2.2 大气受热过程和大气运动 教学设计 2025-2026学年 高一上学期 地理 人教版 必修一

该高中地理教学设计聚焦大气受热过程、热力环流及风的形成原理，以清代文献记载的台湾海峡两岸风向日变化相反为情境导入，通过“问题驱动—探究受热机制—分析环流模式—解析风的成因”学习支架，串联太阳辐射、地面热源、大气逆辐射及气压差异等知识点。 特色在于融合历史情境与地理探究，以热力环流实验（玻璃箱、蜡烛、冰块演示气流运动）和海陆风绘图任务培育地理实践力，通过城市热岛案例分析强化人地协调观，结合真实气象图训练综合思维，为教师提供“情境—实验—案例—应用”完整教学链条，助力学生深化空间思维与问题解决能力。

《第二节 大气受热过程和大气运动》教学设计 基本信息 课题 第二节 大气受热过程和大气运动 学科 高中地理 年级 必修一 教材与教学内容 版本：人教版普通高中地理必修一 页码：第34–42页 【课时教材分析】 本课时内容选自人教版高中地理必修一第二章第二节，是理解地球能量系统与天气形成机制的基础。教材从太阳辐射引入，系统阐述了大气受热的基本原理：太阳短波辐射穿透大气到达地表，地表吸收后以长波辐射形式加热近地面空气，进而引出大气逆辐射的保温作用。通过对比地球与月球表面辐射差异的活动，帮助学生直观理解温室效应的重要性。随后，教材过渡到大气运动，介绍因冷热不均形成的热力环流，并以海陆风、城市热岛为例说明其现实表现。最后讲解风的成因，包括水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三者对风向与风速的影响。全节逻辑清晰，图文并茂，理论联系实际，为后续学习气候类型、季风系统等打下坚实基础。 【课时学情分析】 高一学生已具备一定的物理基础知识（如热量传递、密度变化）和初步的空间思维能力，但对抽象的大气能量转换过程仍缺乏直观感受。他们在日常生活中虽能感知气温变化、风的存在，却难以将这些现象与背后的科学机制建立联系。部分学生可能误认为“太阳直接加热大气”或“风是自然流动而非受力驱动”。此外，学生在读图能力方面存在差异，尤其是面对等压线图、热力环流示意图时，容易混淆垂直运动与水平运动的关系。然而，该年龄段学生好奇心强，喜欢探究生活中的地理现象，若能结合真实情境（如海边风向变化、城市早晚温差小等），并通过实验模拟、动态演示等方式增强体验感，将极大提升学习兴趣与理解深度。因此，教学中应注重化抽象为具体，强化建模与推理训练。 【课时设计思想】 本课以“为什么台湾海峡两岸风向日变化相反？”这一真实历史记载问题为主线，贯穿整个教学过程，构建一个完整的探究性学习任务链。采用“情境导入—问题驱动—合作探究—模型建构—迁移应用”的教学路径，融合议题式教学法、情境探究法与合作学习法，引导学生像科学家一样思考。首先利用清代文献《台海使槎录》创设历史与地理交织的情境，激发求知欲；接着通过层层递进的问题链，引导学生逐步揭示大气受热、保温、热力环流与风形成的内在联系；再借助小组绘图、角色扮演等活动深化理解；最后回归初始问题，完成解释闭环，并拓展至城市热岛、滨海气候调节等现实议题，体现地理学科的实践价值。全程强调学生主体地位，教师作为引导者与促进者，推动深度学习发生。 【教学目标】 人地协调观：认识到大气受热与运动过程是自然环境的重要组成部分，理解人类活动（如城市化）如何影响局部热力环流，进而改变区域气候特征，树立尊重自然规律、趋利避害的可持续发展意识。 综合思维：能够从能量传递、物质运动、空间分布等多个维度综合分析大气受热与运动的过程，理解太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射之间的能量转化关系，以及气压、温度、气流三者的相互作用机制。 区域认知：掌握不同区域（如海陆之间、城乡之间）由于下垫面性质差异导致的热力环流特征，能够在地图或示意图上识别并描述特定区域的大气运动模式及其对当地气候的影响。 地理实践力：能够运用所学知识绘制白天与夜晚海陆间热力环流示意图，根据等压线图判断风向与风速大小，并尝试解释生活中常见的风向变化现象，提升观察、绘图与解决实际问题的能力。 【教学重难点】 【教学重点】大气受热过程的基本环节，特别是地面是近地面大气主要的、直接的热源；大气热力环流的形成原理及在海陆风、城市热岛中的表现；风的三种作用力及其对风向的影响。 【教学难点】理解大气逆辐射的保温作用机制；掌握气压与温度、气流之间的因果关系；在等压线图上准确判断近地面风向，特别是在考虑地转偏向力与摩擦力后的偏转方向。 【教学课时】 1课时（45分钟） 【教学策略】 采用议题式教学引领整体框架，结合情境探究法激活认知冲突，运用合作探究法组织小组绘图与讨论，辅以讲授法精讲关键概念。注重模型建构与可视化表达，强化地理图像语言的解读与绘制能力。评价方式采用过程性评价与成果展示相结合，关注学生思维发展轨迹。 【教学准备】 多媒体课件（含《台海使槎录》原文截图、大气受热过程动画、热力环流动态演示视频、中国海平面气压分布图）、自制热力环流实验装置（透明玻璃箱、蜡烛、冰块、香）、学生用绘图纸、彩色笔、等压线练习图打印件、黑板或白板。 【教学过程】 教学环节 教学活动 设计意图 教师活动 学生活动 情境导入 提出核心问题 一、创设历史情境，引发认知冲突 （1）、展示文献，设疑激趣 教师投影出示清代黄叔璥《台海使槎录》中的原文： “内地之风，早西晚东，惟台地早东风、午西风……四时皆然。”同时展示图2.8《台海使槎录》初刻本影印页，增强史料真实感。提问：这里的“内地”指的是哪里？“台地”又指何处？引导学生明确“内地”为福建沿海，“台地”为台湾西部海岸。进一步追问：同样是海峡两岸，为何风向的日变化完全不同？早晨福建吹西风，台湾却吹东风？这背后隐藏着怎样的自然奥秘？ （2）、关联生活经验，启动前概念 引导语：我们每个人都有过这样的体验——夏天去海边度假，白天感觉海风吹来特别凉爽，晚上却似乎有风从陆地吹向海洋。你们有没有注意过这种风向的变化？它和我们现在看到的台湾海峡风向差异有没有相似之处？鼓励学生分享自己的观察经历。顺势点明：今天我们就沿着古人留下的线索，揭开大气运动的秘密，最终回答这个跨越数百年的地理之问。 1. 学生阅读文献片段，结合地理常识判断“内地”与“台地”的位置。 2. 对两岸风向相反的现象产生好奇，积极思考可能原因。 3. 回忆并分享自己在海边或湖边感受到的昼夜风向变化经历。 4. 初步建立“风向变化可能与海陆有关”的猜想。 利用真实历史文献创设富有文化厚度的学习情境，激发探究欲望；通过联系学生已有生活经验，激活前概念，形成认知冲突，为新知建构做好铺垫。 新知探究一 大气受热与保温 一、剖析能量源头：太阳如何加热地球系统 （1）、解析太阳辐射特性 教师播放一段30秒的太阳辐射传播动画，显示太阳发出的短波辐射穿过大气层的过程。强调：太阳表面温度高达6000K，其辐射能量集中于可见光和近红外波段，属于短波辐射。提问：为什么太阳辐射能顺利穿过大气层到达地面？引导学生回顾教材第34页内容，指出大气中的氮气、氧气等主要成分对太阳短波辐射吸收较少，大部分可直达地表。 （2）、追踪地面增温机制 继续动画演示：太阳短波辐射被地面吸收后，地面温度升高，开始向外发射长波辐射（红外辐射）。教师讲解：根据物理学原理，物体温度越低，辐射波长越长。地球平均温度约15℃，远低于太阳，因此发射的是长波辐射。提问：大气能否有效吸收这种长波辐射？引导学生阅读教材第35页：“对流层中的水汽、二氧化碳等吸收长波辐射的能力很强”，得出结论——地面长波辐射绝大部分被大气吸收，成为近地面大气最主要的、直接的热源。 二、揭示保温机制：大气如何留住热量 （1）、引入“大气逆辐射”概念 动态展示图2.9“大气的受热过程示意”。 教师边指图边讲解：大气吸收地面长波辐射后自身升温，也会向各个方向辐射能量。其中向下射向地面的部分，因其方向与地面辐射相反，被称为“大气逆辐射”。这部分能量重新返还给地面，补偿了地面因辐射而损失的热量，起到了类似温室的保温作用。 （2）、对比地球与月球，验证保温效果 展示图2.10“地球和月球表面辐射过程示意”。 组织学生分组讨论以下问题：① 地球比月球多了哪条辐射途径？② 这条途径对地球昼夜温差有何影响？③ 为何月球表面昼夜温差可达300℃以上？待小组交流后，教师总结：地球因有大气层存在大气逆辐射，使得夜间降温缓慢，昼夜温差较小；而月球无大气，缺少保温层，导致昼夜温差极大。由此证明大气逆辐射的关键作用。 1. 观看动画，理解太阳短波辐射穿透大气的特点。 2. 阅读教材，归纳“地面是近地面大气主要热源”的结论。 3. 观察图2.9，跟随教师讲解理清“太阳→地面→大气”的能量传递链条。 4. 小组合作观察图2.10，对比地球与月球辐射差异，讨论大气保温作用的意义。 通过动画与图解结合，将抽象的能量转换过程具象化；以地球与月球对比凸显大气保温功能，强化科学论证思维，帮助学生突破“大气热源”这一常见误区。 新知探究二 大气热力环流 一、演示实验，观察热力环流现象 （1）、现场实验：点燃热力环流 教师在教室内演示自制热力环流实验装置：在一个透明长方体玻璃箱内，左侧放置点燃的蜡烛（代表受热区A），右侧放置装有冰块的容器（代表冷却区B、C）。在箱体上方点燃一根香，释放烟雾以便观察气流方向。引导学生仔细观察：① 烟雾在蜡烛上方如何运动？② 在冰块上方如何运动？③ 箱体顶部和底部的气流方向分别是怎样的？ （2）、归纳环流形成机制 基于实验现象，师生共同梳理热力环流形成过程：A地受热→空气膨胀上升→高空形成高压→空气向B、C上空扩散→近地面A处空气减少形成低压；B、C地冷却→空气收缩下沉→高空形成低压，近地面形成高压→近地面空气由B、C流向A，形成闭合环流。同步板书绘制热力环流模式图，标注“热升冷降”“高空气流从高压流向低压”“近地面气流从高压流向低压”。 二、案例迁移：海陆风与城市热岛 （1）、绘制海陆风环流图 发放绘图纸，要求学生参照教材图2.13a和2.13b，独立完成白天与夜晚海陆间热力环流示意图。提示步骤：① 标注海陆温度高低；② 画出垂直气流方向；③ 标注近地面与高空的气压高低；④ 补充水平气流箭头。教师巡视指导，重点关注学生是否正确理解“白天陆地热→上升→低压；海洋冷→下沉→高压；近地面风从海吹向陆”。 （2）、解析城市热岛效应 展示图2.12“城市热岛环流示意图”。提问：为什么城市中心区气温高于郊区？引导学生结合教材第37页内容，从建筑密集、地面硬化、人口产业集中释放废热等方面分析。进一步设问：这种温差会带来怎样的空气流动？污染物会如何扩散？启发学生理解城市规划中工业布局需避开热岛环流范围的重要性。 1. 观察实验烟雾走向，记录气流运动路径。 2. 参与课堂讨论，总结热力环流形成条件与过程。 3. 动手绘制白天与夜晚海陆风环流图，标注温度、气流、气压。 4. 分析城市热岛成因，理解其对空气质量的影响。 实验直观呈现热力环流全过程，增强感性认识；绘图任务锻炼空间思维与图像表达能力；结合城市热岛案例体现地理知识的应用价值，培养社会责任意识。 新知探究三 风的形成 一、解析风的原动力：水平气压梯度力 （1）、定义气压梯度与梯度力 教师讲解：只要同一水平面上存在气压差异，就会产生单位距离内的气压差，称为“气压梯度”。这个梯度会产生一个促使空气由高压区流向低压区的力，即“水平气压梯度力”。它是形成风的直接原因。展示图2.14，说明该力方向垂直于等压线，由高压指向低压，在无其他外力时，风向应与此力一致。 二、引入地转偏向力，修正风向 （1）、讲解地转偏向力特性 指出地球自转会导致水平运动物体发生偏转，此力称“地转偏向力”。强调其特点：北半球右偏，南半球左偏；只改变方向，不改变速度。展示图2.15，演示北半球高空风在水平气压梯度力与地转偏向力平衡时，风向最终与等压线平行。 三、加入摩擦力，确定近地面风向 （1）、分析近地面风的受力情况 讲解：在近地面，风还受到地面与空气之间、不同空气层之间的摩擦力阻碍。摩擦力减小风速，破坏原有平衡，使风向不再与等压线平行，而是斜穿等压线，由高压指向低压。展示图2.16，标出三力合力结果。 （2）、实战演练：判读风向与风速 投影图2.17“中国海平面气压分布图（2016年11月9日6时）”，标有甲、乙两地。组织学生小组合作完成：① 比较甲、乙两地等压线疏密，判断气压梯度大小；② 在图上画出两地风向；③ 推断两地风速快慢。教师点评并总结规律：等压线越密，气压梯度越大，风速越快；近地面风向斜穿等压线，北半球背风而立，高压在右，低压在左。 1. 理解水平气压梯度力是风的原始驱动力。 2. 掌握地转偏向力对风向的偏转作用。 3. 明确近地面风受三力共同影响，风向斜穿等压线。 4. 小组协作读图，绘制风向，比较风速。 通过分步拆解风的三种作用力，降低理解难度；结合真实气象图进行技能训练，提升地理实践力，实现知识向能力的转化。 总结升华 回应初始问题 一、整合知识，解答开篇之谜 （1）、串联知识链条 教师引导学生回顾整节课的知识脉络：太阳辐射→地面受热不均→空气垂直运动→同一水平面气压差异→水平气压梯度力→风的形成。提问：现在谁能解释台湾海峡两岸风向日变化相反的原因？ （2）、完整解释现象 师生共同构建答案：白天，陆地（福建）升温快于海洋（台湾海峡），陆地形成热低压，海洋为冷高压，近地面风从海吹向陆，故福建吹西风（来自西侧海域）；而台湾西侧海岸同样受海风影响，风从海吹向陆，表现为东风。夜晚则相反，陆地降温快，形成冷高压，海洋相对温暖为低压，风从陆吹向海，福建吹东风，台湾吹西风。因此出现“内地早西晚东，台地早东风、午西风”的现象。 二、拓展延伸，联系现实生活 提问：除了海陆风，你还知道哪些由热力环流引起的风？鼓励学生举例：山谷风、城市风等。强调这些微尺度环流虽小，却深刻影响着局部气候与人居环境，提醒我们在城市建设与环境保护中必须重视自然规律。 1. 回顾知识结构，尝试自主解释海峡风向差异。 2. 听取教师总结，完善答案表述。 3. 思考并列举其他热力环流实例。 以始为终，形成教学闭环，让学生体验“发现问题—探究原理—解决问题”的完整科学过程；拓展视野，增强地理学习的现实意义感。 【作业设计】 一、基础巩固题 1. 填空题： （1）太阳辐射属于______辐射，地面辐射属于______辐射。 （2）近地面大气主要的、直接的热源是______。 （3）大气逆辐射的作用是______。 （4）形成风的直接原因是______。 （5）北半球近地面风向在水平气压梯度力基础上向______偏转。 2. 判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）： （1）太阳直接加热大气是大气升温的主要方式。（ ） （2）白天陆地温度高于海洋，近地面风从陆地吹向海洋。（ ） （3）等压线越密集，表示风速越大。（ ） （4）城市热岛环流中，近地面风从城市吹向郊区。（ ） 二、能力提升题 3. 绘图题： 请在下方空白处绘制北半球某地区近地面风向示意图。已知有三条平行等压线，数值分别为1010 hPa、1008 hPa、1006 hPa（自北向南递减），请画出风向箭头，并标注“水平气压梯度力”“地转偏向力”“摩擦力”三个力的方向。 4. 简答题： 结合城市热岛环流原理，说明为什么大型钢铁厂不宜建在城市中心区附近？如果必须建设，应如何选址才能减少对城市空气质量的影响？ 【板书设计】 第二节 大气受热过程和大气运动 一、大气受热过程   太阳短波辐射 → 地面吸收增温 → 地面长波辐射 → 大气吸收加热 二、大气保温作用   大气逆辐射 ↓（补偿热量） 三、大气热力环流（根本原因：冷热不均）   热 → 上升 → 近地面低压   冷 → 下沉 → 近地面高压   水平气流：高压 → 低压 四、风的形成（直接原因：水平气压梯度力）   1. 高空风：水平气压梯度力 + 地转偏向力 → 风向 ∥ 等压线   2. 近地面风：+ 摩擦力 → 风向 ↗ 等压线（北半球右偏） 核心问题：台湾海峡两岸风向日变化相反？ 答案：海陆热力性质差异 → 海陆风环流 【教学反思】 本节课以历史文献中的地理现象为切入点，成功激发了学生的学习兴趣与探究动机，实现了跨学科融合的初步尝试。通过实验演示与动态图解相结合的方式，有效化解了“大气逆辐射”“地转偏向力”等抽象概念的理解障碍，多数学生能在课堂互动中准确描述热力环流的形成过程，并在绘图任务中展现出较好的空间思维能力。但在等压线图判读环节，仍有部分学生难以综合考虑三力作用准确画出风向，反映出在复杂情境下知识迁移能力有待加强。今后可增加更多阶梯式训练题目，放慢讲解节奏，确保每位学生都能跟上思维步伐。此外，小组合作中个别学生参与度不高，需进一步优化分组策略与任务分工机制，提升全员参与的有效性。 学科网（北京）股份有限公司 $