教案：冷热不均引起的大气运动

第一节       冷热不均引起的大气运动 第一课时：大气的受热过程 一、课标 知识能力： 本节课的课标要求运用图表说明大气的受热过程。而大气的主要过程可以用“太阳给大地-大地给大气-大气还大地”来概括。课标淡化了大气对太阳辐射的削弱过程的要求，把重点放在大气从地面获得与保持热量的过程。教学中不宜把受热过程划分为大气对太阳辐射的削弱过程和对地面的包围过程，从简化角度来看，应把受热过程看作一个整体。 太阳给大地的过程中，大气通过反射和吸收作用，削弱了太阳辐射，但由于太阳辐射能量最集中的短波部分不被吸收，大气对太阳辐射仅是一定程度地削弱，太阳辐射大部分透过大气达到地面。 大地给大气过程是地面被太阳辐射加热后，太阳短波辐射在此被转化为长波，以地面长波辐射（不是地面反射短波）的形式加热大气，此时大气（主要是二氧化碳）强烈吸收这种辐射，把热量保持在大气中。这两个过程结合，可以看出大气不吸收太阳短波辐射，让其把热量带到地面，而吸收地面长波辐射，不让热量顺利穿透自己而散失，这就是温室效应（犹如“单向逆止阀”），起主要作用的大气成分是二氧化碳。这样就能区分出太阳辐射是大气的根本热源而地面辐射是大气的直接热源。这样也找到了分析大气受热过程的落脚点——地面辐射是大气的直接热源，而地面的位置和性质存在差异，必然导致大气冷热不均。本节课的标题的指向得到落实。 大气还大地的过程中，大气辐射属于长波辐射，它向下的逆辐射部分把部分热能还给大地，起到弥补地球热能损失的作用。这个过程和温室效应共同起到了大气对地面的保温作用。 作为知识铺垫，说明物体温度越高，向外辐射能量的能力越强，辐射出光线的波段越短。比较太阳表面温度和地面温度不难知道两种辐射的波长差异。对于红外线、可见光、紫外线等不同波段辐射的表现形式不提及。散射作用及其现象也予以删除。 本节课对学生学习能力要求较高，同时也给学生提供了一个相关能力集中训练的机会。大气受热过程分析突出了逻辑推理能力，而在这个分析过程的同时又要把相关原理同生活中的具体现象结合起来，在运用中形成能力。 过程与方法： 通过相关示意图，比较三种辐射的波长和大气对它们的反应，概括大气受热过程。在整体读图推理过程中，培养学生逻辑思维能力。提供相应的生活实例和情境，提高学生运用原理分析地理现象的能力。 情感价值观： 通过对大气受热过程理解，能正确认识常见的自然现象，从而建立科学的世界观。 二、学生情况分析 本节课推理过程严谨，而涉及的光学和热学知识较多，而这些知识学生没有学过，学生学习大气受热过程的知识障碍较多。这要求教学时给学生必要的相关知识铺垫，以生活实例通过比喻的方法说明。 三、重难点确定 教学重点： 大气的受热过程作为教学重点，这是因为它是认识大气运动的前提，也是解释诸如温室效应的具体地理现象的基础。 教学难点： 大气的受热过程是教学难点，这是因为学生缺少相应的物理学知识，学习障碍多。温室效应、大气逆辐射和大气保温作用的关系也是教学难点，学生对这些概念容易混淆。 四、分析 大气受热过程分析的落脚点在地面是低层大气的直接热源。围绕这个落脚点，教材首先阐明太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源。接着结合地面辐射使大气增温图（图2.1）两种辐射波段差异及箭头粗细的比较，说明太阳辐射穿过大气和地面辐射被大气吸收的过程（包括温室效应），进而得出地面是近地面大气主要的直接热源的结论。 通过P31活动和月球和地球表面受热过程比较图（图2.2），分析大气辐射波段性质，指出大气逆辐射的对大气热量损失的补偿作用。最后梳理温室效应、大气逆辐射和大气保温作用三个概念（教材活动中提出用大气保温作用概括大气逆辐射合适吗？）。 图2.1涉及近地面以对流和传导方式向上传递热量的过程应以删除，这样以便紧密联系下一个受热过程，减少枝节知识的副作用。图2.2涉及到白天削弱作用的比较，为降低难度和减少对大气受热过程“主旋律”的干扰，最好不要细致比较。此图的右图基本是整个大气受热过程全图，应让学生把此图当作本节课的核心图。 本节课主要通过示意图进行原理推导，在各环紧与生活实际的联系不够，为此要补充相应的生活实例或现象，作为感性材料和原理运用的情景。 五、学习目标 1．通过绘制大气受热过程示意图（如图2.2右图），说出三种辐射的波段差异，用简炼语言概括出大气的受热过程。 2．根据对受热过程中的认识说出温室效应和大气逆辐射形成过程，比较它们与大气保温作用的关系。 3．根据大气受热过程的相关知识解释常见地理现象。 4．通过对大气受热过程理解，能正确认识常见的自然现象，从而建立科学的世界观。 六、教学方法和教学媒体 启发式讲授，板图、多媒体演示（自编课件）。 七、教学流程 教师活动 学生活动 意图 课标要求 1．提问引入：（1）青藏高原和华北平原哪个离太阳近？哪个气温高？为什么？（2）多云白天比晴朗白天气温如何？多云夜晚比晴朗夜晚气温如何？为什么？ 展开讨论，发表意见。 设置问题，引发探究兴趣。                                   运用图表说明大气的受热过程。   2．铺垫提问： （1）地球大气最重要的能量来源是什么？（2）物体温度越高，向外辐射能量的能力越强，辐射出光线的波段越短。请根据太阳和地面温度差异，判断太阳辐射和地面辐射的波段性质。 回答：太阳辐射；太阳短波辐射、地面长波辐射。 铺垫必要的知识，作为分析的基础。   3．读图地面辐射使大气增温图（图2.1）分析。 （1）两种辐射波段差异及箭头粗细的比较，说明大气对太阳辐射和地面辐射的反应有何差异？ （2）大气的直接热源是哪一辐射？如何理解温室效应？（或说出大气的这一受热过程）温室效应的主要气体成分是什么？ 学生读图回答： （1）大气很少吸收太阳短波辐射，大多数太阳短波辐射穿过大气；大气强烈吸收地面长波辐射。 （2）地面辐射，太阳给大地（大气很少吸收太阳短波辐射），大地给大气（大气强烈吸收地面长波辐射），二氧化碳。 得出：太阳给大地，大地给大气的受热过程（或大气很少吸收太阳短波辐射，强烈吸收地面长波辐射）。地面是大气的直接热源。 4．P31活动和月球和地球表面受热过程比较图（图2.2）分析。 （1）根据温度，判断大气辐射波段性质。（2）指出大气逆辐射对地面的作用。 （3）用大气保温作用概括大气逆辐射合适吗？（梳理温室效应、大气逆辐射和大气保温作用三个概念。） （4）补充大气受热过程。 （5）比较地月昼夜温差大的原因。 （补充大气对太阳辐射的削弱作用） 学生读图回答：（1）长波。（2）补偿地面大气热量损失。（3）不合适，保温作用包括温室效应和大气逆辐射。（4）大气还大地。 完成大气受热过程，理解保温作用、温室效应、大气逆辐射的关系。 5．回扣问题引入，问题引申： 问题解答： （1）青藏高原大气稀薄，虽然地面获得太阳辐射多（不加热大气），但大气对地面辐射的吸收能力弱，大气保温性差。 （2）多云白天大气对太阳辐射削弱作用强，气温较低；多云夜晚大气对地面逆辐射作用，气温较高。 问题引申： （1）解释“高处不胜寒”的原因。 （2）秋冬夜晚，农民在农田熏烟的原因。         学生回答：（1）地面是大气的直接热源，高处大气保温作用小。（2）增加大气尘埃，增强大气逆辐射。 联系实际，回扣引入。 6．根据图2.2右图，绘制大气受热过程图。 学生绘图。 以关联图概括大气受热过程。 预留： 学生在分析图2.1时，学生可能把注意力放到大气对太阳辐射的削弱作用。这时适当分析一下削弱作用的两个方面，不要展开，指出大气几乎不吸收太阳短波辐射，大气只是一定程度地削弱了太阳辐射，大部分太阳辐射能到达地面，所以不能说太阳给大气。 小结反馈： 小结：见板书 课堂反馈： 1．大气对地面的保温作用主要是由于 （ ） A．大气吸收太阳辐射而增温 B．大气逆辐射补偿地面辐射损失的热量 C．大气对地面辐射的反射作用 D．大气热容量大，不易降温   2．下图为“大气热力作用相互联系示意图”，图中①②所代表的分别是 （ ）   A．大气的削弱作用 大气逆辐射 B．大气辐射 大气逆辐射 C．大气的保温作用 大气辐射 D．大气的保温作用 大气逆辐射 3．下图中几种情况，昼夜温差最大的是 （ ）   4．读图，“大气对地面的保温作用”，回答下列各题。     （1）图中各序号所表示的作用过程是 ①_____________， ②_____________， ③_____________， ④_____________。 （2）①~④中完全属于长波辐射的是____________、_____________。 （3）大气热量的根本来源是_____________，热量的直接来源是_____________。   八、板书设计        第一节       冷热不均引起的大气运动 第二课时：热力环流、大气的水平运动 一、课标分析 知识与能力： 热力环流和大气水平运动在课标中没有明确要求。但这两方面内容是大气受热过程的必然结果，是分析大气的运动以及形成天气和气候现象的基础。 地面是近地面大气的直接热源，地面冷热不均是大气运动的直接原因，作为大气运动最简单的形式——热力环流，它是认识不同尺度具体大气运动形式的基础（教材涉及海陆热力环流、城市热岛环流和理想地球单圈环流）。抓住冷热不均这个关键，通过分析和绘制热力环流图，认识热力环流的形成过程：冷热不均—垂直运动（升降）—气压差异—水平运动 —环流。要把落脚点放在水平运动形成风上。通过对热力环流的理解，依然抓住冷热不均这个关键，分析三种具体大气环流。在此，通过举例解释海陆热力性质差异（比热或热灵敏度），说明海陆热力环流，这样做有助于对下一节北半球冬、夏气压中心形成的理解。 大气水平运动是整个第一节原理推导的终点，也是学生主要能力运用点——在等压线图上判断某地风向和风力。对大气水平运动的分析重结论，不重过程，只需让学生知道影响大气水平运动的三个力的名称与作用效果，不必对力的合成过程作分析。通过对三个力作用效果的理解，运用“切—垂—偏—延”方法，画出某地风向，根据等压线疏密情况比较两地风力大小。 过程与方法： 对热力环流和大气水平运动的理解都建立在运用原理示意图的逻辑推导上，本节课依然强调培养学生逻辑思维能力，并强调把原理同具体地理现象结合起来，在实际中增进认识，培养能力。 情感、态度、价值观： 在明确大气运动基本原理的同时使学生认识到大气运动与人们生活、生产的关系，感受地理学可的实用性。 二、学生情况分析 这节课涉及到相关力学知识，学生学习困难较大，对此我们要做相应处理。地转偏向力的知识已经在在第一章地球自转的地理意义部分补充讲授。力的合成知识，学生要到高一第二学期才能接触，所以对大气水平运动可不讲三力合成的过程。海陆热力性质差异需要联系学生关于比热的知识，结合比喻来辅助理解。 三、重难点确定 教学重点： 教学重点一是绘制大气热力环流图，说明大气环流形成过程，并以之判断具体大气环流气流方向的正误。这既是认识大气水平运动的基础，也是认识具体大气现象的依据。 教学重点至二是说出影响大气水平运动的三个力的作用效果，并以之在等压线图上判断某点的风向，结合等压线疏密程度判断两地风力大小。这是第一节的原理推导的终点和主要能力运用点所在。 教学难点： 教学难点之一是热力环流的具体表现形式气流方向的判断。这是因为学生对把握冷热不均进行判断的方法不熟悉，缺少对海陆热力性质差异的理解。 教学难点之二是在等压线图上画出某地的风向。这是因为学生不能立刻把对三个力的认识转变成“切—垂—偏—延”的操作方法。 四、教材分析 通过分析热力环流形成图（图2.3），绘制热力环流形成图，说出环流形成的主要过程。在此可用无等压面的图来替代图2.3，以降低认知难度。P32的实验活动可删除。 铺垫相关的海陆热力性质差异知识，通过P33（图2.4）活动，理解海陆热力环流；通过P56城市热岛环流示意图（图2.32），认识城市热岛环流；通过P36理想状态下赤道与极地间的热力环流图（图2.9），认识理想地球单圈环流的形成。对于山谷风的形成可不涉及。 在热力环流分析的基础上，把注意力放在地面，引出地面大气水平运动，说明影响大气运动的三个力的作用效果。充分利用在水平气压梯度力作用下的方向图（图2.5），根据等压线数值大小，分步对三个力进行叠加，标示大气运动方向（垂直-平行-夹角斜穿）。对力的合成内容予以删除，图2.6、2.7可以不用。地转偏向力的知识在第一单元已经补充，P34的阅读可以不用。 采用P35活动，读海平面气压分布图（图2.8），读气压高低方向，通过“切-垂-偏-延”判断甲地风向，根据等压线疏密程度判断甲乙两地风力大小。 五、学习目标 1．绘制热力环流图，说出气形成的主要过程；用热力环流形成原理判断海陆热力环流、城市热岛环流图气流标示的正误。 2．说出大气水平运动形成风的直接原因。说出影响大气水平运动方向的三个力及其作用效果，在等压线图中画出某地的风向，并依据等压线疏密程度判断两地风力大小。 3．在明确大气运动基本原理的同时使学生认识到大气运动与人们生活、生产的关系，感受地理学可的实用性。 六、教学方法和教学媒体 以启发式讲述为主，多媒体演示（自编课件）。 七、教学流程 教师活动 学生活动 设计意图 课标要求 提问引入： （1）回忆吃火锅时，锅中间水往上翻，四周往下沉的现象；空调和暖气在房间中的位置。 （2）大气运动的根本原因是什么？为什么这么说呢？ 学生联想，思考回答。 联系生活实际，提供感性认识。   2．分析热力环流形成图（图2.3或去等压面的热力环流图） （1）冷热分别导致气流如何运动？ （2）不同方向的气流垂直气流，导致了地面怎样的气压状态？高空气压状态又如何？ （3）气压差异导致了空气如何运动？ （4）绘制热力环流形成图，说出环流形成的主要过程。 3．归纳转折：热力环流是大气运动最简单的形式，环流就是冷热差异导致的。这种简单的热力环流在现实生活中我们不一定常见，我们见到的是一些具体的发生变化的热力环流形式。 学生回答：（1）冷缩下沉，热胀上升。（2）下沉高压，上升低压，高空气压形式与地面相反。（3）大气水平运动，最终形成热力环流。（4）冷热不均—垂直运动（升降）—气压差异—水平运动—环流。 读图、绘图把握热力环流的主要环节。 4．P33（图2.4）活动 （1）铺垫相关的海陆热力性质差异知识。（2）根据环流形成依据—地表冷热差异，画出冬夏海陆热力环流方向。 5．P56城市热岛环流示意图（图2.32）， 依据城乡冷热差异判断城市热岛环流方向。 6．P36理想状态下赤道与极地间的热力环流图（图2.9） 根据极地与赤道的冷热差异，画出理想地球单圈环流的方向。 学生判断、绘图。 在具体情境中认识热力环流。 7转折引入：同一水平面产生气压差，就会引起大气水平运动，而大气水平运动就是地理上所说的风。哪些力影响风向？如何在等压线图上判断风向呢？ 学生思考。 创设问题情境，激发探索欲望。   8．读水平气压梯度力作用下的方向图（图2.5，（1）根据大气环流各环节，说出大气水平运动形成风的直接原因。 （2）说明：差异即梯度，它导致大气水平运动，我们就给它加上一个字—力，即水平气压梯度力。水平气压梯度里是大气水平运动形成风的直接原因。它使得风由高压流向低压，垂直等压线。根据等压线数值大小方向确定，画出风向来。 （3）大气一旦流动就会受到另一个力影响，这个力名字是什么？它使得风向如何变化？ （4）修改刚才的风向。 （5）风向一直向右偏，最终会出现什么现象？这种现象很少出现，因为大家忽略了另外一个力，它的作用使得风向以一定夹角斜穿等压线。这个力的名字叫什么？根据这个说明再修改风向。 （6）用数学符号说明三个力的作用。 （1）学生回答：水平气压差异。 （2）学生根据说明绘图。 （3）学生回答：地转偏向力。偏向，北半球向右偏。 （4）学生在原风向基础上修改风向。 （5）平行，摩擦力，学生在以前基础上再次修改风向。 （6）⊥、‖、∠。 说出大气水平运动的直接原因，分步对三个力进行叠加，标示大气运动方向，认识三个力的作用方式：垂直-平行-夹角斜穿。   9．P35活动，读海平面气压分布图（图2.8） （1）读气压高低方向，通过“切-垂-偏-延”方法，判断甲地风向。说出这种方法的依据。 （2）根据等压线疏密程度判断甲乙两地风力大小。为什么等压线密集代表水平气压梯度力大？图示说明：在甲、乙两地取与等压线垂直的2厘米线段，以线段穿过的等压线所代表的气压差为纵坐标，以2厘米为横坐标，画坡度图说明。 学生回答：依据-切线是在曲线上作垂线的辅助线，垂线是水平气压梯度了，偏是地转偏向力和摩擦力对风向的影响，后延是风向—来向。 通过在等压线图上判断风向、风力，实现在运用中巩固对影响风向力的认识。   预留方案： 1．梳理有关大气运动的几个原因： 大气运动（整个热力环流及其变形体系）的根本原因是冷热不均，大气水平运动形成风（大气环流及其变形体系的水平部分）的直接原因是水平气压梯度力。 2．如果有时间，学生掌握较好，可比较北半球高空、近地面风向的差异，说明原因。为下一节课分析三圈环流做好铺垫。 小结反馈： 小结：见板书 课堂反馈： 读图，回答问题。   （1）在A、B两地分别用冷、热表示它们的热量差异，a、b两点比较，气压值较大的是____________。A、B两地近地面气压值高的是____________。 （2）如果图中表示的是城市和郊区之间的热力环流，则A地是城市还是郊区? ______。A地气流上升的原因是____________。 （3）如果图中表示的是海滨地区且是白天，则B地应该是______地区，此时风向为______。 （4）如果A、B两地相距较远，易形成降水地区的将是______地，原因是____________。 （5）如果图中表示东亚季风环流，且A地为海洋，则此时季节是________。     八、板书设计