2.1大气的组成与垂直分层—“巅峰使命”珠峰科考任务探究（教学设计）地理人教版必修第一册

该高中地理教学设计聚焦“大气的组成与垂直分层”核心知识点，以珠峰科考为主线串联大气组成、垂直分层、人类影响及逆温拓展，通过《巅峰使命》视频导入创设真实情境，搭建“成分—分层—人类活动”逻辑链，结合自主学习与小组探究构建学习支架。 特色在于融合核心素养，区域认知依托珠峰实景图表，综合思维分析分层气温成因，人地协调观通过臭氧空洞案例渗透，地理实践力体现在小组合作判读图表。任务驱动与情境教学结合，如高原训练案例解析大气成分作用，助力学生构建知识体系，为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

第二章 地球上的大气 第一节 大气的组成与垂直分层（教学设计） 年级 高一年级 科目 地理 课题 第1节　地球的宇宙环境 课时安排 1课时 教材分析 本节为人教版必修一第二章开篇，是大气受热过程、气候等内容的基础。以珠峰科考为主线，依次安排大气组成、三层垂直分层、人类大气影响、逆温拓展四大板块。依托真实科考素材串联知识点，兼具图表判读训练、生活案例分析，可培养综合思维与地理实践力，借我国科考成果渗透家国情怀，通过环境问题树立人地协调观。 学情分析 高一学生生活中见过雨雪、高原缺氧、民航飞行等大气现象，初中粗浅知晓空气成分，具备基础读图与小组讨论能力。但难以理解大气分层气温变化、温室效应等抽象原理，缺乏高海拔大气环境直观认知，难以搭建 “成分--分层--人类活动” 逻辑链。学生对珠峰科考、航天实景素材兴趣浓厚，适合任务探究式课堂，纯理论讲解易注意力涣散。 教学目标 1.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。 2.核心素养导向教学目标： 区域认知：结合珠峰高海拔实景图表，说出低层大气三类组成、大气三层垂直分层范围与特征； 综合思维：能分析大气各成分作用、各分层气温、气流、天气差异的成因，解释高原训练、航空飞行、航天通信等生活现象； 人地协调观：分析人类活动改变大气成分带来的全球变暖、臭氧破坏等问题，树立大气保护意识； 地理实践力：通过自主阅读、小组合作探究、图表判读、习题演练，掌握图表分析地理问题的方法。 教学重难点 重点：低层大气三大组成（干洁空气、水汽、杂质）及各组分地理作用； 对流层、平流层、高层大气的高度、气温、气流、与人类活动的联系； 人类活动对大气环境的负面影响。 难点：各垂直分层气温变化的底层成因（对流层热源为地面、平流层臭氧吸热、高层大气先降温后升温）； 逆温的形成、大气稳定度及其对污染、天气的影响； 构建 “大气成分 — 大气分层 — 人类活动” 完整综合逻辑链。 教学方法 任务驱动教学法、小组合作探究法、图文图表分析法、情境实景教学法、讲练结合法 教学过程 教学内容 教师活动 设计思路 情境导入（5 分钟） 教师活动：播放《巅峰使命》珠峰科考视频、介绍科考相关材料，引导学生跟随科考队员的脚步，一同探索大气的奥秘。 材料：2022年，我国“巅峰使命”珠峰科考队奔赴珠穆朗玛峰，在青藏高原建立起了全球海拔最高的自动气象观测站。科考队员在此捕捉大气成分、解析大气组成结构与变化规律，为全球气候研究提供高海拔数据支撑。 学生活动 观看视频，了解珠峰科考情境，思考其与大气的联系。 通过视频片段导入新课，吸引学生兴趣，用我国前沿科考实景创设真实情境，激发爱国情怀。 任务一：分析大气成分 ----我们呼吸的空气（12 分钟） 活动 1： 【自主学习】梳理大气三大组成（4min） 材料：在珠峰进行科考活动时，科考队员必须携带氧气瓶、穿着防晒装备才能正常呼吸、活动。 阅读教材 28-29 页，结合课件干洁空气饼状图，归纳总结低层大气的成分，结合课本说明什么是干洁空气、干洁空气中的成分及其与生活的联系。 大气的组成：干洁空气、水汽、杂质 水汽、杂质：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。 干洁空气：氮气-N2生物体内蛋白质的重要组成部分；氧气-O2 生物维持生命活动的必需物质；其他气体 二氧化碳、氩气、臭氧、其他等。 活动 2： 【合作探究】高原缺氧与高原体育训练案例--了解大气含氧量减少对人体产生的影响（8min） 材料：氧气维持生命活动，支持呼吸与燃烧。在珠峰，由于海拔高，空气稀薄，氧气含量急剧下降，所以科考队员必须携带氧气瓶才能生存。 大气中氧气含量对人体健康至关重要。科学研究发现，适当的缺氧环境有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。我国已经建立成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆和云南呈贡等国家级高原体育训练基地（表2.1） 小组探究问题（4 人一组，限时 6 分钟讨论，派代表发言） (1) 分析埃塞俄比亚、肯尼亚共同的地形特点。推测这两国家中长跑运动员成绩优异原因。 (2) 在中国地图上找到表2.1所列的高原训练基地的位置，它们有何共同点？ (3) 推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 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。 我国的高原基地海拔在1800—2400米之间，符合最佳高度。 随着海拔升高，氧气含量越来越低； 在更高海拔地区训练，含氧量过低，超过人体的最大耐受力，反而会使运动员的整体表现下降。 小结提升1：大气的组成及其作用 抛出珠峰缺氧、强紫外线两个生活化矛盾，制造认知冲突，自然引出本节课两大核心：大气成分、大气垂直分层。培养学生自主读图、提取课本信息能力，夯实基础概念；同桌互查降低基础知识点讲解耗时，把课堂时间留给难点探究。 任务二：探究大气垂直分层（16 分钟） 活动 1： 【合作探究】阅读教材P31-33页，找出大气各垂直分层，完成下表： 【小组合作探究1】穿越对流层（6min） 材料：科考队员在攀登珠峰的过程中，遭遇了阵雨、大风等强烈的天气变化。 探究问题： （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? 材料：珠峰科考浮空艇探测升至海拔9032米，获取对流层顶与平流层底部数据。此次浮空艇是世界上首次在珠峰地区超越珠峰高度，在9000米以上高空观测地球科学中水汽、温室气体等最关键参数的变化特点。 学生活动： 小组结合大气垂直气温曲线图讨论，完成对流层知识点填空表格，随机抽 2 组汇报。 地面是对流层直接热源，下热上冷对流旺盛，水汽杂质集中，因此天气复杂多变。 活动 2： 【小组合作探究2】飞跃平流层（5min） 材料：科考队完成了珠峰地区大气臭氧垂直探空实验，探空气球最高升至距离珠峰大本营地面39.1公里的空中，探测平流层臭氧浓度垂直分布。 探究问题： （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? 学生活动： 自主阅读拓展材料《保护臭氧层国际公约》，小组讨论飞机飞行优势，全班汇总 3 点核心原因。 【拓展阅读1】全球合作保护臭氧层 材料：20世纪80年代,科学家发现南极地区上空每年夏季臭氧的含量会大幅度下降，并将这一现象称为“臭氧空洞”。 为了保护臭氧层，国际社会缔结达成了《保护臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，限制生产和使用氯氟碳化物等消耗臭氧层的物质。 经过世界各国的共同努力，2025年臭氧层空洞的平均面积比2006年观测到的最大空洞面积小了约30%。世界气象组织（WMO）科学与创新司大气环境研究处处长保罗·莱伊表示：“臭氧层正在顺利恢复，我们相信，到本世纪中叶，臭氧层能恢复到20世纪80年代的水平。” 臭氧层一般分布在15-35km，在22-27km达到最大值。 臭氧层的作用：吸收大量的紫外线，使地面增温；吸收过多的紫外线，减少皮肤癌、白内障等疾病。 【拓展阅读2】飞机为什么飞在平流层？ 材料：以平流运动为主，飞机受力较稳定；水汽、杂质少，无云雨现象，能见度高；距地面高，对地面的噪声污染相对较小。 活动 3： 【合作探究 3】 触摸高层大气（5min） 材料：气象探空气球升空后，随着高度的不断上升，周围空气越来越稀薄，气压不断减小，温度持续降低，最终会在约50千米的高空爆炸。 探究问题： （1）高层大气在哪里? （2）高层大气的温度是怎么样变化的?为什么? （3）高层大气中有哪些景观? 学生活动： 对照完整大气分层示意图，标注对流 / 平流 / 高层大气、航天器、极光位置，上台指图讲解。 【拓展探究】为什么高层大气的气温随高度升高先降低后上升? 大气层的热源是地面辐射，所以当高层大气离地面越远，温度会越低。 到达一定高度后，地面辐射几乎为0，而高层大气这时受太阳辐射等的影响，逐渐升温。 小结提升2：大气的垂直分层及其特点 【逻辑提炼】大气垂直分层的分析逻辑： 学生活动：学生共同完成三层大气对比表格，横向梳理气温、运动、现象、人类活动差异。 依托珠峰降雪、浮空艇实测数据，用科考数据佐证理论，让抽象分层可视化；表格填空梳理知识点，构建结构化思维。结合航空出行生活经验，解释平流层和人类交通的联系；通过臭氧空洞案例，铺垫后续大气环境问题，实现知识点前后衔接。结合航天热点，提升课堂趣味性；完整分层绘图标注，建立垂直空间尺度认知，突破 “高层大气气温变化” 教学难点。 任务三：关注大气环境 ----人类活动对大气的影响（3分钟） 【拓展探究】人类活动对大气的影响： 材料：科考发现，珠峰的冰川正在加速融化，这正是全球气候变暖的一个缩影。而气候变暖的主要原因，就是人类活动排放的温室气体。此外，科考还发现，珠峰上空的臭氧浓度出现了异常，这与人类使用氟利昂等物质破坏臭氧层有关。保护大气环境，已经刻不容缓。 二氧化碳的作用： 学生活动: 自主读图分析，同桌互相交流全球变暖、臭氧空洞两大环境问题的成因与危害，自愿分享环保措施。 人类不合理的活动（化石燃料的大量使用、森林的破坏等）影响改变着大气的成分和含量，从而产生大气污染，对地球生命生命造成严重的影响。 落实人地协调观核心素养，让学生理解人类活动改变大气成分，反作用于生存环境。 补充拓展：对流层的逆温现象（2分钟） 【补充拓展】：对流层的逆温现象 学生活动：学生对比正常气温垂直变化图、逆温层示意图，小组分析： ①逆温结构特点； ②逆温的不利影响（雾霾、大气污染）； ③有利影响（抑制沙尘、高空飞行）。 逆温的影响： 逆温造成局部上热下冷，大气层结稳定，使大量烟尘水汽凝结物等聚集在它的下部，易产生大雾天气，使能见度变坏，甚至造成严重大气污染。 逆温也有好处：大气层结稳定----抑制沙尘暴发生；逆温若出现在高空，有利于飞机飞行。 逆温拓展补充高频考点，提升课堂深度。 课堂总结（3 分钟） 学生活动： 对照课件思维导图，全班齐声梳理本节课三大主干：大气组成、垂直分层、大气环境问题，自主完善课堂笔记框架。 思维导图结构化复盘，帮助学生整合碎片化探究知识点，形成完整知识体系。 课堂演练（4 分钟） 大气中水汽和固体杂质很少，但却在天气变化中扮演重要的角色。 1．关于大气中的水汽和杂质的叙述，正确的是（    ） ①水汽主要集中在平流层；②水的相变直接影响地面和大气温度；③杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件；④在同一季节，各地水汽含量是一样的 A．①② B．③④ C．②③ D．②④ 2．大气中固体杂质含量最多的地区是（    ） A．海洋上空 B．公园绿地 C．水田耕地 D．建筑工地 【答案】【小题1】C 【小题2】D 【详解】【小题1】大气中的水汽和杂质主要来源于地面，集中于对流层，错误;水的相变会吸收或释放热量，直接影响地面和大气温度，②正确;杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件，③正确;同一季节，因温度、下垫面差异，各地水汽含量是一样的，④错误，C正确，ABD错误。故选 【小题2】大气中的水汽和杂质主要来源于地面，建筑工地因扬尘、地面物质疏松等易产生杂质进入大气，D正确;海洋上空、公园绿地、水田耕地等因下垫面湿度较大，大气中固体杂质含量少，ABC错误。故选D。【点晴】低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。干洁空气以氮气、氧气为主，合占体积的99%，水汽、杂质是成云致雨的必要条件。 北京时间2023年5月10日21时22分，长征七号火箭搭载天舟六号货运飞船顺利发射，飞船次日成功与中国空间站对接（空间站距地面约400Km）。 3．中国空间站所处的大气层（    ） A．密度较小 B．气压较强 C．天气多变 D．有臭氧层 4．下列关于图中各层大气的特征描述，正确的是（    ） A．①一平流运动显著 B．②一对流运动显著 C．③一温度急剧升高 D．④一高度电离状态 【答案】【小题3】A 【小题4】D 【解析】【小题3】由材料可知，飞船成功与中国空间站对接(空间站距地面约400km)，故中国空间站所处的大气层为高层大气，密度较小，A正确;气压较弱，B错误;天气多变是对流层的特征，C错误;平流层有臭氧层，D错误。故选A。 【小题4】读图可知，为对流层，对流运动显著，A错误;②位于平流层，平流运动显著，B错误;③温度急剧下降，C错误;④层有电离层的存在，处于高度电离状态，D正确。故选D。 【点睛】根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，可以将大气层分为对流层、平流层和高层大气。 近地面空气对流作用越显著，对流层高度越高。研究发现，受近年来全球气候变化影响，全球对流层平均高度发生显著变化。 5．三个气象测站所在纬度由高到低对应关系是（    ） A．①②③ B．①③② C．②③① D．③②① 6．图中①测站距地面18—30千米区域所在大气层（    ） A．温度随高度升高而降低 B．臭氧含量达到最大值 C．多云雾、雨等天气现象 D．大气呈高度电离状态 【答案】【小题5】D 【小题6】B 【详解】【小题5】结合所学知识，近地面大气温度越高，空气对流作用越显著，对流层高度越高，故低纬度地区对流层高度高于高纬度地区在对流层当中，随海拔高度的升高温度逐渐降低。结合图中信息可知，地对流层高度约为17km，②地对流层高度约为10km，③地对流层高度约为9km。因此，三个气象在所在纬度由高到低依次为③②。故排除ABC,选D。 【小题6】结合所学知识，①站距离地面18-30千米区域内所处的大气层为平流层，平流层气温随海拔的升高而升高，排除A;平流层中臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，B正确;云雾雨等天气出现在对流层，排除C:大气呈现电离状态出现在高层大气，排除D。故选B。 【点睛】根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，大气层可分为对流层、平流层和高层大气。对流层厚度一般为8~16千米，平均12千米左右。平流层位于对流层之上，其顶部距离地面大约50千米，厚度约40千米。平流层中20~40千米的高度，臭氧含量较高,称为臭氧层。高层大气空气密度很小。在80~500千米的高空有若干电离层，空气处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用。 本环节主要设置较为经典的题型进行当堂考核，检验学生对知识的掌握和运用能力。 板书设计 教学反思 本节课以珠峰科考完整情境串联全部探究任务，学生自主、合作活动占课堂主体，能充分调动学生读图、分析、表达能力。但分层探究环节较多，需严格把控小组讨论时间；逆温现象属于拓展难点，部分基础薄弱学生理解存在障碍，课后可配套简易示意图习题巩固。同时可增加短视频素材，进一步强化学生对高海拔大气环境的直观感知。 公司2 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $