3.1 大气的组成和垂直分层（课件）-【上好课】2024-2025学年高一地理同步精品课堂（湘教版2019必修一）

必修一第三章第一节 大气的组成和垂直分层 一、课程标准 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。 二、学习目标 1.运用图表等资料，说明大气的组成成分及其主要作用； 2.结合图表资料分析人类活动对大气环境带来的影响； 3.归纳大气垂直分层的特点，并举例说明其对生产生活的影响； 4.结合示意图说明辐射逆温现象产生的原理； 学习目标 1 大气的组成成分 2 大气环境的变化 3 大气的垂直分层 4 逆温原理及影响 目录 课程导入 “空气罐头”作为商品源于日本，在富士山景区，作为旅游纪念品的“空气罐头”大为畅销。而被誉为国家公园省的贵州空气质量备受关注，2014年全国两会期间，中共中央总书记、国家主席习近平参加贵州团审议时则称：“PM2.5空气质量直接关系百姓的幸福感了，将来贵州可以卖‘空气罐头’。” 思考：“空气罐头”的主要成分是什么？ 1.大气的组成成分 包围地球的空气称为大气。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要条件。大气是多种气体的混合物。低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。 低层大气 干洁空气 水汽、杂质 = + 思考：“空气罐头”的主要成分是什么？ 主要成分有水汽、杂质、氮气、氧气等 1.大气的组成成分 （1）干洁空气——78%N2 氮是地球上生物体的基本成分，是构成蛋白质分子，是细胞核中核酸、酶以及细菌等等中的重要组成部分。 每一秒钟的雷电就能让大气中降下大约2万吨的氮肥。在全球，每年雷电产生的氮肥就有4亿吨。 思考：将氮气转化的自然固氮方法有哪几种？ 根瘤菌是与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌 1.大气的组成成分 （1）干洁空气 21%O2： 氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质，并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程。 思考：雷阵雨过后，为什么我们有时候会闻到一股刺鼻的气味？ O3：淡蓝色气体，气味类似鱼腥味，能让太阳光中的可见光通过，且能吸收掉99%以上的有害紫外辐射。 雷雨后会产生稀薄的臭氧 1.大气的组成成分 （1）干洁空气——CO2 主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，也是一种常见的温室气体。 思考：二氧化碳越多为什么相当于“给地球穿上了棉衣” ？ 它吸收地面辐射的能力强，使气温升高 CO2 + H2O → C6H12O6 + O2 1.大气的组成成分 （2）水汽和杂质 陆地上空<海洋上空 思考：成云致雨的必要条件有哪些？ 充足的水汽 冷却降温的过程 凝结核（杂质） 思考：观察图片，思考陆地上空与海洋上空哪里的大气水汽含量更高？ 1.大气的组成成分 （2）水汽和杂质 水汽：在大气温度变化的范围内，水汽可发生固、液、气三态转化，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 气态水 液态水 固态水 液化 气化 升华 凝华 熔化 凝固 放热 吸热 思考：水相态的转化与热量的吸收释放之间的关系？ 1.大气的组成成分 （2）水汽和杂质 大气中杂质的含量，随时间、地点、天气条件而变化。 北京CBD雾霾和蓝天对比图 沙尘暴现象 小 结 1 大气成分 主要作用 干洁 空气 N2 地球生物体的基本成分 O2 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质 CO2 绿色植物光合作用的原料；调节地表温度（温室气体） O3 能吸收太阳紫外线，使大气增温，保护地球生物 固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 水汽 成云致雨的必要条件，影响地面和大气温度 2.大气环境的变化 （1）二氧化碳浓度升高 自工业革命以来，全球大气二氧化碳浓度上升了120ppm，其中一半的增长出现在1980年以后。2015年3月，全球大气二氧化碳平均浓度突破400ppm。这是有记录以来全球大气二氧化碳月均浓度首次突破这一高值。二氧化碳等温室气体排放量增加，是导致全球变暖的一个重要原因。 思考：二氧化碳浓度不断升高的原因？ 人类生活在大气圈底部，大气的物理状态和组成成分的变化，时刻影响着我们。 2.大气环境的变化 思考：二氧化碳浓度不断升高的原因？ 化石燃料燃烧： 工业：交通工具，电厂 农业：农业机械 生活：液化气、天然气、私家车 土地利用的变化（砍伐森林） 毁林（开荒、采矿、获取木材），森林面积缩小，减少对二氧化碳的吸收。 2.大气环境的变化 大量燃烧化石（煤炭、石油）燃料 CO2 增多 气温升高 全球变暖 极冰融化 海平面上升 淹没沿海低地 过度砍伐森林 温室效应 （1）二氧化碳浓度升高 2.大气环境的变化 思考：结合生活实际，如何减少二氧化碳的排放量？ 多使用清洁能源，提高能源利用技术和效率；提高自身的环保意识；避免浪费，减少废弃物排放；植树种草； 2.大气环境的变化 （2）臭氧层破坏 臭氧层变薄、浓度降低的现象，称为臭氧层破坏。 据科学家研究，大气中的臭氧含量每减少1%，到达地面的太阳紫外线辐射就增加2%。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率，还会引发白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病。在距南极洲较近的智利海伦娜岬角，当地居民只要走出家门，就要在暴露的皮肤表面涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就会被晒咸鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲；河里捕到的鲜鱼也多是盲鱼。 2.大气环境的变化 （2）臭氧层破坏 20世纪70年代，科学家发现南极地区上空的臭氧量下降严重，出现了“南极臭氧洞”。“南极臭氧洞”是一种形象的说法，指的是在南极地区上空出现了全球臭氧量最低值（低于全球臭氧平均值的30~40%），相对于其他地区来说，就像是一个空洞。2006年，“南极臭氧洞”面积已经超过北美洲的面积。 3.大气的垂直分层 根据温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异，可将大气分为三层，自下而上依次是对流层、平流层和高层大气。 特点： 气温随高度的增加而递减 整个大气质量3/4和几乎全部的水汽、杂质，都集中在这一层。 气流上升过程中气温降低，水汽凝结，易成云致雨。云雾雨雪都发生在对流层。 （1）大气分层——对流层 3.大气的垂直分层 （1）大气分层——对流层 思考：同地区不同的季节对流层高度为什么会发生变化？ 对流层厚度： 低纬度:17~18km 中纬度:10~12km 高纬度:仅为8~9km 夏季厚、冬季薄 不同纬度大气对流层厚度 3.大气的垂直分层 太阳加热 热力 抬升 凝结高度 对流 对流 冷空气 冷空气 暖空气 暖空气 地球表面的加热产生气流热力抬升而把热量和水汽向上输送 上升冷空气冷却并达到凝结高度后形成云。上升的暖空气和下沉的冷空气形成对流环流。 地表气温差异导致对流强度不同，对流强度不同对流层厚度也不同 （1）大气分层——对流层 3.大气的垂直分层 特点： 气温随着高度的增加而上升 平流层上部热下部冷，不易对流，大气以水平运动为主（平流） 高度：对流层顶到50~55km高度 （2）大气分层——平流层 思考：平流层上热下冷的原因是什么？ 平流层的臭氧（集中在15—35千米气层中）吸收大量紫外线使得大气增温。 3.大气的垂直分层 （2）大气分层——平流层 思考：平流层为什么适合航空飞行？ 该层中水汽、杂质含量稀少，天气现象少见。平流层大气稳定、天气晴朗，有利于航空飞行。 3.大气的垂直分层 （2）大气分层——高层大气 特点： 高层大气的气压很低，空气密度很小； 在60~500千米的高空，有若干电离层。在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大气分子被分解为离子，大气处于高度电离状态。 高度：平流层顶至2000-3000km高空 电离层能够反射无线电波，对远距离无线电通信具有重要影响。 小结2 垂直分层 气温变化 与人类关系 对流层 随高度升高而降低 大气下热上冷，空气上升，对流现象显著，与人类关系最密切 平流层 随高度升高而增高 大气平稳，天气晴朗，适合飞机飞行 高层大气 随高度增加先降后增 有若干电离层，对无线电通信有重要作用 4.逆温原理及影响 逆温现象——对流层有时可能出现温度随高度上升而增高现象，称为气温逆温，简称逆温。 出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。 对流层大气的热量主要直接来自地面。在对流层，海拔每上升100米，气温下降约0.6℃，称为气温垂直递减率，为0.6℃／100米。 温度℃ 高度m 正常现象 温度℃ 高度m 逆温现象 4.逆温原理及影响 辐射逆温原理 日落后：地面逐渐冷却，贴近地面的大气层也随之降温 离地面愈近，降温愈多 离地面愈远，降温愈少 日出前后：随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，日出前后达到最强 自地面开始的逆温 日出后：太阳辐射逐渐增强，地面很快增温 逆温便逐渐自下而上消失 离地面愈近，升温愈多 离地面愈远，升温愈少 4.逆温原理及影响 日落逐渐出现 加厚 日出前后最厚 地面升温 日出后， 开始消失 白天 正午 辐射逆温——温度垂直变化示意图 思考：辐射逆温为什么容易出现在晴朗少云，无风或微风的夜晚？ 晴朗无云、无风或微风的夜晚地面冷却速度较快，容易出现辐射逆温现象 4.逆温原理及影响 思考：逆温对环境产生怎样的影响？ 空气对流运动被抑制，不利于污染物扩散，加重大气污染 容易产生大雾天气 降低空气能见度 4.逆温原理及影响 雾霾，是雾和霾的组合词。我国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称“雾霾天气”。其实，雾和霾是两种截然不同的天气现象。 思考：观察下列两幅图，结合生活实际，分析雾和霾的区别？ 雾 霾 4.逆温原理及影响 思考：霾天气对我们生活有怎样的影响？ 雾 霾 物质组成 由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统 空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子的集合体，能够使空气混浊 物质状态 气态和液态物质 固态颗粒物 影响 都能造成空气的能见度下降 日出后变化 一般日出后即散 日出后不会消散 对人体产生的危害，比如对呼吸系统、心血管系统等的影响； 对生态环境和交通造成的危害，比如霾天气时，由于空气质量差，能见度低，容易引起交通阻塞，发生交通事故。 课堂小结 大气的组成和垂直分层 大气的组成成分 大气的垂直分层 低层大气=干洁空气+水汽+杂质 干洁空气：氮气、氧气、臭氧、二氧化碳 对流层：下热上冷 大气垂直运动-对流运动 平流层：下冷上热 大气水平运动-平流运动 地球保护伞——臭氧层 适合航空飞行 高层大气：电离层 逆温原理及影响 辐射逆温原理 影响：雾霾 大气的环境变化 二氧化碳含量增加、臭氧层破坏 $$