2.2 大气受热过程和大气运动 第1课时（情境教学课件）地理人教版2019必修第一册

2-2 大气的受热过程和大气运动 高中地理必修课程 人教版2019必修一第二章第二节 运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。 (1)人地协调观:理解大气受热过程与大气运动对地球环境的影响，树立环境保护意识，增强对大气环境的责任感。 (2)综合思维:通过分析大气受热过程和热力环流的形成，培养从多角度、多层次综合思考地理问题的能力，理解地理要素之间的相互作用。 (3)区域认知:掌握不同区域大气运动的差异及其对气候和天气的影响，能够运用地理知识解释区域气候特征。 (4)地理实践力:通过实验和图表分析，提升观察、分析和解决实际地理问题的能力，培养动手实践和理论应用的能力。 ▷ 核心素养 ▷ 课标要求 课标解读 第一课时 大气的受热过程 电视剧《万物生》中，有“鸡毛试春气”的情节，春季来临之时，匠人将羽毛放入特制竹筒底部，当地表温度升高时，羽毛神奇地悬浮并缓缓上升，最终从筒口飘出，寓意大地回春，来年丰收。 根据情境，结合课本P34-35内容探究问题（10min）： (1)太阳辐射到达地表之前经历了什么？ 根据生活中的常识体验，有哪些现象是与这个过程有关的？ (2)地面反射和地面辐射是一样的吗？ (3)大气热量的根本来源、直接来源是什么？ (4)大气逆辐射的概念、作用是什么？ 情境导入 探究任务一： 大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。太阳辐射是地球大气最重要的能量来源 地球大气的主要能量来源 新课讲解 1.辐射的概念：自然界中的一切物体,只要温度在绝对零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。 2.物理规律：物体温度越高，辐射中能量最强部分的波长越短，反之越长。 3.具体表现： 太阳表面温度约6000k 太阳辐射 短波辐射 0.4微米 0.76微米 地面辐射 长波辐射 地球固体表面 均温约22°C 大气辐射 近地面大气 均温约15°C 长波辐射 知识回顾 我们第一章讲过太阳辐射，还记得太阳辐射是什么吗？太阳以什么形式释放能量？那地球能不能释放能量？能，以什么形式释放能量？电磁波，地面辐射。地面辐射和太阳辐射的波长有什么区别？波长。太阳辐射分为哪三部分？其中能量集中的是哪部分？可见光区包含七色光，其中蓝紫光靠近紫外区，波长最短 臭氧 水汽、二氧化碳 参与的大气成分 削弱的太 阳辐射 特点 臭氧 紫外线 水汽 二氧化碳 红外线 有选择性 一、大气对太阳辐射的削弱作用 47% 太阳辐射 注：大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。 （1）吸收作用 新课讲解 参与的大气成分 削弱的太阳辐射 特点 云层、 较大颗粒的尘埃 太阳辐射各波段 （2）反射作用 太阳辐射 无选择性 例：夏季天空多云时，白天的气温不会太高。 云层越低、越厚，云量越多，反射越强 一、大气对太阳辐射的削弱作用 新课讲解 边讲解边画图；云层越低、越厚，云量越多，反射越强； 太阳辐射 空气分子 微小尘埃 参的大气成分 削弱的太阳辐射 特点 空气分子微小尘埃 可见光中波长较短的蓝紫光 有选择性 （3）散射作用 一、大气对太阳辐射的削弱作用 新课讲解 波长较短的蓝紫色光最容易被空气分子散射，紫色波长最短，容易被空气分子吸收，因此散射光就只剩下蓝色，人们看到的天空就是蔚蓝色的了 运用大气削弱作用原理，解释下列现象的成因。 波长较短的蓝紫光容易被散射到天空 太阳越接近地平线，太阳辐射穿过大气路径较长，大气对太阳光散射越明显，蓝紫光在进入我们的视野前被散射掉了，剩余波长较长不易被散射的橙红色光 思考 大气折射和散射太阳辐射 （日出前和日落后的一段时间内天空呈现出微弱的光亮，这种现象叫作“晨昏蒙影”。） 阴天时云层厚，各种波长的太阳辐射被云层散射，阴沉的天空呈现灰白色 运用大气削弱作用原理，解释下列现象的成因。 思考 晨昏蒙影。什么叫晨昏蒙影？你看这图是清晨还是黄昏？看不到太阳，但是能看得到光。日出前/日落后地平面附近的半光明状态就叫晨昏蒙影。晴朗天空为什么是蓝色？运用大气对太阳辐射的削弱作用原理，解释任务2提出的问题。四个问题都要分析，至少要解答一个问题。 晨昏蒙影，散射。其他同学有没有疑问？ 光是如何传播的？直线。我们画个示意图，这是地平线。日出日落前，太阳在哪里？反射把太阳光反射到哪里？宇宙空间。散射可以改变光的传播方向。 晴朗天空是蓝色的？说明从天空中来到我们眼睛里的光是蓝色的。天空怎么会遍布蓝光呢？散射。蓝紫光被散射。 反射 散射 太阳辐射 太 阳 辐 射 大 气 层 宇宙空间 100%太阳辐射 大气上界 地球表面 47%太阳辐射 CO2 吸收 O3 H2O 思考：影响到达地面的太阳辐射因素有哪些？ 19% 34% 知识归纳 相信大家动手画过大气的削弱作用之后，一定对大气对太阳辐射的削弱作用这个知识点有了更深的体会。大气对太阳的削弱作用，就会导致到达地表的太阳辐射减少。我们来看一些生活中的一些体现 经过大气对太阳辐射的削弱作用的话，到达地球表面的任何一个地点他所得到的太阳辐射都是一样的吗？不一样，纬度越低，到达地面太阳辐射越丰富 作用形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用和特点 吸收 臭氧（平流层） 水汽、二氧化碳（对流层） 紫外线 红外线 对可见光吸收得很少，故太阳辐射不是对流层大气主要的直接热源 反射 云层（作用最显著）、尘埃（较大颗粒的） 全部光线 云层越低、越厚，云量越多，反射越强； 反射没有选择性，因而反射光呈白色 散射 空气分子、微小尘埃 有选择性可见光中 波长较短的蓝紫光 晴朗的天空呈蔚蓝色 较大颗粒的尘埃等 无选择性各种波长的太阳辐射 阴天的天空呈灰白色 新课讲解 知识归纳 腊月的太行山脚下，一场暴雪过后，田间地头被厚厚的积雪覆盖。封大脚拿着扫帚清扫积雪，说：“这雪下得好啊！老辈人常说‘瑞雪兆丰年’，这雪盖在地里，能让麦苗好好过冬，来年收成错不了。”清扫过程中，他发现了几个现象：日出后，阳光洒在雪地上格外刺眼，手摸雪面却依旧冰凉；扫开积雪的地块，土壤比有雪覆盖的地块更早有了暖意；到了深夜，气温降到零下十几度，他想起往年无雪的冬天，麦苗常被冻得枯萎，而今年厚雪覆盖下的麦苗，叶片却依然泛着青。 结合所学大气受热过程知识，回答下列问题。 情境探究二 (1) 分析封大脚观察到“日出后雪面刺眼但依旧冰凉”的原因，这一现象与大气受热过程中的哪个环节直接相关？ (2) 从大气受热过程角度，解释“扫开积雪的地块比有雪覆盖的地块更早变暖”的原理。 (3) 封大脚认为“厚雪能让麦苗好好过冬”，请结合大气受热过程，说明积雪对麦苗起到“保温护苗”作用的具体机制。 (4) 若暴雪过后夜间出现厚云层，封大脚会发现“雪下麦苗更不容易受冻”，请分析云层在此过程中对大气受热环节的影响。 利用大气受热过程解释生活情境 太阳辐射 大气上界 地平线 大气 1.纬度 太阳高度角：太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，也叫太阳高度。 0°≤太阳高度角≤90° 太阳高度角 太阳高度角 到达地面的太阳辐射分布不均，由低纬度地区向高纬度地区递减。 新课讲解 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 低纬度地区→太阳高度大→经过大气路程短→太阳辐射被大气削弱少→到达地面太阳辐射强； 高纬度地区→太阳高度小→经过大气路程长→太阳辐射被大气削弱多， →到达地面太阳辐射弱。 纬度不同，年平均太阳高度不同，使太阳光线照射水平地面的角度不同。 1.纬度 新课讲解 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 思考：赤道地区终年太阳高度较大，但不是太阳辐射强度最大地区的原因是什么？ 赤道地区空气对流旺盛，云量多，多云雨，大气反射作用强 新课讲解 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 17 2.天气状况 晴天云量少，太阳辐射强。 阴天云量多，太阳辐射弱。 B.空气洁净度：空气洁净，云雾量少，能见度好→到达地面的太阳辐射越多 A.云层厚度、云量多少：云层越厚，云量越大→对太阳辐射的削弱越多 →到达地面的太阳辐射越少 3.日照长短 日照时间（白天）越长，太阳辐射越强，反之，越弱 新课讲解 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 西藏拉萨被称为 西藏拉萨被称为“日光城” 四川雅安年降水量高达1800毫米，一年有300天都在下雨，故有“雅雨”的由来 为什么同纬度的青藏高原地区和四川盆地地区得到的太阳辐射量不同？ 新课讲解 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 新课讲解 同纬度的青藏高原地区和四川盆地地区得到的太阳辐射量不同？ 4.地形地势 地势高 空气稀薄 大气的削弱作用弱 太阳能丰富 气候较湿润 阴雨天气多，污染物不易扩散，空气密度大 大气的削弱作用弱 太阳能贫乏 盆地地形 四川盆地： 青藏高原： 二、某地太阳辐射多少的影响因素:1. “太阳暖大地” 20 知识总结 下垫面是大气与其下界的固态地面或液态水面的分界面，也可以说是地球表面，包括海陆分布、地形起伏、植被、水域、雪地等。 不同下垫面反射率（地球下垫面反射的太阳辐射与入射到下垫面上的总太阳辐射之比）又是怎样的呢？ 活动探究 活动：如图所示，投射到地面的太阳辐射，并不能全部被地面所吸收，其中又有一部分被地面反射回宇宙空间。地面对太阳辐射的反射率大小，取决于地面的性质，如颜色、干湿状况、粗糙程度等。不同性质的地面，反射率的差异较大。 比较不同性质地面反射率，分析地面性质与反射率之间关系。 新雪最高，冰面比较高；海洋、深色土和耕地较低。 反射率： 陆地>海洋 陆地：颜色浅>颜色深 干燥土壤>潮湿土壤 平滑表面>粗糙表面 活动探究 地面反射率的影响因素 反射率越高，地面获得的太阳辐射越少 （1）大气热力作用角度——大气对太阳辐射的削弱作用： 纬度（太阳高度）、海拔（大气密度、洁净度）、天气（阴晴状况）、污染程度。 （2）下垫面性质角度——地面对太阳辐射的反射作用： 下垫面因素：海陆性质差异、颜色、干湿状况、粗糙程度 （颜色越深、含水量越大、越粗糙,反射率越低，吸收率越高） 知识总结 知识总结 二、影响到达地面的太阳辐射的因素 新研究发现，鸟粪可以降低北极的气温。每年迁徙至北极地区的鸟类产生的鸟粪被微生物分解后，会释放约4万公吨的氨，氨与海水浪花喷洒出的硫酸盐及水分子混合后，形成大量悬浮在空气中的尘埃颗粒。这些尘埃颗粒物不仅集中在鸟群附近，在整个北极均有分布。下图示意北极地区海鸟。完成下面小题。 1．鸟粪对北极地区气温影响的主要环节是（ ） A．太阳短波辐射增强 B．大气对太阳辐射削弱作用增强 C．大气逆辐射增强 D．地面长波辐射增强 2．该影响最明显的季节是（ ） A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季 当堂练习 【答案】1．B 2．B 【解析】1．根据材料可知，鸟粪被微生物分解后，会释放出氨，氨与海水浪花喷洒出的硫酸盐及水分子混合后，形成大量悬浮在空气中的尘埃颗粒，使得大气对太阳辐射的削弱作用增强，到达地面的太阳辐射减少，能够降低北极气温，B正确。太阳短波辐射主要受太阳状况影响，受近地面尘埃颗粒影响小，A错误；由于气温降低，大气辐射（包括大气逆辐射）应减弱，C错误；到达地面的太阳辐射减少，地温降低，地面长波辐射减弱，D错误。故选B。 2．由材料“每年迁徙至北极地区的鸟类产生的鸟粪被微生物分解后”可知，该影响最明显的季节应为微生物最活跃的季节。北极地区纬度高，气候寒冷，夏季气温较高，微生物数量较多，鸟粪被微生物分解的量较多，形成悬浮在空气中的尘埃颗粒较多，对降温影响最明显，B正确，ACD错误。故选B。 短波辐射 长波辐射 太阳辐射 地面 吸收 吸收 反射 散射 地面辐射 大气 吸收 太阳辐射 到达地球表面的太阳辐射，被地面吸收和反射； 地面因吸收太阳辐射而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气 新课讲解 三、大气受热过程 2.“大地暖大气” 情境探究 在电视剧《万物生》“鸡毛上升测春气”的情节中：春季太阳直射点北移，北半球太阳高度角增大，地表吸收的太阳辐射增多； 同时，春季地表植被尚未茂密,地表裸露度较高,地表升温速度快，进一步提升地温。升温后的地表通过地面辐射释放热量。 从大气的受热过程看，大气对太阳短波辐射吸收较少，太阳短波辐射能够透过大气到达地面。 大气中的水汽、二氧化碳对地面长波辐射吸收较多，绝大部分地面长波辐射被大气截留。 新课讲解 三、大气受热过程 2.“大地暖大气” 地球大气最根本的能量来源：太阳辐射 近地面大气主要的直接热源：地面辐射。 5000m 0℃ 8848m -23℃ 思考：用大气受热过程的知识解释“高处不胜寒”？ 近地面大气的主要直接热源来自于地面辐射， 正常情况下，海拔每升高100m气温下降0.6℃ 气温垂直递减率 地面辐射的长波辐射绝大部分( 75%-95%) 被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收；大气在吸收地面长波辐射后会增温 短波辐射 长波辐射 太阳辐射 地面 吸收 吸收 反射 散射 地面辐射 大气 吸收 逸出 75%-95% 新课讲解 三、大气受热过程 2.“大地暖大气” 大气在增温同时，也向外辐射长波辐射； 大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射方向相反，故称大气逆辐射 短波辐射 长波辐射 太阳辐射 地面 吸收 吸收 反射 散射 地面辐射 大气 吸收 逸出 大气 吸收 (大气逆辐射) 逸出 75%-95% 保温作用 新课讲解 四、大气逆辐射 3.“大气还大地” 大气逆辐射把热量传给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用 天空有云，特别是浓密的低云时，大气逆辐射更强 新课讲解 四、大气逆辐射 3.“大气还大地”：大气的保温作用 情境探究二 (1) 分析封大脚观察到“日出后雪面刺眼但依旧冰凉”的原因，这一现象与大气受热过程中的哪个环节直接相关？ 积雪对太阳辐射的反射能力（反射率）极强（约80%-90%），日出后大部分太阳辐射被雪面反射回宇宙空间，积雪吸收的太阳辐射热量极少，自身温度难以升高，因此摸起来依旧冰凉。 利用大气受热过程解释生活情境 情境探究二 (2) 从大气受热过程角度，解释“扫开积雪的地块比有雪覆盖的地块更早变暖”的原理。 有积雪覆盖时，积雪的高反射率会将大部分太阳辐射反射，导致下方土壤接收的太阳辐射极少，升温缓慢；而扫开积雪的地块，土壤（颜色较深）对太阳辐射的反射率低、吸收率高，使土壤温度更早升高，因此比有雪覆盖的地块更早变暖。 利用大气受热过程解释生活情境 情境探究二 (3) 封大脚认为“厚雪能让麦苗好好过冬”，请结合大气受热过程，说明积雪对麦苗起到“保温护苗”作用的具体机制。 积雪能阻挡土壤向大气释放地面辐射，减少土壤温度下降； 积雪覆盖下，近地面大气与外界冷空气交换受阻，避免麦苗因低温冻伤。 利用大气受热过程解释生活情境 情境探究二 (4) 若暴雪过后夜间出现厚云层，封大脚会发现“雪下麦苗更不容易受冻”，请分析云层在此过程中对大气受热环节的影响。 当出现厚云层时，云层能强烈吸收地面辐射，增强大气逆辐射，增强了大气对地面的保温作用，减少了积雪和土壤的热量散失，使雪下麦苗周围环境温度不会过低，因此更不容易受冻。 利用大气受热过程解释生活情境 昼 夜 地球表面 太阳辐射 太阳辐射 反射 吸收 地面辐射 吸收 大气逆辐射 大气辐射 地面辐射 吸收 大气逆辐射 大气辐射 月球表面 昼 夜 太阳辐射 月球表面辐射 月球表面辐射 说明地球大气对地球生物的重要作用 活动探究 说明地球大气对地球生物的重要作用 1.观察图，找出地球比月球多了哪些辐射途径。 2.说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。 3.说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。 活动探究 1.观察图，找出地球比月球多了哪些辐射途径。 白天：大气对太阳辐射的削弱作用；大气对地面辐射的吸收作用；射向地面的大气逆辐射。 夜晚：大气吸收地面辐射；大气逆辐射 说明地球大气对地球生物的重要作用 活动探究 2.说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。 白天:地球大气削弱部分太阳辐射，使其不能全部到达地面，温度不致上升太高。 夜间:近地面大气吸收大部分地面辐射，又以大气逆辐射的方式还给地面，使地表降温速度减慢。 因此能够大幅度降低地球表面的昼夜温差。 说明地球大气对地球生物的重要作用 活动探究 3.说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。 月球表面没有大气。 白天，太阳辐射全部到达月面，使月球表面温度迅速升高。 夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气的保温作用，温度下降速度很快。所以月球表面温度昼夜变化比地球表面剧烈得多（127℃~ -183℃） 说明地球大气对地球生物的重要作用 活动探究 探究任务三 《生万物》电视剧讲述的是鲁中南地区的农民耕作实况，当地为实现风调雨顺，五谷丰登，除了天时地利，还得充分发挥农业生产智慧，你能根据大气受热过程原理，为当地减轻灾害，实现丰收，提出一些具体可行的农业措施吗？ 大气保温作用的原理在农业生产中的运用 （1）我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜； 大部分太阳辐射能透过玻璃（塑料）到达室内地面，地面长波辐射不能穿透玻璃（塑料）而被反射回地面，从而将热量保留在室内； 封闭的空间也隔绝了室内外热量的交换，加强了保温效果。 新课讲解 大气保温作用的原理在农业生产中的运用 考向破译 知能解码 N （2）深秋农民利用秸秆燃烧制造烟雾以预防霜冻； 人造烟雾能增强大气逆辐射，减少地面热量的散失 （3）华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。 地膜覆盖，则太阳短波辐射可以穿越薄膜，使地面增温，而地面长波辐射和大气辐射却很少能穿越薄膜，就相当于阻止了热对流，起到保温作用 新课讲解 大气保温作用的原理在农业生产中的运用 考向破译 知能解码 N 黑色地膜在阳光照射下，本身增温快、湿度高，但传给土壤的热量较少，故增温作用不如透明膜，白天还有降温作用。由于它不透光，因而除草效果显著。透明膜：可透光、短波辐射可透入长波辐射不透出、不透水；可用于保温保墒、缓解盐渍化、减少水土流失、提高土壤微生物活性等。 黑色膜：白天降温、膜下光合作用差、可用于抑制杂草、增湿保墒和瓜菜的软化栽培。 反光膜：透光率低、反光率高、不透水，可用于抑制杂草、降温、果实着色等。 太阳辐射 有选择性吸收 O3 H2O、CO2 O3吸收紫外线 H2O、CO2吸收红外线 无选择性反射 散 射 太阳辐射 平流层 → → 对流层 ↑↓ ↑↓ 天空晴朗 天气多变 太阳暖大地 地面吸收太阳辐射后增温 地面辐射 太阳辐射是 根本能量来源 大气吸收的热量主要是长波辐射，对短波辐射吸收很少，因此，地面辐射是近地面大气主要、直接的热源 大气吸收 大 气 辐 射 大气升温后 大地暖大气 大 气 辐 射 大气 逆辐射 大气还大地 短波 长波 削弱作用 保温 作用 (温室效应) 对流层大气的受热过程 考向破译 知能解码 N 46 知识总结 考向破译 知能解码 N 下表为天山南坡柯奇卡尔冰川末端1、3、5、7月到达地面的太阳辐射、地面反射辐射均值及地表反照率（地面反射辐射/总辐射）。据此完成下面小题。 当堂练习 月份 太阳辐射（W·m-2） 地面反射辐射（W·m-2） 反照率 1 400.7 216.4 0.54 3 544.6 238.4 0.44 5 576.3 145.2 0.25 7 553.1 125.8 0.23 3．与7月相比，该地5月太阳辐射总量较大的主要原因是（ ） A．太阳高度 B．白昼长短 C．冰雪反射 D．天气状况 4．与3月相比，该地5月地表反照率更低的主要原因是（ ） A．植被覆盖率高 B．冰雪快速融化 C．太阳辐射量少 D．大气逆辐射弱 考向破译 知能解码 N 3．D 4．B 【解析】3．根据所学知识可知，冰雪反射会导致地面吸收太阳辐射降低，不会造成太阳辐射总量的变化，C错误；天山位于北回归线以北地区，所以6月22日前后昼长最长，正午太阳高度最大，5月相比7月，7月正午太阳高度更大，太阳辐射强度大，7月昼更长，日照时间更长，太阳辐射更丰富，A、B错误，该地为温带大陆气候，降水虽然少，但是主要集中在夏季，春季降水较少，故5月降水少，晴天多，大气对太阳辐射削弱作用弱，太阳辐射总量大，D正确。故选D。 4．根据材料可知，地表反照率等于地面反射辐射比总辐射，所以地面反照率低的原因可能是地面反射辐射小，或总辐射大；3月和5月相比，5月太阳辐射更多，故C错误；根据表格可知，5月地面反射辐射较3月低，主要原因是5月温度较3月高，冰雪消融速度快、消融量大，造成地面冰雪覆盖少，反射降低，导致5月地表反照率更低，B正确；春季植被返青，会造成地面反射率下降，但该地位于冰川末端，海拔高，水热条件差，植被覆盖率低，所以对于地面反射辐射影响不大，不是造成5月地表反照率更低的原因，A错误；大气逆辐射不影响地面反射辐射，对5月地表反照率更低的影响不大，D错误，故选B。 考向破译 知能解码 N Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$