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兴义市天赋中学地理必修一教案：2.1冷热不均引起大气运动【教学目标】一、知识与技能1.明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源，使学生能运用图示说明大气的受热过程。2.能阐述大气温室效应及其作用、大气热力环流等基本原理。3.理解水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响，能运用图示解释风的形成，培养学生理论联系实际并且能用理论知识指导实践的能力。二．过程与方法1．通过探讨学生理解“太阳暖地面、地面暖大气、大气还地面”的原理。2．利用图表分析归纳“温室效应”。3．通过实验活动理解热力环流的原理。4．理论联系实际，促进对“风的形成”的理解，学会在等压线图上判断某一地的风向。三．情感、态度与价值观树立辨证唯物主义观念，增强大气环境保护意识。【教学重点】1.地面是大气的直接热源。2.分析热力环流形成的过程与方法。3.近地面风向确定方法。【教学难点】1.大气受热过程。2.热力环流。3.地转偏向力对大气运动方向的影响。【教学设计】（引入）通过第一章，我们了解了地球所处的宇宙环境。从第二章开始，我们将缩小研究范围，从茫茫的宇宙回到地球上来，重点研究人类赖以生存的地理环境，首先学的是“大气”。补充：（讲述）大气圈的作用：它影响着地球上生物的生存、水的循环、地貌的形成以及人类的生存和发展，是人类地理环境的重要组成部分。二．大气的组成1.低层大气和干洁空气的组成大气是多种气体的机械混合物。低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质组成的。其中干洁空气是不含水汽和固体杂质的空气，也是由多种气体组成的混合物。其主要成分是N和O，二者共占干洁空气体积分数的99％。2．大气各组成成分对生命活动和地理环境的影响气体成分体积分数（％）质量分数（％）作用干洁空气氮78．09学科王75．52学科王地球上生物体的基本成分学科王氧20．9523．15人类和一切生物维持生命活动所必须的物质氩0．931．28二氧化碳0．03（变动）0．05①光合作用的基本原料②对地面有保温作用臭氧0．00006（变动）能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受伤害水汽①水汽的相变产生了云、雨、雾、雪等天气现象②伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件3．人类活动对大气成分的影响由于人类活动造成的大气污染，已导致大气成分比例的变化，并造成了全球性的大气环境问题。（1）燃烧矿物燃料，使得大气中二氧化碳含量增加（2）广泛使用电冰箱、冰柜，使得大气中的氟氯烃化合物含量增加。二．大气的垂直分层地球大气从地面向上可延伸到数千千米高空，根据温度、密度和大气运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。各层基本情况如下：大气分层高度气温垂直变化空气运动天气现象与人类关系规律原因高层大气自平流层顶以上到大气上界2000－3000千米80－500千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用平流层自对流层顶至50－55千米下层随高度变化很小，30千米以上气温随高度增加而迅速上升该气温基本上不受地面影响，而靠臭氧大量吸收太阳紫外线而增温平流运动为主天气晴朗①臭氧大量吸收紫外线，为人类生存环境的天然屏障；②大气稳定，利于高空飞行对流低纬17－18千米，10气温随高度增地面是对流层大气对流复杂人类生活在对流层底部，与人类层－12千米，高纬8－9千米加而递减的主要的直接热源，离地面越高，气温越低运动显著多变关系最密切三．大气的热力作用1．太阳辐射光谱（提问）太阳辐射光谱中包括哪些电磁波？——电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。（提问）太阳辐射的主要波长范围怎样？——0.15——4um（提问）可见光区、紫外线区、红外线区的波长范围分别是多少？其辐射能量占太阳辐射总量的百分比是多少？——可见光区：0.4um－0.76um，50％紫外线区：0.4um,7％红外线区：0.76um,43％1.大气的热力作用——假设到达大气上界（2000—3000KM）的太阳辐射为100％的话，那么最后到达地球表面的太阳辐射却不到大气的一半（约47％），另外53％的太阳辐射到哪里去了？——这就是由于地球大气对太阳辐射的削弱作用。投射到地球上的太阳辐射要穿过厚厚的大气层，才能到达地球表面，由于大气对太阳辐射具有吸收、反射、散射作用，从而削弱了到达地面的太阳辐射。(一)削弱作用削弱形式选择性大气成分易被削弱辐射形成的常见自然现象吸收作用平流层大气中的臭氧吸收紫外线；对流层大气臭氧水汽二氧化碳紫外线辐射中的水汽和二氧化碳吸收红外线红外线辐射反射作用无选择性特征云层较大尘埃太阳辐射多云的白天气温不太高散射作用空气分子或微小尘埃发生散射时具有选择性（颗粒较大的尘埃散射时无选择性）空气分子微小尘埃可见光中的蓝、紫色光（1）晴朗的天空蔚蓝色，阴沉的天空灰白色（2）日出天已亮，日落天不黑（提问）1.为什么晴朗的天空呈蔚蓝色，而阴天则是灰白色？（1）为什么日出前的黎明和日落后的黄昏，天空是明亮的？（2）为什么在夏天，多云的白天比晴天气温低？（二）大气的温室效应由于大气对太阳辐射有削弱作用，使得到达地面的太阳辐射只有到达大气上界总量的47％，这47％的太阳辐射将被地面吸收，但是地面吸收了这些太阳辐射后，又要对外进行辐射，我们将地面产生的辐射称为地面辐射。（提问）太阳辐射与地面辐射有什么区别？——人们发现，物体的温度越高，辐射的波长就越短，反之则越长。所以相对于太阳短波辐射来说，地面为长波辐射。（讲述）对流层大气中的水汽和二氧化碳，吸收长波辐射的能力很强，所以除了一小部分长波辐射可以射到宇宙空间外，绝大部分大气吸收了，大气因此增温，所以说地面是对流层大气主要的直接热源。大气在吸收了长波辐射，温度升高以后，也会向外释放出长波辐射。这一长波辐射的方向与刚才的地面辐射相反，所以就被称为大气逆辐射。通过这一逆辐射，热量又被还给了地面。所以，这一过程对地面起到了保温作用。太地大阳面气辐辐逆射射我们把大气的这种作用，称为大气的保温效应。（大气层的这一作用与我们建造的温室中那层玻璃的作用类似），所以也叫做大气的温室效应。三．全球的热量平衡1．全球的热量平衡就整个地球多年平均状况看，地球（地面和大气）收入的热量与支出的热量是相等的，即热量收支平衡。2．全球热量平衡与人类生存发展的关系（1）全球每年平均气温比较稳定，有利于人类的生存与活动。（2）人类活动使大气中的二氧化碳浓度不断增高，可能导致全球变暖。二．热力环流（讲述）宇宙中一切物质都处于不断的运动之中，地球上的大气同样也在不断的运动。（提问）大气运动的能量来源是什么？——太阳辐射。由于各纬度获得太阳辐射能量多少不均，造成高低纬度间的温度的差异，从而引起大气运动。（提问）大气运动有哪些类型？——垂直运动和水平运动。（讲述）认识大气运动，我们从最简单的形式（热力环流）入手。（1）近地面有A、B、C三点，温度相同，处于同一个等压面上。2）A地受热，近地面空气受热后膨胀上升，越来越多的堆积在A地上空，于是A地上空的空气密度就变大，形成高气压。而B、C两地则相反，它们受热少，空气冷却收缩下沉，结果B、C两地上空的空气密度减小，形成低气压。等压面的变化：A地高空为G，B、C两地高空为D,使得等压面向上弯曲。A地近地面为D，B、C两地为G，使得等压面向下弯曲。（3）高空空气就从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散，近地面的空气又从B、C两地流回A地。于是就形成了两个热力环流圈。这就是热力环流形成的过程。（总结）热力环流的形成过程：冷热不均空气垂直运动同一水平气压差异水平运动（讲述）热力环流是一种最简单的大气运动形式，海陆热力性质不同、山谷山坡冷热不均及人类活动都有可能导致热力环流的形成。海陆风山谷风城市风三．大气的水平运动1．大气水平运动受到的作用力作用力概念对风速风向的影响水平气压梯度力促使大气由高气压区流向低气压区的力大气水平运动的原动力，是形成风的直接原因，既影响风向（风向垂直于等压线并指向低压），又影响风速（水平气压梯度越大风速越大）地转偏向力促使物体水平运动方向产生偏转的力只影响风向（使风向逐渐偏离气压梯度力的方向，北半球右偏，南半球左偏），不影响风速摩擦力运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力既影响风速（降低风速），又影响风向风是这三种作用力共同作用的结果：2．高空大气中的风向高空大气中的风向，是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。3.近地面大气中的风向近地面大气中的风向，是气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果，风向与等压线之间成一夹角。4．实际大气中的风向在海陆热力性质差异的影响下，形成一个个的低压中心和高压中心。在气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下，低气压和高气压运动状况如下表：气压中心气流状况北半球南半球低气压按逆时针方向旋转辐合按顺时针方向旋转辐合高气压按顺时针方向旋转辐散按逆时针方向旋转辐散二力平衡时，风向平行于等压线大气水平运动受到的力水平气压梯度力地转偏向力地面摩擦力一力作用，风向垂直于等压线三力共同作用，风向斜穿等压线