2.1 大气的组成和垂直分层（情境教学课件）地理人教版2019必修第一册

2-1 大气的组成和垂直分层 高中地理必修课程 人教版2019必修一第二章第一节 课标·解读 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。 1.运用图表等资料，能够说明大气的组成成分及对地球的影响； 2.人类活动对大气成分的影响； 3.大气的垂直分层、特点，并举例说明其对生产生活的影响。 ▷ 学习目标 ▷ 课标要求 2 2025年7月23日至29日，我国华北出现连续多日强降雨天气，强降雨中心位于北京和河北山区，极端性显著。 情境导入 学生自主探究学习一： 阅读教材P28—29，回答以下问题： [1]结合课本，归纳总结干洁空气中的概念、成分，及其与生活的联系。 填写“大气组成成分及作用”表格。 [2]完成P30的课后活动题目。 北京这场暴雨来势汹汹，造成了严重的影响。这样的极端天气现象与大气的组成和运动有什么关系？我们首先来学习大气的组成。 情境导入 1、干洁空气 : 低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，如今的大气成分是 地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化。 一、大气的组成及其作用 新课讲解 低层大气=干洁空气+水汽+杂质 一、大气的组成及其作用 新课讲解 氧气是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质 占大气21%，在航空航天、动物呼吸、燃烧和一切氧化过程（包括有机物腐烂）都消耗氧气，但空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。 氮气是地球上生物体的基本元素 化学式N2，氮气在大气中占78%，惰性元素；它在生活中是必不可少的，其化合物可用肥料。 一、大气的组成及其作用 新课讲解 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。 根瘤菌是与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌 臭氧化学分子式为O3，因其类似鱼腥味的臭味而得名 臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用 一、大气的组成及其作用 新课讲解 臭 氧 层 多分布在距地面20~50km的大气中 紫外线 一、大气的组成及其作用 新课讲解 CO2是一种常见的温室气体，也是绿色植物进行光合作用的基本原料 1、来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的的中长跑运动员往往成绩优异，试推测其原因。 案例探究：大气含氧量对人体的影响 适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力。但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。 两国的地形以高原为主，‌海拔较高。海拔较高，‌大气稀薄，‌导致大气中的氧气含量相对较低，为运动员提供了一个天然的训练环境。 1、来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的的中长跑运动员往往成绩优异，试推测其原因。 2.在中国地图（地图册或教学挂图）上找到表2.1所列的高原训练基地的位置。 3.目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800—2 400米。推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 案例探究：大气含氧量对人体的影响 甘肃榆中 河北兴隆 青海多巴 云南海埂 云南呈贡 2.在中国地图（地图册或教学挂图）上找到表2.1所列的高原训练基地的位置。 2、我国的高原基地海拔在1800—2400米之间，符合最佳高度。 3、在更高海拔处训练，空气越来越稀薄，含氧量急剧下降，超过了人体的耐受力，反而影响训练效果。 3.目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800—2 400米。推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 2、水汽 一、大气的组成及其作用 ：指大气中的水蒸气 降水多的季节＞降水少的季节 （因时空不同而存在差异） 水体蒸发和植物蒸腾 分布特点： 水平方向上： 从时间上： 湿润地区＞干旱地区 新课讲解 来源： 海洋上空＞陆地上空 作用： 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。 天气现象：水汽在垂直方向或水平方向上液化、凝华的结果 悬浮在空气中的微粒（液体和固体） 分布特点： 来源于火山爆发、工业排放物、燃烧烟尘、土壤扬尘、细菌等。 随时间、地点、天气条件而变化。 在近地面大气中，陆地＞海上，城市＞乡村，冬季＞夏季。 ①尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低（影响大气的透明度）； ②是人类健康的大敌，它带着许多细菌病毒和虫卵到处飞扬，传播疾病; ③尘埃物质→吸附水汽→雾或降水，杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 3、杂质 一、大气的组成及其作用 新课讲解 影响： 概念： 来源： 17 归纳总结：大气成分及作用 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（温室气体） 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，对生态系统和人类生存造成不利影响 一、大气的组成及其作用 新课讲解 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。 结合图2.4与教材P29阅读部分，1740年到2011年，短短不到300年的时间里，思考以下问题: (1）二氧化碳体积分数变化趋势怎么样？ (2)是什么原因产生的变化？ (3）带来什么危害？ 1740-2011年二氧化碳体积分数 呈现上升趋势，增加速度加快 1.化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳） 2.毁林（减少森林吸收二氧化碳的量） 二氧化碳增加导致全球变暖 (1)变化趋势： (2)原因： (3)影响： 一、大气的组成及其作用 情境探究 南极臭氧层空洞 左侧的gif动图：氟氯烃中的氯离子消耗平流层中的臭氧 为了保护臭氧层，国际社会于1985年缔结了《保护臭氧层维也纳公约》(以下简称《公约》)，开启了全球携手保护臭氧层的历程 1987年9月16日，46个缔约方在加拿大蒙特利尔达成了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》(以下简称《议定书》)，限制生产和使用氯氟碳化物等消耗臭氧层的物质 1995年， 联合国大会决定，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日” 《公约》和《议定书》得到了全世界绝大多数国家和地区的支持，成为联合国数百个公约中参与度最高的公约 《公约》及其《议定书》的有效实施，使得“臭氧空洞”开始缩小，在全球范围内避免了数百万例可能由紫外线带来的人类疾病，如皮肤癌、白内障等；另外，保护臭氧层还减缓了气候变化的幅度 22 为了保护臭氧层，国际社会于1985年缔结了《保护臭氧层维也纳公约》(以下称《公约》)，开启了全球携手保护臭氧层的历程。1987年9月16日，达成了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》( 以下简称《议书》)，限制生产和使用氯氟碳化物等消耗臭氧层的物质。1995年，联合国大会决定每年的9月16日为“国际保护臭氧层日” 《公约》及其《议定书》的有效实施，使得“臭氧空洞”开始缩小，在全球范围内避免了数百万例可能由紫外线带来的人类疾病，如皮肤癌、白内障等。另外，保护臭氧层还减缓了气候变化的幅度。 目前，人类面临的全球性环境问题，如全球变暖、臭氧层破坏等，都需要国际合作才能解决。保护臭氧层的成功，成为全球合作成功解决这类问题的典范。 情境设问：结合材料和所学内容，简述臭氧空洞带来的危害？ 参考答案： 臭氧减少导致射向地面的紫外线增多，危害人体健康，导致皮肤癌、白内障的发病率提高； 破坏生物的生长繁殖，使农产品减产及其品质下降； 加剧全球变暖。 情境探究 23 人 类 生 存 环 境 燃烧矿物燃料 毁林 工业生产 生活燃料 各种交通工具 ...... 不合理的人类活动 二氧化碳增加 全球气候变暖 威胁 排放污染物 空气质量下降 氟化物增多 臭氧层空洞 思维总结：环境问题产生的过程 合作探究：结合图片，阅读教材P31—33页，回答以下问题： [1]对流层在哪里? [2]对流层的温度有什么变化特点?为什么? [3]对流层的空气是怎样运动的? [4]对流层的天气现象是怎样的?为什么? [5]飞机在对流层时可能会遇到哪些情况? 探究任务二 25 高纬地区 8～9km 10～12km 低纬地区 17～18km 中纬地区 低纬度为17 km～18 km 中纬度为10 km～12 km 高纬度为8 km～9 km 二、大气的垂直分层 新课讲解 受热少，对流不旺盛 受热多，对流旺盛 高度： 季节 夏季较厚 冬季较薄 1、对流层 【拓展】对于中纬度地区而言，什么季节的对流层厚度会比较厚，什么时候比较薄呢？为什么？ 新课讲解 气温随高度增加而下降 气温垂直递减率：高度每升高100M，气温下降0.6℃ 地面是对流层大气主要的直接热源 空气以对流运动为主 天气复杂多变、关系最密切 下 热 上 冷 不 稳 定 气温变化特点： 空气运动特点： 与人类关系： 二、大气的垂直分层 空气结构下热上冷 随着空气的对流运动，近地面的水汽和杂质向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨 【拓展】对于中纬度地区而言，什么季节的对流层厚度会比较厚，什么时候比较薄呢？为什么？ 重点讲解：对流层天气现象形成的过程 气温随高度的增加而递减 空气上冷下热，产生对流 水汽+杂质向上输送 气温降低，成云致雨 天气现象复杂多变(云、雨、雪……) 地面是对流层大气的直接热源 充足的水汽（相对湿度大） 气温降低（上升、抬升） 凝结核（固体杂质） 知识延伸:降水形成的三个条件 2025年7月23 - 29日，北京经历了一场强降雨，很多地方的降雨量都打破了历史纪录。这次降雨主要是因为西太平洋副热带高压强而稳定，位置偏北，它边缘的西南暖湿气流被山脉影响，形成强降水。 根据材料，回答以下问题: 1. 北京这次强降雨发生在大气的哪一层？（2分） 2. 从材料里找出两个这次北京强降雨形成的原因。（4分） 3. 对流层的天气为什么复杂多变？结合这次降雨简单说一说。（4分） 地理实践力考察 情境探究 1. 对流层。（2分） 2. 一是西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏北且稳定，其边缘的西南暖湿气流带来充足水汽；二是暖湿气流受燕山山脉阻挡，沿坡面抬升，水汽冷却凝结形成降雨。（每点2分，共4分） 3. 对流层集中了几乎全部水汽和杂质，且空气有强烈的对流运动 ，天气复杂多变。（4分） 30 面对严峻汛情，各方迅速响应。消防、武警等救援力量第一时间奔赴受灾严重的密云、怀柔等地，转移被困群众。电力、通信部门全力抢修受损设施，努力恢复供电和通信。社会各界纷纷伸出援手，企业捐赠物资，志愿者参与救援和服务。 31 直升机运送救援物资时，遭遇强对流天气，机身剧烈颠簸，被迫降低高度。部分区域对流层天气恶劣，直升机无法进入，改用高空无人机在平流层勘察灾情，飞行平稳且视野清晰。 合作探究：结合材料，阅读教材P31—33，回答以下问题： [1]平流层在哪里? [2]平流层的温度是怎样变化的?为什么? [3]臭氧层在哪里?它的作用是什么? [4]平流层的空气是怎样运动的? [5]平流层的天气现象是怎样的?为什么? [6]为什么说平流层是飞机飞行的最佳高度层? 探究任务三： 气温随高度增加而上升 空气以水平运动为主 利于高空飞行 紫外线 O3 臭氧层是地球生命的保护伞 自对流层顶向上至50km-55km高度的范围 上 热 下 冷 稳 定 新课讲解 臭氧层 气温变化特点： 空气运动特点： 与人类关系： 高度： 二、大气的垂直分层 臭氧大量吸收紫外线增温 空气结构上热下冷 天气晴朗，尘埃和杂质少 能见度高， 2、平流层 33 真实情境：飞机实录下的云层 地 面 对流层顶 8～9KM 17~18KM 8～9KM 赤道 北极 南极 一架飞机沿10km高空从南极飞到北极，依次穿过了哪几层？ 平流层——对流层——平流层 思考 暴雨导致地面通信中断，气象卫星（运行在80km以上）持续传回云图数据，指导救援路线规划。 合作探究：阅读教材P31—33页，回答以下问题： [1]气象卫星在哪个大气层工作? [2]高层大气在哪里? [3]高层大气的温度是怎么样变化的?为什么? [4]高层大气中有哪些景观? 探究任务四 能反射无线电波，对远距离无线电通信很重要 流星、极光现象 随高度升高先降低后升高 二、大气的垂直分层 新课讲解 气温变化特点： 自然现象： 与人类关系： 高度： 平流层顶以上至大气上界 气压很低、密度很小 60~500千米高空，存在若干电离层 3、高层大气 37 高层大气中在80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的流星。 注：对流层和平流层也会有流行现象，只是高层大气更多 由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，使高层大气分子或原子电离而产生，出现的灿烂美丽的光辉 高层大气大气层结构特征 极光 高层大气大气层结构特征 • 无线电通信 可能从此失联… 高层大气的空气密度很小，在2000-3000千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近；这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间，这个高度可以看作是地球大气的上界 高层大气大气层结构特征 大气上界 41 思维导图 大气垂直分层 划分依据：大气温度变化规律、密度、空气运动状况 对流层 平流层 高层大气 低纬 17-18km 中纬 10-12km 高纬 8-9km 高度： 温度变化规律：海拔 气温 运动状况：空气平流运动为主 人类活动：与人类关系最为密切，人类生存在对流层底部；发生各种天气现象 高度：对流层顶至50-55km 温度变化规律：海拔 气温 人类活动：臭氧大量吸收太阳紫外线；气流平稳，利于高空飞行 运动状况：空气对流运动为主 运动状况：一些高速运动的空气质点逃逸到宇宙空间 高度：平流层顶至大气上界 温度变化规律：海拔 气温先 后 人类活动：发生流星、极光等现象；电离层反射无线电短波；无线电通信有重要作用 42 1．距今35亿年以来，大气中的02、C02含量的变化分别是（ ） A．都是持续上升 B．持续下降、持续上升 C．持续上升、先波动上升后持续下降 D．持续上升、先持续上升后波动下降 2．下列因素，与大气中的02、CO2含量变化关联最密切的是（ ） A．温度变化 B．生物演化 C．海陆变迁 D．矿产形成 下图示意距今35亿年以来，地球大气中的02、CO2含量的变化，读图完成下面1-2小题。 D B 当堂练习 民航客机飞行分起飞阶段、降落阶段、巡航阶段。北京时间2021年9月25日，孟晚舟女士乘坐的政府包机国航CA552航班从加拿大起飞，飞跃北极上空，当晚顺利降落深圳（22°32′N，114°03′E）宝安国际机场，在被加拿大非法拘押1028天后，终于回到祖国的怀抱。据此完成下面3-5小题。 A 3．平流层适宜飞机巡航的主要原因是（    ） A．大气以平流运动为主，大气的能见度好 B．水汽含量多，但杂质少，水汽不易成云致雨 C．存在多个电离层，有利于保持与地面的短波通信 D．气温下高上低，大气稳定 当堂练习 B 4．孟晚舟女士回国乘坐的包机，其飞行经过的大气层依次是（    ） A．一直在平流层飞行 B．对流层—平流层—对流层 C．平流层—对流层—平流层 D．一直在对流层飞行 5．该航线所经地区大气对流层顶部高度的变化是（    ） A．高度递增 B．高度递减 C．先降后增 D．先增后降 C 民航客机飞行分起飞阶段、降落阶段、巡航阶段。北京时间2021年9月25日，孟晚舟女士乘坐的政府包机国航CA552航班从加拿大起飞，飞跃北极上空，当晚顺利降落深圳（22°32′N，114°03′E）宝安国际机场，在被加拿大非法拘押1028天后，终于回到祖国的怀抱。据此完成下面3-5小题。 当堂练习 （202301）2022年5月下旬，巴西东北部遭遇暴雨侵袭，其中某州持续6天出现暴雨。结合所学知识，完成下面小题。 6. 该州此次暴雨的形成过程主要发生在（ ） A. 对流层 B. 平流层 C. 臭氧层 D. 高层大气 A 当堂练习 大气 大气组成 垂直分层 氮气 氧气 其他 二氧化碳 臭氧 …… 对流层 平流层 高层大气 高度位置 温度特征 运动变化 自然现象 人类活动 干洁大气 水汽 杂质 课堂内容小结 大气质量问题 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf60.3.100 mid:NTE5Mzc5OTY2MDY2Njg5Ng== $$