高中地理人教版 (2019)必修 第一册第一节 大气的组成和垂直分层学案

第二章　地球上的大气

本章概述·明要求

〔课 标 导 航〕

1．了解低层大气的组成及其作用。

2．了解大气垂直分层的依据及各层大气的特点。

3．运用图表说明大气的受热过程。

4．能够画图分析大气的热力环流，运用原理解释地理现象。

5．能绘制在近地面和高空两种情况下的风向及受力情况。

6．能分析简单的天气图，判断风向、风速。

7．以某种大气污染为例，简述其发生的主要原因及危害。

〔核 心 素 养〕

学习本章内容，能够运用气象仪器、简易教具，观察等、识别、描述与大气有关的自然现象；具备一定的运用考察、实验、调查等方式进行科学探究的意识和能力(地理实践力)。能够运用大气的受热过程、大气热力环流的形成、大气的水平运动等知识，说明一些大气现象之间的关系和变化过程(综合思维)。能够在一定程度上合理描述和解释特定区域的天气和气候现象，说明其对人类的影响(区域认知、人地协调观)。

〔学 法 点 拨〕

本章学习过程中应注意采用以下3种学习方法：

1．绘图示意法。本章的大量概念、原理、过程都需要借助图像理解和应用，因此需要我们养成动手绘图的习惯。

2．案例分析法。如学习“热力环流”这一内容时，联系物理上讲的气压概念，认识高压和低压。

3．联系实际法。如学习“风向”这一内容时，要密切联系生活实际，收看中央或当地气象台发布的天气预报，增强对天气变化、风向、风速的深刻认识。

〔生 涯 规 划〕

第一节　大气的组成和垂直分层

自主梳理·探新知

一、大气的组成

二、大气的垂直分层

1．划分依据：__温度__、__运动状况__和密度。

2．各层特征比较

合作探究·释疑难

知识点

大气的组成及其作用

┃┃问题探究__■

据美国国家冰雪数据中心统计，2018年2月下旬，北冰洋的冰层面积降至有记录以来的历史最低点，比正常值少约100万平方千米，相当于减少了一个埃及的面积。一些科学家认为，人们可能低估了全球变暖的趋势。

美国环保局发现臭氧总量每耗减1%，地面紫外线会增加1．5%～2%。他们预测，如果氯氟烃生产和消费不加限制，到2075年，地球臭氧总量将比1985年再耗减25%。

根据以上材料，探究下列问题：

(1)全球变暖与大气中的哪种主要成分有关？

(2)臭氧有什么作用？

(3)针对上述问题，你能提出哪些有效的措施？

提示：(1)CO2

(2)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。

(3)减少化石能源的使用；保护森林；植树造林；研发新型制冷设备，控制氟氯烃的产生，加强国际合作。

┃┃归纳拓展__■

1．大气成分的时空变化

2.大气主要成分对大气环境影响的因果关系

(1)二氧化碳：CO2→吸收长波辐射(地面辐射)→升温同时释放热能→射向地面的热量→保温作用。

(2)臭氧和氧原子

①高层大气中的O→吸收波长较短的紫外线→升温使大气电离→形成电离层。

②平流层中的O3→吸收波长较长的紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上生物免受过多紫外线的伤害。

(3)水汽

①近地面水汽吸收地面热量→大气升温。

②水汽温度变化→吸热或放热→水的相变→云、雨、雾、雪等天气现象的发生。

(4)杂质

①尘埃物质→吸附水汽(凝结核)→雾或降水。

②尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。

┃┃典例剖析__■

例题1 大气各组成成分的含量并不是一成不变的。人类活动会改变大气的成分和含量。据此完成(1)～(2)题。

(1)大气中二氧化碳含量与日俱增的主要原因是(　D　)

A．海平面上升

B．臭氧的大量减少

C．全球变暖越来越严重

D．燃烧化石燃料和破坏森林

(2)臭氧总量减少，带来的后果有(　B　)

①土壤酸性增强，文物古迹受腐蚀

②太阳辐射增强，利于林木生长

③患白内障和皮肤癌的人数增加

④对生态环境和农业造成破坏

A．①② B．③④

C．②③ D．①④

[解析]　第(1)题，二氧化碳含量增加主要是由大量燃烧化石燃料和大面积毁林造成的，D项正确。海平面上升和全球变暖越来越严重是二氧化碳含量增加的结果，A、C项错误。臭氧的减少不会造成二氧化碳含量增加。B项错误。第(2)题，臭氧总量减少，到达地表的紫外线增加，使患白内障和皮肤癌的人数增加，对生态环境和农业造成破坏，不利于林木生长，②错误，③④正确，B项正确。土壤酸性增强，文物古迹受腐蚀是酸雨影响的结果，①错误。

┃┃对点训练__■

1．下图表示干洁空气的组成和比例。读图并回答下列问题。

(1)图中字母A、B所表示的分别是__氮气__、__氧气__。

(2)其中对生物具有保护作用的是__臭氧__，促进绿色植物生长的是__二氧化碳__。

(3)大气中除干洁空气外，还有__水汽__、__杂质__，它们是__成云致雨__的必要条件。

[解析]　第(1)题，由图可知，A所占的比例最大，为氮气，B所占的比例小于A，但是大于C，为氧气。第(2)题，大气成分中对生物具有保护作用的是臭氧，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。第(3)题，大气中除干洁空气外，还有水汽和杂质，它们是成云致雨的必要条件。

知识点

XH1XH1XH1大气的垂直分层

┃┃问题探究__■

2020年4月5日清明假期，王老师一家乘飞机从济南到昆明去旅游。起飞时还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里，阳光普照。

根据以上材料和图，探究下列问题：

(1)运用“综合思维”分析为什么会出现这种变化？

(2)运用“综合思维”分析有利于飞机飞行的大气层应具有什么样的特征？

(3)从“地理实践力”的角度探讨，飞机起飞和降落时能不能拨打电话？为什么？

提示：(1)起飞时细雨蒙蒙是由于飞机仍在对流层大气中，当飞机穿过对流层，进入平流层飞行时，天气晴好。

(2)大气上部热，下部冷，不易形成对流，主要以水平运动为主，大气平稳，且该层无云雨现象，天气晴朗，能见度好。

(3)不能。在飞机上拨打电话会干扰飞机的通信、导航、操作系统，会干扰飞机与地面的无线信号联系。

┃┃归纳拓展__■

大气的垂直分层及其特点

┃┃典例剖析__■

例题2 读下面大气垂直分层示意图，完成(1)～(2)题。

(1)b层在30千米以上，气温随海拔变化很大，其主要原因是(　A　)

A．吸收太阳紫外线

B．对流强盛，输送热量多

C．地面是该层大气的主要直接热源

D．吸收大量地面辐射

(2)平流层与人类关系密切，下列关于平流层的叙述，正确的是(　D　)

①大气层最活跃，与人类关系最密切的一层

②吸收紫外线，成为人类生存环境的天然屏障

③大气平稳，有利于高空飞行

④有若干电离层，对无线电通信有重要作用

A．①② B．③④

C．①④ D．②③

[解析]　第(1)题，图中b层为平流层，由于臭氧吸收紫外线而增温，气温随海拔增加而升高，变化很大。第(2)题，与人类关系最密切的是对流层，①错误；电离层分布在高层大气中，对无线电通信有重要作用，④错误。

┃┃对点训练__■

2．小明在“朋友圈”写道：“终于开启了我的莫斯科之旅……从北京起飞一个小时后，平稳飞行在万米高空，舷窗外是湛蓝的天空，机翼下是翻腾的云海……据此完成(1)～(2)题。

(1)最有利于飞机平稳飞行的大气层是(　B　)

A．对流层 B．平流层

C．电离层 D．高层大气

(2)“翻腾的云海”所在大气层的特点是(　A　)

A．大气对流运动显著

B．气温随高度增加而升高

C．能大量吸收紫外线

D．大气处于高度电离状态

[解析]　第(1)题，平流层大气以平流运动为主，有利于高空飞行。第(2)题，云所在的大气层为对流层，对流层上部温度低，下部温度高，对流运动显著，对流层的气温随着高度的增加气温降低，能够大量吸收紫外线的是平流层中的臭氧层，高层大气处于高度电离状态。

素养培优·提技能

策略指导

逆温现象及其影响

1．逆温现象的含义

在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高1 000米，气温降低6 ℃。这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越远，受热越少，气温越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象(如下图所示)。

2．逆温的类型

辐射逆温的形成过程如下图所示：

无逆温→逆温生成→逆温层最厚→逆温减弱→逆温消失

辐射逆温厚度从数十米到数百米，在大陆上常年都可出现。夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。

3．逆温现象的影响

考题展示

2018年入冬以来，雾霾天气在我国频繁出现，空气质量问题已引起全社会关注。下图示意气温垂直分布的4种情形。读图完成(1)～(2)题。

(1)假设四幅气温垂直分布图反映了一次雾霾天气的生消过程，则正确反映雾霾天气生消过程的是(　D　)

A．①→②→③→④ B．④→①→②→③

C．③→④→①→② D．②→③→④→①

(2)图中最有利于大气污染物扩散的情形是(　A　)

A．① B．②

C．③ D．④

[解析]　第(1)题，雾霾的形成与逆温有密切的关系，故雾霾的生消过程与逆温过程大体一致。图中②→③→④→①顺序是逆温由出现到消失的过程，所以D项正确。第(2)题，读图可知，①情形时气温随高度的增加而降低，利于空气对流运动及大气污染物的扩散，故A项正确。②③④情形时均存在气温随高度的增加而升高的情况，即大气层中均存在逆温层，逆温层底部气温低、顶部气温高，不利于空气的对流运动。

课堂小结·理脉络

随堂巩固·测达标

一、单项选择题

现代大气的成分主要是氮气和氧气，但地球早期大气的成分却主要是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨。现代大气中的二氧化碳和臭氧含量很少，但却起着十分重要的作用。根据所学知识，回答下列1～2题。

1．现代大气中的氧气，其主要来源一般认为是(　C　)

A．二氧化碳被微生物分解

B．生物分解有机物

C．绿色植物的光合作用

D．火山喷发

2．下列有关二氧化碳和臭氧的叙述，正确的是(　C　)

①二氧化碳能够强烈吸收地面辐射，起到保温作用

②二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料

③臭氧可以大量吸收波长较长的太阳红外线

④臭氧吸收紫外线，保护地球生物，被誉为“地球生命的保护伞”

A．①②③ B．①③④

C．①②④     D．②③④

[解析]　第1题，一般认为，现代大气中的氧气主要来源于绿色植物的光合作用。第2题，臭氧可吸收波长较短的太阳紫外线，不吸收波长较长的红外线。

读大气的垂直分层示意图，回答下面3～4题。

3．保护地球上的生物免受过多紫外线伤害的物质主要存在于大气圈中的(　B　)

A．对流层 B．平流层

C．电离层     D．高层大气

4．下列说法正确的是(　B　)

A．①层气温随高度的增加而逐渐升高，所以对流运动显著

B．③层厚度低纬地区大于高纬地区

C．②层存在一个电离层，能反射无线电波

D．③层有利于高空飞行，与人类的关系最为密切

[解析]　第3题，臭氧能保护地球上的生物免受过多紫外线伤害，其主要存在于平流层中。第4题，图中①②③分别为高层大气、平流层和对流层。对流层气温随高度的增加而逐渐降低，且纬度越高，对流层越薄，电离层存在于高层大气中，平流层有利于高空飞行。

下图为“大气的垂直分层图”。读下图，完成5～6题。

5．平流层的主要特点是(　A　)

A．空气以平流运动为主

B．极光现象出现在该层

C．能反射无线电短波信号

D．气温随高度上升而降低

6．影响大气对流层气温垂直变化的主要原因是(　D　)

A．大气对太阳辐射有削弱作用

B．地面对太阳辐射有反射作用

C．高山地区海拔高，空气稀薄

D．地面是大气主要的直接热源

[解析]　第5题，读图分析可知，平流层的气温随高度上升而上升，大气以平流运动为主，A选项正确，D选项错误；极光多出现在高层大气中，B选项错误；电离层能反射无线电短波信号，是因为该层温度高，大气处于高度电离状态，电离层主要分布在高层大气中的热层，C选项错误。第6题，对流层的热量绝大部分来自地面，上冷下热，故D选项正确。

二、综合题

7．读大气的垂直分层图，回答下列问题。

(1)大气垂直分层的依据是__温度、密度和大气运动状况__。

(2)A层是__对流__层，B层是__平流__层，C层是__高层大气__。

(3)A层气温随高度__升高而递减__，因为__地面是对流层大气的主要的直接热源，离地面越远，气温越低__；B层气温随高度升高而__增高__，原因是__该层的气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量太阳紫外线而增温__。

(4)对流运动强烈的是__A__层，有利于飞机飞行的是__B__层，对无线电短波通讯有影响的是__C__层，发射的人造卫星在__C__层中运行。在__C__层中可发现极光。(填代号)

(5)某波音飞机起飞时，机场风雨交加，飞机起飞后，迅速做爬升运动，结合所学知识，解释这是为什么？

[答案]　(5)平流层中水汽和固体杂质少，天气晴朗，大气平稳，有利于高空飞机飞行，飞机升至平流层比较安全。

[解析]　大气温度的垂直变化状况决定了空气的垂直运动情况，随着高度的升高空气密度变得越来越稀薄，到2 000千米～3 000千米高空，大气的密度已与星际空间的密度非常接近。根据温度、密度和大气运动状况，将大气划分为三层，即对流层、平流层和高层大气。其中对流层气温随海拔升高而降低，有利于空气对流运动，由于大气质量的3/4和几乎全部的水汽都集中在该层，所以对流层天气复杂多变，雨、雪、雾等天气现象几乎全部集中在该层。平流层气温是上部高，下部低，不利于空气对流运动，以平流运动为主，能见度好，有利于飞机高空飞行。高层大气中空气稀薄，运行的人造卫星与大气摩擦产生的热量有限，高层大气层有极光现象。