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2016-2017学年高一地理必修一教案:1.2《太阳对地球的影响》(人教版)

资料类别: 地理/教案

所属版本: 人教版

所属地区: 全国

上传时间:2017/1/3

下载次数:185次

资料类型:

文档大小:118KB

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太阳对地球的影响
一、教学目标
    (一)知识与技能
    1.了解太阳能量的来源及其对地球环境和人们生产、生活的影响。
    2.了解太阳活动的类型及对地球电离层、磁场和气候的影响。
    (二)过程与方法
    1.通过有关图片、影像资料或多媒体课件的演示,了解太阳辐射的基本形式和特点,提高学生观察、分析问题的能力。
    2.通过从具体生活、生产实例的讨论人手,分析太阳辐射、太阳活动对人类的影响,培养学生理论联系实际的能力。
    3.通过组织学生模拟太阳黑子、耀斑等活动,提高学生的实践操作能力。
    (三)情感态度与价值观
    1.通过认识日、地、月三者之间的关系,尤其是太阳对地球的影响,树立事物是普遍联系且相互影响的辩证唯物主义观点。
    2.激发学生探究关于太阳辐射、太阳活动的兴趣,树立爱科学、学科学、用科学来分析研究地理问题的信;动和能力。
3.通过观察图片、影像资料,给学生以美的感受,培养学生欣赏美、鉴赏美的能力,陶冶学生情操,从热爱自然美升华到探求科学的美的境界。

二、教材分析

    本节教材由两大部分组成,其一是太阳辐射与地球,其二是太阳活动与地球。作为人类的生存环境,宇宙中既普通又特殊的天体——地球,它与太阳、太阳系存在何种关系,促使地球上万物生长、环境演变的动力又是什么,是本节教材重点要讲清楚的内容。
    太阳及太阳辐射是宇宙环境对地球影响的典型事件。太阳对地球的影响是多方面的,从对地理环境和人类活动的影响来看,主要是太阳辐射对地球的影响和太阳活动对地球的影响两个方面。关于这两个方面,在教材分析和讲述中应注意以下几点。第一,关注的重点不是太阳活动及其产生的原因、太阳的内部结构和大气结构等,这些内容不必详加分析甚至不涉及。但是,为了说明对地球的影响,需要明确太阳辐射和太阳活动的主要特征和基本规律。第二,“影响”应从对地理环境和对人类活动两方面来谈。由于“影响”涉及的范围太广,可以就主要影响用举例的方式说明。第三,要辩证地看待宇宙环境对地球的影响。从一般意义上说,太阳辐射的影响是有利的,太阳活动的影响是不利的;然而进一步分析,太阳辐射也有不利的影响(如过多的紫外线辐射等),太阳活动也会产生有利的影响(如尚在研究中的太阳活动对气候等方面的影响)。关于这两点,教材安排了有关的阅读材料,要引导学生很好地理解其中的含义。
    太阳对地球的重要性是显而易见的,可以说没有太阳就没有地球的一切。人类生存的地理环境中,有大气、水、生物等要素,这些要素本身和要素之间是不断变化的,其根本动力就是太阳辐射。从能量的角度看,自然地理环境中大多数运动及其变化,本质上说是太阳辐射如何分配、再分配和转移的问题。因此,太阳辐射是太阳对地球最大、也是最重要的贡献。
    教材从三个方面介绍有关太阳辐射的知识:其一,什么是太阳辐射;其二,太阳辐射的能量有多大;其三,太阳辐射的范围。太阳常数反映的是地球大气上界面接受太阳辐射能量的情况,同时也体现了太阳辐射总量的多少。我们假设一个球面,它以太阳为中心,以日地平均距离为半径。在这个球面上,每四平方厘米所得的太阳热量都是8.24焦/每分钟,这个球面所得到的太阳热能总量就是球面积与太阳常数的乘积,约为2.32×1028焦。这就是整个太阳每分钟所辐射的热能总量。关于太阳能量的来源,教材没有进行介绍。需要说明的是,太阳产生能量的方法是物质的质量转变成能量,符合质能转换定律。在这个过程中,太阳质量的损耗是相当小的,而产生的能量是相当大的。据有关推算,1克氢聚变成氦,只会造成 0.006 9克的质量损失,而这一点点质量亏损所对应的是 6×1011焦热量。因此,不必担心太阳质量会消耗殆尽。
    太阳辐射对地球的影响,可以从两个方面加以说明。第一,太阳辐射对地理环境形成和变化的影响。太阳辐射对地理环境的形成和变化,既有直接的作用,又有间接的作用。直接的作用,如岩石受温度变化的影响而产生风化,是显而易见的;而间接的作用,比如地球上的大气、水、生物等地理环境要素,它们本身的发展和变化,以及各要素之间的相互联系,大部分是在太阳辐射的驱动过程中完成的。在初中教材中已介绍过,太阳辐射的纬度差异,使各地获得的热量有所不同。在热量盈余的地方(如赤道),温度并没有越来越高,热量亏损的地方(如两极),温度也没有越来越低,而是保持相对稳定。这说明热量在盈余区和亏损区之间不断传输,其传输方式主要是大气环流和洋流。大气环流和洋流在地理环境的形成和变化中扮演着极其重要的角色。由于后面章节要分别讲到大气环流和洋流,这里只是一般性地提一下,不作详细解释。第二,太阳辐射对人们生产和生活的影响。人们对太阳辐射作用最直接的感受,就是它是人们进行生产和生活的主要能源。太阳能源主要包括两部分,一部分是人们直接获取的太阳能,一部分是由太阳能转化的能源。从广义的概念出发,可以笼统地认为这些都是太阳能的利用。至于为什么说煤和石油等化石燃料固定了大量的太阳能,可以从煤和石油的成因上稍加说明。煤和石油都是地质历史时期由生物遗体形成的,而生物的生长需要吸收大量的太阳辐射能。从这个意义上说,煤和石油中固定了大量的太阳辐射能,是地质时期储存的太阳能。
    为加深学生对太阳辐射与人类活动的认识,教材设计了实践活动,来加强太阳辐射通过绿色植物的光合作用对人类生产的影响的认识。
    太阳辐射体现了日地关系的一个方面。但是现代科学所研究的日地关系,更多地侧重于太阳活动对地球的影响。教材在简单介绍太阳活动的概念后,重点介绍了两个方面的内容:
    第一,太阳活动的主要类型。太阳活动的类型较多,现在人们认识到的就有黑子、耀斑、日再、太阳风等太阳活动现象。其中黑子是太阳活动的标志,耀斑和太阳风是太阳活动最激烈的显示,黑子和耀斑出现在太阳大气层的不同位置。黑子主要出现在太阳的光球层,耀斑、太阳风主要出现在太阳的色球层,太阳风出现在日冕层。
    第二,太阳活动对地球的影响。太阳活动对地球的影响表现在许多方面,而且有些影响现在还在研究之中,没有定论。就是对有定论的影响,要讲清楚它们的物理机制,学生的基础知识不够,也不是地理课的任务。因此,教材把重点放在说明现象上。太阳活动对地球电离层和地球磁场的影响,现在不论在实际观测和理论分析上都比较成熟,教材对此作了介绍。太阳活动对地球气候的影响,至今还没有整理出比较确切可靠并可以利用的统计规律,在理论工作上进展也不大。但是太阳黑子与降水的相关性,已经得到证实。一是降水量的年际变化与太阳黑子相对数的年变化有相关性;二是两者的变化周期大体为正正年。
    在太阳活动高峰年,地球上激烈的天气现象出现的机率就明显增加;反之,
地球上天气变化则相对平稳。
    耀斑和太阳风对地球的影响是突发性的,它们以射电爆发和高能粒子喷发的方式放出辐射能,引起地球大气电离层中强烈的电磁扰动(磁暴)、短波通讯中断等一连串反应。
    太阳风对地球的影响,主要是带电粒子流在极地上空轰击高层大气,使其电离而产生极光等。
    本节教材的知识可归纳为:











    本节教材的重点主要是两个方面的:一是太阳辐射对地球的影响;二是太阳活动对地球的影响。难点是如何让学生明白太阳辐射是怎样影响地球大气运动和水循环的,以及太阳活动对地球电离层、磁场的影响。
要突出重点,突破难点,建议:在教法上①通过有关图片、影像资料(或多媒体课件),提供给学生较为直观的知识;②从具体生活、生产实例出发,讨论分析太阳辐射、太阳活动对地球的影响;③有条件的学校,可组织学生进行观测实践,以了解太阳黑子、耀斑的活动。

                              三、教学设计

    本节教材内容虽然比较简单,但涉及的地理概念和地理现象重要而比较抽象,语言虽比较简练,但包含的知识内容较为丰富,需要引导学生认真、仔细阅读和分析。教学中要十分注重运用现代化的教学手段,充分利用图片、影像资料、多媒体课件和教材上的有关阅读材料,把复杂的知识通过学生的直接感观明了化,引导学生深人理解,逐步总结规律,从而掌握知识的内涵。在深入浅出地讲授知识的同时,充分调动学生的积极性,以利于发展学生阅读、分析、空间想像等各方面的能力。
    关于太阳辐射与地球的教学,教师要首先理清知识间的相互联系:
    ①任何物体都以电磁波的形式向外放射能量。
    ②太阳同样放射能量,这种能量就是太阳辐射。太阳辐射可分为电磁波辐射和粒子辐射两种,来自光球的0.3-3.0对微米的电磁波辐射占总辐射量的97%,主要是可见光和少量红外光、紫外光。粒子辐射又称太阳风,主要成分是质子、电子和α粒子。
    ③太阳辐射的能量巨大,与其内部进行的核聚变反应有关。太阳辐射的总能量可以从太阳常数加以计算,大约为3.845× 1026瓦。地球收到的太阳辐射能量只占22亿分之一的份额,大气层还要反射和吸收掉一半左右,剩下的部分传到地面,总量相当于全球发电总功率的10万倍。
    ④太阳内部的热核聚变反应的进行,与太阳的组成成分及内部的高温高压状态有关。
    ⑤由于太阳辐射能量巨大,因而它对地球的影响十分强烈,太阳辐射是地球上能量的源泉。
    现代人类活动离不开能源,目前人类利用的主要能源都与太阳辐射能有关。
    在此基础上,通过模拟演示电磁波及其放射,导出太阳辐射的概念,即太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量。然后用多媒体手段模拟演示核聚变反应的过程及结果(过程:4个氢原子核聚变为回个氦原子核;结果:释放能量,损耗质量),引导学生分析得出太阳辐射之所以能量巨大,是其内部热核聚变反应的结果。
    对于太阳辐射对地球影响的教学,可以通过模拟演示太阳辐射对大气环境、水循环、生物活动的作用,说明太阳辐射是地理环境形成和变化的主要动力;用录像或图片资料演示人类对太阳能的利用等,说明太阳辐射能是人类生产、生活的来源。
太阳辐射与地球部分讲授顺序可考虑:







    关于太阳活动与地球的教学,要以太阳黑子、耀斑与日洱、太阳风为主,结合太阳外部结构图,重点讲述它们主要发生在太阳大气层的不同部位,有着不同现象,以及它们分别对地球的影响。对于太阳黑子的活动,要以它的周期性(11年)为切入点,表明地球气候变化与太阳活动有明显的相关性,太阳活动的强弱也是以太阳黑子的多少为标志的,从而更好地说明太阳活动对地球的深刻影响。
    太阳活动以黑子活动为代表,有大约*年的周期,相应地对地球的气候有明显的影响。黑子的所谓“周期”只是一种统计规律的周期,加上多种周期的组合。太阳本身的自转运动等因素,以黑子活动为表现的太阳活动对地球的影响是非常复杂的。其具体影响机制还不清楚。因此,太阳活动对地球的影响的具体情况,基本上目前是无法预测的,只是影响发生之后再去进行定性的解释。
    关于黑子活动和地球气候等的相关关系,在太阳活动的高峰年,一般地说地球的农业总体丰收的情况占多数,同时也多发生那些具有新闻价值的事件,但由于新闻宣传的有意无意的导向作用,往往会造成一种错觉,似乎是黑子出现多的年份,地球上灾害性事件多些。
    强烈的耀斑发出的短波辐射,可以在几分钟内到达地球,在电离层中引发磁暴,对地球的短波信息传输系统产生干扰,甚至威胁一些航天器的飞行安全。太阳风比短波辐射的速度要慢许多,强太阳风到达地球时,有时也会引发磁暴现象,但是更多的情况是太阳风受到地球磁场的影响,向两极地区发生偏转,在极地上空引发极光现象。太阳风强的时候,极地的极光活跃,绚丽多彩。
    这部分的教学,可按如下顺序进行:







    通过本节的教学,要让学生建立起太阳与地球相对位置和相互运动的关系,
尤其是要让学生明确,地球上的万事万物,离开了太阳就不会存在,太阳是地球上能量的来源。太阳辐射和太阳活动对地球的影响;有利方面是主要的,不利影响是次要的。
    对于本节的教学,建议采用多媒体辅助的教学方法。
    首先,教师可播放关于太阳概况、太阳活动的有关影像资料,然后设问:
    ①地球大气层是风云变幻的,太阳大气层也不是风平浪静的,在太阳表面和内部会有哪些活动现象呢?
    ②你认为促进地球上万物生长、环境演变的动力主要是什么?
    然后导入新课:
    (一)太阳辐射与地球
    1.太阳辐射概念、来源
    教师帮助学生分解太阳辐射的概念,教会学生识记理解概念的方法。
    播放多媒体课件“太阳内部的核聚变反应”
    太阳通过核聚变,损失一部分质量而放出能量。
    教师:任何物体活动都要有能量。绿色植物的生长、大气运动和洋流的能量主要来自哪里?
    学生思考:太阳辐射。
    教师:水和大气的运动是如何促进全球热量平衡的呢?
    学生思考:洋流和大气运动把低纬度的热量送到高纬度,把高纬度的冷空气和冷水送到低纬度,从而实现能量的交换。
    教师可举例说明日常生活、生产所用的能源是来自太阳的能量。
    比如:煤、石油,家里晒衣服,植物生长,太阳能热水器,太阳能发电,还有太阳能汽车等。
    2.太阳辐射对地球的影响
    地理环境形成和变化的重要因素
    人类生产、生活的主要能源
    教师:太阳的大气层可以分为哪几层?
    学生:可分为光球层、色球层和日冕层。
    (指导学生看“太阳外部结构图”)
    地球上许多自然现象,都同太阳息息相关。由于日、地距离的较近,因此,
太阳是地球上唯一能看到其表面细节的恒星。太阳的外部,即太阳大气,由里向外可分为三层:光球层、色球层和日冕层。光球层是太阳大气的最低层,平时用肉眼可观察到的光亮夺目的圆面就是光球层,到达地球的太阳光来自这一层,厚度约 500千米,温度约 6 000K。色球层是太阳大气的中层,位于光球层之上,为太阳圆面上玫瑰色的圆,只有在日全食时肉眼可见,厚度约 2 000千米,温度从底部的 5 000到顶部约几万度。日冕层是太阳大气的最外层,位于色球层之上,其所含质点密度极为稀薄,是太阳大气和星际空间的过渡地带,仅在日全食时肉眼可见,厚度约达几个太阳半径,温度约100万到200万度。
    太阳的大气层不是一汪死水,有时会产生激烈的变化,这种变化就称为太阳活动。
    (二)太阳活动对地球的影响
    1.太阳活动的主要类型
    太阳活动有哪些主要类型,分别发生在哪几层?
    主要类型有黑子、耀斑、日洱、太阳风。黑子发生在光球层,耀斑和日洱发生在色球层,太阳风出现于日冕层。
    太阳黑子活动的规律是什么?
    黑子活动以回四年为周期(引导学生看阅读材料“太阳黑子”)。提问:宇航员为什么穿着由不同材料制成的多层字航服?
    星际空间中,每当耀斑爆发就会释放出很强的无线电波、大量的紫外线、X射线、γ射线,以及高能带电粒子,再加上其他宇宙射线,穿上宇航服主要是为了防止辐射。
    太阳活动对地球有什么影响呢?
    2.太阳活动对地球的影响
    太阳活动对地球的影响主要表现在哪几个方面?
    对地球的气候、电离层、地球磁场的影响。
    黑子相对数的变化周期大约为回回年,数目多的年份称为太阳活动高峰年,数目少的年份称为太阳活动低峰年。年降水量年际变化周期大约也是*年,二者是有联系的。
    太阳黑子相对数变化与厄尔尼诺现象也有一定的相关性,太阳黑子数相对多的年份,厄尔尼诺现象就极易发生。
    太阳活动对电离层、地球磁场又产生怎样的影响?
    耀斑爆发,使无线电短波信号受影响,使通信衰减或中断。地球磁场受扰动,产生“磁暴”现象,磁针不能正确指示方向,太阳风导致极光现象,等等。
    (1)对气候的影响
    (2)干扰电离层
    (3)磁暴
    学法指导:课文知识题解法
    课文知识题解法实际上就是按照程序教学法的原理,将新学内容分成许多小单元,按先浅后深,先易后难的顺序,分层次进行学习。如:
    太阳辐射能量来源,可以设计成下列问题。
    例 太阳内部核聚变反应的条件是       的环境和      。
[解题思路]太阳内部最丰富的元素是氢,太阳的热核反应是氢核聚变为氦核的过程。这个过程离不开两个条件:一是与太阳内部的组成物质有关,二是太阳内部高温、高压的环境。这种聚变使太阳产生质量亏损而释放出大量的能量,使太阳发光的就是这种能量。














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