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人教版高中地理必修第一册
第二章　地球上的大气
地球上的大气是必修一的重点,这一章有很多的地理概念,要求学生具备一定的理性思维,地理成因偏多,还有大量的地理概念、地理规律,对于学生而言有一定难度。大气组成和垂直分层是让学生初步了解大气的组成成分,为后面的学习作基础铺垫。
大气的受热过程要求学生把握三种辐射之间的能量转化关系,明确大气的根本热源是太阳辐射,直接热源是地面,理解大气的热力作用包括削弱作用和保温作用,并学会运用这两种作用解释生产和生活中的一些现象。例如大气的温室效应,要求学生理解大气运动的根本原因是大气受热不均,即由太阳辐射的纬度差异和下垫面热力性质差异引起,说明不同形式的热力环流的形成过程。运用等压线分布图判读大气的水平运动,会画近地面和高空中的风。本章的内容是自然地理部分的核心,是学习必修一后续章节的基础。
本章的问题研究“何时‘蓝天’常在”,通过一些直观的数据让学生明确大气污染及其危害,明确我国近些年来大气污染较为严重的原因,以及让学生讨论何时“蓝天”常在,寻找治理大气污染的各种途径,从而落实到人地协调观这一核心素养。
本章知识是自然地理部分的核心,学生在初中时对这部分知识学习的很少,这部分知识也有一定的难度,例如等压面的判读,很多概念比较抽象并且知识的内在逻辑性较强,因此学习本章知识,应该放慢节奏,让学生结合问题充分思考,把原理充分理解透彻,紧密结合图片、多媒体或VR动态演示等教学手段,提高学生的思考能力和思维品质。
教学建议:1.结合学生的生活实际来理解知识,例如让学生说出在飞机上看到的一些现象;雾天发生时的天气情况是怎样的 深秋树木涂白有什么作用呢 现在的节能房为什么能节能呢 通过一些新知识和新案例,贴近学生的生活,让学生能观察到并积极思考,让学生感受到地理是一门非常接地气的学科,从而调动学生学习的兴趣。
2.组织一次大气污染的知识讲座,让学生讨论治理大气污染的措施有哪些,引导学生热爱科学、热爱生活,关注我们生存的大气环境存在哪些问题以及如何解决。
重点:1.大气的垂直分层,各层的特点以及与人类活动的关系。
2.大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用,用其解释各种现象。
3.热力环流形成过程。
4.大气的水平运动——风,近地面和高空中风向的确定方法。
难点:1.太阳辐射、地面辐射、大气辐射之间的关系,以及运用大气受热过程原理解释各种现象。
2.近地面和高空中水平和垂直方向上气压大小判断,以及等压面的判读。
3.地转偏向力对大气运动方向的影响。
新授课 4课时
单元复习课 1课时
第二章　地球上的大气
第一节　大气的组成和垂直分层
教学目标
序号 内容目标 核心素养目标
1 结合生活、生产的实践经验,了解大气的组成成分并掌握它们的作用。 地理实践力
2 绘制大气垂直分层示意图,掌握大气层的结构,理解各层的特点及与人类的关系。 综合思维
3 了解人类活动对大气成分与含量的影响。 人地协调观
教学重难点
重点:大气组成与垂直分层对人类的影响。
难点:大气各层运动状况与温度变化。
教学方法
教法:通过展示图片、绘制大气垂直分层示意图、合作探究等方式,引导学生分析得出大气各层特点,并能理清各特点的成因及相互联系,培养学生的综合思维能力;结合学生的生活体验,将各层的特点和人类相关的活动联系起来,从而突破重难点。
学法:通过绘制大气垂直分层示意图,加深对大气各层特点及成因的理解与巩固;通过合作探究、分享生活体验等方式,了解掌握大气层与人类的关系以及人类活动对大气成分的影响。
课时安排
1课时
教学准备
图片、纸、笔、多媒体设备。
【导入新课】播放自由落体运动物体视频,讲述奥地利“坠落人”升空后从39千米高空跃下事迹。提问学生39千米高空的大气与近地面的大气有哪些不同 为什么这个人要穿特制的宇航服
【学生活动】观看视频,思考宇航服主要是为了适应39 km高空大气稀薄、温度低的环境。由于地球引力减弱,高空大气与近地面大气相比,密度降低、氧气和水汽含量减少。
(设计意图:情景教学,启发学生思维,用新奇事物吸引学生注意力并引发思考,由此转入地球大气的物质组成和垂直分层的教学。)
【出示目标】教师解读学习目标,帮助学生理顺本节要学习的主要内容、学习方法和需要达到的程度。
一、大气的组成
【学生活动】自主阅读教材,绘制干洁空气成分的体积分数图,分别讲述干洁空气定义,氮气、二氧化碳、氧气、臭氧等物质组成成分的作用,从教材中整理知识,用表格对比记忆。
干洁空气成分的体积分数(25千米以下)
【教师活动】补充各大气成分的主要功能以及对人类活动的影响。
干洁空气
(设计意图:自主学习,整合教材知识,梳理要点,通过对比区分降低记忆难度。)
【学生活动】列举实例,说明蒸发吸热、凝结散热,明白雨的形成条件与过程。
雨的形成条件
(设计意图:结合生活体验,使学生理解得更加深入和系统。)
【教师活动】结合教材中二氧化碳体积分数变化图,要求学生观察二氧化碳体积分数变化规律,并结合生活、生产中的实例解释其体积分数上升的原因。从中归纳出人类活动会影响大气成分和含量,不合理的生产、生活方式会排放大量污染物,对生态系统和人类生存产生不利影响。
【学生活动】二氧化碳体积分数逐年快速升高,主要原因是化石燃料的大量使用和森林面积的减少,这样会导致二氧化碳排放得多而吸收得少。在此过程中,明白人类活动会对生态环境产生危害,在发展经济的同时要注意环境的保护,选择绿色生产和可持续发展。
(设计意图:活动探究,增加课堂互动,加强情感教育,培养学生可持续发展观念。)
二、大气的垂直分层
【教师活动】借助大气的垂直分层示意图讲解大气垂直分层的依据、海拔和内部特征,举实例加以证明。例如利用“高处不胜寒”讲解对流层气温随海拔升高逐渐降低。绘制简单示意图推断大气垂直运动和水平运动等。从气温变化、大气运动和物理特性等方面讲解大气的垂直分层与人类活动的影响。
【学生活动】对流层气温随海拔升高而降低,包含了几乎全部的水气和杂质,以垂直方向的对流运动为主。平流层气温随海拔升高而升高,含有臭氧,氧气稀薄,以水平方向上的平流运动为主。高层大气温度先降低后升高,电离层和流星现象分布于此。
(设计意图:结合生活实际,绘制示意图,加强知识梳理,学习对生活有用的地理。)
【合作探究一】
2018年3月12日,一架自孟加拉国飞往尼泊尔的客机在降落期间失事,造成数十人遇难。
结合材料探究下列问题。
(1)空难多数发生在飞行的哪一阶段 为什么飞得越高越安全
(2)臭氧层位于大气的哪一层 为什么臭氧被誉为“地球生命的保护伞”
【学生活动】小组合作讨论,展示答案。
【教师点拨】
(1)提示:空难多发生在起飞或降落阶段,这一阶段处于对流层,对流层大气对流旺盛,天气多变。当飞机穿越对流层在平流层飞行时,天气晴朗,大气稳定,能见度好,飞行安全。
(2)提示:平流层。臭氧能大量吸收太阳紫外线,保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害。
【归纳提升】
大气的垂直分层及特点
分层 高度范围 主要特点 成因 与人类的关系
①对流层 低纬度地区:17~18千米 中纬度地区:10~12千米 高纬度地区:8~9千米 气温随高度升高而递减(每升高100米,气温大约降低0.6 ℃) 地面是对流层大气的直接热源 人类生活在对流层底部,与人类关系最密切
大气对流运动显著 该层上部冷、下部热
高度随纬度增加而递减 低纬度地区受热多,对流旺盛,对流层高度高
天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、杂质集中在该层,对流运动易成云致雨
②平流层 自对流层顶部至50~55千米高空 气温随高度增加而迅速上升 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障,利于高空飞行
22~27千米范围内形成臭氧层 臭氧含量达到最大值
以平流运动为主 该层大气上热下冷,大气稳定
天气晴朗 水汽、杂质少,气流平稳
③高层大气 平流层以上的大气 自平流层顶部,气温随高度增加先递减,随后递增 开始没有臭氧吸收紫外线,气温下降;随后大气吸收了更短波长的太阳紫外线,温度持续上升 80~500千米高空有若干电离层,对无线电通信有重要作用
80~120千米高空的流星 来自太空的流星体在此燃烧
大气密度极小 距地面远,受到的引力小
【合作探究二】对流层逆温现象及其影响
大气污染中毒事件大都与逆温有关,如果连续出现几天逆温,大气污染物就会大量累积,易发生大气污染中毒事件。如1952年发生在英国伦敦的烟雾事件与大雾和逆温有关,工厂和千家万户排出的烟尘、二氧化硫滞留在城市上空,4天内有5 000人死亡。发生在比利时的马斯河谷烟雾事件和发生在洛杉矶的光化学烟雾事件等均与逆温天气有关。
结合材料探究下列问题。
为什么逆温会加剧大气污染
【学生活动】小组合作讨论,展示答案。
【教师点拨】
提示:一旦出现逆温现象,对流层大气便会出现上热下冷的状态,该状态阻碍了空气的垂直对流运动,妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散,几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子罩在城市的上空,近地面的污染物“无路可走”,只好“原地不动”,越积越厚,烟尘遮天蔽日,空气污染势必加重。
本节课立足核心素养,顺利完成教学目标,学生自主学习、合作探究和教师引导讲解相辅进行,体现学生主导地位,并培养学生的绘图和分析能力。注重联系生活实际,完成对大气各层和人类活动联系的学习。不足之处,逆温部分的学习,通过合作探究做了一定的了解,但是没有形成完整深入的体系分析,可在后续的学习和做题中进一步巩固和深入。
第一节　大气的组成和垂直分层
一、大气的组成
水汽和杂质
干洁空气
二、大气的垂直分层
1.对流层
2.平流层
3.高层大气
一、对流层逆温现象及其影响
1.气温垂直递减率的变化
正常情况下,海拔每升高100米,气温下降约0.6 ℃,但在不同的地点和不同的时间,可能会小于0.6 ℃或者大于0.6 ℃,气温垂直递减率越大,大气对流运动越强烈。如下图表现为曲线变陡或变缓。在②情况下,大气的对流运动减弱,大气比较稳定;在①情况下,大气的对流运动更加强烈。
2.逆温现象
在一定条件下,对流层的某一个高度范围内会出现气温随高度增加而上升的现象(即下冷上热现象),就是逆温现象。若由地面到高空气温垂直递减率每100米下降的温度低于0.6 ℃,也属逆温现象。逆温现象有以下三种类型:
(1)辐射逆温
这是最常见的类型,是由地面辐射强烈冷却形成的,常出现在晴朗无云的夜间和日出前,形成和消失过程如下图所示:
(2)平流逆温
当暖空气水平移动到冷的地面或水面上,会发生接触冷却作用。越接近地表,降温越快,于是产生逆温现象。
(3)锋面逆温
在锋面上,如果冷暖空气的温度差异比较显著,由于暖空气位于锋面之上,而冷空气位于锋面之下,也会产生明显的逆温现象。
3.逆温现象对人类生产、生活的影响
(1)出现多雾天气
早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系,它使能见度降低,给人们的出行带来不便,甚至导致交通事故发生。
(2)加剧大气污染
由于逆温现象的存在,空气垂直对流运动受阻,造成近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康,如果位于盆地内,将会更加严重。
(3)对航空造成影响
逆温现象如果出现在低空,多雾天气给飞机起降带来麻烦。而逆温现象如果出现在高空,空气对流运动受阻,飞机飞行平稳,同时万里晴空使能见度提高,使飞行更加安全。
二、试题荟萃
美国东部时间1986年1月28日上午11时,“挑战者号”航天飞机在美国佛罗里达州(27°39'N)发射,发射后在14.6千米的空中解体,残存的驾驶舱在惯性作用下升至19.8千米的高空,随后开始自由落体,然后坠落海面。下图示意地球大气垂直分层。据此回答1~3题。
1.“挑战者号”解体时,位于地球大气的(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　
A.对流层
B.平流层
C.高层大气
D.电离层
2.“挑战者号”残存的驾驶舱从开始自由落体到坠落海面的过程中,周围大气温度的变化是(　　)
A.越来越高 B.越来越低
C.先降后升 D.先升后降
3.地球大气层中(　　)
A甲层中的臭氧层能强烈吸收紫外线
B.乙层中天气现象复杂多变
C.乙层中的电离层对无线电通信起重要作用
D.丙层中的极光现象是重要的旅游资源
【答案】1.A　2.C　3.D
民航客机在飞过蔚蓝的天空时,其身后经常拖着白色的尾巴,被称为航迹云(下图)。当客机水平飞行在气温为-60~-40 ℃的大气层且空气湿度较大的条件下,客机飞过才容易产生航迹云。据此回答4~5题。
4.判断客机水平飞行过程中更容易产生航迹云的是 (　　)
A.对流层中部
B.平流层顶部和高层大气底部
C.平流层中部
D.对流层顶部和平流层底部
5.2018年5月23日,上海城区的天空出现横贯东西且长时间停留的航迹云,颇为壮观。据此推测上海当日(　　)
①天气晴朗少云　②有较大的风　③空气质量优良　④相对湿度较小
A.①③ B.②④ C.①② D.②③
【答案】4.D　5.A
【解析】第4题,客机水平飞行于平流层,而平流层中水汽含量很少,要产生航迹云空气湿度应较大,所以应该在对流层顶部和平流层底部。第5题,要出现长时间停留的航迹云,必须具备云形成的条件——无风或风比较小、相对湿度较大。我们能看到航迹云则需要较好的能见度,天气晴朗、空气质量优良具备上述条件。
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