2.1 大气的组成和垂直分层导学案2025-2026学年高中地理人教版必修第一册

该高中地理导学案聚焦“大气的组成和垂直分层”，引导学生掌握大气组成成分及作用、垂直分层（对流层、平流层、高层大气）的高度、气温变化、运动特点及对人类活动的影响。通过表格填空、材料分析（如2025年CO₂浓度数据）和问题探究，衔接大气组成到分层的逻辑链条，以活动与习题为支架帮助构建知识体系。 导学案结合实时数据与实际案例（神舟飞船返回、乳状云），通过活动方案与检测反馈提升综合思维，培养地理实践力，强化人地协调观。习题设计联系生活情境，助力学生系统理解大气知识，落实新课标核心素养要求。

第1节　 大气的组成和垂直分层 1. 了解大气的组成。 2. 了解大气的垂直分层，说出各大气层的特点。 3. 了解大气各垂直分层对人类活动的影响。 材料一　地球大气是指地球外围的空气层，是地球自然环境的重要组成部分，与人类的生存息息相关。通常把从地面到1 000～1 400 km高度内的气层作为地球大气层的厚度，其中大气总质量的98.2%集中在30 km以下。 大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳、水等，组成比例因时因地而异，其中以二氧化碳变动率最大。大气密度是不均匀的，海平面附近的密度最大，往上密度渐小，大气约50%集中在海拔5.6 km内。 材料二　2025年3月，全球大气CO2浓度均值达到430 ppm(ppm为百万分之一)的历史峰值，比工业化前水平高50%以上，为数百万年以来最高值。全球温室气体浓度的攀升与全球人类生产生活的增加密不可分。 1. 根据教材及以上材料完成大气的组成及作用表。 大气组成 主要作用 干洁空气 主要成分 N2 氮是生物体的基本________ O2 氧是维持生物生命活动所必需的________ 微量成分 CO2 绿色植物光合作用的________，对地面具有________作用 O3 吸收________，使地球上的________免遭过量紫外线的伤害 水汽 成云致雨的________条件，对地面具有________作用 固体杂质 成云致雨的________条件 2. 近百年来，全球大气中的二氧化碳含量不断上升的原因是什么？有什么后果？ 3. 地球原始大气的主要成分有水蒸气、氢气、氨气、甲烷、硫化氢、二氧化碳等，原始大气没有氧气，那目前大气中的氧气从何而来？ 自地面向上，大气层可以延伸到数千千米的高空。根据人造卫星的探测资料，在2 000～3 000 km的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以看作是地球大气的上界。右图为“大气垂直分布图”(如右图所示)。 1. 大气自下而上依次大致可以分为哪几个层次？分层的依据是什么？ 2. 填写下表，总结大气不同层次的特点。 大气分层 高度范围 特点 与人类关系 气温向上变化特点 空气运动特点 高层大气 平流层顶至________km 先________ 后________ ________能反射无线电波 平流层 对流层顶至________km 随高度增加而________ 以______运动为主 臭氧吸收大量_______，保护地球的生命；利于高空_______ 对流层 低纬顶部：________km 高纬顶部：________km 随高度增加而________ ________运动强烈 _______现象复杂多变 3. 分析对流层顶的高度随纬度变化的原因，并结合活动一材料说明对流层云、雨等天气现象较多的原因。 4. 请说出平流层中的臭氧层有“地球生命的保护伞”之称的原因，并讨论人类应怎样保护臭氧层。 温馨提示　臭氧层空洞 臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度最小处，是臭氧层缺失处。其形成的主要原因是人类大量使用的氯氟烷烃化学物质(如制冷剂、发泡剂、清洗剂等)在大气对流层中不易分解，当其进入平流层后受到强烈紫外线照射，分解产生氯游离基，氯游离基同臭氧发生化学反应，使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严重破坏。 【知识拓展】 逆温现象 在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低， 大约每升高100 m，气温降低0.6 ℃，但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，或者随高度的增加，降温变化率小于 0.6 ℃/100 m，这种现象称为逆温。 逆温现象在一定程度上可以抑制沙尘暴的发生，对飞机的飞行也十分有利，也可应用于谷物种植，提高产量及质量，但大多数时候会带来显著的大气污染。 一、 单项选择题 “神舟十九号”载人飞船于2024年10月30日凌晨发射升空，并于2025年4月30日返回地球。据此完成1～2题。 1. 下列图片中能正确反映返回舱在返回过程中所经历的大气环境的是(　　) 　　　　　　　　　　　　 　　 A B 　 C D 2. 下列关于上题中Ⅰ、Ⅱ层大气的叙述，不正确的是(　　) A. 返回舱在Ⅰ层时可能会出现颠簸 B. Ⅰ层的厚度随着纬度降低而增厚 C. Ⅱ层能见度好，有利于高空飞行 D. Ⅱ层的直接热量来源是地面 探空气球的主要功能是搭载探测仪器到高空进行大气要素测量，气球一般上升到距地面30～40 km后自行炸裂。图1示意科研人员放飞某大气成分探测气球(如左下图所示)，图2示意探测的大气成分浓度垂直变化(如右下图所示)。读图完成3～4题。 图1 图2 3. 探空气球自行炸裂，主要是因为上升过程中大气层(　　) A. 气温逐渐降低 B. 水汽含量减少 C. 气压逐渐降低 D. 固体杂质减少 4. 探测的大气成分(　　) A. 浓度随高度的升高而降低 B. 可吸收大量太阳紫外线 C. 是植物光合作用基本原料 D. 是成云致雨的必要条件 2024年端午节当天，一场雷雨过后，北京城区北部的居民在午后观测到了奇异且壮观的乳状云(如下图1所示)。乳状云通常出现在雷雨云的下方，其形成主要与上升气流和下沉气流的相互作用有关。图2示意大气的垂直分层(如下图所示)。据此完成5～6题。 图1 图2 5. 出现乳状云的大气层是(　　) A. ① B. ② C. ③ D. ④ 6. 乳状云(　　) A. 易形成晴朗天气 B. 空气密度小，呈电离状态 C. 只存在水平运动 D. 低纬度地区分布高度较高 下图为“某地大气温度随高度变化示意图”(如下图所示)。读图完成7～8题。 7. 该图示意的大气垂直分层属于(　　) A. 对流层 B. 平流层　　C. 电离层 D. 臭氧层 8. ②高度范围气温分布特征最可能导致(　　) A. 对流作用增强 B. 太阳辐射增多 C. 气流水平运动减慢 D. 污染气体扩散受限 二、 综合题 9. 阅读图文材料，完成下列问题。 目前的大气成分是地球长期演化的结果，但随着海拔上升，各组成成分会有不同的变化。下图示意干洁空气中某气体浓度随高度的变化(如下图所示)。 (1) 目前25 km以下干洁空气的组成成分中，含量最大的是________(填气体名称)，该气体组成元素对地球生命的意义是________________________________________________________________________。 (2) 图示气体最可能是________(填气体名称)，该气体集中在15～35 km的大气层中，形成________。 (3) 近年来，图示气体在南北极上空的含量明显下降，试分析该现象对人类健康所造成的不利影响。 10. 阅读图文材料，完成下列问题。 北京时间2024年11月4日1时24分，“神舟十八号”载人飞船返回舱在东风着陆场(41°N，100°E)成功着陆。下图示意地球大气垂直分层(如下图所示)。 (1) 描述图中②大气层的主要特征。 (2) 说出东风着陆场所在地对流层的大致高度。 (3) 描述“神舟十八号”载人飞船从空间站返回地面经历的气温变化，并说明理由。 第一节　大气的组成和垂直分层 【活动方案】 活动一 1 元素　物质　基本原料　保温　紫外线　生物　必要　保温　必要 2 原因是人类大量燃烧化石燃料(释放大量二氧化碳)，改变土地利用的方式(毁林，减少森林吸收二氧化碳的量)。其后果是全球大气的温室效应增强，全球气候变暖，冰川融化，海平面上升，破坏全球生态系统，危及人类的生存。 3 绿色植物的光合作用吸收二氧化碳并释放氧气。 活动二 1 对流层、平流层、高层大气。　依据是大气在垂直方向上温度、运动状况和密度的差异。 2 2 000～3 000　下降　上升　电离层　50～55　递增　水平　紫外线　飞行　17～18　8～9　递减　对流　天气 3 纬度越低，近地面的温度越高，对流层气流对流幅度越大，因此对流层厚度越大，层顶高度较高。　对流层集中了大气中几乎全部的水汽、杂质，另外该层气温上冷下热，对流运动显著，在上升过程中随着气温降低，容易成云致雨。 4 在平流层22～27 km范围内大气含有大量的臭氧，其吸收紫外线，使地球上的生命免受过多的紫外线伤害。　保护措施：限制生产和使用消耗臭氧层的物质。 【检测反馈】 1 C　图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层分别对应对流层、平流层和高层大气，臭氧层位于海拔15～35 km处，位于平流层中，并且平流层气温随海拔的升高而升高，对流层气温随海拔升高而降低，在对流层顶部气温降至－60 ℃左右，C正确，A、B、D错误。 2 D　Ⅰ层为对流层，温度随海拔的升高而降低，所以对流运动强烈，飞船受气流影响有时会出现颠簸现象，A不符合题意；Ⅰ层为对流层，低纬度对流层厚度较厚，高纬度较薄，随着纬度降低而增厚，B不符合题意；Ⅱ层为平流层，大气运动以平流运动为主，因此天气晴朗，能见度好，有利于高空飞行，C不符合题意；Ⅱ层是平流层，该层大气主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温，D符合题意。 3 C　探空气球自行炸裂，主要是由气球内外气压差导致的。上升过程中海拔越高，空气越稀薄，气压越低，C正确；气温降低、水汽减少、固体杂质减少不会直接导致气球炸裂，A、B、D错误。 4 B　读图可知，该成分浓度随高度的升高大致先升高后降低，A错误；在20～25 km处为高值区，结合所学知识可知，该高度为平流层中的臭氧层，可推测探测的大气成分为臭氧，臭氧可大量吸收紫外线，B正确；二氧化碳是植物光合作用基本原料，C错误；水汽和杂质是成云致雨的必要条件，D错误。 5 A　根据材料并结合所学知识可知，对流层大气对流运动旺盛，多云雨现象，乳状云应出现在对流层，①位于近地面，气温随海拔升高而降低，为对流层，A正确；②位于对流层顶部至50 km高空处，气温随海拔升高而升高，为平流层，③④为高层大气，B、C、D错误。 6 D　结合材料可知，乳状云主要由对流作用形成，故形成过程中以垂直运动为主，且通常会形成降雨天气，A、C错误；空气密度小、呈电离状态是电离层大气的特征，B错误；乳状云形成于对流层，低纬度地区大气对流强烈，对流层分布高度高，乳状云的分布高度也相应更高，D正确。 7 A　读图可知，该图示意的大气垂直分层的顶部离地面高度约10 km，已知对流层平均厚度约为12 km，由此可判断该图示意的大气垂直分层属于对流层，A正确；平流层海拔高度约12～50 km，高层大气海拔在50 km以上，臭氧层位于平流层之中，因此与图示大气层高度不同，B、C、D错误。 8 D　据图可知，②区域气温随高度升高而升高，空气上热下冷，对流作用减弱，A错误；②区域气温分布特征与太阳辐射增多关系不大，B错误；②区域气温随高度升高而升高，不利于对流运动，则大气以水平运动为主，因此不会导致水平运动减慢，C错误；②区域气温随高度升高而升高，不利于对流运动，近地面的污染空气很难向上扩散，使得污染气体扩散受限，近地面大气污染物质的浓度上升，D正确。 9 (1) 氮气(或N2)　氮是地球上生物体的基本成分 (2) 臭氧(或O3)　臭氧层 (3) 臭氧能大量吸收太阳紫外线，大气中臭氧含量下降，易造成臭氧层空洞，过量紫外线辐射会危害人类健康，增加皮肤癌和白内障等疾病的患病率。 10 (1) 气温随高度的增加而升高；空气以水平运动为主；天气晴朗，大气透明度好。 (2) 10～12 km。 (3) 气温随着高度的降低而出现降低—升高—降低—升高的变化。　理由：④层吸收更短波长的极紫外线和X射线，气温随海拔降低而降低；③层是高层大气层的底层，由于没有臭氧吸收紫外线，气温随海拔降低而上升；在②层，臭氧吸收紫外线，气温随海拔降低而下降；在①层，地面是近地面大气的直接热源，气温随海拔降低而上升。 学科网（北京）股份有限公司 $