第2章 第2节 大气的组成与垂直分层（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中地理必修第一册（中图版2019）

第二节　大气的组成与垂直分层 课程标准 学业质量水平&核心素养目标 运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。 合格考 (水平1～2) 1.运用资料，说出大气的组成及作用。(区域认知) 2．利用图表等材料，观察、认识大气的垂直分布，了解不同区域的大气主要特征。(综合思维) 等级考 (水平3～4) 1.运用图文材料，分析大气中各种气体与人类之间的关系，以及人类的不合理活动对大气产生的影响等。(综合思维、人地协调观) 2．运用图表资料和所学知识，分析大气各个分层特征的成因，以及与人类活动的关系。(区域认知、综合思维) 知识点1 大气的组成 1．大气的组成：干洁空气、固体杂质和水汽。 2．干洁空气的组成 (1)主要成分：氮气(78%)、氧气(21%) (2)次要成分：氩气、二氧化碳、甲烷和臭氧等。 3．主要组成物质的作用 大气成分 作用 氮气 大气中含量最多。氮元素是生物体内蛋白质和很多化学物质的组成部分，是生物体健康生长必不可少的元素 氧气 是众多生物生命活动必需的物质 二氧化碳 绿色植物进行光合作用的重要原料，是一种温室气体，对地面具有保温作用 臭氧 吸收太阳辐射中的紫外线，对生物具有保护作用 水汽 含量随时间和地点的不同而变化。是影响天气变化的重要因素 大气的临时组成成分 由于自然和人为原因，大气中增加了许多新的组成成分，主要包括气溶胶和污染气体，对人类产生危害 1．判断。 (1)大气中含量最多的气体是氧气。(×) (2)臭氧对人类和动物是无害的。(×) (3)空气中只要有水汽就会形成降水。(×) 2．问答。 大气中的水汽和杂质含量因时因地而异，试举例说明其变化情况。 提示：水汽：一般夏季大于冬季，低纬度地区大于高纬度地区，海洋多于陆地；杂质：陆地上空比海洋上空多，城镇比乡村多，早晨和夜间比午后多(午后大气对流运动显著，杂质较少)，冬季比夏季多。 知识点2 大气的垂直分层 1．大气分层依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况。 2．识图进行大气层各层特征比较 分层 主要特点 特点成因 与人类的关系 A层 气温随高度的增加而降低 地面是对流层大气的直接热源；同一地区的对流层高度夏季高于冬季 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 该层大气上部冷，下部热 天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、杂质都集中在该层，对流运动易成云致雨 B层 气温随高度增高而升高 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障；利于 航空飞行 以水平运动为主 该层上部热下部冷，大气稳定 天气晴朗 水汽、杂质少，大气平稳 C层 大气密度非常小 距地面远，受地球引力小 电离层能反射无线电波，使人类得以远距离传播信息 图示法理解对流层、平流层的特点 (1)对流层 (2)平流层 1．判断。 (1)臭氧层位于对流层之中。(×) (2)地球外80～500千米的大气层，有若干电离层，能反射无线电波。(√) (3)近地面大气的密度和温度都随高度的增加而降低。(√) 2．连线。 将大气层与其相关的现象用直线连接起来。 3．问答。 为什么平流层适合飞机飞行？ 提示：平流层大气以水平运动为主，大气稳定，且水汽和杂质含量少，无天气变化现象，能见度好，利于飞机飞行。 探究一　大气的组成成分及变化是怎样的 角度1 大气的组成状况 ►情境探究 　 分析图中二氧化碳的主要作用是什么？氧气在地理环境中有何作用？ 提示：绿色植物进行光合作用的基本原料。氧气是人类和其他生物维持生命活动必需的物质。 ►素养升华 1．大气成分的时空变化 成分 变化特点 二氧化碳 大致夏季较少，冬季较多；乡村较少，城镇较多，重工业发达的城镇更多 杂质 一般来说，近地面大气中的固体杂质陆地多于海洋，城镇多于乡村，冬春季节多于夏秋季节 水汽 因海陆位置、纬度、地势高低而有差异，大致低纬多于高纬，海上多于陆地 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→吸收波长较短的太阳紫外线→升温使大气电离→形成电离层。 ②平流层中的O3→吸收波长较短的紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上的生物免受紫外线伤害。 (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→雾或降水。 ②尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。 角度2 人类活动对大气成分的影响 ►情境探究 一则青海姐妹网上售卖空气的视频在网上走红。这一行为旨在宣传环境保护的重要性，为空气赋予了新的价值，对发展清洁能源、建设节约型社会具有重要作用。卖空气，说明人类活动会影响大气的成分和含量。 1．分析哪些不合理的人类活动会影响大气的成分和含量？ 提示：人类工业生产排放大量废气、汽车排放的尾气等会造成大气污染；氟氯碳化物的排放会导致臭氧减少等。 2．结合生产生活实际，说明可采取哪些措施解决上题中的问题？ 提示：减少矿物燃料的使用，发展清洁能源，减少二氧化碳排放；保护森林；研究新型制冷设备，控制氯氟烃的排放，保护臭氧层。 ►素养升华 人类活动对大气成分的影响 美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物不同生长期的影响进行了大量的试验研究，发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期作用最显著。在这两个时期，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。据此完成1～2题。 1．干洁空气中，二氧化碳的特征是(　　) A．约占大气总重量的0.033% B．25 km以上的高空大气中含量更高 C．在地球不同地区分布不均匀 D．是地球生物体的基本组成元素 2．施用二氧化碳气体可以使农作物增产，主要是因为二氧化碳(　　) A．是绿色植物光合作用的基本原料 B．能吸收紫外线使植物不受到伤害 C．能吸收地面辐射使农作物增产 D．直接影响地面温度，增加降水量 1．C　2.A　解析：第1题，二氧化碳约占大气总体积的0.033%，A错误；25 km以上的高空大气中含量较多的是臭氧，B错误；经济发达和人类生产生活燃烧大量矿物燃料的地区及毁林严重的地区，二氧化碳含量较高，反之，二氧化碳含量较少，所以二氧化碳在地球不同地区分布不均匀，C正确；氮是地球生物体的基本组成元素，D错误。第2题，二氧化碳是绿色植物光合作用的基本原料，可以使农作物增产，A正确；臭氧能吸收紫外线使植物不受到伤害，B错误；大气中的二氧化碳和水汽吸收地面长波辐射，使大气增温，但不会使农作物增产，C错误；二氧化碳含量会影响地面温度，但降水不一定增加，D错误。 探究二　怎样识别大气的垂直分层 角度1 大气的垂直分层 ►情境探究 2020年4月4日是清明假期第一天，王老师携一家人从济南乘飞机到昆明去旅游。飞机起飞时还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里，阳光普照。 1．分析出现材料所述的这种天气变化的原因是什么？ 提示：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．分析有利于飞机飞行的大气层应具有什么样的特征？ 提示：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．思考飞机起飞和降落时能不能拨打电话？为什么？ 提示：不能。在飞机上拨打电话会干扰飞机的通信、导航、操作系统及飞机与地面的无线信号联系。 ►素养升华 大气的垂直分层 分层 高度范围 主要特点 成因 与人类的关系 对流层 低纬：17～18 km 中纬：10～12 km 高纬：8～9 km 气温随高度的升高而递减 地面是对流层大气的直接热源；同一地区的对流层高度夏季高于冬季 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 上部冷，下部热 天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、杂质都集中在该层，对流运动易成云致雨 平流层 从对流层顶到约50 km 气温随高度升高而升高 臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障；利于高空飞行 以水平运动为主 上部热，下部冷，大气稳定 天气晴朗 水汽、杂质少，气流平稳 高层大气 从平流层顶部到3 000 km的高空 大气密度非常小 距地面远，受地球引力小 电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用　 角度2 逆温现象 ►情境探究 由于“逆温层”的存在，大气很稳定，对流作用减弱，空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，只能滞留在近地面。 　　　 张华居住在某重工业城市，他习惯于在清晨的林荫道上跑步。结合图示说明他选择的锻炼时间是否科学？请帮他分析原因，并说出他应该在什么时候锻炼身体最适宜？ 提示：不科学。清晨，大气逆温层存在，大气对流运动微弱．城市空气中的水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，大气污染物质浓度较高。日出前绿色植物以呼吸作用释放二氧化碳为主，造成清晨林荫道上的空气中二氧化碳含量较高。应该把锻炼时间改为下午或傍晚。 ►素养升华 1．各层气温的变化及原因 (1)对流层 ①一般规律：因为对流层大气的热量来自地面，所以气温随高度的升高而递减，即“高处不胜寒”。一般高度每上升100米，气温平均下降0.6 ℃。 ②逆温现象：有两种情况：一是海拔上升，气温升高；二是海拔上升气温下降，但降温幅度小于6 ℃/千米(即降温幅度小于垂直递减率)。如下图： 逆温的影响：对天气而言：表明大气结构稳定，对流微弱，天气以晴好为主。对环境而言：它可以阻碍空气对流运动的发展，使大量烟、尘、水汽凝结物聚集在其下面，使能见度降低；但是也可以提高谷地在冬季的温度，冻害得以避免或减轻等。 (2)平流层 ①变化规律：随高度升高而升高 ②变化原因：臭氧能够吸收大量太阳紫外线，使大气增温，所以平流层大气的热量来自臭氧层。 (3)高层大气 ①变化规律 ②变化原因：自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；随后，由于大气(氧原子)吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升，在300千米的高空，温度可达1 000 ℃以上。 (2021·山东威海高一上期末)2020年7月23日，“天问一号”火星探测器在海南文昌成功发射，标志着我国正式拉开了行星探测的序幕。下图示意大气垂直分层。据此完成1～2题。 1．“天问一号”探测器上升过程中，途经大气层的温度变化为(　　) A．递减→递增→递减 B．递增→递减→不变 C．递增→递减→递增→递减 D．递减→递增→递减→递增 2．图中①层大气(　　) A．其厚度两极地区比赤道地区大 B．直接热源是太阳辐射 C．易发生风、云、雨、雪等天气现象 D．其厚度夏季午夜最大 1．D　2.C　解析：第1题，根据所学可知，图中①为对流层，②为平流层，③为高层大气，据图可知，在对流层，海拔升高，气温降低；在平流层，海拔升高，气温升高；在高层大气，随着海拔升高，气温先递减后递增。所以“天问一号”探测器在上升过程中，途经大气层的温度变化为递减—递增—递减—递增。第2题，①层为对流层，对流层的厚度受温度影响较大，温度越高，对流运动越旺盛，厚度越大，所以其厚度两极地区比赤道地区小，故A错误；对流层主要的直接热源是地面辐射，根本热源才是太阳辐射，故B错误；对流层对流运动旺盛，易发生风、云、雨、雪等天气现象，故C正确；根据前面分析可知，其厚度夏季正午最大，故D错误。 一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，可是在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为“逆温”。如图示意某地气温垂直分布图，读图回答第3题。 3．出现逆温时污染物不易扩散，则甲、乙、丙、丁四图中最有利于大气污染物扩散的是(　　) A．甲　　　　　　　　　　 B．乙 C．丙 D．丁 A　解析：当气温随海拔升高而不断降低时，大气不稳定而发生空气对流现象，近地面的大气污染物随空气流动而扩散到其他地区，有利于雾霾天气污染物扩散，空气得到净化。四图中气温随海拔升高而降低的只有A，故A正确，B、C、D错误。 A组 学业基础练 　　(2019·北京第一次合格考)读干洁空气的体积和质量构成表(高度25千米以下)。完成1～2题。 氮气 氧气 氩气 二氧化碳 臭氧等其他气体 体积(%) 78.09 20.95 0.93 0.03 极少 质量(%) 75.52 23.15 1.28 0.05 极少 1．干洁空气中所占比例最大的成分是氮气。 2．人类大量燃烧煤、石油等矿物燃料会导致的环境问题是什么？ 提示：大气污染、酸雨和全球气候变暖。 (2019·山东夏季合格考)2018年5月9日2时28分，“高分五号”卫星在太原航天发射场发射成功，运行轨道高度约705千米。据此完成第3题。 3．“高分五号”卫星升空至预定轨道，经过的大气层依次是对流层、平流层、高层大气。 B组 等级提升练 地球大气又称“氮氧大气”，结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表，完成4～5题。 体积分数(%) 质量分数(%) 氮(N2) 78.09 75.52 氧(O2) 20.95 23.15 氩(Ar) 0.93 1.28 二氧化碳(CO2) 0.038(变动) 0.05 4．地球大气称为“氮氧大气”，是因为两者(　　) A．占干洁空气成分的99% B．占大气成分的99% C．是生命活动必不可少的物质 D．在其他天体上不存在 5．目前，导致二氧化碳增多的主要原因是(　　) ①植树造林　②大量燃烧矿物化石燃料　③新能源公交车的逐渐普及　④森林、草原开垦成农田 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 4．A　5.B　解析：第4题，根据材料可知，地球大气称为“氮氧大气”是因为两者占干洁空气成分的99%，只有氧气是生命活动必需的物质，在其他天体上也可能存在氮气和氧气，A正确，B、C、D错误。第5题，目前，导致二氧化碳增多的主要原因是大量燃烧矿物化石燃料，森林、草原开垦成农田，导致二氧化碳含量不断上升，B正确，A、C、D错误。 (2021·福建厦门高一上期末)对流层顶高度与对流活动强弱密切相关。下图示意青藏高原1980～2010年对流层顶气压的月平均变化。据此完成6～7题。 6．青藏高原地区对流层顶高度最大的月份是(　　) A．2月 B．5月 C．7月 D．12月 7．导致青藏高原地区春季对流层顶高度变化的主要原因是(　　) A．冷空气势力增强 B．太阳辐射增强 C．植被覆盖率提高 D．大气降水增多 6．C　7.B　解析：第6题，由材料及所学知识可知，在垂直方向上，海拔升高，气压降低。说明对流层顶的气压越低，对流层顶高度越高。根据图中曲线，7月气压值最低，青藏高原地区对流层顶高度最高，C正确。A、B、D错。第7题，由材料及所学知识可知，在相同时间间隔内，对流层顶的气压值变化幅度越大，说明对流层顶的上升幅度越大。根据图中曲线，春季气压值下降，说明青藏高原地区对流层顶高度上升，春季，太阳辐射增强，北半球各地气温回升，导致对流层顶高度上升，B正确；冷空气势力减弱，A错误；植被覆盖率提高和大气降水增多不是主要原因，C、D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$