资源简介

大气的组成与垂直分层
【教材分析】
本课为新教材湘教版第三章第一节内容，本章内容是讲述人类生存与发展的自然环境的重要组成部分，与前两章内容相比，它所揭示的"人与自然"的关系更为密切，阐明为人类提供的生存空间的条件更为广阔。大气环境是人类三大环境，即大气、海洋和陆地环境之一，是海洋和陆地两环境的物质、能量交换的动力和媒体。本节教材的涉前、涉后的知识较多，是整个单元的基础。
【教学目标与核心素养】
1．人地协调观：了解大气的组成及其作用；认识人类活动对大气成分的影响，知道大气的结构，掌握对流层和平流层大气的特点。
2．综合思维：培养读图、阅读和概括能力；运用对比法分析地理问题的能力。
3．区域认知：了解人类活动对大气环境的影响和作用，树立人类与环境相互协调、走可持续发展道路的观念和意识。
4．地理实践力：了解人类活动对大气环境的影响和作用，树立人类与环境相互协调、走可持续发展道路的观念和意识。
【教学重难点】
1．重点：大气主要成分的环境意义；对流层、平流层大气的特点；人类活动与各层大气的关系
2．难点：大气垂直分层的依据；对流层、平流层大气的特点。
【教学过程】
一、导入新课
教师引导学生读课本，思考：地球表面的大气有什么作用？
板书：引言
围绕在地球周围的厚厚的大气，阻挡了来自宇宙和太阳的有害辐射，成为地球上生物生存不可缺少的保护层；大气既提供了动植物维持生命活动所需要的各种气体，又对地球自然环境产生深刻的影响。例如，地面上的水蒸发成水汽进入大气，大气中的水汽又凝结成雨、雪等降落地面，使得地球上的水循环不止。又如，增温、降温、刮风、下雨等大气现象，在漫长的地质年代里，不断地雕塑着地球表面的形态。如果地球上没有大气，也就没有生物界，没有人类及其赖以生存和发展的自然环境。大气是地球自然环境最活跃的组成部分。过渡：下面，我们先了解一下大气的组成。
板书：大气的组成
一、大气的组成
大家想一想，在我们周围的大气中，除了纯净的空气，还有些什么物质？
读教材，回答下列问题：
1．干洁空气的主要成分是什么？各有什么作用？
氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本成分。大气中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用。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，被誉为“地球生命的保护伞”；而穿透大气射到地面上的少量紫外线，又对人们起到杀菌治病作用。
2．除了氮和氧，干洁空气中还有哪些气体呢？各有何作用？
思考：空气中的水汽和固体杂质又有什么作用？
是天气变化的重要角色。水汽的相变（气态、液态、固态三者的互相转变），产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。大气中水汽和固体杂质的含量因时因地而异。
小结：
组成成分
占大气体积
作用
干洁空气
氮
78%
地球生物体内蛋白质的重要组成部分；是地球上生物体的基本元素

氧
21%
人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质

二氧化碳
很少
是绿色植物进行光合作用的基本原料，并能调节地表温度

臭氧
极少
能大量吸收紫外线，使生物免受过多紫外线的伤害
水汽
很少，因时因地而异
水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，直接影响地面和大气的温度
固体杂质

作为凝结核，是成云致雨的必要条件
过渡：然而，大气的组成不是固定不变的，人类活动造成的大气污染，使大气的成分发生了越来越明显的变化。
资料：
（1）由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，减少了绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳的能力，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了12％。
（2）氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到80年代中期为止，全球氯氟烃的年消费量已达到100万吨。
提问：大气组成的这种变化，会产生什么影响？
小结：
1．如果二氧化碳继续增加，地球持续不断变暖，对人类生存将产生严重影响。它将使极地冰雪融化、海平面上升，世界上许多的桑田将变成沧海。
2．氯氟烃给人类带来的危害是正在损害大气的臭氧层，导致全世界皮肤癌发病率上升和全球气温增高。
由于人类活动造成的危害是全球性的，目前，已引起了国际社会的高度重视，纷纷采取措施，保护全球的大气环境。
二、大气的垂直分层
思考：非洲最高的山峰乞力马扎罗山，地处赤道附近，山顶却终年积雪，这是为什么？
气温随海拔高度的增加而递减，乞力马扎罗山海拔高（接近6000米），因此，山顶气温很低，终年积雪。
大气的质量虽然只相当于地球质量的百万分之一，却分布在地球外围2000～3000千米的大气层中，在这厚厚的大气层中，气温随高度的增加是不是一直递减呢？
读教材"大气垂直分层示意图"，并阅读课文，思考以下问题：
1．地球大气共分哪几层？
2．在不同纬度，对流层高度是否一样？为什么？
3．对流层和平流层的气温如何随高度而变化？原因是什么？
4．对流层和平流层中，大气运动的特点是什么？
5．对流层和平流层大气与人类有何关系？
6．为什么说平流层是人类生存环境的天然屏障？
每组找代表讲述一个问题。
教师小结：
1．地球大气自下至上可分为对流层、平流层和高层大气。
2．不同纬度，对流层高度不一样。
这是因为：低纬地区，地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高；而高纬地区，地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低；中纬地区则适中。
3．对流层气温随高度升高递减；平流层气温随高度升高递增。
这是因为两层的热源有所不同。对流层大气的热量绝大部分直接来自地面，因此，离地面越高的大气，受热越少，气温越低，气温垂直递减率为0．6℃／100米；而平流层大气中，由于含有臭氧，能大量吸收太阳紫外线，使气温随高度增加而迅速上升。
4．在对流层中，由于空气上冷下暖，使得热的地方气温高，空气密度小，容易产生空气的上升运动，冷的地方因有空气流向热的地方，从而产生下沉运动，这样就形成了大气的对流运动，所以，对流层是以对流运动为主；而平流层上热下冷，大气稳定，不易形成对流，因此以水平运动为主。
5．由于对流层大气最靠近地面，几乎集中了全部的水汽和杂质，在大气对流过程中，容易形成云、雨、雪等天气现象，因此，对流层天气现象复杂多变，与人类的关系最为密切；而平流层以水平运动为主，且水汽和杂质极少，故云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，有利于高空飞行。
6．地球外60―500千米的大气层，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。
列表归纳：
分层
高度范围
主要特点
特点成因
与人类的关系
对流层
低纬：17～18千米
中纬：10～12千米
高纬：8～9千米
气温随高度的增加而降低（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


空气对流运动显著
该层上部冷，下部热



天气现象复杂多变
几乎全部的水汽、杂质大气中的污染物集中在该层，对流运动易成云致雨

平流层
自对流层顶至50～55千米高度的范围
气温随高度升高而升高
该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线
人类生存环境的天然屏障，适合航空飞行


以水平运动为主
该层大气上部热下部冷，大气稳定



天气晴朗
水汽、杂质含量很少，无云雨现象

高层大气
从平流层顶以上的大气
大气密度极小
距地面远，受到引力小
电离层能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用
教师活动：引导学生层层突破重难点
探究点1：大气的组成
情景导入诱思：
阅读材料，探究下列问题。
地球形成之初，大气的主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨，缺少氧气，如今的大气成分是地球长期演化的结果，在短时间内不会有明显变化。但是随着人类的生产、生活等一系列活动，人类排放的大量污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成了不利影响。
（1）现在大气的主要成分有哪些？并说明其主要作用。
（2）举例说明人类活动对大气成分的影响，并分析由此带来的环境问题。
提示：（1）干洁空气（氮、氧、二氧化碳、臭氧）、水汽和杂质等。氮是地球上生物体的基本元素；氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质；二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并且能吸收地面辐射，对地面起着保温作用；臭氧能大量吸收太阳光中的紫外线，保护地球上生物免受伤害；水汽能产生云、雨、雾、雪等天气现象，伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度；杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
（2）人类排放大量二氧化碳，导致全球气候变暖；人类排放大量的二氧化硫，导致酸雨发生；人类大量使用制冷剂，导致大气中含有大量氟氯烃，造成臭氧空洞等。
对点跟踪训练：
读干洁空气的主要成分表（25km以下），回答1～3题。
气体成分
体积分数（%）
质量分数（%）
氮（N2）
78
75．52
氧（O2）
21
23．14
氩（Ar）
0．93
1．28
二氧化碳（CO2）
0．038（变动）
0．0456
1．干洁空气中人类和一切生物维持生命活动所必需的物质是（ ）
A．氮（N2）
B．氧（O2）
C．氩（Ar）
D．二氧化碳（CO2）
2．对地面起到保温作用的是（ ）
A．氮（N2）
B．氧（O2）
C．氩（Ar）
D．二氧化碳（CO2）
3．低层大气中除干洁空气外，主要还有（ ）
A．臭氧（O3）
B．氨气（NH3）
C．甲烷（CH4）
D．水汽和杂质
答案：1．B；2．D；3．D
探究点2：大气的垂直分层
情景导入诱思：
读大气垂直分层示意图，探究下列问题。

（1）分析对流层大气的运动形式及原因。
（2）分析对流层高度随纬度的变化规律及原因。
（3）分析平流层适宜飞机飞行的原因。
（4）分析高层大气中电离层的形成及作用。
提示：（1）以对流运动为主。对流层大气上部冷，下部热，易形成对流，故对流运动显著。
（2）随着纬度的升高，对流层高度逐渐降低。纬度越低，气温越高，对流越旺盛，对流层所达到的高度就越高；纬度越高，气温越低，对流越不旺盛，对流层所达到的高度就越低。
（3）平流层大气主要以平流运动为主；大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能见度好。
（4）电离层大气受太阳紫外线和宇宙射线的作用，处于高度电离状态。作用：研究电离层，对地球上的通信、广播、全球导航、雷达探测等，都具有重要意义。
核心考点突破：
逆温现象
（1）逆温现象的几种情况
在对流层中，气温是随着海拔的升高而逐渐降低的，但在某些特殊的情况下，对流层气温会出现下列情况：
①海拔上升，气温升高。
②海拔每上升1000米，气温下降幅度小于6℃，这就是逆温现象。
如下图所示，图中甲属于情况②，乙、丙、丁属于情况①。

（2）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，甚至造成交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，就会使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，却对飞机飞行极为有利，因为逆温现象的出现会阻碍空气垂直对流运动，飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。
对点跟踪训练：
中国首枚X射线天文望远镜“慧眼”在550km高的近地圆轨道上，成功监测到引力波源所在的天区，参与监测首个引力波电磁对应体。下图为大气的垂直分层示意图。据此回答1～2题。

1．影响对流层大气气温垂直变化的主要原因是（ ）
A．大气对太阳辐射有削弱作用
B．地面是大气主要的、直接的热源
C．高山地区海拔高，空气稀薄
D．地面对太阳辐射有反射作用
2．“慧眼”望远镜运行轨道所处大气层的特点是（ ）
A．气温随高度的增加而递减
B．对流现象显著，多云雨天气
C．气流平稳，天气晴朗，有利于飞机飞行
D．存在电离层，可反射无线电波
解析：第1题，在对流层，地面是大气主要的、直接的热源，海拔越高，距离地面越远，大气吸收地面辐射的能量越少，气温越低，B正确。第2题，由材料并结合图可知，“慧眼”望远镜运行轨道所处大气层为高层大气，存在电离层，可反射无线电波，D正确。气温随高度的增加先降低后增加；对流现象显著，多云雨天气为对流层的特征；气流平稳，天气晴朗，有利于飞机飞行为平流层的特征。故A、B、C错误。
答案：1．B；2．D
★课堂总结
人们是这样比喻地球上的大气的：（1）大气是地球生命的保护伞；（2）大气是地球的空调器；（3）大气是地球生命呼吸所需氧气的源泉；（4）大气是风云变幻的大舞台。可见，大气对自然环境和人类有着重要的影响；大气的垂直分层则是地球大气的主要特征，其中，对流层是与人类关系最为密切的层次；目前，由于人类活动造成的大气污染对大气的成分影响越来越明显，已经引起了国际社会的广泛重视。
★布置作业
《课程基础训练》
★板书设计
大气的组成与垂直分层
一、大气的组成
组成成分
占大气体积
作用
干洁空气
氮
78%
地球生物体内蛋白质的重要组成部分；是地球上生物体的基本元素

氧
21%
人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质

二氧化碳
很少
是绿色植物进行光合作用的基本原料，并能调节地表温度

臭氧
极少
能大量吸收紫外线，使生物免受过多紫外线的伤害
水汽
很少，因时因地而异
水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，直接影响地面和大气的温度
固体杂质

作为凝结核，是成云致雨的必要条件
大气的垂直分层
分层
高度范围
主要特点
特点成因
与人类的关系
对流层
低纬：17～18千米
中纬：10～12千米
高纬：8～9千米
气温随高度的增加而降低（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


空气对流运动显著
该层上部冷，下部热



天气现象复杂多变
几乎全部的水汽、杂质大气中的污染物集中在该层，对流运动易成云致雨

平流层
自对流层顶至50～55千米高度的范围
气温随高度升高而升高
该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线
人类生存环境的天然屏障，适合航空飞行


以水平运动为主
该层大气上部热下部冷，大气稳定



天气晴朗
水汽、杂质含量很少，无云雨现象

高层大气
从平流层顶以上的大气
大气密度极小
距地面远，受到引力小
电离层能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用
【教材反思】
1．把握教学重难点，从大气的组成和大气垂直分层两个方面来进行教学。
2．要求学生掌握大气的结构及各大气层的特点，进行板书描绘更加直观便于记忆。
3．采取多媒体教学法，通过视频展示、flash动画播放等方式加深学生的记忆。

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