中图版 (2019)必修 第一册第二节 大气的组成与垂直分层教学设计及反思

这是一份中图版 (2019)必修 第一册第二节 大气的组成与垂直分层教学设计及反思，共16页。教案主要包含了大气的组成，大气的垂直分层等内容，欢迎下载使用。

第二节　大气的组成和垂直分层
课程标准
运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产生活的联系。
学习目标
1.运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层。
2.结合实例，说明大气的组成和垂直分层与生产生活的联系。

一、大气的组成
1.干洁空气

(1)氮气：含量最多，氮元素是生物体内蛋白质和化学物质的组成部分。
(2)氧气：是众多生物生命活动所必需的物质。
(3)二氧化碳
①来源：火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。
②作用：是植物进行光合作用的重要原料，是一种重要的温室气体，对地面具有保温作用。
(4)臭氧：能吸收太阳辐射中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线伤害，因而被称为地球生命的“保护伞”。

2.水汽和固体杂质
(1)水汽是影响天气变化的重要因素。
(2)大气中的固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
判断
1.臭氧层在距离地面20～25千米的区域。( √ )
2.城市大气中的固体杂质较多，其他因素相同的情况下，降水通常比农村多。( √ )
二、大气的垂直分层
1.依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况。
2.各层特征比较
垂直分层
气温特点
大气运动状况
与人类关系
对流层
随高度增加而降低
对流运动十分显著
天气现象复杂多变，对人类的影响最显著
平流层
随高度增高而升高
水平运动为主
适合航空飞行
高层大气
随高度增加先降低后升高

有电离层，能反射无线电波

判断
1.宇宙飞船升空过程中，所穿越大气层的温度一直降低。( × )
2.全球各地对流层的高度是一样的。( × )
3.高层大气气温随高度的升高而升高。( × )
思考　为什么对流层的天气复杂多变？
答案　对流层集中了大气几乎全部的水汽和杂质，有了成云致雨的必要条件。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨，所以对流层天气复杂多变。

探究点　大气的垂直分层

下图为“大气的垂直分层示意图”。读图回答下列问题。



1.对流层的气温在垂直方向上的分布有何特点？该层的厚度随纬度如何变化？为什么？
答案　对流层的气温随高度的增加而降低。对流层的厚度随纬度增高而降低。低纬度地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所以高度大(17～18 km)；高纬度地区受热少，对流较弱，所以高度小(8～9 km)。
2.平流层的气温分布有何特点？原因是什么？飞机为什么选择在平流层飞行？
答案　平流层的气温随高度升高而上升，是因为该层的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收。
该层上部热、下部冷，大气稳定，不易形成对流，大气以平流运动为主，适合航空飞行。
3.高层大气对人类生活有什么影响？
答案　有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。

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，对流层与人类关系最为密切
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、杂质和大气中的污染物集中在该层，对流运动易成云致雨
平
流
层
从对流层顶部至约50千米高空
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
以平流运动为主
该层大气上部热、下部冷，大气稳定
天气晴朗
水汽、杂质含量极少，无云雨现象
高
层
大
气
从平流层顶到3 000千米的高空
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
可分为中间层、热层和散逸层
大气的热状态特征不同

拓展延伸　逆温及危害
(1)逆温现象：正常情况下，对流层的气温随高度增加而递减，且海拔每升高100 m，气温约下降0.6 ℃。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率，这种现象我们称之为“逆温”。如图所示。

(2)危害
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。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。
③对航空造成影响。“逆温”多出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空，则对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大的颠簸。

下图为“大气垂直分层示意图”。读图，完成1～3题。

1.图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是(　　)
A.① B.② C.③ D.④

2.对无线电短波通信具有重要意义的电离层位于(　　)
A.Ⅰ层顶部 B.Ⅱ层底部
C.Ⅱ层中部 D.Ⅲ层
3.2017年4月20日，我国发射的“天舟一号”飞船的运行轨道所在的大气层(　　)
A.气温在－50℃到20℃之间
B.气温随高度增加平稳下降
C.最低气温约为－80℃
D.最高气温约为40℃
答案　1.B　2.D　3.C
解析　第1题，根据大气的密度、温度和运动状况，自下而上可将大气层分为对流层、平流层和高层大气，从温度变化趋势看，①②正确，但①曲线的气温值出现错误，故只有②正确。第2题，高层大气(Ⅲ层)中存在若干电离层，对无线电短波通信具有重要作用。第3题，“天舟一号”飞船运行于高层大气中。

在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答1～2题。
1.大气中含量虽很少，却是天气变化重要角色的物质是(　　)
A.二氧化碳和臭氧 B.氩和氖
C.水汽和杂质 D.氮和氧
2.由于人类活动造成的大气污染，已导致大气中一些成分比例发生明显变化，表现在(　　)
A.臭氧增多 B.氧气增多
C.水汽增多 D.二氧化碳含量增加
答案　1.C　2.D
解析　第1题，水的相变产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，杂质作为凝结核是成云致雨的必要条件。第2题，化石燃料的燃烧和森林的破坏使二氧化碳的体积分数在近300年里增加了40%多。
大气呈现“上热下冷(图中②，随高度增加气温上升)”时，称之为逆温现象。完成3～4题。

3.对流层大气的热量主要来自(　　)
A.太阳辐射 B.地面 C.地球内部 D.平流层
4.对流层大气出现逆温现象时，近地面空气中污染物含量较高的主要原因是(　　)
A.阻挡了近地面空气水平运动
B.抑制了近地面空气对流上升
C.近地面大气中的水汽量增大
D.近地面人类排放污染物增多
答案　3.B　4.B
解析　第3题，近地面大气的主要的直接热源是地面。第4题，对流层中出现的气温随高度增加而升高的现象称为逆温。当逆温出现时，大气层结稳定，抑制了近地面空气的对流上升，空气中的污染物得不到及时扩散，导致近地面空气中污染物含量较高。
5.读“气温垂直变化图”，完成下列各题。

(1)图中a、b、c、d四条曲线中，正确反映地球大气温度随高度变化的曲线是________，判断依据是__________________________________________________。
(2)风、云、雨、雪等天气现象集中于________层(填字母)，原因是______________________
________________________________________________________________________。
(3)人类目前利用平流层最主要的方式是____________，原因是__________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)b　近地面平均温度约为20℃，对流层顶部气温降至－60℃
(2)A　该层集中了大气层中几乎全部的水汽和杂质，近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送，在上升过程中随着气温降低，容易成云致雨
(3)航空飞行　该层大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，大气平稳，天气晴朗，能见度好，适合航空飞行


(2019·北京市丰台区期末)下图为“大气垂直分层示意图”。读图完成1～3题。

1.下列叙述正确的是(　　)
A.低层大气主要是由干洁空气、水汽和固体杂质组成
B.云、雨、雪、雷电等天气现象，主要发生在平流层
C.大气中臭氧的主要作用是减少红外线对生物的伤害
D.大气组成成分的比例不会因人类活动的影响而改变
2.地球大气层，一般随高度增加(　　)
A.气温降低 B.气压升高
C.密度减小 D.湿度增大
3.北京飞往美国华盛顿的飞机，升空20分钟后遇到雷雨天气，此时飞机应(　　)
A.迅速进行迫降
B.不断降低飞行高度
C.保持原有高度
D.升至万米以上高空
答案　1.A　2.C　3.D
解析　第1题，低层大气主要是由干洁空气、水汽和固体杂质组成。云、雨、雪、雷电等天气现象，主要发生在对流层。大气中臭氧的主要作用是减少紫外线对生物的伤害。大气组成成分的比例会因人类活动的影响而改变，如二氧化碳比例的增加主要是人为原因造成的 。第2题，地球大气层，一般随高度增加，对流层气温降低，平流层气温上升，高层大气气温先降低后上升；随高度增加，气压降低、密度减小、湿度降低。第3题，雷雨天气一般出现在对流层，飞机遇到雷雨天气说明还在对流层，对流层由于大气对流现象明显，大气不稳定，不适宜飞机飞行，所以飞机应升至万米以上高空的平流层，以保证安全。

有人在朋友圈晒了一张客机飞行抓拍，深色为蓝天，白色为云。据此完成4～5题。

4.此刻，客机飞行在(　　)
A.对流层 B.平流层
C.臭氧层 D.高层大气
5.飞机尾气中含有大量二氧化碳气体，会加剧(　　)
A.环境污染 B.全球变暖
C.荒漠化 D.森林破坏
答案　4.A　5.B
解析　第4题，天气现象如云、雾、雨、雪等出现在对流层中，据材料深色为蓝天，白色为云，说明客机飞行在对流层，故A项正确。第5题，飞机尾气中含有大量二氧化碳气体，大量排放二氧化碳气体会加剧全球变暖，B项正确。
气球作为探空的工具已经被广泛使用，如下图所示，假如一探空气球由地面上升至100 km处。据其可能探测到的现象，完成6～7题。

6.探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是(　　)
A.递减→递增→递减
B.递减→递减→递增→递增
C.递增→递减→递增→递减
D.递减→递增→递减→递增
7.探空气球探测到水汽集中的大气层是(　　)
A.对流层 B.平流层
C.高层大气 D.宇宙空间
答案　6.D　7.A
解析　第6题，探空气球在上升的过程中，依次经过对流层、平流层和高层大气，因此气温变化规律是递减→递增→递减→递增。第7题，水汽几乎全部集中在对流层。

读“地球大气中臭氧浓度垂直分布图”，完成8～9题。

8.臭氧主要分布于(　　)
A.对流层 B.平流层
C.高层大气 D.日冕层
9.近几十年来，局部地区的臭氧浓度逐年下降，该现象造成的主要影响是(　　)
A.降水减少
B.地面温度降低
C.到达地面的紫外线增多
D.大气污染严重
答案　8.B　9.C
解析　第8题，读图可知，臭氧主要分布于30 km左右的高空。因对流层最厚处为赤道，达17～18 km，平流层范围自对流层顶部至约50 km高空，故B正确。第9题，臭氧具有吸收太阳辐射中的紫外线的功能，保护地球上的生命免受过量紫外线辐射的影响，臭氧浓度下降导致到达地面的紫外线增多，会对地面生物的生存造成影响。C正确。

下图为“地球大气的垂直分层图(部分)”。读图回答10～11题。

10.①②③④四条曲线中，能正确表示大气层气温垂直分布状况的是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
11.有关该大气层的叙述，正确的是(　　)
A.有电离层，对无线电通信有重要作用
B.天气晴朗，对流旺盛，有利于高空飞行
C.上部冷下部热，空气以平流运动为主
D.顶部与底部的气温相差60℃左右
答案　10.A　11.D
解析　第10题，根据图中大气层距地面的高度和温度变化可知，该大气层是平流层，平流层下部气温随高度变化很小，30km以上气温随高度增加而迅速上升，故选A。第11题，平流层上部热、下部冷，大气以平流运动为主，大气平稳，天气晴朗，有利于高空飞行，图中大气层的温差约为60℃。
浙江省山地丘陵广布，适宜茶树的生长，但春季易受霜冻天气影响。为此，当地茶园引进了“防霜冻风扇”(如图甲)。当夜晚温度降到4℃时，风扇会自动打开，从而减轻霜冻对茶树的伤害。图乙示意茶园春季夜晚某时气温垂直分布。读图完成12～13题。

12.关于风扇的作用原理，正确的是(　　)
①风扇可以把高处的暖空气往下吹到茶树上　②风扇吹出的热风可以使茶树免受霜冻影响　③风扇的转动可以增强近地面空气对流运动程度　④风扇转动可带动空气流动，阻止上层冷空气向下流动
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
13.“防霜冻风扇”最适宜的安装高度为(　　)
A.9～10米 B.7～8米
C.6～7米 D.4米以下
答案　12.D　13.B
解析　第12题，风扇启动后，可把高处的暖空气吹到茶树上，①对；风扇吹出的并不是热风，②错；近地面(0～4米)存在空气对流运动，风扇吹下来的暖空气会削弱近地面的对流运动，③错；风扇的转动使下层空气循环，阻止了上层冷空气向下流动，④对。第13题，读图乙，在8米高度附近，气温最高，“防霜冻风扇”安装高度为7～8米时，风扇启动后，可把该处暖空气往下吹到茶树上，从而减轻霜冻对茶树的伤害。
(2019·黑龙江省哈尔滨市第三中学月考)晴朗无风的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地面大气冷却强烈，高空大气冷却较慢，气温从地面开始向上递增，称为辐射逆温。读下图，回答14～15题。

14.图中a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布，一般出现在午后；b表示辐射逆温形成后，一般出现在黎明以前。则c出现的时间最可能是(　　)
A.上午 B.正午 C.傍晚 D.凌晨
15.逆温的影响有(　　)
①利于污染物的扩散　②利于雾的形成 　③抑制沙尘暴的发生　④减轻山区农作物冻害
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
答案　14.A　15.B
解析　第14题，a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布，一般出现在午后；b表示辐射逆温形成后，一般出现在黎明以前；c表示逆温逐渐消失，故c出现的时间是在黎明之后，午后之前。第15题，逆温出现后近地面温度低，高空温度高，气体将不易发生对流运动，不利于污染物的扩散，故①错误；由于近地面的温度较低，有利于水汽的凝结，形成雾，故②正确；逆温出现后，大气运动会减弱，故可以抑制沙尘暴的发生，故③正确；山区农作物分布海拔较高，如处于逆温层，温度较高可以减轻冻害，故④正确。
16.读图，完成下列问题。

(1)该图反映的是________纬度地区大气的垂直分层，理由是__________________________
________________________________________________________________________。
(2)概括A层天气现象复杂多变的原因：
①：________________________________________________________________________；
②：________________________________________________________________________。
(3)补绘B层气温变化曲线。该层22～27 km高度，________含量达到最大值，形成______层，成为人类生存环境的天然屏障。
(4)图中50～85 km高度范围内，气温随高度变化的特点是__________________________，依据所学的知识可以推测该高度范围内大气运动以________运动为主。
(5)C层中有______层，________爆发时，会引起该层的扰动，此时传播的____________信号会被部分或全部吸收。
(6)人类生活在______层的底部。
(7)A→B→C大气密度的变化趋势是____________。
答案　(1)中　该地对流层的高度为12 km，而对流层的高度在低纬度为17～18 km，在高纬度为8～9 km
(2)该层集中了大气中几乎全部的水汽和杂质　空气对流运动显著
(3)补绘曲线略。　O3(臭氧)　臭氧
(4)气温随高度上升而下降　对流
(5)电离　太阳活动(耀斑)　无线电短波
(6)对流(或A)
(7)逐渐变小
17.读“大气垂直分层示意图”，回答下列问题。

(1)A是____________层，该层气温随高度的变化特点是____________________________。
(2)B是________层，该层气流平稳，适合飞机飞行。
(3)地球人造卫星在轨运行期间，主要是在大气中的____________中运行，其返回时，在距地面1 000 m的高度内，所经历的气温变化特点是___________________________________。
答案　(1)对流　气温随高度的增加而降低
(2)平流
(3)高层大气　气温逐渐升高
解析　第(1)题，从图中各层高度数值可以看出，A是对流层，气温随高度的增加而降低。第(2)题，B是平流层，大气以平流运动为主，适于飞机飞行。第(3)题，50 km以上是高层大气。距地面1 000 m高度属于对流层，距地面越近气温越高。