第三章 第一节 大气的组成与垂直分层（教参word）-【步步高】2025-2026学年高一地理必修第一册学习笔记（湘教版）粤苏渝冀湘晋鲁黑桂贵豫蒙陕甘

本高中地理讲义聚焦大气的组成与垂直分层核心知识点，系统梳理干洁空气成分（氮、氧、二氧化碳、臭氧）及作用，水汽和杂质的分布与影响，阐述大气垂直分层的依据、各层高度范围、温度变化及运动特征，构建与生产生活联系的学习支架。 资料通过图表对比、拓展延伸（如人类活动对大气成分影响、对流层厚度变化）及时事案例（神舟飞船返回、探空仪升空），培养综合思维与地理实践力，结合臭氧保护、二氧化碳增产等实例渗透人地协调观。课中辅助教师直观教学，课后助力学生通过练习题巩固知识，弥补薄弱环节。

第一节　大气的组成与垂直分层 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。 学习目标 1.结合图文资料，说出大气的组成状况。2.结合图文资料，说出大气垂直分层的特点。3.说明大气的组成和垂直分层对人类的影响。 一、大气的组成 1．干洁空气 成分 作用 氮 地球上生物体的基本成分 氧 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 二氧化碳 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 强烈吸收太阳紫外线，臭氧层可保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害；而穿透大气到达地面的少量紫外线，又具有杀菌的作用 2.水汽 (1)水汽含量分布 ①水平方向上：海洋上空高于陆地上空；湿润地区上空高于干旱地区上空。 ②垂直方向上：一般自地面向高空逐渐减少。 (2)简述水汽的作用。 答案　水汽可发生固、液、气三态的转化，产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。 3．杂质 (1)影响因素：时间、地点、天气条件。 (2)分布差异：近地面大气中，陆上多于海上，城市多于乡村，冬季多于夏季。 (3)影响：使大气能见度变差；作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 [拓展延伸]　人类活动对大气成分的影响 (2025·河北保定月考)地球大气又称为“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1～3题。 成分 体积分数(%) 氮气(N2) 78 氧气(O2) 21 氩气(Ar) 0.93 二氧化碳(CO2) 0.038(变动) 1.地球大气被称为“氮氧大气”是因为氮气和氧气(　　) A．占干洁空气总体积的99% B．是地球上生物体的基本成分 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，导致大气中二氧化碳浓度升高的主要原因有(　　) ①植树造林　②大量燃烧化石燃料　③新能源公交车的逐渐普及　④森林、草原被开垦成农田 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 3．目前，为应对大气中臭氧含量减少的问题，人类应采取的措施是(　　) A．减少化石燃料的使用 B．减少制冷剂的使用 C．减少工业废气的排放 D．大力植树造林 答案　1.A　2.B　3.B 解析　第1题，氮气和氧气是干洁空气的主要成分，在地球大气圈25 km以下的干洁空气中，氮气和氧气占干洁空气总体积的99%，故又称地球大气为“氮氧大气”，A正确。氮是地球上生物体的基本成分；氧是生命活动必不可少的物质；氧气和氮气在其他天体上也可能存在，这些都不是地球大气被称为“氮氧大气”的原因，B、C、D错误。第2题，目前，大气中二氧化碳浓度逐渐升高，主要原因有森林和草原被破坏(植被吸收二氧化碳减少)、人类大量燃烧化石燃料(释放大量二氧化碳)等，②④正确。故选B。第3题，氟氯烃等制冷剂会消耗臭氧，故为应对大气中臭氧含量减少的问题，人类应减少使用含有氟氯烃的制冷剂，B正确。减少化石燃料的使用、大力植树造林是应对大气中二氧化碳浓度增加的主要措施，A、D错误。减少工业废气的排放是缓解大气污染的主要措施，对臭氧含量影响不大，C错误。 美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物不同生长期的影响进行了大量的试验研究，他们发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期作用最显著。在这两个时期，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。据此完成4～5题。 4．干洁空气中，二氧化碳的特征是(　　) A．约占大气总重量的0.038% B．25 km以上的高空大气中含量更高 C．在全球不同地区分布不均匀 D．是地球生物体的基本组成元素 5．施用二氧化碳气体可以使农作物增产，主要是因为二氧化碳(　　) A．是绿色植物光合作用的基本原料 B．能吸收紫外线使植物不受到伤害 C．能吸收地面辐射使大气温度升高 D．直接影响地面温度，增加降水量 答案　4.C　5.A 解析　第4题，二氧化碳约占干洁空气总体积的0.038%，A错误；25 km以上的高空大气中含量较多的是臭氧，B错误；经济发达和人类生产、生活燃烧大量矿物燃料的地区及毁林严重的地区，二氧化碳含量较高，反之，二氧化碳含量较低，所以二氧化碳在全球不同地区分布不均匀，C正确；氮是地球生物体的基本组成元素，D错误。故选C。第5题，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，可以使农作物增产，A正确；臭氧能吸收紫外线使植物免受过量紫外线的伤害，B错误；大气中的二氧化碳和水汽吸收地面长波辐射，使大气增温，但与农作物增产无直接关系，C错误；二氧化碳含量会影响地面温度，但不一定增加降水，D错误。故选A。 二、大气的垂直分层 1．划分依据：大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异。 2．垂直分层 (1)在下图中填出对流层平均高度并补绘其气温变化曲线。 答案　 (2)各层特征比较 分层 高度范围 主要特点 成因 与人类的关系 对流层 低纬度地区：17～18千米；中纬度地区：10～12千米；高纬度地区：8～9千米 气温随高度的增加而递减(0.6 ℃/100米) 地面是对流层大气主要的直接热源 人类生活在对流层底部，天气现象复杂多变，与人类的关系最为密切 空气对流运动显著 该层大气上部冷下部热 天气现象复杂多变 集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质；对流运动显著 平流层 自对流层顶向上至50～55千米 气温随高度增加而上升 该层大气主要靠臭氧吸收太阳紫外线增温 人类生存环境的天然屏障，有利于航空飞机飞行 以水平运动为主 该层大气上部热下部冷，大气稳定 天气晴朗，能见度好 水汽、杂质含量稀少，天气现象少见 高层大气 平流层顶以上的大气 气温随高度增加先下降后上升；高层大气气压很低，密度很小 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 [拓展延伸]　对流层厚度的变化 (1)随季节变化：夏季厚，冬季薄。 (2)随纬度变化 不同纬度对流层厚度不一样，低纬度地区地面受热多，大气对流运动旺盛，因此，对流层的厚度厚；而高纬度地区地面受热较少，大气对流运动较弱，所以，对流层的厚度薄；中纬度地区则居中。如下图所示： 北京时间2023年10月31日8时11分，“神舟十六号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，飞行任务取得圆满成功。下图示意大气垂直分层。 1．描述“神舟十六号”返回舱返回过程中大气温度的变化特点。 答案　递减→递增→递减→递增。 2．简述对流层大气的主要特点。 答案　集中了整个大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质；气温随高度的升高而递减；大气对流运动显著；天气现象复杂多变。 3．说明大型客机多在平流层飞行的原因。 答案　平流层大气上部热、下部冷，不易形成对流，大气以水平运动为主，大气平稳；水汽、杂质含量少，天气现象少见，天气晴朗，能见度好。 4．某大型客机起飞后不久遭遇雷暴天气，该飞机驾驶员该怎样操作？ 答案　驾驶飞机爬升至平流层。 (2024·福建福州期末)下图示意大气的垂直分层。完成1～2题。 1．甲层大气的物理性质是(　　) A．厚度随纬度增大而增大 B．温度随高度增加而升高 C．水汽随高度升高而增多 D．密度随高度升高而降低 2．各层大气与人类生产和生活的联系，说法正确的是(　　) A．甲层常有天气变化，与人类活动关系密切 B．乙层大气高度电离，可利用无线电波通信 C．丙层能吸收紫外线，为地表生物提供保护 D．丙层能见度非常好，适宜民航客机的飞行 答案　1.D　 2.A 解析　第1题，地球大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气，图中甲层位于最底层，为对流层。对流层大气厚度因对流运动强弱而不同，一般低纬度地区受热多，对流运动强，对流层厚度较厚，高纬度地区则较薄，A错误；对流层气温随高度的增加而递减，B错误；对流层大气中的水汽随高度升高而减少，C错误；对流层大气的密度随高度升高而降低，故选D。第2题，甲层为对流层，天气现象复杂多变，且与人类活动关系密切，A正确；乙层为平流层，无电离现象，B错误；丙层为高层大气，没有臭氧层，无法吸收紫外线，C错误；丙层大气稀薄，能见度好，大多数人造天体在此层运行，但高度过高，氧气稀薄，民航客机无法在此飞行，D错误。故选A。 (2025·江苏苏州月考)2024年7月4日，青岛国家高空气象观测站释放的首个北斗导航系统探空仪，飞升终止在3万米的高空。完成3～4题。 3．北斗导航系统探空仪在升空过程中(　　) A．气温经历了降低→升高→降低 B．上升初期可能经历云雨等变化 C．平流层可能会遭遇强对流天气 D．气压经历了降低→升高→降低 4．在北斗导航系统探空仪飞升终止的大气层(　　) A．地球引力小，大气粒子全部逸散 B．存在臭氧层，能够吸收太阳紫外线 C．杂质含量低，能发生极光现象 D．存在电离层，能反射无线电信号 答案　3.B　4.B 解析　第3题，对流层的平均厚度为12千米，对流层顶部至50～55千米高空为平流层，由材料“飞升终止在3万米的高空”可知，升空过程中经历了对流层、平流层。对流层气温随高度升高而降低，平流层气温随高度升高而升高，故升空过程中气温经历了降低→升高，A错误；水汽和固体杂质主要分布在对流层的底部，再加上对流层对流运动显著，天气现象复杂多变，因此，该探空仪上升初期可能经历云雨等变化，B正确；平流层大气以水平运动为主，天气晴朗，不会遭遇强对流天气，C错误；气压随海拔升高不断降低，D错误。故选B。第4题，由上题分析可知，探空仪上升至3万米时所在大气层为平流层。平流层存在臭氧层，能够吸收太阳辐射中的紫外线，B正确。受地球引力小，在2 000～3 000千米的高空，大气粒子经常散逸到宇宙空间；杂质含量低，能发生极光现象；存在电离层，能反射无线电信号，这些都是高层大气的特点，排除A、C、D。故选B。 课时对点练 [分值：100分] (选择题1～8题，每小题4.5分，共36分) (2025·山东青岛开学考试)读“干洁空气的主要成分(25千米以下)表”，完成1～2题。 气体成分 体积分数(%) 质量分数(%) 氮气 78.08 75.52 氧气 20.94 23.15 氩气 0.93 1.28 二氧化碳 0.03(变动) 0.05 1.下列关于大气成分的主要作用，叙述不正确的是(　　) A．氮气是生物体内蛋白质的基本成分 B．水汽和杂质是成云致雨的重要条件 C．二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料 D．臭氧能够吸收太阳紫外线，对生物具有保护作用 2．下列对二氧化碳浓度的表述，正确的是(　　) A．城市的二氧化碳浓度比乡村低 B．平流层中没有二氧化碳 C．华北地区夏季二氧化碳浓度比冬季高 D．森林的早晨二氧化碳浓度较高 答案　1.A　2.D 解析　第1题，根据所学知识可知，氮气并不是生物体内蛋白质的基本成分，A表述错误，符合题意；由所学知识可和，水汽和杂质是成云致雨的重要条件，二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，平流层中的臭氧层能够有效吸收太阳紫外线，对生物具有保护作用，B、C、D表述均正确，不符合题意。故选A。第2题，城市工业发达，人口多，排放的二氧化碳多，且城市植被覆盖率较乡村低，对二氧化碳的吸收少，所以城市的二氧化碳浓度比乡村高，A错；平流层中依然有少量的二氧化碳，B错；华北地区夏季植被光合作用更强，对二氧化碳的吸收更多，并且冬季燃煤取暖量大，排放的二氧化碳多，所以华北地区夏季二氧化碳浓度比冬季低，C错；夜间植被的呼吸作用较强，所以森林的早晨二氧化碳浓度较高，故选D。 臭氧是地球大气中重要的微量成分。下图示意部分大气层的臭氧浓度分布。完成3～4题。 3．图示甲层(　　) A．温度随高度的增加而降低 B．天气晴朗有利于飞机飞行 C．水汽和杂质的含量较乙层高 D．主要靠臭氧吸收红外线增温 4．图示乙层中的臭氧主要是各种废气(主要是汽车尾气)在阳光(主要是紫外线)的作用下，发生光化学反应形成的。下列对乙层中臭氧的描述，正确的是(　　) A．我国夏季浓度较冬季高 B．是植物进行光合作用的基本原料 C．夜间浓度往往较白天高 D．是乙层大气主要的直接热源 答案　3.B　4.A 解析　第3题，由图可知，甲层为平流层。该层气温随高度的增加而升高，A错误；该层下冷上热、气流以水平运动为主，水汽和杂质的含量极少，大气平稳，天气晴朗，有利于飞机飞行，B正确，C错误；该层主要靠臭氧吸收紫外线增温，D错误。故选B。第4题，由所学知识可知，我国夏季太阳辐射强，紫外线强烈，同时气温高，故近地面臭氧浓度较高，A正确；白天汽车等使用较多，且白天紫外线强烈，故白天近地面臭氧浓度较高，C错误；二氧化碳是植物进行光合作用的基本原料，B错误；乙层是对流层，其大气主要的直接热源是地面，D错误。故选A。 (2024·湖北直辖县级单位期中)北京时间2024年10月30日，“神舟十九号”载人飞船成功将3名航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽送入中国空间站。该空间站运行轨道距地面高度约为400 km，这里的大气温度很高，可达1 000 ℃。下图为某校四位同学绘制的“大气垂直分层示意图”。完成5～6题。 5．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 6．中国空间站所在大气层的特点是(　　) ①空气对流运动旺盛　②因臭氧吸收太阳紫外线而增温　③大气密度很小　④能反射无线电波 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 答案　5.B　6.B 解析　第5题，Ⅰ层为对流层，对流层气温随高度增加而降低；Ⅱ层为平流层，平流层气温随高度增加而增加；Ⅲ层为高层大气，高层大气的气温随着高度的增加先降低后上升。结合图示信息可知，②正确，故选B。第6题，中国空间站在高层大气，高层大气大气密度很小，能反射无线电波，③④正确；平流层中的臭氧层吸收太阳紫外线而增温，②错误；对流层空气对流运动旺盛，①错误。故选B。 世界上飞得最高的鸟是主要生活在非洲中南部的黑白兀鹫，飞行高度可达11 000 m。读“大气垂直分层示意图”，回答7～8题。 7．黑白兀鹫飞行的最高高度，位于大气层的(　　) A．对流层 B．平流层 C．电离层 D．高层大气 8．黑白兀鹫比一般的鸟类更能适应(　　) A．风云雨雪天气 B．大气对流运动 C．低温、低压、缺氧环境 D．低温、高压、高密度环境 答案　7.A　8.C 解析　第7题，由图可知，对流层的平均高度为12 km。非洲中南部主要位于低纬度地区，对流层的高度在低纬度地区为17～18 km，黑白兀鹫的飞行高度可达11 000 m(11 km)，据此可以推断，黑白兀鹫飞行的最高高度位于大气层的对流层，A项正确。第8题，通常情况下，在对流层，随着海拔的升高，空气的密度、温度、氧气含量下降。一般的鸟类无法达到黑白兀鹫飞行的高度，说明黑白兀鹫更能适应低温、低压、缺氧的环境，C项正确，D项错误；一般情况下，对流层下部风云雨雪天气和大气对流运动更强烈，A、B项错误。 (选择题9～14题，每小题7分，共42分) (2025·河北石家庄开学考)宇宙尘埃和固体块等在高速穿越地球大气层时会摩擦产生光迹，这种现象被称为流星，一般发生在距地面80～120 km的高空。读“大气垂直分层示意图”，完成9～11题。 9．在出现流星现象的高空中(　　) A．杂质和污染物集中分布 B．空气的密度比对流层小 C．随高度增加温度无变化 D．水汽充足，易成云致雨 10．图中气温变化规律可以解释的地理现象是(　　) A．山顶比山麓气温低 B．晴天比阴天气温高 C．低纬比高纬气温高 D．冬季比夏季气温低 11．对流层与人类关系最为密切，其原因是(　　) ①人类生活在该层的底部　②该层天气现象多变，影响人们的生活和生产　③该层大气密度大、含氧量高　④该层有电离层，可以反射无线电波 A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①③④ 答案　9.B　10.A　11.A 解析　第9题，由材料可知，出现流星现象的是高层大气，而杂质和污染物集中分布在对流层，A错误；高层大气空气稀薄，空气的密度比对流层小，B正确；高层大气随高度增加温度先降后升，C错误；水汽充足，易成云致雨，发生在对流层，D错误。故选B。第10题，图中显示，对流层随高度增加气温降低；山顶海拔更高，气温低于山麓，与图中气温变化规律一致，A正确。第11题，人类生活在对流层的底部，对流层天气现象多变，影响人们的生活和生产，对流层大气密度大、含氧量高，适合人类生存，所以对流层与人类关系最为密切，①②③正确；高层大气中有电离层，可以反射无线电波，对无线电通信有重要作用，④错误。故选A。 读“地球大气的垂直分层图(部分)”，完成12～14题。 12．①②③④四条曲线中，正确表示图示大气层气温垂直分布情况的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 13．影响该大气层气温垂直变化的主要因素是(　　) A．地面辐射 B．二氧化碳 C．臭氧 D．人类活动 14．有关该大气层的叙述，正确的是(　　) A．空气处于高度电离状态 B．天气晴朗，对流旺盛，有利于高空飞行 C．上暖下冷，空气以水平运动为主 D．顶部与底部的气温相差约20 ℃ 答案　12.A　13.C　14.C 解析　第12题，根据该大气层的高度位置可判断，该大气层为平流层，平流层的气温随高度增加而上升，符合条件的有曲线①②，而曲线②在50 km处气温大于0 ℃，不符合平流层实际情况，所以曲线①符合该大气层气温垂直分布情况。故选A。第13题，平流层中的臭氧能大量吸收太阳紫外线使温度升高。故选C。第14题，该大气层为平流层，而电离层位于高层大气，A错误；由于平流层的气温随高度增加而上升，大气上暖下冷，不易形成对流，空气以水平运动为主，B错误，C正确；读图可知，平流层顶部与底部的气温相差约60 ℃，D错误。 15.读图，完成下列问题。(22分) (1)该图反映的是______纬度地区大气的垂直分层，并说明判断理由。(5分) (2)概括A层天气现象复杂多变的原因。(4分) (3)补绘B层气温变化曲线。在该层15～35 km的高度范围内，__________含量达到最大值，形成____________层，成为人类生存环境的天然屏障。(4分) (4)在图中50～85 km高度范围内，气温随高度变化的特点是___________________________， 依据所学的知识可以推测该高度范围内大气运动以__________运动为主。(4分) (5)C层中有__________层，__________爆发时，会引起该层的扰动，此时传播的________________信号会被部分或全部吸收。(3分) (6)人类生活在________(名称)层的底部。(1分) (7)A→B→C大气密度的变化趋势是________________________________________。 (1分) 答案　(1)中　该地区对流层的高度为12 km，对流层的高度在低纬度地区为17～18 km，在中纬度地区为10～12 km，在高纬度地区为8～9 km。 (2)该层集中了大气中几乎全部的水汽和杂质；空气对流运动显著。 (3)补绘曲线略(气温随高度增加而上升)　O3(臭氧)　臭氧 (4)气温随高度上升而下降　对流 (5)电离　太阳活动(耀斑)　无线电短波 (6)对流 (7)逐渐变小 学科网（北京）股份有限公司 $