中圖版 (2019)必修 第一冊第二節(jié) 大氣的組成與垂直分層教學(xué)設(shè)計及反思

這是一份中圖版 (2019)必修 第一冊第二節(jié) 大氣的組成與垂直分層教學(xué)設(shè)計及反思，共16頁。教案主要包含了大氣的組成，大氣的垂直分層等內(nèi)容，歡迎下載使用。
?第二節(jié)　大氣的組成和垂直分層
課程標(biāo)準(zhǔn)
運用圖表資料，說明大氣的組成和垂直分層，及其與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.運用圖表資料，說明大氣的組成和垂直分層。
2.結(jié)合實例，說明大氣的組成和垂直分層與生產(chǎn)生活的聯(lián)系。

一、大氣的組成
1.干潔空氣

(1)氮氣：含量最多，氮元素是生物體內(nèi)蛋白質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)的組成部分。
(2)氧氣：是眾多生物生命活動所必需的物質(zhì)。
(3)二氧化碳
①來源：火山噴發(fā)、動植物的呼吸以及人類活動。
②作用：是植物進行光合作用的重要原料，是一種重要的溫室氣體，對地面具有保溫作用。
(4)臭氧：能吸收太陽輻射中的紫外線，使地面上的生物免受紫外線傷害，因而被稱為地球生命的“保護傘”。

2.水汽和固體雜質(zhì)
(1)水汽是影響天氣變化的重要因素。
(2)大氣中的固體雜質(zhì)作為凝結(jié)核，是成云致雨的必要條件。
判斷
1.臭氧層在距離地面20～25千米的區(qū)域。( √ )
2.城市大氣中的固體雜質(zhì)較多，其他因素相同的情況下，降水通常比農(nóng)村多。( √ )
二、大氣的垂直分層
1.依據(jù)：大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)和運動狀況。
2.各層特征比較
垂直分層
氣溫特點
大氣運動狀況
與人類關(guān)系
對流層
隨高度增加而降低
對流運動十分顯著
天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變，對人類的影響最顯著
平流層
隨高度增高而升高
水平運動為主
適合航空飛行
高層大氣
隨高度增加先降低后升高

有電離層，能反射無線電波

判斷
1.宇宙飛船升空過程中，所穿越大氣層的溫度一直降低。( × )
2.全球各地對流層的高度是一樣的。( × )
3.高層大氣氣溫隨高度的升高而升高。( × )
思考　為什么對流層的天氣復(fù)雜多變？
答案　對流層集中了大氣幾乎全部的水汽和雜質(zhì)，有了成云致雨的必要條件。近地面的水汽和雜質(zhì)通過對流運動向上層空間輸送，在上升過程中隨著氣溫的降低，容易成云致雨，所以對流層天氣復(fù)雜多變。

探究點　大氣的垂直分層

下圖為“大氣的垂直分層示意圖”。讀圖回答下列問題。



1.對流層的氣溫在垂直方向上的分布有何特點？該層的厚度隨緯度如何變化？為什么？
答案　對流層的氣溫隨高度的增加而降低。對流層的厚度隨緯度增高而降低。低緯度地區(qū)受熱多，氣溫高，空氣對流旺盛，所以高度大(17～18 km)；高緯度地區(qū)受熱少，對流較弱，所以高度小(8～9 km)。
2.平流層的氣溫分布有何特點？原因是什么？飛機為什么選擇在平流層飛行？
答案　平流層的氣溫隨高度升高而上升，是因為該層的熱量主要來自臭氧對太陽紫外線的吸收。
該層上部熱、下部冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對流，大氣以平流運動為主，適合航空飛行。
3.高層大氣對人類生活有什么影響？
答案　有若干電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。

大氣的垂直分層
分層
高度范圍
主要特點
特點成因
與人類的關(guān)系
對
流
層
低緯：17～18千米
中緯：10～12千米
高緯：8～9千米
氣溫隨高度的增加而降低(每升高100米，氣溫大約降低0.6℃)
地面是對流層大氣的直接熱源
人類生活在對流層底部，對流層與人類關(guān)系最為密切
空氣對流運動顯著
該層上部冷、下部熱
天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變
幾乎全部的水汽、雜質(zhì)和大氣中的污染物集中在該層，對流運動易成云致雨
平
流
層
從對流層頂部至約50千米高空
氣溫隨高度升高而升高
該層中的臭氧強烈吸收太陽紫外線
人類生存環(huán)境的天然屏障，適合航空飛行
以平流運動為主
該層大氣上部熱、下部冷，大氣穩(wěn)定
天氣晴朗
水汽、雜質(zhì)含量極少，無云雨現(xiàn)象
高
層
大
氣
從平流層頂?shù)? 000千米的高空
大氣密度極小
距地面遠，受到引力小
電離層能反射無線電短波，對無線電通信有重要作用
可分為中間層、熱層和散逸層
大氣的熱狀態(tài)特征不同

拓展延伸　逆溫及危害
(1)逆溫現(xiàn)象：正常情況下，對流層的氣溫隨高度增加而遞減，且海拔每升高100 m，氣溫約下降0.6 ℃。但在一定條件下，對流層的某一高度有時也會出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的現(xiàn)象，或者氣溫隨高度增加而降低的幅度小于垂直遞減率，這種現(xiàn)象我們稱之為“逆溫”。如圖所示。

(2)危害
①出現(xiàn)多霧天氣。早晨多霧的天氣大多與逆溫有密切的關(guān)系，它使能見度降低，給人們的出行帶來不便，甚至導(dǎo)致交通事故。
②加劇大氣污染。由于逆溫現(xiàn)象的存在，空氣垂直對流受阻，造成近地面污染物不能及時擴散，從而危害人體健康。
③對航空造成影響。“逆溫”多出現(xiàn)在低空，多霧天氣給飛機起降帶來不便。如果出現(xiàn)在高空，則對飛機飛行極為有利，因為大氣以平流運動為主，飛行中不會有較大的顛簸。

下圖為“大氣垂直分層示意圖”。讀圖，完成1～3題。

1.圖中正確表示大氣層氣溫垂直變化的曲線是(　　)
A.① B.② C.③ D.④

2.對無線電短波通信具有重要意義的電離層位于(　　)
A.Ⅰ層頂部 B.Ⅱ?qū)拥撞?br /> C.Ⅱ?qū)又胁? D.Ⅲ層
3.2017年4月20日，我國發(fā)射的“天舟一號”飛船的運行軌道所在的大氣層(　　)
A.氣溫在－50℃到20℃之間
B.氣溫隨高度增加平穩(wěn)下降
C.最低氣溫約為－80℃
D.最高氣溫約為40℃
答案　1.B　2.D　3.C
解析　第1題，根據(jù)大氣的密度、溫度和運動狀況，自下而上可將大氣層分為對流層、平流層和高層大氣，從溫度變化趨勢看，①②正確，但①曲線的氣溫值出現(xiàn)錯誤，故只有②正確。第2題，高層大氣(Ⅲ層)中存在若干電離層，對無線電短波通信具有重要作用。第3題，“天舟一號”飛船運行于高層大氣中。

在對流層中，大氣的組成并不是固定不變的。據(jù)此回答1～2題。
1.大氣中含量雖很少，卻是天氣變化重要角色的物質(zhì)是(　　)
A.二氧化碳和臭氧 B.氬和氖
C.水汽和雜質(zhì) D.氮和氧
2.由于人類活動造成的大氣污染，已導(dǎo)致大氣中一些成分比例發(fā)生明顯變化，表現(xiàn)在(　　)
A.臭氧增多 B.氧氣增多
C.水汽增多 D.二氧化碳含量增加
答案　1.C　2.D
解析　第1題，水的相變產(chǎn)生云、雨、霧、雪等一系列天氣現(xiàn)象，雜質(zhì)作為凝結(jié)核是成云致雨的必要條件。第2題，化石燃料的燃燒和森林的破壞使二氧化碳的體積分數(shù)在近300年里增加了40%多。
大氣呈現(xiàn)“上熱下冷(圖中②，隨高度增加氣溫上升)”時，稱之為逆溫現(xiàn)象。完成3～4題。

3.對流層大氣的熱量主要來自(　　)
A.太陽輻射 B.地面 C.地球內(nèi)部 D.平流層
4.對流層大氣出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象時，近地面空氣中污染物含量較高的主要原因是(　　)
A.阻擋了近地面空氣水平運動
B.抑制了近地面空氣對流上升
C.近地面大氣中的水汽量增大
D.近地面人類排放污染物增多
答案　3.B　4.B
解析　第3題，近地面大氣的主要的直接熱源是地面。第4題，對流層中出現(xiàn)的氣溫隨高度增加而升高的現(xiàn)象稱為逆溫。當(dāng)逆溫出現(xiàn)時，大氣層結(jié)穩(wěn)定，抑制了近地面空氣的對流上升，空氣中的污染物得不到及時擴散，導(dǎo)致近地面空氣中污染物含量較高。
5.讀“氣溫垂直變化圖”，完成下列各題。

(1)圖中a、b、c、d四條曲線中，正確反映地球大氣溫度隨高度變化的曲線是________，判斷依據(jù)是__________________________________________________。
(2)風(fēng)、云、雨、雪等天氣現(xiàn)象集中于________層(填字母)，原因是______________________
________________________________________________________________________。
(3)人類目前利用平流層最主要的方式是____________，原因是__________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)b　近地面平均溫度約為20℃，對流層頂部氣溫降至－60℃
(2)A　該層集中了大氣層中幾乎全部的水汽和雜質(zhì)，近地面的水汽和雜質(zhì)通過對流運動向上輸送，在上升過程中隨著氣溫降低，容易成云致雨
(3)航空飛行　該層大氣中水汽和雜質(zhì)含量很少，無云雨現(xiàn)象，大氣平穩(wěn)，天氣晴朗，能見度好，適合航空飛行


(2019·北京市豐臺區(qū)期末)下圖為“大氣垂直分層示意圖”。讀圖完成1～3題。

1.下列敘述正確的是(　　)
A.低層大氣主要是由干潔空氣、水汽和固體雜質(zhì)組成
B.云、雨、雪、雷電等天氣現(xiàn)象，主要發(fā)生在平流層
C.大氣中臭氧的主要作用是減少紅外線對生物的傷害
D.大氣組成成分的比例不會因人類活動的影響而改變
2.地球大氣層，一般隨高度增加(　　)
A.氣溫降低 B.氣壓升高
C.密度減小 D.濕度增大
3.北京飛往美國華盛頓的飛機，升空20分鐘后遇到雷雨天氣，此時飛機應(yīng)(　　)
A.迅速進行迫降
B.不斷降低飛行高度
C.保持原有高度
D.升至萬米以上高空
答案　1.A　2.C　3.D
解析　第1題，低層大氣主要是由干潔空氣、水汽和固體雜質(zhì)組成。云、雨、雪、雷電等天氣現(xiàn)象，主要發(fā)生在對流層。大氣中臭氧的主要作用是減少紫外線對生物的傷害。大氣組成成分的比例會因人類活動的影響而改變，如二氧化碳比例的增加主要是人為原因造成的 。第2題，地球大氣層，一般隨高度增加，對流層氣溫降低，平流層氣溫上升，高層大氣氣溫先降低后上升；隨高度增加，氣壓降低、密度減小、濕度降低。第3題，雷雨天氣一般出現(xiàn)在對流層，飛機遇到雷雨天氣說明還在對流層，對流層由于大氣對流現(xiàn)象明顯，大氣不穩(wěn)定，不適宜飛機飛行，所以飛機應(yīng)升至萬米以上高空的平流層，以保證安全。

有人在朋友圈曬了一張客機飛行抓拍，深色為藍天，白色為云。據(jù)此完成4～5題。

4.此刻，客機飛行在(　　)
A.對流層 B.平流層
C.臭氧層 D.高層大氣
5.飛機尾氣中含有大量二氧化碳氣體，會加劇(　　)
A.環(huán)境污染 B.全球變暖
C.荒漠化 D.森林破壞
答案　4.A　5.B
解析　第4題，天氣現(xiàn)象如云、霧、雨、雪等出現(xiàn)在對流層中，據(jù)材料深色為藍天，白色為云，說明客機飛行在對流層，故A項正確。第5題，飛機尾氣中含有大量二氧化碳氣體，大量排放二氧化碳氣體會加劇全球變暖，B項正確。
氣球作為探空的工具已經(jīng)被廣泛使用，如下圖所示，假如一探空氣球由地面上升至100 km處。據(jù)其可能探測到的現(xiàn)象，完成6～7題。

6.探空氣球記錄的隨高度升高氣溫變化的規(guī)律可能是(　　)
A.遞減→遞增→遞減
B.遞減→遞減→遞增→遞增
C.遞增→遞減→遞增→遞減
D.遞減→遞增→遞減→遞增
7.探空氣球探測到水汽集中的大氣層是(　　)
A.對流層 B.平流層
C.高層大氣 D.宇宙空間
答案　6.D　7.A
解析　第6題，探空氣球在上升的過程中，依次經(jīng)過對流層、平流層和高層大氣，因此氣溫變化規(guī)律是遞減→遞增→遞減→遞增。第7題，水汽幾乎全部集中在對流層。

讀“地球大氣中臭氧濃度垂直分布圖”，完成8～9題。

8.臭氧主要分布于(　　)
A.對流層 B.平流層
C.高層大氣 D.日冕層
9.近幾十年來，局部地區(qū)的臭氧濃度逐年下降，該現(xiàn)象造成的主要影響是(　　)
A.降水減少
B.地面溫度降低
C.到達地面的紫外線增多
D.大氣污染嚴重
答案　8.B　9.C
解析　第8題，讀圖可知，臭氧主要分布于30 km左右的高空。因?qū)α鲗幼詈裉帪槌嗟?，達17～18 km，平流層范圍自對流層頂部至約50 km高空，故B正確。第9題，臭氧具有吸收太陽輻射中的紫外線的功能，保護地球上的生命免受過量紫外線輻射的影響，臭氧濃度下降導(dǎo)致到達地面的紫外線增多，會對地面生物的生存造成影響。C正確。

下圖為“地球大氣的垂直分層圖(部分)”。讀圖回答10～11題。

10.①②③④四條曲線中，能正確表示大氣層氣溫垂直分布狀況的是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
11.有關(guān)該大氣層的敘述，正確的是(　　)
A.有電離層，對無線電通信有重要作用
B.天氣晴朗，對流旺盛，有利于高空飛行
C.上部冷下部熱，空氣以平流運動為主
D.頂部與底部的氣溫相差60℃左右
答案　10.A　11.D
解析　第10題，根據(jù)圖中大氣層距地面的高度和溫度變化可知，該大氣層是平流層，平流層下部氣溫隨高度變化很小，30km以上氣溫隨高度增加而迅速上升，故選A。第11題，平流層上部熱、下部冷，大氣以平流運動為主，大氣平穩(wěn)，天氣晴朗，有利于高空飛行，圖中大氣層的溫差約為60℃。
浙江省山地丘陵廣布，適宜茶樹的生長，但春季易受霜凍天氣影響。為此，當(dāng)?shù)夭鑸@引進了“防霜凍風(fēng)扇”(如圖甲)。當(dāng)夜晚溫度降到4℃時，風(fēng)扇會自動打開，從而減輕霜凍對茶樹的傷害。圖乙示意茶園春季夜晚某時氣溫垂直分布。讀圖完成12～13題。

12.關(guān)于風(fēng)扇的作用原理，正確的是(　　)
①風(fēng)扇可以把高處的暖空氣往下吹到茶樹上?、陲L(fēng)扇吹出的熱風(fēng)可以使茶樹免受霜凍影響　③風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動可以增強近地面空氣對流運動程度?、茱L(fēng)扇轉(zhuǎn)動可帶動空氣流動，阻止上層冷空氣向下流動
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
13.“防霜凍風(fēng)扇”最適宜的安裝高度為(　　)
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題，風(fēng)扇啟動后，可把高處的暖空氣吹到茶樹上，①對；風(fēng)扇吹出的并不是熱風(fēng)，②錯；近地面(0～4米)存在空氣對流運動，風(fēng)扇吹下來的暖空氣會削弱近地面的對流運動，③錯；風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動使下層空氣循環(huán)，阻止了上層冷空氣向下流動，④對。第13題，讀圖乙，在8米高度附近，氣溫最高，“防霜凍風(fēng)扇”安裝高度為7～8米時，風(fēng)扇啟動后，可把該處暖空氣往下吹到茶樹上，從而減輕霜凍對茶樹的傷害。
(2019·黑龍江省哈爾濱市第三中學(xué)月考)晴朗無風(fēng)的夜晚，地面因輻射而失去熱量，近地面大氣冷卻強烈，高空大氣冷卻較慢，氣溫從地面開始向上遞增，稱為輻射逆溫。讀下圖，回答14～15題。

14.圖中a表示輻射逆溫形成前的氣溫垂直分布，一般出現(xiàn)在午后；b表示輻射逆溫形成后，一般出現(xiàn)在黎明以前。則c出現(xiàn)的時間最可能是(　　)
A.上午 B.正午 C.傍晚 D.凌晨
15.逆溫的影響有(　　)
①利于污染物的擴散　②利于霧的形成 ?、垡种粕硥m暴的發(fā)生?、軠p輕山區(qū)農(nóng)作物凍害
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②④
答案　14.A　15.B
解析　第14題，a表示輻射逆溫形成前的氣溫垂直分布，一般出現(xiàn)在午后；b表示輻射逆溫形成后，一般出現(xiàn)在黎明以前；c表示逆溫逐漸消失，故c出現(xiàn)的時間是在黎明之后，午后之前。第15題，逆溫出現(xiàn)后近地面溫度低，高空溫度高，氣體將不易發(fā)生對流運動，不利于污染物的擴散，故①錯誤；由于近地面的溫度較低，有利于水汽的凝結(jié)，形成霧，故②正確；逆溫出現(xiàn)后，大氣運動會減弱，故可以抑制沙塵暴的發(fā)生，故③正確；山區(qū)農(nóng)作物分布海拔較高，如處于逆溫層，溫度較高可以減輕凍害，故④正確。
16.讀圖，完成下列問題。

(1)該圖反映的是________緯度地區(qū)大氣的垂直分層，理由是__________________________
________________________________________________________________________。
(2)概括A層天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變的原因：
①：________________________________________________________________________；
②：________________________________________________________________________。
(3)補繪B層氣溫變化曲線。該層22～27 km高度，________含量達到最大值，形成______層，成為人類生存環(huán)境的天然屏障。
(4)圖中50～85 km高度范圍內(nèi)，氣溫隨高度變化的特點是__________________________，依據(jù)所學(xué)的知識可以推測該高度范圍內(nèi)大氣運動以________運動為主。
(5)C層中有______層，________爆發(fā)時，會引起該層的擾動，此時傳播的____________信號會被部分或全部吸收。
(6)人類生活在______層的底部。
(7)A→B→C大氣密度的變化趨勢是____________。
答案　(1)中　該地對流層的高度為12 km，而對流層的高度在低緯度為17～18 km，在高緯度為8～9 km
(2)該層集中了大氣中幾乎全部的水汽和雜質(zhì)　空氣對流運動顯著
(3)補繪曲線略?！3(臭氧)　臭氧
(4)氣溫隨高度上升而下降　對流
(5)電離　太陽活動(耀斑)　無線電短波
(6)對流(或A)
(7)逐漸變小
17.讀“大氣垂直分層示意圖”，回答下列問題。

(1)A是____________層，該層氣溫隨高度的變化特點是____________________________。
(2)B是________層，該層氣流平穩(wěn)，適合飛機飛行。
(3)地球人造衛(wèi)星在軌運行期間，主要是在大氣中的____________中運行，其返回時，在距地面1 000 m的高度內(nèi)，所經(jīng)歷的氣溫變化特點是___________________________________。
答案　(1)對流　氣溫隨高度的增加而降低
(2)平流
(3)高層大氣　氣溫逐漸升高
解析　第(1)題，從圖中各層高度數(shù)值可以看出，A是對流層，氣溫隨高度的增加而降低。第(2)題，B是平流層，大氣以平流運動為主，適于飛機飛行。第(3)題，50 km以上是高層大氣。距地面1 000 m高度屬于對流層，距地面越近氣溫越高。