第2单元 第1节 第1课时 大气圈的组成与结构 大气的受热过程（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中地理必修第一册（鲁教版2019）

第一节　大气圈与大气运动 第1课时　大气圈的组成与结构　大气的受热过程 课程标准 核心素养 思维导图 1．运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。 2．运用示意图等，说明大气受热过程原理，并解释相关现象。 1．结合图表资料，说出大气的物质组成及作用，培养地理实践力。 2．结合大气的垂直分层图，说出大气垂直分层的依据、各层的特点及其与人类活动的关系，提高综合思维素养。 3．结合图文资料，说出大气对太阳辐射的削弱作用及其影响，能解释一些跟其有关的地理现象，培养地理实践力。 4．结合图文资料，说出大气受热的过程及大气对地面的保温效应，解析大气保温效应在现实生活中应用的原理，提高综合思维素养。 一、大气圈的组成与结构 1．大气圈的组成 (1)干洁空气 成分 占比 作用 氮气 78% 生物体内蛋白质的重要组成部分 氧气 21% 人类和动物维持生命活动必需的物质 二氧 化碳 较少 绿色植物进行光合作用的原料，对地表温度起着调节作用 臭氧 很少 强烈吸收太阳紫外线，故被誉为“地球生命的保护伞” (2)水汽：是成云致雨的必要条件。 (3)尘埃：可反射太阳辐射、降低地面温度；作为凝结核，促进云雨的形成；会影响人的呼吸系统，危害人体健康。 [点拨]　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，导致二氧化碳、氟氯烃含量增加，臭氧总量减少，这种变化直接对人体健康构成危害，影响人类的生存，对社会经济具有潜在的重大威胁。 2．大气圈的分层 (1)划分依据：大气在垂直方向上温度、密度和运动状况。 (2)垂直分层 垂直分层 A对流层 B 平流层 C高层大气 气温特点 随高度的增加而降低 随高度的增加而升高 随高度增加先下降后又持续上升 大气运 动状况 对流运动显著 以水平运动为主 天气状况 天气现象复杂多变 天气现象少见 与人类 关系 与人类关系最为密切 有利于高空飞行 有电离层，影响无线电通信 [点拨]　 (1)对流层的厚度因纬度和季节而异：低纬厚，高纬薄；夏季厚，冬季薄。一般低纬可达17～18千米，中纬10～12千米，高纬仅8～9千米。 (2)水汽、固体杂质几乎全部在对流层，因此天气现象只发生在该层。 二、大气的受热过程 1．能量来源：地球表层最主要的能量来源是太阳辐射。 2．地面的增温过程 3．大气的增温过程 (1)地面辐射 ①地面辐射：地面吸收太阳辐射而增温，同时向外辐射热量。 ②特征：与太阳辐射相比，地面辐射能量集中在红外波段，为长波辐射。 (2)大气增温 4．大气逆辐射的保温作用 (1)大气逆辐射：大气辐射中朝向地面的部分，因辐射方向与地面辐射相反，称为大气逆辐射。 (2)对地面的保温作用：大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。 [点拨]　 (1)一般情况下，太阳辐射最强时为地方时12点左右，地面辐射最强时为地方时13点左右。 (2)一般情况下，一天中温度最高出现在地方时14点左右，温度最低出现在日出前后。 (3)大气逆辐射是大气辐射的一部分，白天和晚上是始终存在的，并且白天辐射更强。 1．下列大气成分中，属于生物维持生命活动所必需的物质是(　　) A．氧气　　 B．氮气　　 C．二氧化碳　　 D．臭氧 A　[大气中的氧气是人类和生物维持生命活动所必需的物质。] 读大气垂直分层高度、温度和气压的变化图，据此完成2～3题。 2．关于图中内容的叙述，正确的是(　　) A．大气垂直分层的依据是高度、温度和气压的变化 B．随高度增加气温渐高，气压渐低 C．距地面20千米处气压降为地面的一半 D．对流层垂直方向上温度变化范围是20～－60 ℃ 3．关于图中①②层大气的正确叙述是(　　) A．①层大气厚度随纬度增加而增厚 B．②层因氧原子吸收紫外线而增温 C．①层大气与人类关系最密切 D．②层复杂的天气现象不利于飞行 2．D　3.C　[第2题，根据大气的温度、密度、运动等特征，大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气。对流层气温随高度的增加而递减，平流层气温随高度的增加而上升，20 km处气压值约为80hPa，而近地面约为1 000hPa，不是一半的关系。第3题，对流层厚度与纬度呈负相关；平流层升温是因为臭氧吸收紫外线；平流层天气晴朗，空气以水平运动为主，有利于飞行。] 下图为甲、乙两地某时段大气受热过程示意图，箭头反映了能量传递的方向及大小(粗细)。读图回答4～5题。 4．近地面大气温度随高度升高而递减，主要影响因素是(　　) A．①⑤　　 B．②⑦　　 C．③⑧　　 D．④⑥ 5．霜冻多出现在晚秋或寒冬季节晴朗的夜晚，主要是因为此时(　　) A．地面辐射弱　　 B．太阳辐射强 C．大气反射强　　 D．大气逆辐射弱 4．B　5.D　[第4题，地面辐射是大气的直接热源，近地面大气接受了地面辐射②⑦增温后再通过热传导作用，向高空大气传送热量，越靠近地面温度越高，越远离地面温度越低。第5题，晚秋或寒冬季节晴朗的夜晚，云量少大气的逆辐射弱，对地面的保温作用弱，降温快，易形成霜冻；夜晚无太阳辐射，晴朗的夜晚地面辐射强。] 探究点一　大气的垂直分层 阅读下列图文材料，探究下列问题。 材料一　2019年3月10日，埃塞俄比亚航空公司航班ET302，计划由埃塞首都亚的斯亚贝巴的博莱国际机场起飞，前往肯尼亚首都内罗毕。飞机起飞后6分钟坠毁，机组人员及乘客157人全部遇难。 材料二　大气的垂直分层示意图 (1)空难多数发生在飞行的哪一阶段？ 提示　空难多发生在起飞或降落阶段，这一阶段处于对流层中，对流层大气对流旺盛，天气多变。 (2)图中的平流层为什么适合航空飞行？ 提示　平流层的气温下低上高，空气难以对流，大气以水平运动为主，飞机飞行时不会上下颠簸；平流层少水汽和尘埃，天气晴朗少变，能见度高，利于飞机飞行。 (3)对流层的气温在垂直方向上分布有何特点？该层的厚度随纬度如何变化？为什么？ 提示　对流层的气温随高度增加而降低。对流层的厚度随纬度增高而降低。低纬地区大气受热多，气温高，空气对流旺盛，所以高度大；高纬地区受热少，对流较弱，所以高度小。 (4)在高层大气中，部分地区温度可达数千摄氏度，可飞行器却不会被烧毁，为什么？ 提示　高空大气中空气稀薄，航天飞行器从中吸收和与之摩擦产生的热量有限。 大气的垂直分层及各层与人类的关系 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 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、杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 平 流 层 从对流层顶至50～55千米 气温随高度增加而增加 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，利于航空飞行 以水平运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定 天气晴朗 水汽、杂质少，气流平稳 2018年12月22日，中国航天科工集团“虹云工程”首颗卫星成功发射，该卫星在距离地面1 000千米的低空轨道上围绕地球运行。下图为大气垂直分层示意图。据此，完成下面小题。 (1)“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道，下列描述正确的有(　　) ①太阳辐射逐渐增多　 ②气压逐渐降低　③空气密度逐渐减小　 ④臭氧含量逐渐减少 A．①②③　　 B．①②④　　 C．①③④　　 D．②③④ (2)“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道，依次经过的是(　　) A．对流层　大气上界　高层大气 B．高层大气　平流层　对流层 C．平流层　高层大气　对流层 D．对流层　平流层　高层大气 [素养解读]　解答本题需要学生具备良好的综合思维素养。结合卫星运行的高度，运用综合思维，分析其经过的大气层以及气温、气压、大气密度等特点的变化。 解析　第(1)题，该卫星在距离地面1 000千米的低空轨道上围绕地球运行，越往高处，空气密度逐渐减小，气压逐渐降低，大气对太阳辐射的削弱作用减弱，太阳辐射逐渐增多，①②③正确。臭氧层主要位于平流层，臭氧含量先增多后减少，④错误。故选A。第(2)题，根据大气的温度、密度、运动等特征，大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气，故D项正确。大气上界是为了说明大气圈的垂直范围而确定的地球大气的最大上限高度，在1 000千米以上，“虹云工程”首颗卫星未达到此高度。故选D。 答案　(1)A　(2)D 大气垂直分层示意图的判读方法 (1)根据气温的变化判断：对流层气温随高度的增加而递减；平流层气温随高度的增加而升高；高层大气气温随高度增加先降低后升高。 (2)根据气流的运动状况判断：对流层空气对流运动显著；平流层以水平运动为主。 (3)根据天气的变化情况判断：天气现象复杂多变的是对流层；天气晴朗的是平流层。 2018年12月8日，在西昌卫星发射中心嫦娥四号由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，全人类首次实现月球背面软着陆。 (1)(区域认知)嫦娥四号奔月过程中，依次穿过了大气的哪几个分层？ 提示　对流层、平流层和高层大气。 (2)(综合思维)嫦娥四号奔月过程中，最开始穿过的大气层的气温有何特点？ 提示　最开始穿过的大气层是对流层，该层气温随着高度的升高而下降。 探究点二　大气受热过程及其原理的应用 阅读下列图文材料，探究下列问题。 2019年是人类首次登月50周年，这一事件被视为上世纪60年代美国太空计划的巅峰里程，当时美苏之间的太空竞赛也因此达到顶峰。移民月球一直是人类的梦想，但民间热议的“月球移民”难度依然较大。这是因为月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127 ℃；夜晚，温度可降到－183 ℃。 (1)请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。 提示　 (2)月球上的气温变化为什么会如此剧烈？ 提示　月球上没有大气层，不能对昼夜温度进行调节。 1．大气的受热过程和保温作用 大气通过对太阳短波辐射和地面长波辐射的吸收，实现了受热过程，而大气对地面的保温作用是大气受热过程的延续。具体图解如下： 2．大气的受热过程原理的应用 (1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响 ⇨⇨⇨⇨ (2)在农业中的应用 ①采用塑料大棚发展农业、玻璃温室育苗等。塑料薄膜、玻璃与二氧化碳具有相同的功能，能让太阳短波辐射透射进入，而地面长波辐射却不能穿透塑料薄膜或玻璃，从而将热量保留在塑料大棚或玻璃温室里。 ②秋冬季节，北方农民常用人造烟幕来增强大气逆辐射，使地里的农作物免遭冻害。 ③果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。 (3)分析太阳能的分布 海拔高、空气稀薄、晴天多、大气洁净的地区，太阳辐射强，太阳能资源丰富，如青藏高原、西北地区。 (4)昼夜温差大小的分析 分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理，主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。 (2020·北京丰台区高一期中)读下列“四幅昼夜阴晴示意图”，完成(1)～(2)题。 (1)若只从大气受热过程原理的角度考虑，上图中昼夜温差最小的是(　　) A．甲　　 B．乙　　 C．丙　　 D．丁 (2)“云层”对太阳辐射起到的主要作用是(　　) A．反射　　 B．保温　　 C．吸收　　 D．散射 [素养解读]　解答本题需要学生具备良好的综合思维和地理实践力素养。根据大气的受热过程原理，结合实践，运用综合思维，分析大气受热过程及其原理的应用。 解析　第(1)题，丁图白天多云，对太阳辐射的削弱作用强，气温不高；夜晚多云，大气逆辐射强，保温作用强，气温不低，昼夜温差最小。第(2)题，“云层”可以大量反射太阳辐射，云层越厚、云量越多，反射越强，云层对太阳辐射起到的主要作用是反射， A项正确；云层的保温作用对象是地面和低层大气，不是太阳辐射，B项错误；云层对太阳辐射具有吸收和散射作用，但从数量上比反射小，因此不是“云层”对太阳辐射起到的主要作用， C、D项错误。 答案　(1)D　(2)A 分析大气受热过程环节变化影响昼夜温差的思路 昼夜温差与大气的受热过程密切相关，白天气温受大气对太阳辐射的削弱作用影响，夜晚的气温受大气逆辐射带来的大气保温作用影响。具体因素的影响分析如下表： 天气状况 大气削弱作用 大气逆辐射 昼夜温差 晴朗 弱(白天高温较高) 弱(夜晚低温很低) 大 阴雨 强(白天高温不太高) 强(夜晚低温不太低) 小 温室，又称暖房，能透光、保温(或加温)，是用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。 (1)(地理实践力)建温室大棚主要是改善农作物生长的什么条件？ 提示　热量(或温度、气温)。 (2)(综合思维)温室大棚的原理是什么？ 提示　太阳短波辐射大部分透过塑料薄膜或玻璃被地面吸收，地面增温后放出地面长波辐射，塑料薄膜或玻璃对地面长波辐射是阻隔的，从而把热量保留在大棚里。 教材P26　问题 提示　对流层中集中了几乎全部的水汽与固体杂质，空气对流运动显著，因此风、云、雨、雾、雪等天气现象大都发生在这一层。而平流层中水汽、固体杂质等极少，所以天气晴朗，能见度高。根据以上分析判断，飞机在对流层时，可能是细雨蒙蒙，但飞入平流层后，却是晴空万里、阳光普照。 教材P30　活动 提示　第1题，自己找一温度计尝试体验一下。 第2题，白天阳台玻璃对太阳光几乎是透明的，绝大部分太阳光能够进入室内，使室内增温；夜晚封闭的阳台对室内热量具有屏蔽作用，室内热量损耗较少，保持了室内的温度。 第3题，搭建玻璃房、塑料棚、披上草苫子、对树的枝干进行包裹、根部培土覆盖秸秆或塑料薄膜、喷洒钾肥和防冻液等措施。 学科网（北京）股份有限公司 $$