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2.1 天气与气候
【第二单元 大气与气候变化】
八年级下册
为什么同一座山，山脚和山顶的景观、气温相差如此之大？我们爬山时为什么越往上感觉越冷？
地球上的大气像一件外衣一样保护着地球。它抵挡着来自太空的侵袭，形成了复杂多变的天气现象，影响着人们的生活和生产。
人类活动是否影响着大气成分？是否改变着地球气候？未来的气侯变化在多大程度上可以被人类预测？人类又将如何应对未来的重大气侯变化？
一、大气层
从航天飞机上拍摄的大气照片
大气
地球
大气主要集中在距离地表1000km左右的圈层内，随着高度上升，大气逐渐变得稀薄，到距地表5000km处，便接近真空。
作用：
1、大气层存在各种复杂的天气变化
2、使地球昼夜温差比较小
3、阻挡很大部分的紫外线
4、提供生物体呼吸所用的气体
5、阻挡小天体撞击地球
6、是传播声音的介质
我们在爬山时.常会感觉越爬到高处，气温越低。你知道这是为什么吗？
5896米高的乞力马加罗山不仅仅是非洲最高的山，更以独特的地理风貌著称世界。乞力马加罗山可以分成四层，最下面一层是热带雨林，中间的腰部有一条沼泽地带，再上面是高原沙漠，而顶部超过雪线以上的地方则是高山雪峰。
为什么山脚和山顶的气温相差如此之大？
自学：大气温度的垂直分布特点，可以把大气分成几层？
层序 高度 温度分布特点
0
12
55
85
高度/千米
温度/°C
高度/Km
0
12
55
85
-100
-80
-60
0
-20
20
50
大气的温度垂直分布图
大气温度随高度增加而降低
大气温度随高度增加而升高
大气温度随高度增加而降低
大气温度随高度增加而升高
在登山时，人登得越高，大气温度越低。
高层大气温度高、太阳辐射强，银白色的金属外壳可以反射热的辐射，避免高温下外壳熔化。
能否对大气层进行分层？如能分层，你的依据是什么？
对流层
平流层
中间层
暖层
外层
科学上根据大气的温度、密度和物质组成等特点，可以把大气分为五层。
对流层是大气的底层，在两极地区的厚度约为8km，在赤道地区增大到17~18km。对流层集中了地球约75%的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质，具有强烈的对流运动。
先用酒精灯加热U形玻璃管右下角，再点燃线香，将其移到U形玻璃管左侧管口，观察烟的流动路线。
热空气密度小，上升，冷空气密度大，下降，形成了对流
在这一过程中，近地面的水汽和杂质随气流向上输送，并随温度降低而成云致雨，云、雨、雪、雷电等众多天气现象都发生在这一层。
在垂直方向上，暖空气____，冷空气_____，
在水平方向上，空气从____的地方流向____的地方，
形成空气的对流运动。　　
上升
下降
冷
暖
但在特殊的气象条件下，对流层局部也会出现气温随高度上升而上升高的“逆温现象”，此时空气较稳定、大气对流运动受阻，造成污染物不能及时扩散，容易产生雾霾天气，给人们的健康带来隐患。
在南方，以制冷为主的空调为什么要安装在房子的上部？
北方的暖气片为什么要安装在房子的下边？
冷气下沉，容易形成对流，装在上方有利于达到制冷效果。
暖气上升，装在下方容易形成对流，有利于达到制热效果。
2.对流层的厚度随纬度的增加而变小。
赤道对流层最厚：17-18千米；两极对流层最薄：8千米
3.对流层聚集地球3/4的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质。有天气现象
5.对流层最显著的特点：强烈的对流运动
1.大气的最底层，与人类生活最密切。
对流层的特点
4.对流层温度随高度增加而降低
举例说明大气的对流运动对人们生活和生产的影响。
大气的对流运动对人们的日常生活、农业生产、交通运输、能源利用等方面均产生有利价值，也存在不利的灾害性作用。
调节气温，改善居住体感。夏季地面受热快，近地面热空气上升，高空冷空气下沉，形成局地对流，能缓解近地面的闷热感。
影响天气，决定日常出行与防护。对流运动是形成对流雨、雷阵雨的核心原因：夏季午后，地面强烈受热，对流运动旺盛，热空气上升过程中遇冷凝结，易形成短时强降雨、雷电。
3.有利影响：促进作物生长，调节田间小气候。对流雨是农业生产的重要水源；对流微风能促进空气流通，降低作物间的湿度，减少白粉病等喜湿病虫害的发生。让作物叶片充分接触空气，提高光合作用效率。
4.不利影响：引发灾害，破坏农业生产。雷暴、冰雹，砸毁农作物、果树。短时强降雨与雷雨大风，造成田间积水、土壤涝渍，导致作物烂根。
5.对航空运输：直接影响飞行安全
逆温现象
在对流层，气温一般随高度上升而降低，海拔每升高100m，气温约降低0.6℃。但在一定条件下，对流层中也会出现局部气温随高度上升而升高的逆温现象，逆温会使大气污染难以散逸，从而危害人体健康；也会让雾的形成更简单，并且能见度远远低于平时。但逆温现象对于果树种植业等有一定益处。例如，我国新疆的伊犁谷地，逆温现象从10月持续到次年3月，长达半年之久，在这里发展冬暖式蔬菜大棚，可减少保温材料投入，提高经济效益；逆温层坡地还为当地牲畜提供了避寒越冬的理想场所。
大气的各层的特征
暖层
外层
中间层
平流层
对流层
集中了地球3/4的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质。雨、雪、暴雨和大部分云等天气现象，与人类、生物生存密切联系的一层
水汽很少，天气现象少，适合高空飞行，下部的臭氧层吸收紫外线使温度升高。
流星体大部分在这燃尽，是气象研究的上界。
电离层，完成远距离短波无线电通讯。
电话信息和电视图象通过卫星来传送
风雨雷电——
你知道下列物体或现象出现在哪一层吗？
对流层
客机水平飞行——
平流层
流星——
中间层
极光100km~500km ——
暖层
宇宙飞船200km~400km ——
暖层
人造卫星1000km以上 ——
外层
1.地球上的大气层像一件外衣一样保护地球，如果没有大气层.将会发生哪些现象呢？
2.如图甲所示，杯中的蜡烛燃烧一段时间后将熄灭；若将一张纸插入杯中，如图乙所示，则发现蜡烛将一直燃烧下去。请解释其原因。浙教版八下 《2.1.1大气层》教学设计
一、教学内容确定
（一）核心科学概念
大气层的基本特征：大气层的分布范围，大气随高度升高逐渐稀薄的特点，以及大气层对地球和生物的六大保护作用；
大气温度的垂直分布：大气温度随高度变化的规律（升 - 降 - 升 - 降），是大气分层的核心依据；
大气的垂直分层：按温度、密度和物质组成将大气分为对流层、平流层、中间层、暖层、外层五层，掌握各层核心特征；
对流层的核心特点：对流层的厚度分布（赤道厚、两极薄）、物质组成（集中大部分大气质量、水汽和杂质）、温度变化规律，以及强烈的对流运动这一最显著特征；
对流运动与逆温现象：对流运动的形成原因（热空气上升、冷空气下沉）、对天气和人类生活的影响，逆温现象的定义及对环境、生产生活的双重影响。
（二）跨学科概念
结构与功能：大气层的分层结构与各层功能相匹配（对流层形成天气、平流层适合飞行、暖层实现无线电通讯）；
系统与相互作用：将大气层视为地球的保护系统，理解大气与地球、生物、人类活动之间的相互作用；
因果与推理：分析温度变化与大气对流运动的因果关系，推导对流雨、雾霾等现象的形成原因；
模型与表征：通过大气温度垂直分布图、对流运动实验模型，直观表征大气的分层和运动规律；
科学、技术与社会：大气分层知识在航空飞行、无线电通讯、农业生产等领域的应用，逆温现象对环境和农业的双重影响。
二、教学目标（新课标四维目标：科学目标、科学思维、探究实践、态度责任）
（一）科学目标
能说出大气层的分布范围，熟记大气层对地球和生物的六大保护作用；
能描述大气温度的垂直变化规律，掌握大气分层的依据和五层划分，说出各层的核心特征；
理解对流层的核心特点，明确对流层厚度的纬度差异，能解释对流运动的形成原因；
能结合实例说明对流运动对天气现象和人类生产生活的影响，了解逆温现象的定义及双重影响；
能准确判断风雨雷电、客机飞行、流星、极光等现象对应的大气圈层。
（二）科学思维
通过分析大气温度垂直分布图，培养图表分析和归纳能力，能从图表中提取规律并用于大气分层；
通过探究对流运动的形成实验，培养因果推理能力，建立 “温度差异→密度差异→空气对流” 的逻辑链条；
通过分析对流运动、逆温现象的影响，培养辩证思维能力，能客观看待地理现象的有利和不利影响；
通过将大气分层知识与生活实例结合，培养知识迁移能力，能运用科学知识解释生活中的地理现象。
（三）探究实践
能完成 “空气对流运动” 模拟实验，规范操作并观察、记录实验现象，归纳实验结论；
能分析大气温度垂直分布图，根据温度变化规律对大气进行分层，提升图表解读和实操能力；
能结合生活实例（空调、暖气片安装位置），解释对流运动的实际应用，提升知识应用能力；
能通过小组讨论，列举对流运动对生产生活的影响，提升合作探究和表达能力。
（四）态度责任
认识到大气层对地球和人类的重要保护作用，树立保护大气环境的意识，关注大气污染等问题；
体会科学知识与生活、生产的密切联系，激发对大气科学的探究兴趣，增强学习地理科学的主动性；
培养辩证看待地理现象的科学态度，认识到自然现象既存在有利影响，也可能带来不利危害，学会趋利避害；
结合逆温现象对环境和农业的影响，树立因地制宜的生产理念，体会科学知识对农业生产、环境保护的指导价值；
培养合作探究的团队意识，在实验和讨论中学会与他人交流、协作，共同完成探究任务。
三、教学重难点
重点
大气层对地球和生物的保护作用；大气温度的垂直变化规律及大气的垂直分层；
对流层的核心特点，对流运动的形成原因及影响；各大气圈层的核心特征及对应典型现象。
难点
大气温度垂直变化规律的理解和图表分析；对流运动的形成原理及对天气现象的影响；
逆温现象的形成及对环境、生产生活的双重影响；大气分层知识在实际生活中的应用和现象判断。
四、教学准备
教具：大气温度垂直分布挂图 / 课件、空气对流运动模拟实验装置（U 形玻璃管、酒精灯、线香）、大气层分层模型、对流雨形成动画、逆温现象科普视频；
学具：大气分层表格填写单、实验现象记录单、生活实例分析任务卡；
素材：横断山脉垂直景观图、客机飞行、极光、流星等实景图片、空调 / 暖气片安装实景图。
五、教学环节
环节 1：情境导入 —— 景观设问，激发兴趣
展示图片：横断山脉山垂直景观图（山脚热带雨林、山顶高山雪峰），提问：“为什么同一座山，山脚和山顶的景观、气温相差如此之大？我们爬山时为什么越往上感觉越冷？”
补充设问：“地球被一层大气包裹着，这层大气像一件‘外衣’保护着地球，如果没有这层大气，地球会变成什么样？”
引出课题：今天我们就来学习地球的 “保护衣”—— 大气层，探究大气的温度变化、分层规律以及与我们生活密切相关的对流层知识。
【设计意图】以学生熟悉的自然景观和生活体验设问，引发认知冲突，激发探究兴趣；让学生初步感知大气与温度、景观的关联，为后续知识学习做好铺垫，契合新课标 “从生活走向科学” 的理念。
环节 2：新知探究 1—— 大气层的基本特征与保护作用
大气层的分布：结合课件讲解，大气主要集中在距地表约 1000km 的圈层内，随高度上升逐渐稀薄，5000km 处接近真空，强调 “大气是地球的外层圈层，并非均匀分布”；
大气层的保护作用：结合图片和生活实例，逐一讲解6大作用：
形成复杂天气变化；减小地球昼夜温差（保温效应）；阻挡大部分紫外线；
提供生物呼吸的气体；阻挡小天体撞击地球；作为声音传播的介质；
即时小练：提问 “为什么月球上没有天气现象？为什么月球昼夜温差极大？”，引导学生用大气层的作用回答，巩固知识点。
【设计意图】通过直观讲解和实例结合，让学生快速掌握大气层的分布和保护作用；即时小练让学生学以致用，强化知识理解，突出教学重点。
环节 3：新知探究 2—— 大气温度垂直变化与大气分层
大气温度的垂直变化：展示 “大气温度垂直分布图”，引导学生观察：横坐标为温度、纵坐标为高度，找出温度随高度的变化规律 ——0-12km（降低）→12-55km（升高）→55-85km（降低）→85km 以上（升高）；
大气分层的依据：提出问题 “能否根据大气的特点对其分层？依据是什么？”，师生共同总结：科学上根据大气的温度、密度和物质组成，将大气分为五层；
大气的五层划分：结合分布图和课件，逐一讲解各层的高度范围、核心特征：
对流层：0-12km，温度随高度降低，与人类生活最密切；
平流层：12-55km，温度随高度升高，水汽少、天气稳定，适合高空飞行；
中间层：55-85km，温度随高度降低，流星体大部分在此燃尽；
暖层：85km-500km，温度随高度急剧升高，存在电离层，实现短波无线电通讯；
外层：500km 以上，大气极度稀薄，向宇宙空间逐渐过渡，人造卫星在此运行；
学生活动：发放大气分层表格，让学生自主填写各层的高度、温度变化、核心特征，教师巡视指导，集体订正。
【设计意图】通过图表分析、问题引导，让学生自主发现温度变化规律，培养图表分析能力；分层表格填写让学生主动建构知识，掌握大气分层的核心内容，突破 “温度垂直变化” 这一难点。
环节 4：新知探究 3—— 对流层与空气的对流运动
对流层的核心特点：结合课件重点讲解，这是与人类生活最密切的圈层，核心特点有：
厚度：纬度差异大，赤道 17-18km、两极 8km（纬度越高，厚度越薄）；
物质组成：集中地球 75% 的大气质量和几乎全部的水汽、固体杂质；
温度：随高度增加而降低；
最显著特征：强烈的对流运动；
对流运动的探究实验：
演示实验：用 U 形玻璃管、酒精灯、线香完成对流运动模拟实验，加热玻璃管右下角，将线香移至左侧管口，让学生观察烟的流动路线；
归纳结论：热空气密度小，上升；冷空气密度大，下降，形成空气的对流运动；补充水平方向：空气从冷的地方流向暖的地方；
对流运动的应用与影响：
生活应用：展示空调、暖气片安装实景图，提问 “南方空调装在上方、北方暖气片装在下方的原因？”，引导学生用对流运动解释；
天气影响：结合动画讲解，对流层的水汽和杂质随对流运动上升，遇冷凝结形成云、雨、雪、雷电等天气现象，说明 “对流运动是对流层天气复杂多变的根本原因”；
逆温现象：简要讲解，对流层局部出现气温随高度上升而升高的现象，大气对流受阻，不利：污染物无法扩散，形成雾霾；有利：对新疆伊犁谷地的农业、畜牧业有积极作用。
【设计意图】通过实验演示，将抽象的对流运动具象化，让学生直观理解形成原因，突破教学难点；生活应用和天气影响的讲解，让学生体会知识与生活的联系，突出 “对流层” 这一教学重点；逆温现象的讲解培养学生的辩证思维。
环节 5：新知探究 4—— 大气分层的现象判断与知识拓展
现象匹配：展示风雨雷电、客机飞行、流星、极光、人造卫星等现象 / 物体图片，让学生快速判断其对应的大气圈层，师生共同订正：
风雨雷电→对流层；客机飞行→平流层；流星→中间层；极光→暖层；人造卫星→外层；
知识拓展：简要讲解平流层的臭氧层（阻挡紫外线）、暖层的电离层（无线电通讯），让学生理解各圈层的功能价值。
【设计意图】通过现象匹配游戏，激发学生兴趣，巩固大气分层的知识；知识拓展让学生了解各圈层的功能，形成完整的知识体系。
环节 6：课堂小结与当堂检测
师生共同小结：用思维导图梳理本节课核心知识点：大气层的保护作用→大气温度垂直变化→大气五层划分→对流层的特点→对流运动的形成与影响→逆温现象；
当堂检测：完成 3 道基础题（大气层保护作用、大气分层、对流运动应用）和 1 道应用题（解释蜡烛燃烧实验现象），学生抢答，教师即时点评。
【设计意图】思维导图小结帮助学生构建系统的知识框架，强化记忆；当堂检测及时反馈学习效果，巩固核心知识点，确保教学目标达成。
环节 7：布置作业
见本设计 “七、作业设计”，分层布置，兼顾基础、提升与实践。
六、板书设计
2.1.1 大气层
一、大气层的基本特征
分布：集中在地表 1000km 内，随高度升高逐渐稀薄，5000km 处近真空
保护作用（六大）：① 形成天气；② 减小昼夜温差；③ 阻挡紫外线；④ 提供呼吸气体；⑤ 阻挡小天体撞击；⑥ 传播声音的介质
二、大气温度垂直变化与分层
温度变化规律：0-12km↓→12-55km↑→55-85km↓→85km 以上↑
分层依据：温度、密度、物质组成
圈层 高度范围 温度变化 核心特征、典型现象
对流层 0-12km 随高↓ 对流运动强、天气复杂，风雨雷电
平流层 12-55km 随高↑ 天气稳定、适合飞行，臭氧层
中间层 55-85km 随高↓ 流星体大部分燃尽
暖层 85-500km 随高骤↑ 电离层、短波通讯，极光
外层 500km 以上 随高↑ 大气极稀薄，人造卫星运行
三、对流层 —— 与人类最密切的圈层
核心特点：① 厚度：赤道厚（17-18km）、两极薄（8km）；② 集中大部分大气、水汽、杂质；③ 强烈的对流运动
对流运动的形成：热空气上升，冷空气下沉（密度差异）；水平：冷→暖
影响：① 生活应用：空调装上方、暖气片装下方；② 天气：形成云、雨、雪、雷电；
逆温现象：局部气温随高↑，对流受阻→雾霾（弊）、农业利好（利）
核心口诀
大气圈层护地球，五层划分看温密；对流层里天气变，平流层中飞机飞；中间层流星燃尽，暖层极光通讯忙；对流运动热升冷降，生活应用藏其中。
七、作业设计（分层设计，贴合新课标 “做中学、用中学”）
（一）基础作业（必做）
背诵大气层的六大保护作用和大气分层核心口诀，填写大气分层表格并熟记；
完成教材 “练习与应用” 习题，重点解释 “蜡烛燃烧实验” 的现象（纸插入杯中形成空气对流，补充氧气）；
列举 3 个生活中利用或体现空气对流运动的实例，简要说明原理。
【设计意图】巩固本节课核心知识点，让学生结合生活实例理解对流运动，培养知识应用能力。
（二）提升作业（选做）
结合乞力马扎罗山的垂直景观，分析大气温度、对流运动与山地景观分布的关系，撰写 100 字左右的分析报告；
绘制 “大气温度垂直分布与大气分层” 示意图，标注各层高度、温度变化、典型现象。
【设计意图】提升学生的图表绘制和地理分析能力，强化对大气温度变化和分层的理解。
（三）实践作业
观察自家空调、暖气片（或暖风机）的安装位置，结合对流运动知识，向家人解释这样安装的原因；
查阅资料，了解近期当地的天气现象（如降雨、雷暴），尝试用对流运动的知识解释其形成原因，记录在科学笔记本上。
【设计意图】让学生在生活中践行科学知识，将知识与生活实际结合，培养观察能力和知识应用能力，体现新课标 “从科学走向社会” 的理念。
八、教学反思
针对大气温度垂直分布图的分析，课前制作简易的图表分析微课，供学生预习；课堂上增加图表分析的练习时间，引导学生分步观察（先看高度、再看温度），提升图表解读能力；
对逆温现象的讲解，补充更多实际案例（如雾霾形成、伊犁谷地农业），结合动画演示其形成过程，让学生直观理解，同时设计小组讨论 “逆温现象的利与弊”，强化辩证思维；
优化实验教学，实验前明确实验目的和观察要点，发放实验现象记录单，让学生带着问题观察实验，同时增加学生动手操作的机会（如分组完成简易对流实验），提升实验参与度；
制作大气分层与典型现象的配对卡片，课后让学生进行配对游戏，强化记忆，避免现象判断的混淆；
增加课堂拓展环节，结合当前的大气污染、雾霾等环境问题，讲解保护对流层环境的重要性，让学生将知识与环境保护结合，进一步树立大气保护意识。

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