必修一第二單元 問題研究  為什么市區(qū)氣溫比郊區(qū)高

問題研究  為什么市區(qū)氣溫比郊區(qū)高●三維目標(biāo)知識(shí)與技能1.認(rèn)識(shí)什么是熱島效應(yīng)，培養(yǎng)探究能力。2.引導(dǎo)學(xué)生將熱力環(huán)流原理應(yīng)用到城市熱島環(huán)流的分析之中，理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固所學(xué)知識(shí)。3.培養(yǎng)學(xué)生的資料分析能力，分析城市熱島效應(yīng)發(fā)生的原因，并能提出減弱城市熱島效應(yīng)及其影響的建議。過程與方法1.在所學(xué)熱力環(huán)流原理的基礎(chǔ)上，分析城市熱島效應(yīng)發(fā)生的原因。2.以探究學(xué)習(xí)方式進(jìn)行問題研究。從等溫線分布圖中發(fā)現(xiàn)問題，從景觀圖片中分析產(chǎn)生問題的原因，討論問題會(huì)帶來的影響。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的素養(yǎng)和態(tài)度。2.培養(yǎng)學(xué)生的合作和團(tuán)隊(duì)精神。●教學(xué)重點(diǎn)1.培養(yǎng)學(xué)生提取、分析地理信息的能力和表達(dá)能力。2.引導(dǎo)提出減弱城市熱島效應(yīng)及其影響的建議。●教學(xué)難點(diǎn)1.學(xué)生資料分析能力的培養(yǎng)。2.理論聯(lián)系實(shí)際能力的培養(yǎng)。●教具準(zhǔn)備多媒體設(shè)備，集成的相關(guān)課件●課時(shí)安排1課時(shí)●教學(xué)過程［新課導(dǎo)入］師：xx年2月19日，成都迎來了9年一遇的降雪。雪花飛舞、愉悅?cè)诵牡臅r(shí)候，市民也發(fā)現(xiàn)，在離市中心不到20千米的三圣鄉(xiāng)，雪花飄落在綠色的樹葉和盛開的花瓣上，白茫茫的銀裝頓時(shí)讓色彩斑斕的地方變成了北國風(fēng)光。遺憾油然而生，成都城區(qū)雖然飄落著同樣的雪花，但城市像一個(gè)“火爐”，雪不著地就沒影了。為什么雪花不給城里人玩耍的機(jī)會(huì)呢？（來源：四川在線—華西都市報(bào)  ??四川在線－02－26 07：02：20）生：是城市熱島效應(yīng)的影響。師：正確。四川省專業(yè)氣象臺(tái)預(yù)報(bào)員吳德仁說，降雪當(dāng)天，郊區(qū)最低氣溫降到了0 ℃，但城區(qū)溫度卻保持在2 ℃左右。所以，市民在城外可以欣賞到銀裝素裹的動(dòng)人雪景，而雪花飄落到城區(qū)時(shí)，城里2 ℃的溫度使雪花瞬間化成了水。我們今天要研究的課題就是：為什么城市氣溫比郊區(qū)高？（板書）問題研究  為什么城市氣溫比郊區(qū)高？推進(jìn)（新知識(shí)傳授）［教師精講］（投影）課題研究思路：

師：請(qǐng)大家按照投影上的課題研究思路來展開研究。（投影——資料1）圖2.29“城市熱島效應(yīng)示意圖”，資料分析：1.描述圖中氣溫曲線的特點(diǎn)。2.總結(jié)什么是城市熱島效應(yīng)。師：上個(gè)星期日我們請(qǐng)家住市中心的幾個(gè)同學(xué)和家住郊區(qū)的幾個(gè)同學(xué)分別在早上8：00、下午14：00、晚上20：00同時(shí)測(cè)量居住地附近的氣溫。請(qǐng)大家上臺(tái)展示。生：（分別上臺(tái)展示測(cè)量結(jié)果）（投影表格）教師同時(shí)錄入學(xué)生測(cè)得的氣溫?cái)?shù)據(jù)并演示出來。

            地點(diǎn)氣溫（℃）時(shí) 間

市中心

距市中心5 km

（市中心外圍）

距市中心10 km

（近郊）

距市中心15 km

（近郊）

8：00

14：00

20：00師：（按市中心到遠(yuǎn)郊的順序及時(shí)間的順序，把學(xué)生測(cè)得的氣溫?cái)?shù)據(jù)列表比較）請(qǐng)大家看投影圖示，讀圖分析。同時(shí)，再對(duì)照我們同學(xué)測(cè)得的不同地點(diǎn)不同時(shí)刻的氣溫?cái)?shù)據(jù)，看看你能得出什么結(jié)論。生：（分組合作討論）1.圖中氣溫曲線的特點(diǎn)是：城市中心的氣溫高于郊區(qū)，城郊居民區(qū)的氣溫高于農(nóng)田。生：（分組合作討論）2.城市熱島效應(yīng)：就是一種城市氣溫比郊區(qū)高的現(xiàn)象。（過渡）師：大家分析得很準(zhǔn)確。每當(dāng)炎炎烈日之下，我們?nèi)淌苤�城市里的高溫酷暑，切身的體會(huì)使我們不由得要問：是什么因素導(dǎo)致了城市的熱島效應(yīng)？請(qǐng)看投影，分析資料。（投影——資料2）圖2.30、圖2.31，資料分析：1.對(duì)比以上兩幅圖片，討論城市熱島效應(yīng)產(chǎn)生的原因。2.除了照片上提示的原因外，想一想還有哪些因素可能導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)。生：（合作討論）1.地表覆被的不同是城市熱島產(chǎn)生的一個(gè)原因。生：（合作討論，參考課前收集資料）2.盛夏季節(jié)，城市里熱浪滾滾，到了郊區(qū)，人們明顯感到?jīng)鏊�了許多。在城市里，人們大量地燃燒石油、煤氣、煤炭等燃料，燃料中的化學(xué)能大部分轉(zhuǎn)換成機(jī)械能、電能，其余的則轉(zhuǎn)化為熱能，直接釋放到空氣中。大城市有幾十萬輛汽車，每天要排放大量尾氣，這些汽車尾氣的溫度都在100 ℃以上，這就大大影響了城市的氣溫。城市中的建筑物鱗次櫛比，水泥或柏油地面的街道縱橫交錯(cuò)，因而造成城市下墊面的性質(zhì)與郊區(qū)不同。城市的建筑物和深色路面，在白天會(huì)大量吸收太陽輻射熱，并且很快地升溫。因此城市成了一個(gè)巨大的“熱島”。此外，由于空氣中存在著大量煙塵和各種氣體污染物，因而在城市上空形成了云和霧。這些云霧在夜間減少地面的有效輻射，使得地面降溫減緩。這些特殊的條件使城市具有“熱島效應(yīng)”，即城市比郊區(qū)、田野氣溫高。城市有許多高樓大廈。重重疊疊的高樓大廈組成了龐大的人造屏障，當(dāng)較冷的空氣從郊區(qū)流向城市里，這些人造屏障就會(huì)阻擋空氣的流動(dòng)，這樣大部分冷空氣就被阻擋在城市外面。這也是造成城市比郊區(qū)氣溫高的原因。“熱島”的強(qiáng)度通常和城市大小有關(guān)。幾萬到十幾萬人口的小城市市區(qū)和郊區(qū)氣溫相差2～3 ℃；數(shù)十萬人口的中等城市，市區(qū)和郊區(qū)相差3～5 ℃；而數(shù)百萬人口的大城市，市區(qū)和郊區(qū)氣溫可相差5 ℃以上。“熱島效應(yīng)”反過來又使城市耗電及用水量大增，夏天要想降低1 ℃比冬天升高1 ℃用電量要大得多。這樣，又要耗掉大量能源，造成更多廢熱，進(jìn)一步加強(qiáng)“熱島效應(yīng)”及其他氣候效應(yīng)。師：據(jù)估算，城市白天吸收儲(chǔ)存的太陽能比鄉(xiāng)村多80%。到了晚上，城市降溫緩慢，因此夏季前半夜便仍感悶熱。還有，晴天的夜間城市上空常有逆溫層存在，它阻礙了熱量向高空擴(kuò)散。（投影——資料3）圖2.32，資料分析：1.熱島環(huán)流產(chǎn)生的原因是什么？2.這種環(huán)流會(huì)對(duì)市區(qū)大氣污染物的擴(kuò)散產(chǎn)生哪些影響？3.還會(huì)產(chǎn)生哪些影響？4.我們應(yīng)該如何避免這種影響？生：（分組合作討論）1.市區(qū)的氣溫高于郊區(qū)的氣溫，冷熱不均造成市區(qū)的大氣受熱膨脹上升，到一定高度向郊區(qū)擴(kuò)散，近地面形成較低氣壓；郊區(qū)氣溫較低的大氣收縮下沉，近地面形成較高氣壓，大氣向氣壓較低的市中心擴(kuò)散。這樣就在市中心和郊區(qū)之間形成了大氣的熱力環(huán)流。師：請(qǐng)大家根據(jù)熱力環(huán)流原理繪制出城市和近郊大氣流動(dòng)的示意圖。（引導(dǎo)學(xué)生繪圖）師：（對(duì)學(xué)生熱力環(huán)流原理的應(yīng)用水平進(jìn)行評(píng)價(jià)）這種環(huán)流對(duì)城市大氣污染有什么樣的影響？生：（分組合作討論）2.城市的熱島效應(yīng)對(duì)大氣污染的擴(kuò)散有一定的影響。由于城市好像一個(gè)“熱島”，熱氣不斷上升，形成一個(gè)低壓區(qū)，郊區(qū)的冷空氣向市區(qū)侵入，將郊區(qū)工廠的大氣污染物帶到市區(qū)，加上城區(qū)污染源又多，城郊和城區(qū)的污染物都向市中心集中，而原由市區(qū)擴(kuò)散到郊區(qū)的污染物也隨之重新聚集在城市上空，持久不散。由于城市熱島效應(yīng)所影響的高度一般只能達(dá)到地面以上100～300米的低空，城市上空的云、霧會(huì)增加，使有害氣體、煙塵在市區(qū)上空累積，市中心往往成了城市中大氣污染物濃度最高區(qū)，形成遠(yuǎn)比郊區(qū)嚴(yán)重的大氣污染。生：（分組合作討論）3.熱島效應(yīng)在某些地區(qū)也有好處。比如在高緯都市區(qū)可采深色建筑以增強(qiáng)熱島效應(yīng)。如北歐等高緯度地區(qū)，都市熱島效應(yīng)對(duì)都市較為有利：因溫度較高，冬季積雪較少，可節(jié)省清雪費(fèi)用，可減少暖氣消耗。生：（分組合作討論）3.由于工業(yè)、生活排放的各種污染物集中于市區(qū)，容易形成酸霧、油霧、煙霧、光化學(xué)霧等，所以城市霧氣多。生：（分組合作討論）3.城市的熱島效應(yīng)威脅著市民的生活和健康，醫(yī)學(xué)研究表明，環(huán)境溫度與人體的生理活動(dòng)密切相關(guān)。環(huán)境溫度高于28 ℃時(shí)，人們就會(huì)有不舒適感；溫度再高就易導(dǎo)致煩躁、中暑、精神紊亂；氣溫高于34 ℃，并伴有頻繁的熱浪沖擊，還可引發(fā)一系列疾病，特別是使心臟、腦血管和呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率上升，死亡率明顯增加。此外，高溫還可加快光化學(xué)反應(yīng)速率，從而提高大氣中有害氣體的濃度，進(jìn)一步傷害人體健康。生：（分組合作討論）3.在“熱島效應(yīng)”的作用下，城市中每個(gè)地方的溫度并不一樣，而是呈現(xiàn)出一個(gè)個(gè)閉合的高溫中心。在這些高溫區(qū)內(nèi)，空氣密度小，氣壓低，容易產(chǎn)生氣旋式上升氣流，使得周圍各種廢氣和化學(xué)有害氣體不斷對(duì)高溫區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充。在這些有害作用下，高溫區(qū)的居民極易患上消化系統(tǒng)或神經(jīng)系統(tǒng)疾病，此外，支氣管炎、肺氣腫、哮喘、鼻竇炎、咽炎等呼吸道疾病人數(shù)也有所增多。夏季因中暑而叫急救車上醫(yī)院的人數(shù)增加。生：（分組合作討論）3.美國宇航局的一項(xiàng)新衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果證實(shí)，熱島效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致城市地區(qū)降雨量顯著增加，這一結(jié)果再次提醒人們要重視城市化給氣候變化帶來的影響。謝潑德及其同事對(duì)美國宇航局“熱帶降雨測(cè)量”衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析顯示，受熱島效應(yīng)的影響，城市順風(fēng)地帶的月平均降雨次數(shù)要比頂風(fēng)區(qū)域多28%，在某些城市甚至高出51%。他們還發(fā)現(xiàn)，城市順風(fēng)地帶的最高降雨強(qiáng)度，平均比頂風(fēng)區(qū)域高出48%～116%。由于城市熱島有利于空氣對(duì)流，在城市，出現(xiàn)雷暴、冰雹等強(qiáng)對(duì)流性天氣也比郊區(qū)多。生：（分組合作討論）3.由于城市化對(duì)氣候的這些影響，城市氣候資源也發(fā)生相應(yīng)的變化。一般說，在寒冷地區(qū)，城市的熱量資源有所改善。在炎熱地區(qū)，則更加劇了高溫危害。師：那么我們應(yīng)該如何避免這種影響？生：（分組合作討論）4.減弱城市的熱島效應(yīng)。（過渡）師：剛才我們一起研究了什么是城市的熱島效應(yīng)，分析了城市熱島效應(yīng)形成的原因，討論了城市熱島給城市帶來哪些影響。下面，請(qǐng)你根據(jù)你搜集的資料，對(duì)應(yīng)城市熱島效應(yīng)形成的原因，從吸熱和放熱兩個(gè)方面去考慮，提出減弱城市熱島效應(yīng)及其影響的建議。生：（分組合作探究）高緯都市區(qū)可采深色建筑以增強(qiáng)熱島效應(yīng)。（如北歐等高緯度地區(qū)，都市熱島效應(yīng)對(duì)都市較為有利：因溫度較高，冬季積雪較少，可節(jié)省清雪費(fèi)用，可減少暖氣消耗）低緯度地區(qū)應(yīng)避免建造玻璃帷幕式建筑，以減少太陽輻射熱量的吸收，以免耗費(fèi)冷氣空調(diào)資源。生：（分組合作探究）現(xiàn)在熱島的防治和城市的整個(gè)規(guī)劃是非常有關(guān)系的。要逐步改善城市的布局，統(tǒng)籌安排工廠區(qū)和居民區(qū)，高層建筑不宜太密集，使風(fēng)易于穿過市區(qū)。生：（分組合作探究）還應(yīng)盡可能地避免使人口特別密集。生：（分組合作探究）防治熱島效應(yīng)應(yīng)注意到房屋形狀的設(shè)計(jì)、通風(fēng)的問題。在整個(gè)居民生活用的設(shè)施在散熱方面統(tǒng)一規(guī)劃，也會(huì)降低熱島效應(yīng)的問題。生：（分組合作探究）熱島的效應(yīng)之所以這么突出，原因就之一是污染。污染就好像一個(gè)暖蓋一樣，這樣一個(gè)暖蓋使得下面的空氣無法散發(fā)出去，就相當(dāng)于一個(gè)溫室的問題，更可以加重暖蓋的效應(yīng)。減少污染，使大氣更透明一些，熱島效應(yīng)可能會(huì)有一些緩解。生：（分組合作探究）重新確立交通體系，抑制車輛的廢熱排放量、改進(jìn)鋪路材料，增強(qiáng)路面的透水性等。環(huán)境省的測(cè)算表明，如果建筑物的廢熱排放量減少一半、鋪設(shè)保水性材料道路的普及率達(dá)到50%、有50%的建筑物實(shí)現(xiàn)樓頂綠化，城市市區(qū)的氣溫將下降0.7 ℃，氣溫超過30 ℃的天數(shù)也將減少21.3%。生：（分組合作探究）嚴(yán)禁填湖行為，擴(kuò)大水域面積，有助于降低炎夏熱度。生：（分組合作探究）對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造； 生：（分組合作探究）建設(shè)高層樓房時(shí)有義務(wù)確保相應(yīng)的綠化面積。生：（分組合作探究）國內(nèi)外專家都在積極研究和探索減少“熱島效應(yīng)”的方法。現(xiàn)在，許多城市都認(rèn)識(shí)到“造綠”是改善城市“氣候島效應(yīng)”的好辦法。削弱熱島效應(yīng)，專家認(rèn)為要從大力優(yōu)化生態(tài)環(huán)境做起：增加綠地面積，在路邊、花園和屋頂植樹種草，通過植物吸收熱量。生：（分組合作探究）廣東省政協(xié)委員梁國昭認(rèn)為，盡管廣州近年對(duì)綠化越來越重視，但有不少環(huán)節(jié)仍忽略了“熱島效應(yīng)”因素。比如，為了城市美觀，一度營造出許多城市綠地，其實(shí)這些草坪的生態(tài)功能并不強(qiáng)，它們的蓄水能力較弱，缺少蒸騰作用，并不會(huì)給城市降溫。我們覺得他的意見很有道理。生：（分組合作探究）立體綠化有別于簡單的草坪綠化，經(jīng)過合理布局，立體綠化有開發(fā)占地小、綠化面積大、見效快的功效。“樓頂綠化”即是其一，既能給樓宇降溫，又凈化空氣、美化景觀。 生：（分組合作探究）城市熱島強(qiáng)度和平面結(jié)構(gòu)與綠化程度及其分布有密切的關(guān)系。當(dāng)綠化覆蓋率達(dá)30%時(shí)，氣溫可下降8%；覆蓋率達(dá)40%時(shí)，氣溫可下降10%；覆蓋率達(dá)50%時(shí)，氣溫可下降13%。因此，當(dāng)夏季白天氣溫為38 ℃時(shí)，50%的綠化覆蓋率可使氣溫降低4.9 ℃，基本上消除了城市熱島的威脅。另外，城市中綠化覆蓋率高的地段，都不是高溫中心的所在地。北京市根據(jù)1981年的資料分析，該市夏季熱島分布呈許多中心型，在市區(qū)范圍內(nèi)常形成8～10個(gè)高溫中心，而這些高溫中心都與市區(qū)公園交錯(cuò)，或分布在綠化覆蓋率較低的地方。生：（分組合作探究）綠地增強(qiáng)城市的豎向通風(fēng)。一般情況下，植物葉面的溫度不超過35 ℃，而水泥路面、建筑物表面的溫度則可達(dá)到40 ℃左右。城市中建筑物多的地區(qū)是暖點(diǎn)，加上工廠、鍋爐等人工熱源，形成了一個(gè)個(gè)高溫中心，而公園和多樹木的綠地則是“冷區(qū)”，這樣，綠地附近的較涼空氣就會(huì)不斷地向高溫中心輸送，產(chǎn)生了微小的豎向通風(fēng)，這種通風(fēng)沿著城市的大街小巷穿行，也會(huì)給人們帶來涼爽。小結(jié)：剛才我們一起研究了什么是城市的熱島效應(yīng)，分析了城市熱島效應(yīng)形成的原因，討論了城市熱島給城市帶來哪些影響，并對(duì)應(yīng)城市熱島效應(yīng)形成的原因，提出了許多合理的減弱城市熱島效應(yīng)及其影響的建議。希望大家能繼續(xù)以這種探究的學(xué)習(xí)方式，把我們平時(shí)的各科學(xué)習(xí)搞得更有成效。布置作業(yè)：以“為什么城市氣溫比郊區(qū)高”為題，撰寫一篇小論文。把今天我們一起研究得到的體會(huì)和結(jié)論寫在論文里。●板書設(shè)計(jì)第二章  地球上的大氣問題研究  為什么市區(qū)氣溫比郊區(qū)高