课题：大气的组成和垂直分层

【课程标准】

运用图表等资料，说明大气组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。

【学习目标】

1、运用图表等资料，说明大气的组成及其生产、生活的联系。

2、运用图表等资料，说明大气的垂直分层及其生产、生活的联系。

3、通过情境教学认识气象学家格莱舍的科学家精神，自觉树立科学探究意识。

【学习重难点】

重点：运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。

难点：运用图表等资料，分析大气的组成和垂直分层与人类活动的联系。

【教学环节】

【导入新课】视频1展示。

大家好，今天我们乘坐1862年的热气球去探索大气的组成和垂直分层。

    《热气球飞行家》由真实事件改编，讲述了1862年的伦敦， （气象学家）詹姆斯·格莱舍与（飞行员）艾米莉亚·任搭乘热气球“猛犸”进行科学探险的故事。他们的任务是打破此前法国人23000英尺（约7000米）的热气球升空记录，并获得大气更精确数据，尝试进行天气预报。

根据现代的技术我们了解到地球上的大气可以分为对流层、平流层、高层大气。我们一起来看一下他们的划分界限。对流层的高度是12千米，平流层的高度是55千米，他们的划分，我们主要是依据温度、密度和大气运动状况。

正如气象学家格莱舍在英国皇家协会的演讲一样，在混沌中寻找秩序，这不正是科学家的责任吗？

我们以《热气球飞行家》为载体，在低空徘徊、云层遇险、产生分歧、现代技术四个阶段依次来认识大气层。

环节一：低空徘徊——大气的组成和垂直分层

视频2展示

探究思考1：“猛犸”上升至伦敦300米高空时，观察到天空灰白而非蔚蓝，你认为可能是什么原因导致的？

材料一：英国自工业革命以来二氧化碳排放量变化图，英国工业革命时期的城市面貌图

1862年的英国伦敦，第一次工业革命以来，大量的煤炭燃烧带动了英国工业的发展，排放二氧化硫、二氧化碳等气体，影响了大气成分，还会产生大气污染，进一步影响人类的生活、生产以及身体健康。

正是由于人类活动影响了大气成分，所以我们应该理解这两者之间的关系，从而进一步树立协调的人地思想观。

【承转】：空气的成分在人类历史中时相对稳定的。

探究思考2：大气由哪些部分组成？各有何特点？

低层大气是指25千米以下，主要有干洁空气、杂志、水汽组成。

水汽和杂志：影响地面和大气的温度；是成云致雨的重要条件。

总结形成降水的基本条件：

充足的水汽

凝结核

冷却凝结使空气中的水汽达到饱和状态

环节2：云层遇险——大气的垂直分层

观看视频3

探究思考3：云雨现象主要出现在大气的哪一层中？云雨现象形成的原因是什么？为何向上方也可以闯出暴风雨？

①受重力影响，空气、水汽、杂质多集中在近地面；

②大气被地面加热后膨胀上升；下冷上热的格局促进了大气的相对运动，即对流；

③水汽在上升过程中遇冷凝结，形成一系列天气现象。

解析：积云是由气块上升、水汽凝结而成，多出现在600～2000米的高度，继续向上水汽含量减少则凝结难以继续。

    现代民航有时也会视情况采用拉升高度的飞行方式躲避雷暴。

完成表格：

环节4：产生分歧——科学家精神

两人到达了法国人之前到达的23000英尺（约7000米）的高度，面临着继续上升或者下降的选择。

思考4：你支持气象学家格莱舍（上升）还是飞行员任（降落）？试说明理由。

小组讨论，学生回答

如果继续上升，他们将会面临哪些危险？（低温、缺氧、低湿、低压）格莱舍在热气球里放了一些信鸽，以便于每隔一段时间把记录的数据让信鸽传递出去，当他们到达7000高空的时候，已经达到零下10摄氏度，再把信鸽拿出来时，发现已经冻死了。

而对他们而言，记录已经被打破。天气预报的数据大部分都来自于这一层。

探究5思考5：“猛犸”继续上升，最终升至创纪录的36000英尺（约11000米）并降落。该高度位于大气层的哪个位置？

他们因为低压、缺氧，已经出现昏迷、幻听、鼻出血等症状，这些也正反映了两位科学家舍生忘死、献身科学的崇高精神，感受到科学家们成功不必在我，功成必定有我的甘为人梯将掖后学的精神。

12千米是对流层的平均厚度，该数值的高低主要又取决于对流运动的强弱。一般情况下低纬厚、高纬薄；夏季相对较厚、冬季相对较薄。对流层的高度因时因地而异。

1862年，伦敦，北纬51°，11000米这个高度，已经到达了平流的底部，正是由于到达了这里，气象学家格莱舍发现了大气的分层现象。

环节5：现代技术——大气的垂直分层（平流层和高层大气）

思考6：若“猛犸”得以继续上升，基于现代观测技术会发现平流层与高层大气的哪些特征？将以下现象或特征归类。

利用现代气象观测技术，完成前人未完成的心愿。

19世纪60年代，建立气象观测网，绘制风暴预警与天气图；

20世纪初，发明无线电探空仪；

40年代起，建立气象雷达与气象火箭探测网；

60年代起，气象卫星开始运用；

70年代起，完整的大气科学体系逐步建立。

我国大气探测：从人工、地面到自动、三度空间的飞跃

创建自立阶段（1949-1966）

       新中国成立初期，大气探测面临仪器缺乏。50年代基本自给。

恢复发展阶段（1967-1989）

       文化大革命10年遭受一定的破坏，80年代后期，模拟天气雷达和数字化天气雷达两代发展。1988年、1990年发射了两颗风云一号极轨气象卫星。

现代化建设阶段（1990-至今）

       大气监测自动化推进大气探测技术自动化，实现高时间、高空间密度获取大气监测信息。实现了每小时甚至每10分钟实时资料上传、下发，全国资料共享。

总结：大气的垂直分层

我们以发现的名义探索天空，寻找新的东西，改变世界。——格莱舍

结语：热气球飞行家的原型来自于真实人物格莱舍（剧中格莱舍）和考克斯威尔（剧中任小姐），也正是他们的冒险。1.他们发现了大气层的复杂性。2.他们发现大气是分层的。每一层都有不同的温度湿度和风向。3.他们为科学预测天气奠定了坚实基础。

科学发展是一个连续的过程，在任何历史发展的过程中科学研究均有其进步性和局限性。今之成就亦是明之起点，现代的科学研究市基于各种时代科学家发现、论证、推翻、重构的整体过程，因此我也希望我们班级的同学能够赓续使命，潜心研究的奉献精神，在探索之路上培养创新精神和创新意识。

最后给大家看看我国的气象类专业的院校、专业和培养方向。

【反思】本节课以科学家精神贯穿全课堂，利用热气球飞行家电影片段，串联起《大气的组成和垂直分层》知识点，课堂分为4个篇章：低空徘徊、云海遇险、产生分歧、现代技术。每一个篇章分别对应知识：大气的组成和与人类活动之间的关系、对流层、科学家精神、平流层和高层大气。最终回归到科学家是如何探索知道大气圈层和物质组成，形成科学发展的过程经历了想象-实证-公认-更替的过程，培养了学生的探索和创新精神，有助于科学家精神的传承。