2.2 大气受热过程和大气运动 教学设计 2026-2027学年高一上学期地理人教版必修第一册

该高中地理教学设计聚焦大气受热过程、热力环流原理及大气水平运动核心知识，以生活情境如晴夜与阴天温差、海陆风等导入，衔接“大气的组成和垂直分层”前序知识，为“气压带和风带”等后续内容搭建学习支架。 特色在于紧扣地理核心素养，通过热力环流模拟实验（玻璃缸、冰块等器材）培养地理实践力，结合温室效应、城市热岛效应案例深化人地协调观与综合思维，结构化板书与导学案助力知识体系构建，提升学生探究能力，为教师提供系统教学方案。

大气受热过程和大气运动 · 教学设计 第二节 大气受热过程和大气运动 教学设计 一、教材分析 本节课选自人教版高中地理必修第一册第二章「地球上的大气」第二节，是第二章的核心内容，也是整个大气单元中最基础、最重要的理论部分。本节内容主要包括大气受热过程、热力环流原理和大气的水平运动（风）三大部分，是理解天气现象、气候形成以及全球大气环流的基础。 教材以「太阳辐射—地面辐射—大气辐射—大气逆辐射」为主线，系统阐述了大气受热过程，揭示了地面是近地面大气主要、直接的热源这一核心结论；在此基础上，通过冷热不均引起的大气运动，引出热力环流的概念及形成过程；最后分析水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对大气水平运动的影响，阐明高空风与近地面风的形成差异。 本节内容具有承前启后的重要作用：向上承接第一节「大气的组成和垂直分层」的知识基础，向下开启「气压带和风带」「常见天气系统」等后续内容的学习，是建立大气运动知识体系的关键枢纽，对培养学生综合思维和区域认知素养具有重要意义。 二、学情分析 知识基础 学生在初中已学习了天气与气候的基本概念，对太阳辐射、气温变化等有初步了解；在本章第一节已掌握了大气的组成和垂直分层知识，知道对流层是天气现象发生的主要场所。但对大气受热的物理过程、辐射的波长特性等缺乏系统认识，对热力环流的形成机制和风的受力分析等抽象概念理解不足。 能力水平 高一学生已具备一定的读图分析能力和逻辑推理能力，能够进行简单的因果分析，但对于大气受热过程中能量转换的物理机制、热力环流形成各环节的因果关系、风向受力分析等较抽象内容，仍需要借助直观图示、实验演示和分步引导来辅助理解。 心理特征 学生对与日常生活密切相关的现象（如为什么晴朗的夜晚比阴天更冷、海陆风的形成、城市热岛效应等）具有浓厚的兴趣和探究欲望。教师可充分利用这些真实情境引入课题，激发学习动机，促使学生主动建构知识。 三、地理四维教学目标 人地协调观（核心素养·价值观维度） 1. 通过分析大气受热过程和保温作用，理解大气对维持地球适宜温度的重要意义，认识大气环境是人类生存的基本条件，树立保护大气环境的人地协调观。 2. 通过分析温室效应原理及人类活动（温室气体排放）对大气保温作用的影响，认识人类活动与气候变化的相互作用，培养可持续发展意识和低碳环保理念。 综合思维（核心素养·思维方式维度） 1. 能够从太阳辐射、地面辐射、大气辐射等多要素综合分析大气受热过程，理解各环节之间的能量传递关系，建立「太阳→地面→大气」的完整能量传输链条。 2. 能够从温度差异、气压差异、受力情况等多角度综合分析热力环流的形成和大气水平运动的规律，理解各因素之间的内在联系。 3. 能够运用大气受热过程原理解释生活中的地理现象（如雾、霜冻、温室效应等），实现知识的综合运用与迁移。 区域认知（核心素养·空间视角维度） 1. 能够认识海陆风、山谷风、城市风等局部热力环流在不同区域的空间分布特征，理解下垫面性质差异对热力环流形成的影响。 2. 能够分析地转偏向力在不同纬度地区（北半球右偏、南半球左偏、赤道不偏）对风向的影响，建立大气运动的空间差异意识。 3. 能够结合具体区域案例（如沿海地区海陆风、山谷地区山谷风），分析局部热力环流的成因及实际意义。 地理实践力（核心素养·实践能力维度） 1. 能够通过实验观察或模拟演示，理解热力环流的形成过程，具备基本的科学探究和实验观察能力。 2. 能够绘制大气受热过程示意图、热力环流形成图和风向受力分析图，培养地理图表绘制与解读能力。 3. 能够运用等压线图判读风向，分析高空风与近地面风的差异，将地理知识迁移应用到实际问题解决中。 四、教学重难点 教学重点 1. 大气受热过程及各环节的作用（太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射）。 1. 大气对地面的保温作用及其原理。 1. 热力环流的形成原理及形成过程。 1. 大气水平运动的三种力及其对风向、风速的影响。 教学难点 1. 大气受热过程中能量转换的物理机制及地面是大气主要直接热源的理解。 1. 大气逆辐射的保温作用原理及温室效应机制。 1. 热力环流形成过程中高空与近地面气压分布的差异及其成因。 1. 地转偏向力对风向的影响及高空风与近地面风的受力差异分析。 五、教学方法与手段 教学方法 1. 情境教学法：以生活情境（晴夜比阴天冷、海陆风、城市热岛效应）导入，激发学习兴趣。 1. 读图分析法：充分利用大气受热过程图、热力环流形成图和受力分析图，引导学生自主探究。 1. 实验探究法：通过热力环流模拟实验，让学生直观感受冷热不均引起的空气运动。 1. 对比分析法：通过对比高空风与近地面风、海风与陆风等，加深理解。 1. 案例分析法：利用温室效应、海陆风等案例，将知识迁移到实际问题。 教学手段 1. 多媒体课件：展示大气受热过程图、辐射波长分布图、热力环流形成图等图示。 1. 实验器材：玻璃缸、冰块、热水、蚊香/线香等，用于热力环流模拟实验。 1. 教学板书：结构化板书呈现知识框架，帮助学生形成系统认知。 1. 导学案：设计预习问题和课堂练习，引导学生自主学习。 六、教学准备 教师准备 1. 制作多媒体课件，包含大气受热过程图、辐射波长分布图、热力环流形成图、受力分析图等。 1. 准备热力环流模拟实验器材：玻璃缸、冰块、热水、蚊香/线香、挡板等。 1. 收集海陆风、山谷风、城市热岛效应等真实案例素材。 1. 设计导学案和课堂练习题，准备等压线图用于风向判读练习。 学生准备 1. 预习教材内容，初步了解大气受热过程和大气运动的基本概念。 1. 查阅资料，了解温室效应、海陆风等生活现象的相关报道。 1. 回顾初中物理中关于热量传递、气压等基础知识。 1. 准备彩色笔和坐标纸，用于课堂绘制热力环流图和受力分析图。 七、教学过程 （一）导入新课（约5分钟） 情境创设 教师展示一组生活情境图片或视频，提出思考问题： 1. 为什么晴朗的夜晚比阴天的夜晚更冷？ 1. 为什么海滨城市夏季白天常吹海风、夜晚常吹陆风？ 1. 为什么城市中心气温往往比郊区高（城市热岛效应）？ 1. 为什么高空的云和地面的风方向有时不同？ 设计意图 通过与学生生活经验密切相关的真实情境引入课题，激发学习兴趣和探究欲望。这些问题都与大气受热过程和大气运动密切相关，引导学生从生活现象出发思考背后的地理原理，为后续探究奠定基础。 （二）环节一：探究大气受热过程（约20分钟） 1. 认识太阳辐射及大气削弱作用 图1 大气受热过程示意图 教师展示大气受热过程示意图，引导学生观察并思考太阳辐射在传播过程中经历了哪些环节。 太阳辐射是地球上大气能量的根本来源。太阳辐射为短波辐射，其辐射能量主要集中在波长较短的可见光区（峰值波长约0.5μm）。太阳辐射在穿过大气层到达地面的过程中，受到大气的削弱作用，主要包括反射、散射和吸收三种方式。 2. 太阳辐射传播过程中各环节分析 环节 百分比 作用说明 大气反射 约19% 云层和较大尘粒将太阳辐射反射回宇宙空间，与云量多少密切相关，是削弱作用中最重要的一种 大气吸收 约19% 平流层臭氧吸收紫外线；对流层水汽和二氧化碳吸收红外线，吸收具有选择性 大气散射 约少量 空气分子和微小尘粒使部分太阳辐射改变方向，波长较短的蓝光易被散射（天空呈蓝色） 到达地面 约47% 穿透大气层的太阳直接辐射，被地面吸收，使地面增温，是地面辐射的能量来源 地面反射 少量 地面将部分到达的太阳辐射反射回大气或宇宙空间，反射率取决于地表性质 3. 认识地面辐射与大气辐射 图2 太阳辐射、地面辐射与大气辐射波长分布图 教师引导学生对比观察辐射波长分布图，分析太阳辐射、地面辐射和大气辐射在波长上的差异。 地面吸收太阳辐射增温后，向外辐射能量，称为地面辐射。由于地面温度较低（约15℃~30℃），地面辐射为长波辐射，峰值波长约10μm。地面辐射是对流层大气增温的主要、直接的热源，这是理解大气受热过程的关键结论。 大气吸收地面辐射（主要是水汽和二氧化碳吸收红外线）增温后，也向外辐射能量，称为大气辐射。大气辐射同样为长波辐射，一部分射向宇宙空间（大气辐射的射向宇宙部分），一部分射向地面（称为大气逆辐射）。 4. 大气受热过程关键概念梳理 概念 辐射类型 主要特点 地理意义 太阳辐射 短波辐射 能量集中在可见光区，峰值约0.5μm 大气能量的根本来源，驱动大气运动 大气削弱作用 短波辐射 反射、散射、吸收三种方式 使到达地面的太阳辐射减少，调节地表温度 地面辐射 长波辐射 地面增温后辐射，峰值约10μm 对流层大气增温的主要、直接热源 大气辐射 长波辐射 大气增温后向四周辐射 一部分射向宇宙空间，一部分返回地面 大气逆辐射 长波辐射 大气辐射中射向地面的部分 对地面起保温作用，是温室效应的基础 5. 理解大气保温作用与温室效应 重点提示：大气保温作用 大气逆辐射对地面起保温作用，其原理是：大气中的水汽和二氧化碳等吸收地面长波辐射后增温，再以长波辐射的形式将部分能量返回地面，减少了地面热量的散失，使地面温度不致过低。 这一原理与温室的玻璃保温类似，故称为「温室效应」。大气逆辐射的强弱直接影响地面的保温效果：云量多、水汽含量大时，大气逆辐射强，保温作用明显；云量少、空气干燥时，大气逆辐射弱，保温作用不明显。 应用实例：①晴朗的夜晚大气逆辐射弱，地面散热快，气温低，易出现霜冻；阴天云层厚，大气逆辐射强，气温相对较高。②人造温室利用玻璃透短波、阻长波的原理，模拟大气保温作用，为作物提供适宜温度。 （三）环节二：探究热力环流原理（约15分钟） 1. 实验观察与现象分析 教师进行热力环流模拟实验：在玻璃缸中一侧放置冰块（冷源），另一侧放置热水（热源），在缸中不同位置点燃蚊香/线香，观察烟雾的流动方向。 1. 热源一侧的空气如何运动？（受热膨胀上升） 1. 冷源一侧的空气如何运动？（冷却收缩下沉） 1. 近地面空气如何流动？高空空气如何流动？ 2. 推导热力环流形成过程 图3 热力环流形成过程图 教师引导学生根据实验现象和图示，分析热力环流形成的四个步骤，理解各步骤之间的因果关系。 3. 热力环流形成四步骤 步骤 过程描述 结果 第一步 地面冷热不均：A地受热（如陆地白天），B地冷却（如海洋白天） 形成冷热差异，这是热力环流形成的根本原因 第二步 空气垂直运动：A地空气受热膨胀上升→近地面形成低压；B地空气冷却收缩下沉→近地面形成高压 近地面：A低压、B高压；高空：A高压、B低压（与近地面相反） 第三步 同一水平面气压差异：近地面B地气压高于A地；高空A地气压高于B地 形成水平气压梯度，空气从高压区流向低压区 第四步 空气水平运动：近地面风从B（高压）吹向A（低压）；高空风从A（高压）吹向B（低压） 形成完整的热力环流，高空与近地面风向相反 核心规律总结 热力环流形成的根本原因是地面冷热不均。冷热不均→垂直运动→水平气压差异→水平运动，四个步骤环环相扣。近地面与高空的气压分布恰好相反：近地面热区为低压、冷区为高压；高空热区为高压、冷区为低压。 4. 常见局部热力环流分析 图4 海陆风热力环流示意图 教师引导学生运用热力环流原理分析海陆风、山谷风、城市风等常见的局部热力环流现象，理解下垫面性质差异对热力环流形成的影响。 类型 成因 风向特点 出现时间 海陆风 海陆热力性质差异：白天陆地升温快（热），海洋升温慢（冷）；夜晚相反 白天：风从海洋吹向陆地（海风）；夜晚：风从陆地吹向海洋（陆风） 白天吹海风，夜晚吹陆风，以昼夜为周期 山谷风 山坡与谷地热力差异：白天山坡增温快（热），谷地相对冷；夜晚相反 白天：风从谷地吹向山坡（谷风）；夜晚：风从山坡吹向谷地（山风） 白天吹谷风，夜晚吹山风，以昼夜为周期 城市风 城市与郊区热力差异：城市建筑密集、人为热排放多，气温高于郊区 近地面风从郊区吹向城市；高空风从城市吹向郊区 全天存在，夜间更明显，形成城市热岛环流 知识拓展 海陆风和山谷风都属于以昼夜为周期的局部热力环流。海陆风出现在沿海地区，山谷风出现在山区。城市风则因城市热岛效应而持续存在，是城市与郊区之间的热力环流。这些局部环流对当地的气候调节、污染物扩散和居民生活有重要影响。 （四）环节三：探究大气水平运动——风（约15分钟） 1. 认识大气水平运动的受力 图5 大气水平运动受力分析图 大气水平运动（风）的形成是多种力共同作用的结果。教师引导学生分析影响大气水平运动的三种力，理解每种力的性质、方向和作用。 2. 大气水平运动三种力对比 力 性质 方向 作用 是否改变风速 水平气压梯度力 形成风的直接原因 由高压指向低压，垂直于等压线 产生水平方向上的空气运动，是风的原始动力 是，增大风速 地转偏向力 地球自转产生 与风向垂直（北半球右偏，南半球左偏） 改变风向，使风向发生偏转 否，不改变风速 摩擦力 近地面空气与地面摩擦 与风向相反 减小风速，使风向偏向低压一侧 是，减小风速 3. 高空风与近地面风对比 图6 高空风与近地面风对比图 教师引导学生分析高空风和近地面风在受力情况、风向和风速方面的差异，理解摩擦力对近地面风的影响。 对比维度 高空风 近地面风 受力情况 水平气压梯度力 + 地转偏向力（无摩擦力） 水平气压梯度力 + 地转偏向力 + 摩擦力（三种力共同作用） 风向特点 最终平行于等压线（地转平衡） 与等压线有一定夹角，偏向低压一侧 风向判读 北半球背风而立，低压在左方 北半球背风而立，低压在左后方 风速大小 较大（无摩擦力减速） 较小（摩擦力使风速减小） 形成原因 梯度力与地转偏向力达到平衡 三种力共同作用达到平衡 重点提示：风向判读技巧 北半球高空风：背风而立，低压在左方，高压在右方。北半球近地面风：背风而立，低压在左后方，高压在右后方。南半球则相反。这一判读技巧的关键在于理解地转偏向力使风向发生偏转的方向（北半球右偏，南半球左偏）。 （五）课堂小结（约5分钟） 教师引导学生从以下三个方面进行知识梳理，建立完整的知识体系： 1. 大气受热过程：太阳辐射（短波）→大气削弱（反射、散射、吸收）→地面吸收增温→地面辐射（长波，大气直接热源）→大气吸收增温→大气辐射与大气逆辐射（保温作用）。 1. 热力环流：冷热不均→垂直运动→水平气压差异→水平运动，形成完整环流；海陆风、山谷风、城市风为常见实例。 1. 大气水平运动：水平气压梯度力（直接原因）+ 地转偏向力（改变风向）+ 摩擦力（减小风速）；高空风平行等压线，近地面风与等压线有夹角。 （六）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 太阳辐射（短波辐射） 大气削弱：反射19% + 散射 + 吸收 约47%到达地面 地面辐射（长波辐射，大气主要热源） 大气辐射（长波辐射） 大气逆辐射（长波辐射，对地面保温） 二、热力环流 形成：冷热不均→垂直运动→气压差异→水平运动 海陆风：白天海风，夜晚陆风 山谷风：白天谷风，夜晚山风 城市风：郊区→城市（热岛效应） 三、大气的水平运动——风 水平气压梯度力（直接原因，高压→低压） 地转偏向力（北右南左，不改变风速） 摩擦力（减小风速，偏向低压侧） 高空风：平行等压线 近地面风：与等压线有夹角 第 页 / 共 页 学科网（北京）股份有限公司 $