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大气的热力状况

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教学目标
  使学生通过学习了解大气对太阳辐射的削弱作用;大气对地面的保温作用;在学习过程中培养学生自主学习的能力,以及从各种资料中认定、提取、加工处理各种有用信息的能力;通过学习使学生更加关注人类生存的环境及人类面临的环境问题。

教学建议

关于大气热力作用的教学分析
  本节教材的重点内容是大气的热力作用,其中大气的保温效应是本节的难点内容。
  大气的热力作用包括两个方面:
  第一,大气对太阳辐射的削弱作用。大气的削弱作用应特别注意哪种作用有选择性,哪种作用没有选择性,另外大气中能够起到吸收作用、反射作用和散射作用的关键物质是什么?这种削弱作用使白天的气温不会太高,不过这种削弱作用因地而异,教材明确提出由于各地太阳高度角不同,太阳辐射经过大气的路程长短不同,被大气削弱的程度不同,到达地面的太阳辐射就会有所不同。
  第二,大气的保温效应,需要明确太阳辐射、地面辐射和大气辐射三者的差别和彼此的关系。日、地、气三种辐射的差别在于:地面的温度地域太阳,大气的温度地域地面,因此太阳辐射属于短波辐射,而地面辐射和大气辐射属于长波辐射,因此能够被大气中的二氧化碳和水汽吸收。日、地、气三种辐射的关系在于:太阳辐射经过大气被削弱一部分后,有将近一半的太阳辐射穿过了大气到达地面,地面吸收太阳辐射后增温,同时向外辐射,将热量传递给大气,大气吸收地面辐射后增温,并向外辐射,大气辐射有两部分,一小部分向宇宙空间散失;另外一大部分向地面,称其为大气逆辐射,这部分辐射在一定程度上补偿了地面
辐射损失的热量。
  由以上分析可以看出,太阳辐射是地球的能量源泉,大气畅快的放进太阳辐射,使地面充分的吸收太阳辐射,并将所吸收的能量以长波的形式辐射给大气,所以地面是大气主要的直接热源,大气充分吸收地面长波辐射,将大部分能量以长波形式辐射给地面,从而对地面保温。理解了大气的削弱和保温作用,就能够解释地球表面昼夜温差较小的原因,大气对太阳辐射的削弱作用使白天的气温不会太高,大气对地面的保温效应使夜晚的气温不会太低,因此昼夜温差不会太大。


关于大气的热力作用的教学建议
  建议采用谈话法,讨论法和学习指导法进行授课。首先引导学生阅读教材中的相关图像说明太阳辐射波长分布的状况;其次从地球与月球的昼夜温差不同入手,引导学生分析产生二者差别的实质是什么?由此说明大气的热力作用。大气怎样起到削弱作用,教师可以利用录像资料或引导学生阅读教材,并结合具体事例,如夏季有云的白天气温不会太高,晴朗的天空呈现蔚蓝色,青藏高原紫外线辐射强烈等说明大气削弱作用三种形式及特点。通过太阳辐射由低纬向两极递减的结论,引导学生分析影响大气削弱作用强弱的主要因素是太阳高度角。

关于大气的保温效应的教学建议
  关于大气的保温效应,教师可以结合生活中的实例,如冬天穿的羽绒服,盖被子等说明保温作用原理。引导学生阅读教材中提供的相关图像或教师自制的课件,分析日、地、气三者之间的辐射关系,特别应该使学生明确的是太阳辐射属于短波辐射,地面辐射和大气辐射属于长波辐射,对地面起保温作用的是大气逆辐射,这种辐射也属于长波辐射。关于全球热量平衡的知识,教师应将重点放在由于人类活动导致大气某些成分发生变化,从而影响日、地、气三种辐射,使全球气候变暖,到达地面的紫外线增多,威胁到人类的生存。对于这部分内容,教师可以事先给学生布置课外查找相关资料,课上大家进行讨论,通过讨论、分析,使学生能够更关注人类生存的环境。 关于全球热量平衡问题的教学分析
  对于全球热量平衡问题,应该明确以下三点:一是从全球多年平均状况看,地球收入和支出的热量是相等的;二是全球热量平衡对人类活动的影响,即全球热量平衡,使全球的多年平均气温较为稳定,有利于人类的生存与活动;三是人类活动对全球热量平衡的影响,即人类活动使大气中二氧化碳含量增多,影响了地球上的热量收支平衡,加剧了全球气候变暖的趋势,从而对全球生态及经济发展产生一系列影响。通过对大气与人类活动关系的分析对学生进行人地协调发展的教育。


教学设计方案

【教学重点】大气的热力作用
【教学手段】录像片《大气对太阳辐射的削弱和保温作用》,《温室效应的产生》;Powerpoint课件
【教学过程】
  (引课)北京秋季的气候特点是什么?地球表面极端最高温是多少?极端最低温是多少?→(引导提问)虽然地球表面昼夜温差较大,但与月球相比,有何不同?为什么?
  (出示课件,下载)通过课件中所提供的月球与地球温度的数据引导学生得出:月球无大气的保护,温差很大;地球有大气保护,温差较小的结论。
  (提问)为什么大气的存在能使地球表面白天的温度不会很高?夜晚的温度不会很低?大气是怎样起作用?
  引导学生通过录像所给的信息得出结论:大气对太阳辐射有削弱作用,对地面有保温作用。
  (提问)大气通过什么方式削弱太阳辐射,从而使地表白天的温度不会很高?→引导学生从教科书中找出问题的答案,并总结概括削弱作用的三种形式及特点:吸收作用有选择性,反射作用无选择性,散射作用有选择性。
  (提问)举具体事例引导学生思考并回答:削弱作用的强弱受哪些因素的影响?→得出结论,影响因素是多方面的,其中最重要的是太阳高度角,它的大小会影响太阳穿过大气路径的长短,穿过大气路径越长,削弱越多。
(教师总结)太阳、地面、大气三者之间的辐射关系,太阳辐射是短波辐射,穿过大气时被削弱53%,47%的太阳辐射穿过大气到达地面,被地面吸收增温并辐射能量,由于地面的温度比太阳低,辐射波长与温度呈反比,因此地面辐射是长波辐射,被大气中的水汽和吸收,使大气增温向外辐射能量,其中一部分能量散失到宇宙中,更多的能量则给向地面,我们称之为大气逆辐射,它也是长波辐射,对地面起保温作用。

www.jiaoxue51.com (出示课件,下载)根据课件所提问题,分组讨论。并根据课件提供的图像,请相关小组给予回答。
  (教师总结)从地球多年平均状况看,其能量的收入和支出应该是平衡的,但是现实情况又如何呢?
  (录像展示)《温室效应的产生》
  (提问)为什么会出现这样的大气环境问题?还有哪些大气环境问题与我们今天所了解的知识有关?
  (总结)由于人类的活动影响了大气的某些成分,进而影响到地球热量的收、支平衡,这可能导致全球气候变暖、导致到达地面的紫外线增多等现象出现,从而威胁人类的生存,可见保护我们赖以生存的大气环境是至关重要的,应该从我们每个人做起。

【设计思想】
  本节课重点有三个方面:知识系统部分应明确太阳辐射、地面辐射和大气辐射三者之间的区别和关系;能力系统部分重在培养学生对资料、信息进行认定、提取、加工、处理的能力;价值观念部分侧重对学生进行人地协调发展的教育。针对以上三部分,在教学中应重视教师主导作用和学生主体作用的结合,教师应注意从学生生活实际出发,通过知识的迁移,引导学生利用已有的资料分组讨论,分析得出相关的知识结论,并在学习过程中,培养学生的能力,对于知识的学习和能力的培养,教师的引导作用是不容忽视,即便是分组讨论,自主学习,教师也不能放任学生,完全不受任何限制的自由发挥,而应该及时纠正学生在学习过程中的问题,起到事半功倍的作用。价值观念的教育在本节课中,体现的较好,特别是大气和人类活动之间的相互影响的关系,应该让学生有充分的体验,使学生在学习、讨论的过程中达到自我教育的目的。

探究活动

  题目:大气中二氧化碳含量的变化,可能带来什么后果?
  分析:本活动既可用于课内提问,也可用于课外的探究。全球变暖已经是不争的事实了,当然二氧化碳的含量增多是否是其主要原因在学术界并没有绝对的定论。关于这方面的文章和资料很多,可以让学生收集整理,然后把自己的观点陈述展现出来。通过寻找这个问题的答案,让逐步了解大气的热力状况。教师在教学中应该注意让学生区分清温室效应和大气的保温作用的区别。


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