第二章 第1节 大气的组成和垂直分层-【金版教程】2024-2025学年新教材高中地理必修第一册创新导学案word（人教版2019）

地理　必修 第一册 RJ 第一节　大气的组成和垂直分层 2024年2月湖北省月平均降水量99.5毫米，较常年同期平均偏多近1倍，出现两次大范围低温雨雪冰冻过程。冻雨后，很多公园、小区里的树林像经历了台风，树枝满地甚至大树倒地，市民出小区堪比穿越丛林。冻雨是过冷水滴与温度低于0 ℃的物体碰撞立即冻结的降水，是初冬或冬末春初时节可见的一种天气现象。出现冻雨天气的大气垂直结构可分为三层：冰晶层、暖层和冷层。除此之外，大气的垂直结构还可以怎么划分？ 提示　对流层、平流层、高层大气。 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。 学业质量标准 大气的组成 大气的垂直分层 水平1 根据资料，说出大气的组成。(综合思维) 结合图表，说出大气的垂直分层。(区域认知) 水平2 根据资料，说明大气成分的作用。(综合思维) 结合图表，说明大气垂直分层的划分依据及高度。(综合思维) 水平3 能够分析人类活动对大气成分的影响。(人地协调观) 根据资料，分析大气垂直分层的特点及与人类活动的关系。(地理实践力) 水平4 通过图表资料，探讨大气成分的时空分布及对天气的影响。(地理实践力) 结合资料，分析对流层高度时空差异的原因。(区域认知) 一　大气的组成 1．大气的组成 2.人类活动对大气组成的影响 人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染。 1．判断正误。 (1)干洁空气以氧气为主。(×) (2)臭氧因吸收太阳光中的红外线而被称为“地球生命的保护伞”。(×) 2．对地面具有保温作用的大气成分是(　　) A．二氧化碳 B．氧气 C．氮气 D．杂质 答案：A 解析：二氧化碳对地面具有保温作用。 3．举例说明人类对大气成分的影响。 提示　燃烧煤炭等矿物燃料、破坏森林使二氧化碳含量增多；使用空调等制冷设备使臭氧减少。 二　大气的垂直分层 1．划分依据：根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。 2．大气各垂直分层的主要特点 1．判断正误。 (1)臭氧层位于高层大气层。(×) (2)平流层有利于航空飞行。(√) 2．随高度的升高，对流层气温(　　) A．升高 B．先升高后降低 C．降低 D．先降低后升高 答案：C 解析：在对流层，气温随高度的升高而降低。 3．一架飞机保持在15千米的高度，由赤道飞往北京，依次会经过的大气垂直分层有哪些？ 提示　对流层、平流层。 大气的组成 当地时间2024年3月19日，世界气象组织在日内瓦发布了《2023年全球气候状况》报告。根据这份报告，2023年全球温室气体浓度、地表温度、海洋热量和酸化程度、海平面上升幅度、南极海冰面积和冰川消融面积等多项气候变化指标，均创下新的纪录。报告称，2023年是有记录以来最暖一年，全球近地表平均温度比工业化前水平高出约1.45 ℃。2015年通过的《巴黎协定》，设定了将全球气温控制在比工业化前水平高出2 ℃、努力控制在1.5 ℃内的目标。地球升温幅度距离1.5 ℃这个关键阈值，已经近在咫尺。 据此探究下列问题： (1)全球变暖主要与哪种大气成分增多有关？ (2)臭氧有哪些作用？ (3)针对上述大气环境问题，可采取哪些有效措施？ [成果展示]　(1)二氧化碳。 (2)臭氧能够吸收太阳光中的紫外线，保护地球生命。 (3)减少化石能源的使用，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，控制氟氯烃的排放等，保护臭氧层。 1．大气组成及其作用 大气组成 主要作用 干洁空气 主要成分 N2 生物体的基本元素 O2 维持生命活动的必需物质 微量成分 CO2 绿色植物光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高，对地面具有保温作用 O3 吸收紫外线，使大气增温；使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害 水汽 成云致雨的必要条件，对地面具有保温作用 杂质 作为凝结核，成云致雨的必要条件 2.人类活动对大气组成的影响 读干洁空气的主要成分(25千米以下)表，回答(1)～(3)题。 气体成分 体积分数(%) 质量分数(%) 氮(N2) 78.08 75.52 氧(O2) 20.94 23.15 氩(Ar) 0.93 1.28 二氧化碳(CO2) 0.03(变动) 0.05 (1)干洁空气中体积比例最大的是(　　) A．氮(N2) B．氧(O2) C．氩(Ar) D．二氧化碳(CO2) (2)对地面起到保温作用的是(　　) A．氮(N2) B．氧(O2) C．氩(Ar) D．二氧化碳(CO2) (3)低层大气中除干洁空气外，主要成分还有(　　) A．臭氧(O3) B．氨气(NH3) C．甲烷(CH4) D．水汽和杂质 [科学思维]　大气成分及其作用的分析思路 类题透析 大气成分 低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成；干洁空气中，体积比例最大的是氮(N2) 作用 二氧化碳(CO2)对地面具有保温作用 [答案]　(1)A　(2)D　(3)D 大气的垂直分层 　　 2024年4月25日20时59分，神舟十八号载人飞船在长征二号F遥十八运载火箭的托举下，搭载着三名航天员，从酒泉卫星发射中心点火升空。下图为大气的垂直分层及飞船拍摄的太阳表面照片示意图。 据此探究下列问题： (1)写出神舟飞船从发射到进入轨道过程中，其外部气温、气压变化情况。 (2)假如飞船在上升过程中，与基站的通信信号发生异常，请指出此时飞船所在大气圈层并说明发生异常的原因。 (3)发射塔所在的大气圈层被称为“天气变化总表演师”，试阐述其原因。 [成果展示]　(1)气温先降低，然后升高，再降低，后升高；气压不断下降。 (2)高层大气。原因：高层大气有电离层，太阳活动强烈时会干扰电磁波无线通信，因而飞船与地面基站的通信会受干扰而发生异常。 (3)对流层，随着海拔升高，气温逐渐降低，加上地表受热不均，故对流作用显著；几乎所有的水汽都分布在对流层，为降雨提供充足的水汽；此外该圈层还含有大量的固体杂质，可为降水提供凝结核，故风、云、雨、雪等都发生在该圈层。 　垂直分层 高度 主要特点 特点成因 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递减(每升高100米，温度大约降低0.6 ℃) 地面是对流层大气主要的直接热源，离地面越近，受热越多 空气对流运动显著 该层上部冷、下部热，有利于空气对流运动 天气现象复杂多变 几乎全部水汽、杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 平流层 对流层顶到50～55千米 下层气温随高度变化小；30千米以上随高度增加而迅速上升 该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线 气流以平流运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定 有利于航空飞行 水汽、杂质极少，云雨绝迹，能见度好 高层大气 平流层以上的大气 气压很低，密度很小 离地面远，引力小 气温随高度的升高先降低后升高 高层大气底部随海拔升高臭氧减少，吸收紫外线能力降低，温度降低；高层大气呈电离状态，氧原子吸收太阳紫外线，温度又持续上升 80～500千米高空有若干电离层，能反射无线电波 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态 读大气温度随高度变化示意图，回答(1)～(2)题。 (1)从大气垂直分层看，图示大气层是(　　) A．低纬对流层 B．中纬平流层 C．高纬对流层 D．低纬平流层 (2)该层大气(　　) A．随高度增加，温度增幅变小 B．能大量吸收红外线辐射 C．以平流运动为主，利于航空飞行 D．强烈的太阳辐射使大气呈电离状态 [科学思维]　大气垂直分层的分析思路 类题透析 思路点拨 判断 根据高度、气温变化等判断 气温随高度的升高而升高，且图示分层的最高高度为50千米，为平流层；图示分层的最低高度为12千米，位于中纬地区 特点 平流层的特点 随高度升高，温度变幅增大；含有臭氧，能吸收紫外线；以平流运动为主，有利于航空飞行；电离状态存在于高层大气 [答案]　(1)B　(2)C 综合思维——大气成分变化的影响 雷阵雨过后，我们有时会闻到一股刺鼻的气味，这就是臭氧的气味。不同高度的臭氧扮演的角色各不相同，平流层臭氧阻挡高能量的紫外线辐射，扮演地球生物保护伞角色，若该层臭氧含量减少，会给人类和生态环境带来严重危害；对流层具有强氧化性和刺激性的臭氧却是一种光化学污染物。臭氧污染并非直接排放导致，它的形成有其特殊条件，在高温、日照充足、空气干燥时，臭氧与进入到大气中的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)在阳光下“见面”，发生大气光化学反应，易生成臭氧污染。那么还有哪些大气成分的变化也会影响到人类呢？ 1．二氧化碳含量增加 二氧化碳含量增加会增强温室效应，使全球气候变暖，两极冰川融化，海平面上升，淹没沿海低地，减少人类生存空间。 2．氧气含量减少 适度缺氧能激发运动员的运动潜能，很多国家都设立了高原训练基地，如云南昆明的海埂训练基地。但过度缺氧就会对人体造成伤害，当空气中氧含量降至12%时，会导致人体呼吸困难；降至10%时会导致智力活动减退；降至5%时会危及生命。 3．臭氧层臭氧减少 臭氧层臭氧减少会出现臭氧空洞，使到达地面的紫外线增多。紫外线对生物细胞有很强的杀伤作用，人体患皮肤癌的概率增加。 4．大气污染物增加 可吸入颗粒物：在低空湿度较大时，会严重降低能见度。进入人体肺部会堵塞局部组织，使支气管和肺泡换气功能衰减或丧失。 二氧化硫：会刺激人的呼吸系统黏膜，引起呼吸道炎症，导致过敏、癌症等疾病。 氮氧化物：会对人的眼睛、呼吸道造成刺激，引起病变。硫氧化物和氮氧化物还会导致酸雨的发生。 (2024·江苏无锡高一期末)大气中的臭氧含量具有时空差异。下图为大气中臭氧含量的纬度分布和季节变化图。据此完成1～2题。 1．下列有关臭氧含量的时空分布叙述正确的是(　　) A．相同纬度南半球大于北半球 B．不同纬度从赤道向两极增加 C．从季节上看表现为春高秋低 D．相同季节北半球小于南半球 答案：C 解析：读图可知，相同纬度1—6月南半球小于北半球，A项错误；南北半球臭氧含量最大值在纬度60°附近，并没有从赤道向两极增加，B项错误；北半球3—5月份高，9—11月份低，南半球9—10月份高，3—4月份低，由于南北半球的季节相反，从季节上看表现为春高秋低，C项正确；相同季节北半球大于南半球，D项错误。 2．下列有关臭氧的叙述，正确的是(　　) A．能吸收太阳辐射中的红外线，被称为地球生命的保护伞 B．主要集中在地球的平流层，在天气变化中扮演重要角色 C．臭氧含量的减少和人类向大气过量排放的二氧化碳有关 D．两极地区以及青藏高原的含量低与对流层厚度密切相关 答案：D 解析：臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线，被称为地球生命的保护伞，A项错误；主要集中在地球的平流层，天气变化发生在对流层，B项错误；臭氧含量的减少和人类向大气过量排放氟氯烃等气体有关，C项错误；两极地区以及青藏高原的对流层薄，平流层高度低，臭氧层破坏最为严重，D项正确。 [教材第30页活动] 思路点拨　1.埃塞俄比亚和肯尼亚的地形都以高原为主，海拔约为2 000米。海拔较高，空气中氧气含量较少，有利于激发运动员的运动潜力，在海拔较低的地区进行长跑比赛，优势明显。 2．根据表中所给各地的经纬度位置在地图中逐一查找，并注意各高原的地形特点和海拔。 3．五个训练基地的海拔均在1 800～2 400米范围内。海拔过高，空气中氧气含量过少，会形成缺氧环境，不利于运动员身体健康，也不能取得理想的成绩。 [教材第31页思考] 思路点拨　1.一是能见度高。平流层大气中水汽和杂质等极少，天气晴朗，大气能见度高。二是大气运动利于飞机飞行。平流层大气以平流运动为主，飞机受力比较稳定，便于飞行员操纵驾驶，并可节省燃油消耗。 其他原因：受地面影响小，受飞鸟飞行影响小。 2．利用高层大气中的电离层可以反射无线电波的特征。 ( 难 度 题 号 知 识 点 ) ★ ★★ 大气的组成 1，2，3，4，10 大气的垂直分层 5，8，9 6，7，11 一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求) 大气是多种气体的混合物，各成分保持相对地稳定。不同的大气成分，作用不同。据此完成1～3题。 1．大气成分中，既能参与光合作用，又具有保温作用的是(　　) A．氮 B．氧 C．二氧化碳 D．臭氧 答案：C 解析：参与光合作用的大气成分主要是氧和二氧化碳，二氧化碳具有保温作用。 2．近地面大气中，时空差异最显著的大气成分是(　　) A．氮和氧 B．水汽和杂质 C．水汽和氧 D．二氧化碳和氮 答案：B 解析：受地表性质和天气状况的影响，水汽和杂质的时空差异最显著。 3．当今，导致大气成分比例发生不合理变化的人为因素有(　　) ①燃烧煤、石油等矿物燃料　②使用大量制冷设备　③大量植树造林　④兴修水库 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 答案：A 解析：燃烧煤、石油等矿物燃料产生大量二氧化碳，大量制冷设备的使用释放大量的氟氯烃，会破坏臭氧；植树造林和兴修水库使大气成分向良性方向变化。 读地球某大气成分浓度垂直分布图，回答4～5题。 4．该大气成分最可能是(　　) A．二氧化碳 B．氧气 C．臭氧 D．水汽 5．该大气成分主要分布于(　　) A．对流层 B．平流层 C．高层大气 D．外层大气 答案：4.C　5.B 解析：读图可知，该大气成分约在25～30千米高度范围内浓度最高，该高度范围是平流层，该大气成分最可能是臭氧。 雨幡洞云是一种奇特的天气现象(右图)，薄薄的云层出现一个空洞，一缕缕“云丝”似乎从洞中心部分落下，犹如“空中水母”。专家解释，这是由于大气层中存在低于0 ℃而仍然保持液态的过冷液滴，受飞机飞行产生扰动而产生云洞。据此完成6～7题。 6．雨幡洞云位于大气垂直分层中的(　　) A．平流层 B．对流层 C．中间层 D．逸散层 答案：B 解析：根据材料可知，雨幡洞云是云层的一种，云层分布在水汽和尘埃较多、垂直运动明显的对流层，B项正确。 7．发生雨幡洞云的云层温度较低，是由于(　　) A．距离太阳较远 B．距离地面较远 C．距臭氧层较远 D．距电离层较远 答案：B 解析：雨幡洞云现象发生于对流层，对流层的直接热量来源是地面辐射，雨幡洞云的云层温度较低说明距离热量来源较远，故判断距离地面较远，B项正确；太阳不是对流层大气热量的直接热源，A项错误；臭氧层分布于平流层，电离层分布于高层大气，雨幡洞云发生于对流层，与高层大气以及平流层中的臭氧层无关，C、D两项错误。 (2024·北京海淀高一期末)2023年7月26日，中国科学考察队在北冰洋放飞探测气球至约三万米的高空，对大气温度、湿度等特征进行观测。据此完成8～9题。 8．探测气球上升过程，测得的气温(　　) A．逐渐降低 B．逐渐升高 C．先降后升 D．先升后降 答案：C 解析：由所学知识可知，对流层平均厚度为12千米，对流层顶至50～55千米为平流层，由材料可知，在北冰洋放飞探测气球至约三万米的高空，即30千米，说明其运动时是从对流层到平流层。对流层气温随海拔升高而降低，平流层气温随海拔升高而升高，因此，探测气球上升过程，测得的气温先降低，后升高，C项正确。 9．升高至最大高度时，探测气球周边大气可能(　　) A．出现雾霾 B．臭氧含量高 C．高度电离 D．对流强烈 答案：B 解析：由上题分析可知，升高至最大高度时位于平流层，大气稳定，天气晴朗，不会出现雾霾，A项错误；大气中90%以上的臭氧存在于平流层，且臭氧主要集中于平流层22～27千米高度处，B项正确；高层大气中有电离层，存在高度电离，C项错误；对流层下热上冷，对流强烈，平流层以平流运动为主，D项错误。 二、综合题(共2题) 10．读干洁空气组成示意图，回答下列问题。 (1)图中A、B表示的大气成分是：A______________，B________。其中B的重要作用是________________________________。 (2)“其他气体”含量虽少，但其中的________和________对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。被称为“地球生命保护伞”的主要成分分布在__________层。 (3)人类活动的影响，使得大气的成分和含量发生变化。由于燃烧矿物燃料，使得干洁空气中的________含量增多；由于________工业的发展，释放到大气中的________增加，破坏了臭氧层，使到达地面的________增加，危害人体健康。 答案：(1)氮气　氧气　人类和其他生物维持生命活动的必需物质 (2)CO2　O3　平流 (3)CO2　制冷　氟氯烃　紫外线 解析：可根据干洁空气的组成及各成分的主要作用进行分析。 11．(2024·贵州毕节高一期末)阅读图文材料，完成下列要求。 监测数据显示，刚刚进入2024年，北极大约36 000米的高空平流层大气出现了秋冬季以来最强的爆发性增温现象(下图)，这种变化是相当惊人的。 (1)用图示实际监测值，写出此次北极高空大气具体增温数据。 (2)指出平流层垂直气温分布特点，并说明原因。 (3)对比平流层，从气温、气流和天气三方面写出对流层的突出特征。 答案：(1)从－80 ℃上升到－20 ℃，升温幅度近60 ℃。 (2)特点：气温随高度的增加而上升。原因：存在大量臭氧，强烈吸收来自太阳的紫外线辐射而增温。 (3)气温随高度增加而递减；垂直对流显著；天气复杂多变。 解析：第(1)题，根据监测数据可知，此次北极高空大气最低温度为－80 ℃，最高温度为－20 ℃，从－80 ℃上升到－20 ℃，升温幅度近60 ℃。第(2)题，结合所学知识可知，平流层大气气温分布特点为气温随高度的增加而上升。平流层存在一个臭氧层，臭氧强烈吸收来自太阳的紫外线辐射而增温。第(3)题，结合所学知识可知，对流层大气升温的直接热源为地面辐射，距离地面近，大气的温度较高，距离地面远，大气的温度较低，气温随高度增加而递减；气温下热上冷，垂直对流运动显著；对流层水汽和固体杂质较多，天气现象复杂多变。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$