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〔关键词〕 “高处不胜寒”;大气分层;太阳辐射;长波辐射;太阳紫外线
〔中图分类号〕 G633.55
〔文献标识码〕 B
〔文章编号〕 1004—0463(2007)07(B)—0035—01
古人云:学贵质疑。疑是启动思维活动的钥匙。教师若在教学中能抓住时机,设疑导学,就能激发学生的自学兴趣和求知欲望。为此,教师要善于创设条理清晰、合乎逻辑和符合学生认知心理特点的问题情境,在学生与问题之间架起一座桥梁,引导学生由浅入深、从具体到抽象、由抽象到本质,一步步地深入思考和探究,作出科学的推理和正确的判断,最终抓住事物属性,培养学生的思维能力。
例如,在学习高一地理《大气的垂直分布》一节时,可创设这样一组问题情境:
情境导入——问:哪位同学能背诵宋代大诗人苏东坡的《水调歌头·中秋词》?(原词:明月几时有?把酒问青天。不知天上宫阙,今夕是何年。我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒。起舞弄倩影,何似在人间……)
追问:为什么“高处不胜寒”?是不是越往高处越不胜寒呢?请大家在课文中找答案。
探究性学习,分组讨论——在学生仔细阅读课文之后,将以上大问题继续分解成下列小问题逐步深入讨论,最终得出答案。
问1:大气的最低一层对流层的物理状况是怎样的?
答:科学家根据气象要素的分布特征,把地球周围的大气分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层等层次,各层次的热状况也不大相同。
大气的最低层是对流层,这一层的高度在赤道附近和近极地是不一致的,赤道附近约17—18千米,近极地仅8—9千米,平均高度约11千米。这一层里的空气占了整个空气质量的75%以上,风、云、雨、雪等现象几乎都发生在这一层,它对人类生产生活的影响也比较直接,人们对它的了解也多一些。在对流层里,其温度是随高度的增加而降低的,且气温的垂直递减率约为6℃/千米左右。就是说,如果到了3000米的山顶,温度就大约低于地面20℃左右。
问2:地面的冷暖取决于获得的太阳辐射能,那么山顶离太阳近,为什么反比山脚冷呢?
答:这是因为地球离太阳约1.5亿千米,地面上的高度变化与其相比实在是微乎其微,因此地球、大气系统中由于与太阳距离改变而造成的辐射差完全可以不考虑。更重要的是,空气温度不是靠太阳照射的,而是靠地面“烘热”的。太阳温度非常高,它主要以短波的形式向外辐射能量,而纯洁的大气对这种辐射能几乎不吸收。太阳辐射穿过大气到达地面后,被地面所吸收,地面温度比起太阳来低得多了,所以它只能主要以长波的形式把从太阳那里得来的能量辐射出去。近地面大气层,由于灰尘、水汽、杂质含量高,强烈地吸收地面长波辐射,得到的能量多,温度就高。而地面向外放射的长波辐射能量一路上被吸收、衰减,越到上面,越来越小,加之越到上面,水汽、杂质含量也越低,吸收的长波辐射就少得多了,气温就很低。
问3:这一层空气是作对流运动的,空气在对流过程中,热空气上升,冷空气下降,为什么高空仍然气温低,热量跑到哪儿去了?
答:山顶上由于空气的水平运动,热量向周围的其他空间散失;又由于空气的垂直运动,热量继续向高层散失,乃至射向宇宙空间,使得山顶的温度与同海拔高度的周围空气温度一致。因此,山顶也就比山脚冷了。
问4:对于大气的其他层,是否也是“高处不胜寒”呢?
答:对于对流层顶到50—55千米高度的平流層来说,由于该层存在大量臭氧,强烈吸收太阳紫外线,对大气起增温作用,因此气温随高度显著增高。
再说“高层大气”,从平流层顶到85千米左右高度是“中间层”,该层由于缺乏臭氧,气温随高度上升普遍下降。中间层顶到500千米高度称为“热层”。这一层里由于大气物质(主要是氧原子和臭氧)吸收波长小于0.175微米的太阳紫外线,温度又随高度增加迅速上升,到300千米高度,温度已达到1000℃以上。“热层”顶以上的大气称“外层”,这里因受地球引力场的束缚很弱,空气质点经常散逸到星际空间去,所以又叫散逸层。这里的温度也随高度的增加而增加,这主要是太阳紫外线辐射及太阳微粒流的加热作用所造成的。
得出结论——综上所述,对整个大气层来说,由于各分层的热量来源不同,因此其气温亦有差异,还不能笼统地说成是“高处不胜寒”。
〔中图分类号〕 G633.55
〔文献标识码〕 B
〔文章编号〕 1004—0463(2007)07(B)—0035—01
古人云:学贵质疑。疑是启动思维活动的钥匙。教师若在教学中能抓住时机,设疑导学,就能激发学生的自学兴趣和求知欲望。为此,教师要善于创设条理清晰、合乎逻辑和符合学生认知心理特点的问题情境,在学生与问题之间架起一座桥梁,引导学生由浅入深、从具体到抽象、由抽象到本质,一步步地深入思考和探究,作出科学的推理和正确的判断,最终抓住事物属性,培养学生的思维能力。
例如,在学习高一地理《大气的垂直分布》一节时,可创设这样一组问题情境:
情境导入——问:哪位同学能背诵宋代大诗人苏东坡的《水调歌头·中秋词》?(原词:明月几时有?把酒问青天。不知天上宫阙,今夕是何年。我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒。起舞弄倩影,何似在人间……)
追问:为什么“高处不胜寒”?是不是越往高处越不胜寒呢?请大家在课文中找答案。
探究性学习,分组讨论——在学生仔细阅读课文之后,将以上大问题继续分解成下列小问题逐步深入讨论,最终得出答案。
问1:大气的最低一层对流层的物理状况是怎样的?
答:科学家根据气象要素的分布特征,把地球周围的大气分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层等层次,各层次的热状况也不大相同。
大气的最低层是对流层,这一层的高度在赤道附近和近极地是不一致的,赤道附近约17—18千米,近极地仅8—9千米,平均高度约11千米。这一层里的空气占了整个空气质量的75%以上,风、云、雨、雪等现象几乎都发生在这一层,它对人类生产生活的影响也比较直接,人们对它的了解也多一些。在对流层里,其温度是随高度的增加而降低的,且气温的垂直递减率约为6℃/千米左右。就是说,如果到了3000米的山顶,温度就大约低于地面20℃左右。
问2:地面的冷暖取决于获得的太阳辐射能,那么山顶离太阳近,为什么反比山脚冷呢?
答:这是因为地球离太阳约1.5亿千米,地面上的高度变化与其相比实在是微乎其微,因此地球、大气系统中由于与太阳距离改变而造成的辐射差完全可以不考虑。更重要的是,空气温度不是靠太阳照射的,而是靠地面“烘热”的。太阳温度非常高,它主要以短波的形式向外辐射能量,而纯洁的大气对这种辐射能几乎不吸收。太阳辐射穿过大气到达地面后,被地面所吸收,地面温度比起太阳来低得多了,所以它只能主要以长波的形式把从太阳那里得来的能量辐射出去。近地面大气层,由于灰尘、水汽、杂质含量高,强烈地吸收地面长波辐射,得到的能量多,温度就高。而地面向外放射的长波辐射能量一路上被吸收、衰减,越到上面,越来越小,加之越到上面,水汽、杂质含量也越低,吸收的长波辐射就少得多了,气温就很低。
问3:这一层空气是作对流运动的,空气在对流过程中,热空气上升,冷空气下降,为什么高空仍然气温低,热量跑到哪儿去了?
答:山顶上由于空气的水平运动,热量向周围的其他空间散失;又由于空气的垂直运动,热量继续向高层散失,乃至射向宇宙空间,使得山顶的温度与同海拔高度的周围空气温度一致。因此,山顶也就比山脚冷了。
问4:对于大气的其他层,是否也是“高处不胜寒”呢?
答:对于对流层顶到50—55千米高度的平流層来说,由于该层存在大量臭氧,强烈吸收太阳紫外线,对大气起增温作用,因此气温随高度显著增高。
再说“高层大气”,从平流层顶到85千米左右高度是“中间层”,该层由于缺乏臭氧,气温随高度上升普遍下降。中间层顶到500千米高度称为“热层”。这一层里由于大气物质(主要是氧原子和臭氧)吸收波长小于0.175微米的太阳紫外线,温度又随高度增加迅速上升,到300千米高度,温度已达到1000℃以上。“热层”顶以上的大气称“外层”,这里因受地球引力场的束缚很弱,空气质点经常散逸到星际空间去,所以又叫散逸层。这里的温度也随高度的增加而增加,这主要是太阳紫外线辐射及太阳微粒流的加热作用所造成的。
得出结论——综上所述,对整个大气层来说,由于各分层的热量来源不同,因此其气温亦有差异,还不能笼统地说成是“高处不胜寒”。