第三章 第一节 大气的组成与垂直分层-【名师导航】2025-2026学年高中地理必修第一册教师用书word（湘教版）

本讲义聚焦“大气的组成与垂直分层”核心知识点，先系统梳理低层大气中干洁空气（氮、氧等）、水汽、杂质的组成及作用，分析人类活动对大气成分的影响，再依据温度、密度等差异阐述对流层、平流层、高层大气的分层特点及与人类的关系，构建连贯的知识支架。 该资料突出人地协调观（如分析人类活动引发的全球气候变暖等问题）、综合思维（设计光合作用与大气成分关系等探究问题），结合《中国机长》积雨云、雾霾等生活案例，通过图表对比、连线题、分层作业等形式，课中助力教师高效授课，课后帮助学生巩固知识、弥补盲点，提升地理实践力。

第一节　大气的组成与垂直分层 　 1．运用图表资料，说明大气的组成及人类活动对大气环境的影响。 2．结合大气垂直分层示意图，说明各层大气的特点、成因，并举例说明对人类活动的影响。 一、大气的组成 1．大气：包围地球的空气，是多种气体的混合物。 2．低层大气 (1)干洁空气 ①主要成分：氮气和氧气。 ②含量很少但对自然环境和生命活动具有重要作用的是二氧化碳和臭氧。 (2)水汽 ①分布 ②作用：产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。 (3)杂质 ①分布：在近地面大气中，陆上多于海上，城市多于乡村，冬季多于夏季。 ②作用 　请将低层大气的组成与作用连线。 [特别提醒]　自工业革命以来，人类的生产活动向大气排放了许多污染性气体，使大气成分变得复杂，并由此产生了大气污染现象，影响了大气环境的发展变化。 二、大气的垂直分层 1．依据：大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异。 2．分层 分层 气温特点 大气运动状况 与人类的关系 A对流层 随高度的增加而递减 对流运动显著 最为密切，天气现象复杂多变 B平流层 随高度增加而上升 以水平运动为主 在15～35千米处形成臭氧层，吸收大量紫外线；天气晴朗，利于航空飞机飞行 C高 层大气 随高度增加先降低后增加 — 在60～500千米的高空，有若干电离层，对远距离无线电通信有重要作用 　判断下列说法的正误。 (1)氧气是大气中含量最多、最重要的气体。 (　　) (2)臭氧层因强烈吸收红外线而对地表生物有保护作用。 (　　) (3)对流层、平流层的温度变化特征相似。 (　　) (4)高层大气中的电离层影响人类的无线电通信。 (　　) 提示：(1)×　大气中含量最多的气体是氮气。 (2)×　臭氧层主要吸收太阳辐射中的紫外线。 (3)×　对流层中温度随高度增加而降低，平流层与之相反。 (4)√　高层大气中的电离层能反射无线电波，影响无线电通信。 大气的组成 绿色植物在太阳光照射下，利用水分和二氧化碳制造葡萄糖和氧气的过程，叫作光合作用。绿色植物通过光合作用改变了原始大气的成分。 问题1　(综合思维)此图显示二氧化碳的主要作用是什么？ 提示：绿色植物进行光合作用的基本原料。 问题2　(综合思维)此图中产生的氧气在地理环境中有什么作用？ 提示：氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质。 问题3　(人地协调观)举例说明人类活动对大气成分的影响，并分析由此带来的环境问题。 提示：人类活动排放大量二氧化碳，导致全球气候变暖；人类活动排放大量的二氧化硫，导致酸雨发生；人类大量使用制冷剂，导致大气中含有大量氟氯烃，造成臭氧空洞等。 大气的主要组成成分及其作用 组成成分 所占体积 作用 干洁空气 氮 78% 地球生物体内蛋白质的重要组成部分；是地球上生物体的基本成分 氧 21% 人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质 二氧 化碳 很少 是绿色植物进行光合作用的基本原料，对地面起着保温作用 臭氧 极少 能强烈吸收紫外线，使生物免受过量紫外线的伤害 水汽 很少，因时因地而异 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，直接影响地面和大气的温度 杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 1．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(1)～(2)题。 气体成分 体积分数/% 质量分数/% 氮 78.08 75.52 氧 20.94 23.15 氩 0.93 1.28 二氧化碳 0.03(变动) 0.05 (1)地球大气又称为“氮氧大气”，是因为两者(　　) A．约占干洁空气的99% B．约占大气的99% C．是生命活动必不可少的物质 D．在其他天体上不存在 (2)目前，影响二氧化碳浓度升高的主要因素是(　　) 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 (1)A　(2)B　[第(1)题，氮和氧是大气的主要成分，在干洁空气中，两者约占99%，故又称地球大气为“氮氧大气”。第(2)题，目前，大气中的二氧化碳浓度逐渐升高，原因是森林破坏及大量燃烧化石燃料。] 大气的垂直分层及各层与人类的关系 我们乘飞机出行，有时在机场还是细雨蒙蒙，起飞后不久却是晴空万里、阳光普照。 问题1　(综合思维)为什么会出现材料所述的这种天气变化？ 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，天气晴朗。 问题2　(区域认知)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，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。 问题3　(综合思维)在高层大气中，部分地区温度可达数千摄氏度，而飞行器却不会被烧毁，为什么？ 提示：高层大气中空气稀薄，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 低纬度：17～18千米 中纬度：10～12千米 高纬度：8～9千米 气温随高度的增加而降低(高度每升高100米，气温大约降低0.6 ℃) 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 从对流层顶向上至50～55千米 气温随高度增加而上升 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 高层大气 平流层顶以上 大气密度极小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电波，对远距离无线电通信有重要作用 [知识拓展] 逆温现象 (1)含义 在对流层中，气温是随着海拔的升高而逐渐降低的，但在某些特殊的情况下，对流层气温会出现下列情况： ①海拔升高，气温升高。 ②海拔每升高1 000 m，气温下降幅度小于6 ℃，这就是逆温现象。 如下图所示，图中甲属于情况②，乙、丙、丁属于情况①。 (2)出现时间 逆温常年均可出现，冬季晴朗无风的夜晚最易发生，清晨逆温层达到最厚，日出后1～2小时随地面温度的升高，逆温逐渐消失。 (3)影响 有利影响：因为逆温现象阻碍空气垂直对流运动的发展，因此能够抑制沙尘暴的发生；飞机在有逆温出现的高空飞行，能见度高，而且不会有大的颠簸，利于飞机飞行。 不利影响：逆温现象阻碍空气垂直对流运动的发展，妨碍烟尘、有害气体等污染物的扩散，甚至造成严重的大气污染事件，如光化学烟雾。 2．根据真实事件改编的电影《中国机长》，为观众呈现了一系列惊魂场面，尤其是飞机穿过黑压压的积雨云层时的画面(下图)。据此完成(1)～(2)题。 (1)积雨云层位于(　　) A．电离层 B．平流层 C．对流层 D．高层大气 (2)影片中飞机在穿过积雨云层时乘客感到剧烈颠簸，是因为(　　) A．大气水平运动显著 B．大气处于电离状态 C．大气对流运动强烈 D．云层反射太阳辐射 (1)C　(2)C　[第(1)题，积雨云为对流层典型的天气现象，因此位于对流层。第(2)题，积雨云位于对流层，且积雨云所在区域大气对流运动显著，空气垂直运动显著，使得乘客感受到剧烈颠簸，C正确，A错误；大气处于电离状态为电离层，位于高层大气，而不是对流层，B错误；云层反射太阳辐射与乘客感到剧烈颠簸无关，D错误。] 1．氮是地球上生物体的基本成分；氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质；二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并且能吸收地面辐射，对地面起着保温作用；臭氧能强烈吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受伤害；水汽能产生云、雾、雨、雪等天气现象，伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度；杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 2．根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异，大气自下而上可划分为对流层、平流层和高层大气。 3．对流层是贴近地面的大气最低层，其温度随高度的增加而递减，大气对流运动显著，天气现象复杂多变。 4．平流层气温随高度升高而升高，大气以水平运动为主。该层能见度好，有利于航空飞行。 5．平流层顶以上的大气，统称为高层大气。在60～500千米的高空，有若干电离层，能反射无线电波，对远距离无线电通信有重要作用。 题组1　大气的组成 大气是由多种气体及浮悬其中的液态和固态杂质所组成的混合物。据此完成1～2题。 1．低层大气的组成成分是(　　) A．氧气、氮气和干洁空气 B．二氧化碳、水汽和杂质 C．干洁空气、水汽和杂质 D．氮气、水汽和干洁空气 2．大气中二氧化碳的主要作用是(　　) A．调节地表温度　 B．维持生物的呼吸 C．保护地球生命 D．构成生物体的重要元素 1．C　2．A　[第1题，低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。第2题，大气中的二氧化碳含量很少，既是绿色植物进行光合作用的基本原料，也对地面起着保温作用，调节地表温度。] 题组2　大气的垂直分层 天宫空间站是我国的空间站系统，是中国人的“太空之家”，其运行轨道高度为400～450千米。“天宫课堂”是为发挥空间站的综合效益推出的首个太空科普教育品牌，由空间站内的航天员向广大青少年进行太空授课。据此完成3～4题。 3．中国空间站运行轨道所在空域(　　) A．下冷上暖，天气现象复杂 B．昼夜温差小，利于空间站绕地运行 C．气流稳定，适合航空飞行 D．空气高度电离，能反射无线电波 4．对太空授课信号传输干扰最大的是(　　) A．气候异常 B．耀斑爆发 C．磁暴现象 D．太阳辐射 3．D　4．B　[第3题，由材料可知，空间站运行轨道高度为400～450千米，位于高层大气。高层大气空气极其稀薄，难以出现复杂的天气变化，A错误；该高度空气稀薄，电离作用明显，空气分子能吸收太阳释放的紫外线，昼夜温差大，B错误；平流层气流稳定，适合航空飞行，该高度空气稀薄，不适合航空飞行，C错误；该高度空气高度电离，存在电离层，能反射无线电短波，D正确。第4题，航天员进行太空授课的信号是通过电磁波传输到地面的，气候和太阳辐射对其没有影响，A、D错误；耀斑发生时，发出大量的高能粒子到达地球轨道附近，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层，使它失去反射无线电波的功能，干扰太空授课信号，B正确；磁暴现象是太阳表面活动旺盛时，带电粒子(质子、电子)形成的电流冲击地球磁场，引发地磁扰动的现象对太空授课信号传输干扰不大，C错误。] (生活中的地理)雾霾天气曾在我国频繁出现，空气质量问题引起全社会高度关注。下图是气温垂直分布的四种情形。读图，完成5～6题。 5．假设四幅气温垂直分布图反映了一次雾霾天气的生消过程，则正确反映雾霾天气生消过程顺序的是(　　) A．①→②→③→④ B．④→①→②→③ C．③→④→①→② D．②→③→④→① 6．图中最利于大气污染物扩散的情形是(　　) A．①　 B．②　　 C．③　 D．④ 5．D　6．A　[第5题，大气越稳定，越有利于雾霾的形成，而逆温现象出现时大气较稳定，故雾霾的生消过程与逆温过程大体一致。②→③→④→①是逆温现象由出现到消失的过程，故D正确。第6题，读图可知，①情形时气温随高度的增加而降低，利于空气对流运动及大气污染物的扩散，A正确。②③④情形均存在气温随高度增加而升高的情况，即三幅图中大气均存在逆温层，逆温层底部气温低、顶部气温高，不利于空气的对流运动，大气污染物不易扩散。] [教材活动点拨] 教材P70探究 1．认同。地球上的生命活动离不开太阳辐射所提供的能量，但太阳辐射中的紫外线会破坏人、动物和植物的细胞组织。臭氧层能强烈吸收太阳辐射中的紫外线，避免地球生物遭受过多紫外线辐射的影响，而少量穿过臭氧层到达地面的紫外线，能起到杀菌防病的作用，并能促进人体内维生素的合成。因此，臭氧层被称为“地球生命的保护伞”，每年的9月16日被定为“国际臭氧层保护日”。 2．除了材料中提到的臭氧层被破坏，全球性大气环境问题还包括全球变暖和酸雨等。全球变暖主要是人类向大气排放越来越多的二氧化碳等温室气体，导致温室效应不断增强的结果。酸雨主要是因人类向大气排放的各种酸性气体(如二氧化硫等)不断增多，而出现酸碱度(pH)低于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水。 教材P72活动 雾是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。霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等的集合体，能够使空气浑浊。两种物质的组成不同，前者是气态和液态物质，后者是固态颗粒物。两者都能造成空气的能见度下降，前者指空气中水平能见度低于1千米，后者指水平能见度降低到10千米以下。两者在日出后变化较大，雾日出后即散，霾日出后不会消散。 霾的固态颗粒物来自汽车尾气、工业废气、燃煤取暖产生的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘等。 霾的危害主要有两方面：一是对人体产生的危害，比如对呼吸系统、心血管系统等的影响；二是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。 教材P75～76活动 1．(1)相较于重庆、武汉、长沙、上海，贵阳虽然纬度较低，位于亚热带，但其处在云贵高原，海拔较高，故夏季凉爽。 (2)林芝虽然处在青藏高原地区，但该地位于山谷之中，海拔较低，且所在的纬度也比较低，故3月气温较高，有桃花盛开。 2．(1)正常情况下，对流层气温是上冷下热，容易形成对流。若对流层局部范围内出现逆温现象，则抑制了对流的发生，导致近地面污染物不易扩散，进而可能造成大气污染。 (2)因现代化学、冶炼、汽车等工业的兴起和发展，工业“三废”排放量不断增加，环境污染和破坏事件频频发生。从20世纪30年代至60年代，发生了8起震惊世界的公害事件，其中与逆温现象有关的是比利时马斯河谷烟雾事件、美国多诺拉镇烟雾事件、伦敦烟雾事件、美国洛杉矶光化学烟雾事件。 课时分层作业(八)　大气的组成与垂直分层 低层大气主要由三部分组成：干洁空气、水汽和杂质，其中氮气和氧气为主要成分。随着人类社会的发展，人类也在改变着大气的成分，进而引发了环境问题。据此完成1～3题。 1．大气中含量虽很少，却对天气变化影响很大的物质是(　　) A．二氧化碳和臭氧　 B．氩和氖 C．水汽和杂质 D．氮和氧 2．近些年来，随着霾天气现象出现的频率越来越高，空气质量逐渐恶化。霾出现频率增加是由于人类活动改变了大气组成中的(　　) A．干洁空气含量 B．水汽含量 C．杂质含量 D．有害气体含量 3．下列现象主要与大气中水汽含量相关的是　(　　) A．全球气候变暖 B．旱灾频发 C．臭氧层变薄 D．酸雨加重 1．C　2．C　3．B　[第1题，大气中的水汽和杂质虽然含量很少，却对天气变化影响很大，C正确。第2题，霾，又称“灰霾”，是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到10千米以下的一种天气现象。霾的核心物质是空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，属于杂质，C正确。第3题，大气中水汽含量减少，导致降水减少，旱灾频发，B正确；全球气候变暖的原因是人类大量排放二氧化碳等温室气体，A错误；臭氧层变薄的原因是人类大量排放氯氟碳化物，C错误；酸雨加重的原因是人类大量排放硫氧化物和氮氧化物，D错误。] 2023年10月3日是沛县中学建校100周年，在400千米高空的中国空间站，神舟十六号乘组成员沛县籍航天员朱杨柱，通过视频向母校师生和校友送来祝福。如图为大气垂直分层示意图。据此完成4～5题。 4．神舟十六号在升空过程中所经历的气温变化是(　　) A．递增→递减→递增 B．递增→递减→递增→递减 C．递减→递增→递减 D．递减→递增→递减→递增 5．下列关于神舟十六号穿过的大气层中，说法不正确的是(　　) A．①层天气现象复杂多变 B．②层看到大雁南飞 C．②层的臭氧吸收紫外线 D．③层有若干电离层 4．D　5．B　[第4题，根据材料信息可知，神舟十六号从地面升到距离地球约400千米的高空，根据图中信息可知，气温在对流层递减，平流层递增，高层大气先递减再递增。第5题，①层为对流层，天气现象复杂多变，A说法正确，不符合题意；②层为平流层，看不到大雁南飞，大雁在对流层飞，B说法不正确，符合题意；②层为平流层，有臭氧吸收紫外线，C说法正确，不符合题意，③层为高层大气，有若干电离层，D说法正确，不符合题意。] 对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对流层气流上升的原因：上层实际气温低于理论气温(按垂直递减率计算的气温)。下图表示四种对流层气温分布状况。据此完成6～7题。 6．图①表示的气温降低速率在(　　) A．3 000米以下低于垂直递减率 B．3 000～6 000米高于垂直递减率 C．6 000米以下等于垂直递减率 D．6 000米以下均低于垂直递减率 7．飞机可以在5 000米高度平稳飞行的是(　　) A．①　　 B．② C．③　　 D．④ 6．B　7．D　[第6题，解答本题的关键是必须明确对流层气温的垂直递减率是高度每上升100米，气温降低0.6 ℃。由图①可知，6 000米、3 000米及地面的气温分别为－35 ℃、－14 ℃、18 ℃。计算气温垂直递减率在3 000米以下约为1.1 ℃，高于0.6 ℃。在3 000～6 000米气温垂直递减率为0.7 ℃，高于0.6 ℃，故B正确。第7题，对流层的上升气流会使飞行中的飞机颠簸，要使飞机平稳飞行，必须使气流平稳。读图计算比较：图①5 000米高空气温理论值应为－12 ℃，而实际气温约为－30 ℃；图②5 000米高空气温理论值应为－17 ℃，而实际气温约为－20 ℃；图③5 000米高空气温理论值应为－10 ℃，而实际气温约为－25 ℃；图④5 000米高空气温理论值应为－20 ℃，实际气温约为－20 ℃，故①②③对流旺盛，不利于飞机飞行。] 气温垂直递减率是指空气温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。读某地春季某日气温垂直递减率(0.6 ℃/100米)时空变化图，完成8～9题。 8．当天该地几乎没有对流运动发生的时段是(　　) A．9—17时 B．18时—次日7时 C．17时—次日9时 D．19时—次日6时 9．发生大气逆温现象的最大高度约为(　　) A．100米 B．200米 C．400米 D．500米 8．B　9．C　[第8题，根据气温垂直递减率的定义可知，图中数值为正值时，气温随海拔的升高而降低，数值为负值时，气温随海拔的升高而上升，0表示气温无变化。18时—次日7时出现逆温现象，大气对流运动受阻。第9题，发生逆温现象的最大高度与图中等值线为0的最大高度接近，约为400米。] (易错题)近地面大气中CO2的浓度变化是自然和人类活动综合作用的结果，受大气运动、植被状况、地形和人类活动等因素的影响，也存在时空差异。下图是北京市大气中CO2的浓度年变化(a)及4月日均变化(b)示意图。读图，完成10～11题。 10．北京市大气中CO2浓度最高出现在冬季的主要原因是(　　) A．植物光合作用弱，吸收CO2少 B．气候寒冷，降水少，CO2稀释少 C．季风受地形的阻挡，CO2扩散慢 D．人类生活取暖，工业能耗的增加 11．下列关于北京市大气中CO2浓度一天中出现最低值时刻的原因，描述不正确的是(　　) A．植物的光合作用强 B．大气的对流运动显著 C．交通工具、餐饮耗能少 D．人类生活取暖耗能少 10．D　11．C　[第10题，北京市大气中CO2浓度最高出现在冬季的主要原因是冬季人类生活取暖，工业能耗的增加，使得排放的CO2多，D正确。第11题，图示一天中CO2浓度最低值出现在17时左右，正是下班时间，交通工具使用量应较大，故C说法不正确。] 12．(14分)阅读材料，回答下列问题。 四川航空3U8633航班飞行至青藏高原东南边缘约9 800米高空时，驾驶舱挡风玻璃突然爆裂，飞机剧烈抖动，机长临危不乱，迅速手动操作迫降，几十分钟后飞机安全降落成都双流国际机场，119名乘客无一伤亡，成为民航史上的一次史诗级壮举。 (1)描述飞机发生事故时所在的大气层的特征。(8分) (2)从气温、气压、风力角度分析引起驾驶舱挡风玻璃爆裂的大气环境条件。(6分) [解析]　第(1)题，根据所学知识可知，青藏高原位于中纬度地区，中纬度9 800米高空属于对流层，对流层的特征为：气温随高度的升高而降低；对流运动显著；水汽和杂质多，天气现象复杂多变；与人类关系最密切。第(2)题，从气温、气压、风力角度分析，9 800米高空高度高，气温低，气压低，高空摩擦力小，风力强劲。 [答案]　(1)气温随高度的升高而降低；大气在垂直方向上对流运动显著；水汽和杂质多，天气现象复杂多变；与人类关系最密切。 (2)高度高，气温低；位于高空，气压低；风力强劲(大)。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $