高中地理湘教版湘教版必修1第二章 自然环境中的物质运动和能量交换第三节 大气环境第1课时教案

第三节　大气环境

第1课时　对流层大气的受热过程

学习目标：1.了解大气的垂直分层及其与人类的关系。2.理解太阳辐射、地面辐射、大气辐射的概念及影响它们强弱的因素；理解大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用，并能解释相关现象。(重难点)3.掌握太阳辐射在大气和地面之间的能量传递过程。(重点)

一、大气的垂直分层

二、对流层大气的受热过程

1．大气对太阳辐射的削弱作用：主要有选择性吸收、散射和反射三种方式。

2．地面辐射和大气辐射

(1)概念比较

(2)影响大气逆辐射的主要因素

大气逆辐射都会增强

3．影响地面辐射的主要因素

(1)因素

(2)具体影响

4.大气的保温作用

(1)地面辐射释放能量的绝大部分被截留在对流层大气中。

(2)大气逆辐射直接补偿地面的热量损失。

(1)对流层与人类的关系最密切。  (　　)

(2)平流层气流以平流运动为主，天气晴朗，有利于飞机飞行。 (　　)

(3)高处不胜寒的主要原因是高海拔处大气稀薄，吸收的太阳辐射少。

  (　　)

(4)海拔越高，太阳辐射越强，大气保温作用越弱。    (　　)

(5)有关对流层的正确叙述是   (　　)

①低纬度比高纬度厚而比中纬度薄　②平原上空无论冬夏都比高原上空要厚　③对流层厚度与纬度、地形以及季节均无关系　④由于大气中的水汽主要来自地表江河湖海的蒸发以及植物的蒸腾，所以几乎全部的水汽集中在距地面最近的对流层

A．①② B．③④　　

C．②④　　 D．①③

提示：(1)√　对流层内集中了几乎所有的水汽和固体杂质，天气现象复杂多变，与人类关系最密切。

(2)√　平流层上热下冷，空气以平流运动为主，天气晴朗，大气能见度高，因此有利于飞机飞行。

(3)×　近地面大气主要直接的热量来源是地面，高处不胜寒的主要原因是高海拔处获得的地面辐射少。  

(4)√　海拔越高，空气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用越弱，到达地面的太阳辐射越强。大气稀薄，水汽、二氧化碳的含量少，大气保温作用越弱。

(5)C　[对流层的厚度由低纬度向高纬度递减；对流层的厚度取决于近地面气温的高低，平原地区气温高，对流层的厚度厚，高原地区气温低，对流层的厚度薄；夏季气温高，对流层的厚度厚，冬季气温低，对流层的厚度薄。对流层距离地面近，受地球的引力大，几乎所有的水汽和大气质量的四分之三都分布在对流层。]

材料　大气的垂直分层示意图。

问题1　 (综合思维)对流层的气温在垂直方向上分布有何特点？该层的厚度随纬度如何变化？为什么？

提示：对流层的气温随高度增加而降低；对流层的厚度随纬度增高而降低。低纬地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所以厚度高度大；高纬地区受热少，对流较弱，所以厚度高度小。

问题2　(综合思维)大型客机在飞行时，往往飞得越高越安全。你知道这是为什么吗？

提示：飞行高度越高，大气的对流运动越弱，能见度越高，越有利飞机飞行。

问题3　(区域认知)平流层的气温分布有何特点？原因是什么？

提示：平流层的气温随高度升高而迅速上升，是因为该层的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收。

[归纳总结]   大气垂直分层的特点及与人类的关系        

1．下图示意大气垂直分层，读图，完成(1)～(2)题。

(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是(　　)

A．①　　　　　　 B．②

C．③ D．④

(2)对短波通信具有重要意义的电离层位于(　　)

A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部

C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层

(1)B　(2)D　[第(1)题，对流层气温随海拔增高而降低，排除④；平流层气温随海拔增高而增高，排除③；高层大气的底层气温随海拔增高而降低，上层气温随海拔增高而增高，选择B项。第(2)题，Ⅲ层为高层大气，在该层中有一电离层(海拔大约85 km处)，其带电粒子会干扰无线电短波通信。]

材料一　《齐民要术》中有这样一段描述：“凡五果，花盛时遭霜，则无子。天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。此时放火作煴，少得烟气，则免于霜矣。”[煴：无烟的微火]

材料二　我国北方某社区新型“阳光居室”

问题1　(综合思维)“放火作煴，少得烟气，则免于霜”的原因是什么？

提示：“烟气”主要是二氧化碳，增强大气逆辐射，对地面起保温作用。

问题2　(综合思维)冬季晴天时，在未采用任何取暖设备的条件下，材料二中所示“阳光居室”室内的最高温度可达22 ℃。请分析“阳光居室”是如何达到这一保温效果的？

提示：大部分太阳辐射能透过“阳光居室”的玻璃到达室内地面，地面吸收太阳辐射而增温，并以长波辐射的形式把热量传递给室内大气，地面长波辐射不能穿透玻璃而被反射回地面，从而将热量保留在居室内。同时，封闭的空间也隔绝了室内外热量的交换，加强了保温效果。

[归纳总结]                                                        

1．大气对太阳辐射的削弱作用

2．大气对地面的保温作用

2．下图是大气对地面的保温作用示意图。读图，回答(1)～(3)题。

(1)图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数字代号按顺序依次是(　　)

A．①②③④　　　　 B．③④②①

C．④③②① D．②③④①

(2)青藏高原比长江中下游平原气温日较差大的原因是(　　)

①离太阳近　②青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小　③云层厚而且夜晚长　④地势高，空气稀薄　⑤白天太阳辐射强　⑥夜晚大气逆辐射弱

A．①②③ B．④⑤⑥

C．②⑤⑥ D．①⑤⑥

(3)大气的保温效应主要是由于(　　)

A．大气中的水汽和CO2吸收太阳辐射中的红外线、臭氧吸收太阳辐射中的紫外线而增温

B．大气逆辐射是对地面辐射损失热量的补偿

C．大气中的云层和尘埃对地面辐射的反射作用

D．大气热容量大，容易降温

(1)C　(2)B　(3)B　[第(1)题，该题主要考查从太阳辐射到大气逆辐射按顺序排列的关系：太阳辐射→地面吸收→地面辐射→大气吸收→大气辐射→大气逆辐射。第(2)题，长江中下游平原地势低平，水域面积大，水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，晚上大气逆辐射强，气温日较差小。青藏高原海拔高，空气稀薄，水汽、杂质相对较少。白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，晚上大气逆辐射较弱，气温日较差大。第(3)题，大气逆辐射与地面辐射方向相反，补偿了因地面辐射而损失的热量，起保温作用。]

地理实践力：分析大气热力作用原理在农业生产实践中的应用

利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；温室内增加二氧化碳不仅可以增强光合作用，还可以提高温度；果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果糖分的积累等。

利用“温室效应”原理，我国北方地区冬季可以采用大棚种植蔬菜、花卉等作物。下图是塑料大棚农业生产景观图，据此回答下题。

1．下列不属于大棚技术对农业生产的影响的是(　　)

A．有利于充分利用太阳光能，提高大棚内的温度

B．有利于提高光照强度，增强农作物光合作用

C．有利于保持、调节大棚内空气的湿度

D．有利于保持、调节大棚内土壤的水分

B　[塑料薄膜对太阳的短波辐射基本上是透明的，削弱的很少，而大棚内地面增温后又以长波辐射的形式向外辐射热量，塑料大棚阻碍长波辐射，因此，大棚内热量不易散失，从而提高大棚内的温度；可以通过对塑料大棚通风，调节空气湿度、土壤的水分和气体成分。]

2．深秋，我国北方有寒潮活动的地区，农民常用浓烟笼罩大白菜地，防止大面积冻害，其主要原因是(　　)

A．浓烟散射地面辐射，提高大气温度

B．浓烟反射大气逆辐射，提高大气温度

C．浓烟可阻挡冷锋前进，防止作物冻害

D．浓烟吸收地面辐射，增强大气逆辐射

D　[由于人造烟幕相对于增加了二氧化碳的含量，能大量吸收地面辐射，从而增强了大气逆辐射，对地面起了保温作用，能防御霜冻。]

(教师独具)

读大气的垂直分层示意图，完成1～2题。

1．②层大气(　　)

A．随海拔的上升气温逐渐降低

B．风、雨、雷、电等天气现象多发

C．人造卫星多在此运行

D．分布有臭氧层

2．与①层大气相比，③层大气(　　)

A．对人类活动的影响更小

B．厚度更厚

C．大气密度更大

D．气压更低

1.D　2.C　[第1题，②层为平流层，随海拔升高而气温升高；风、雨、雷、电等天气现象发生在对流层；人造卫星运行在地球大气层之外；臭氧层分布在对流层。第2题，①层为高层大气，③为对流层。与高层大气相比，对流层密度大、厚度小、气压高，与人类活动关系更密切。]

下面是大气受热过程示意图，完成3～4题。

3．近地面大气的主要直接热源是(　　)

A．①　 B．②　　　

C．③　　　 D．④

4．沙漠地区白天气温高主要因为(　　)

A．①增强 B．②较强

C．③减弱 D．④不变

3.C　4.B　[第3题，近地面大气对太阳辐射的吸收作用不强，而对地面长波辐射具有很强的吸收能力，故近地面大气的直接热源是地面辐射。第4题，沙漠地区云少，大气对太阳辐射的削弱作用弱，使到达地面的太阳辐射多，气温较高。]

(教师独具)

教材P43活动

1．随高度的上升，对流层的气温逐渐降低，平流层的气温则逐渐升高。

2．人类的生产和生活活动几乎都是在对流层中进行的。

3．平流层的气温下低上高，空气难以对流，以平流运动为主，飞机飞行不会上下颠簸；平流层水汽和尘埃少，天气晴朗少变，能见度好，利于飞机飞行。

教材P44活动

1．大气对太阳辐射的削弱作用，主要有吸收、散射和反射三种形式。吸收具有选择性，主要吸收波长较长的红外光和波长较短的紫外光；太阳辐射可见光部分中波长较短的蓝色光容易被散射；反射则无选择性，像反光镜一样把光线反射回宇宙空间。

2．波长较短的蓝色光容易被空气分子所散射，空气越洁净，这种散射越明显，因此晴朗的天空多呈现蔚蓝色。

教材P45活动

1．月球上没有大气，白天在太阳的照射下，月球表面温度升得很高；夜间，月球表面辐射强烈，并直接散失到宇宙空间，月球表面温度骤降，所以温度变化剧烈。地球上有大气存在，白天，大气的反射、散射和选择性吸收作用，削弱了到达地面的太阳辐射，使地面温度不至于过高；夜间，地面辐射绝大部分热量被近地面大气吸收，又被大气逆辐射还给了地面，使地面温度不至于降得过低，从而减小了气温日较差。

2．晴朗的夜晚，天空中无云，大气逆辐射弱，地面辐射热量散失得多，致使地面温度低，所以深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚。

3．人造烟幕中含有大量的二氧化碳、水汽和尘埃，能强烈吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，使地里的蔬菜免遭冻害。

教材P47活动

1．由于塑料薄膜(或玻璃)的阻断作用，温室内的红外光长波辐射不能穿过塑料薄膜(或玻璃)与室外的大气进行交换，使大部分热量保留在室内，故温室内气温高于室外。

2．利用温室效应原理，采取温室育秧或覆膜育秧。在地热能较丰富的地区，也可用地下热水育秧。

3．农民在冬季采用塑料大棚发展农业，是对气候条件的改造，在大棚内可提高温度和湿度，并进行人工通风等。