

【讲解加画图演绎】了解了大气的削弱作用后，我们就来分析大气的受热过程。

【PPT展示】首先，太阳辐射经过漫长的旅程到达了大气上界，我们来看一下太阳辐射示意图。其中可见光占太阳辐射总能量的50%，紫外线占7%，红外线占43%，可以发现太阳辐射的能力主要集中在可见光区。根据实验结论，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短。大家试想，太阳温度高不高，所以它的辐射波长较短，我们把太阳辐射称之为短波辐射。

那么，我们再来看大气的反应了。

【师问】首先是吸收作用，吸收作用是吸收什么呢？

【生答】紫外线和红外线。

【师问】太阳辐射有没有紫外线和红外线？

【生答】有。

但是两者在太阳辐射中的比重一共才只有一半，所以吸收不大，为19%。除了吸收还有什么，还有反射，反射是反射到哪里呢？宇宙

空间。从哪里来回哪里去。还有就是散射，那方向就是四面八方了。所以，最后，在经过了大气层后，到达地球表面的太阳辐射为47%。

达地面后的太阳辐射被地面吸收后，地面增温，同时地面也会把热量向外辐射，这又是一个新的辐射，叫做地面辐射。

【讲解加展示PPT】根据刚才的实验结论，地球表面温度肯定比太阳低得多，相较于太阳辐射主要集中于波长较短的紫外线，地面辐射能量主要集中在波长较长的红外线部分。所以我们把地面辐射称之为长波辐射。

而刚刚我们才学习了，大气的吸收主要就是紫外线和红外线，大气此时肯定会说，太好了，我要的就是你啊。所以，地面长波辐射除极少一部分透过大气返回宇宙空间外，绝大部分都被对大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。绝大部分是多少呢？数据是最好的证明，地面的辐射大气吸收率是75%到95%。

那么大气此时吃饱了，也就是增温了，也会向外放出辐射，一部分向宇宙，大部分还回地球。

【师问】大家想想，相较于我们前面的太阳短波辐射，大气此时的辐射应该是长波还是短波辐射？

【生答】长波辐射。

我们再来看看反射回地面的辐射，它的方向是不是刚好与地面辐射相反？是，所以我们把它称之为大气逆辐射。这是我们今天学的第三个辐射，也是一个长波辐射。

好了，大气的受热此时总算被我们完整的演绎了一遍，那我们来

看看它到底怎么受热的。

【师问】首先，它经过了几次受热。

【生答】两次。

【活动】两次受热大小一样么？我们来做个计算。第一次受热中，主要是太阳辐射，来自于大气的吸收主要是，为19%。

第二次是吸收地面辐射。地面辐射总共是47%，吸收率是75%到95%，我们以中间值85%计算，同学们算一算大气通过吸收地面辐射，实际约吸收了太阳辐射的百分比为？40%。

【师问】那同学们看看，哪次受热更大？

【生答】第二次。

所以我们说，地面辐射是大气，这里主要是指近地面大气的主要，直接的热源。

那最后还剩一个问题，我们把目光投向地面，看看地面。地面实际上也受了两次热，第一次太阳辐射，大气对于它截留的很少，而特别是第二次的大气逆辐射，则把地面辐射截留下来，把热量换回给了地面，我们把大气的这种作用，称之为大气温室效应。

这就是前面老师说的大气的妙用了。不过大气的妙用还有很多，接下来我们会详细的展开来学习。

七．板书设计

一大气的削弱作用

O3：紫外线

吸收作用具有选择性

CO2和H2O：红外线

反射作用：云

散射作用

二大气的受热

1.太阳辐射

可见光 50%

（1）组成紫外线 7%

红外线 43%

（2）它是一个短波辐射。

2.地面辐射

（1）组成：红外线

（2）它是一个长波辐射。

3.大气逆辐射：长波辐射

4.受热分析

（1）第一次受热：

太阳辐射总量的19%，来自于大气的吸收作用

（2）第二次受热：

85%×47%=40%

结论：大气的直接热源。

三．地面受热分析

地面受热来源：太阳辐射+大气逆辐射

温室效应：大气截留太阳辐射少，而对地面辐射截留的多，

并以大气逆辐射返回。

附：板画

热力环流与大气的水平运动一、背景分析

（一）、教材分析

本节课的内容位于人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《地理1》（必修）第二章第一节—冷热不均引起大气运动，是“地球上的大气”这个重要内容的开篇和基础性的内容。“大气的受热过程，热力环流和大气的水平运动”为后面学习“气压带和风带”“常见天气系统”奠定知识基础，也是分析气候类型的形成和气候变化所要依据的重要知识。

（二）、学情分析

本节课授课对象为高一学生，通过初中的学习，他们有了一定逻辑思维能力，加之经第一章的学习，形成了一定的地理思维习惯和模式，有助于对大气运动的理解。另一方面，由于知识储备的欠缺，并且由于本节内容较为抽象，对于他们的理解有一地的阻碍。此外，本节内容还需适当的物理知识，尤其是关于力的分析。

二、教学目标

知识与技能目标：

学生掌握并理解热力环流的形成原因和过程，以及水平气压梯度力、地转偏向力、摩察力对风向的影响。

过程与方法：

在本课的教学过程中，通过绘制热力环流图培养学生的绘图能力；培养学生从学习中和生活中提出问题、发现问题的能力；理论联系实际，解决城市风等实际问题的能力。

情感态度价值观：

培养学生理论联系实际的思维观点。

三、教学方法

精讲法—归纳演绎、综合分析；

讲述法；

实验演示法，通过演示获得知识；

四、教学媒体

投影仪，冰块，热水，玻璃瓶，

五、教学过程

第一课时（热流环流）

【导入】

【课前：同学们，有同学喜欢在冷天吃雪糕的吗？（有，老师，我喜欢；没有。——我挺喜欢的，不过不常吃，女孩子吃雪糕容易长胖，而且对胃不好）今天呢，冷热我都带来了。

【实验第1步】

现在请位同学上来帮帮忙。来，就请xxx同学，你观察一下，这两个瓶子是否干净（干净），有没有水分（没有）；然后，你将热水盛入A瓶里，将冰块放入B瓶里；我们再用干净的保鲜膜封住瓶口。

好了，谢谢这位同学，请回座位。

【回顾知识】

关于冰块和热水先搁着，我们待会儿再说。同学们上课！（微笑）上节课呢，我们学习了关于大气的受热过程，其能源来源于太阳辐射，这种受热过程影响了大气的热状况、温度分布等。而我们知道，由于地球的运动，太阳直射点在南北回归线之间移动。显然，也就使低纬

度地区的大气受热多，而高纬地区受热少。

【疑问】

如此看来，照这样下去，极地受热少，会越来越冷，温度越来越低；而赤道附近因受热多，会越来越热，温度会越来越高，达到一种无限状态。

【问】那么请问同学们：事实上是这样吗？

【生】不是。

【师】对，根据观测记录，赤道地区的年均温度约24°，北极年平均气温约-22℃，南极稍低年均温约-28~-35℃。

那么这到底是什么原理使得高低纬之间大气的热量相差不至太大，更有利于人类以及动植物的生存呢？（疑问）这呀，也就是我们本节课要探讨的问题：热力环流（重读）。【郑重、板书】同学们，在这间教室里的空气和窗户外的空气，热量和质量是有差异的，但是在这间教室里面的空气，相对来说分布是均一的。我们用温度来表示热量，而用气压来表示质量，气压是指单位面积大气柱的重量。在图示上，常用等压线来表示气压相同点的连线。类似于等高线表示地势海拔。

现在，我们用比较平行的等压线来表示某一空间，空气相对均一时的状态。（转身作平行等压线1图）按常理，下底面气压高，上地面气压低。如果我们用空气分子来表示，相当于下面多，上面少，我们用示意图表示（转身在1图下方作分子简易图）。

在这种相对均一的情况下也可能收到不均匀的热量，比如说桌面

面上的冰块和热水杯的附近显然不同。在冰块附近受热要低，热量少；而热水杯旁受热要高，热量多。我们用另一幅图来表示，（转身画图，写条件A热，B冷）同学们注意到，老师没有画等压线，我们先看看（重读）再说。

现在请另一位同学上来观察，xxx同学，你上来。你先触摸两个瓶身，注意用不同的手（A瓶是干净的，B瓶是有水的），好嘞，我们要更多关注保鲜膜，这次用眼睛观察，注意上下面，也就是里面和外面（A瓶:上面干净，下面有水；B瓶：上面有水，下面干净）。好了，请回座位！

我们可以看出AB两个瓶子附近的空气，在A瓶由于受热，保鲜膜下面有水，也就是水蒸气要往上溢出，而B瓶由于受冷，空气要向下沉。也就相当于A处受热，空气分子向上运动；而B处受冷，上面的空气分子要向下运动。（转身作图）

那么现在请同学注意，等压线又如何变化呢？请位同学上来画A 处的变化，其余同学，在下面画。（同学作图，老师下台观察指点）好了，这位同学画好了，先别下来，相信大多数同学也画好了。xxx你为什么这样画呢？（因为。。。）有没有同学不一样（有；没有）到底如何，我们共同来观察，在这幅图中，A处空气分子上移了，密度减小了，单位面积质量也减小，显然气压降低，那么，关键是等压线应向气压高的方向凹，还是向气压低的凸呢？由于这里被低压占据，等压线应该比现在低，那么原来高的等压线也就应该向气压高的凹。或者说，同学可以做切线来判断，切点与两边差值如何，比如说

A处，假设向上凸，做切线，观察到，此点比两边高那么是错误的。在不熟练的情况下，可以通过这种方法来反推；此外还有一个顺口溜叫：凸高为低，凸低为高。

【总结】这样我们可以明显判断出，A处上方向上凸。如此一来，由于这种受热不均，使得他们做上升和下沉运动。经过这种垂直运动后，我们观察到，水平上空气分子分布是不均匀的，那么，多的会向少的移动，这样B出向A处移动，A处上方向B处上方运动。如此一来，我们可以看到，这个空气运动形成了一个环流。当然也就促进了热量的交换。

同学们现在我们知道了热力环流，那么热力环流根本原因又是什么呢？请位同学回答！xxx同学

【生】地面受热不均。

【师】不错，非常正确。请同学们注意勾画，下课以后还请同学将这幅图记在笔记本上。至于我们课前的提问，相信同学已经明白，作为作业，请你们将地球的热力环流图做好，这里请注意，同学们可以查阅资料，给出你的理由，下节课抽查。

【师】现在我们共同来完成课后活动内容。

课例：新课标人教版地理1（必修）

第二课时（大气的水平运动）

【导入】

[师*述]：同学们，请关上书本。现在，我们共同整理整理热力环流。首先由于受热不均，使大气产生了上升或下沉运动，进而使得水平空气分布产生了差异，请注意：我们将这种单位距离间的气压差叫做气压梯度。由于气压差异，在水平面上空气从高压流向低压，于是，我们又将这种力叫做气压梯度力。

简而言之，它促使空气做相对水平的运动，并且从高压指向低压，它与等压线垂直。（请同学们注意勾画）

并且，我们将空气的这种水平运用称之为风。

关于气压梯度力的理解，同学们可以参照等高线进行理解。

[师*问]：那么，我想问问同学们，空气在水平梯度力的作用下，空气运动的方向，即风的方向是否与等压线垂直呢，也就是和气压梯度力平行呢？

[生*思考*做预测]

[生1*答]：会垂直。

[生2*答]：不一定。

[师*述]：好了，看来同学们有不同的答案，而事实上又是如此的呢？答案即将揭晓。

[师*述]：我们用等压线来表示气压的分布，类似于用等高线来表示海拔高度，而气压梯度力也就类似与等高距所表示的含义。

[师*]现在请同学们在草稿纸上画三个等压线图，要求等压线平行，并标注好气压值和所在半球。

[生*作画]

师*下讲台*关注*并简要说明画平行等压线是为了均值条件下的分析（图示、图例等）

[师]：好了，同学们请看黑板，现在我们共同来分析。

【师*边讲边画】在这幅图示中，由于水平气压梯度力的影响，并且从高压指向低压。，且垂直于等压线。这样风向与等压线垂直（作图），同学们在下面画好。

【承接】

[师*述]：同学，大气是在地球上才有，而我们通过第一章的学习知道，地球在自转，产生了使地球上的物体一旦运动就会受之影响的力。 [师*问]：我请位同学，说说这个力是什么？有什么特点？

[生*答]：它是地转偏向力，与物体运动的方向垂直，北半球向右偏，南半球向左偏。

[师*评]：非常正确，请这位同学坐下。

[师*述]：也即是说，图1只是理想状态。事实上，风还会受地转偏向力的影响，假设在北半球，请同学们继续在第二幅图上画出来风向。

[师*走动观察]*说明（待大多数同学画好进行展示）

【师*述】：同学画的到底对不对呢？我们一起来分析，首先受气压梯度力的推动（作图），紧接着受地转偏向力，在北半球向右偏，使风向右吹，注意：因为地转偏向力与风向垂直。

我想很多同学就画到了这里，不过同学们，此时的风向还受不受地转偏向力的影响？

[生*答]：要。

[师*述]：不错，也就是说，因为受地转偏向力的影响，风向还会继续向右偏（作图），这样不断下去，到一定时候，风就和等压线平行了。

【师*问】：此时，风还会右偏吗？

[生*答]：不会//会。

[师*述]：应该不会了，打个比方，水会在没有外界推动下会从低处流向高处吗？当然不会，同理，空气在自然状态下也不会从低压流向高压。

也就是说，在气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风与等压线平行。这相当于，高层大气，因为在高空大气运动主要受气压梯度力和地转偏向力的影响。

【承接】

[师*问]：同学们，这只是高空大气运动，而我们人类主要生活在近地面表层，从初中我们就知道，地表的物质分布并不均一，地貌形态波状起伏，有雄伟的高山，有广阔无垠的海洋或平原。那么在这种情况下，空气的运动也就不可能完全畅通无阻。比如，遇到高山可能转变方向。

（例子）同学们，拿出手掌，放在靠近嘴前面，吹手心，然后拿开手，再吹。有什么差别？我们发现空气受手掌阻力会有空气会吹到脸上，拿开手掌就没有了。

也即是说，空气运动在近地面层受到了阻力。那么，现在我们再

来分析。这次我们共同来分析。

【师】：请同学们看黑板，（作图）依旧继续分析，首先受水平梯度力，高压指向低压，再受地转偏向力，北半球向右，地转偏向力垂直于风向，同时还受到了摩擦力，与风向相反，这样风向与等压线形成以夹角。此时风向还会偏转吗？不会了，因为受摩擦力的影响，当还未与等压线平行的时候，这几种力已经达到了平衡。

这样，在近地面层，风与等压线存在一定的夹角。

【师】到此，我们知道，空气的水平运动因为其受力的不同，会有不同的方向。为了，观察同学的理解程度，现在请同学们标注好练习册上图示的甲地的风向。

【生】吹西北风。

【师】不错，首先因为在近地面，受三个力的影响。根据气压梯度力由高压指向低压，并且在北半球，受地转偏向力的影响向右偏，显然也就形成了西北风。

【师】关于热力环流和风向的判断使我们这节课的重点，希望同学们在课后好好消化，已经掌握的要加强巩固，还没有弄清楚的或者有不同观点的可以相互学习，当然可以和老师探讨。

六、板书设计

二、热力环流

1.

概念：热力环流是由于地面冷热不均而形成的空气环流。

2.

原理：地面受热不均---空气做上升或下沉垂直运动—

引起水平气压差异—

空气做水平运动—形成环流。

3. 注意：气压值的比较，等压线的弯曲

三、大气的水平运动

1.基础概念：气压梯度及气压梯度力

a 、理想状态：F （水平气压梯度力）--风向⊥等压线

b 、高空状态：F + G （地转偏向力）--风向∥等压线

c 、近地面状态：F + G + f （摩擦力）--风向与等压线有夹角