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

该高中地理导学案聚焦“大气的组成与垂直分层”，以2022年珠峰科考为情境导入，引导学生通过自主学习梳理低层大气组成及作用，合作探究分析对流层、平流层、高层大气的分层特征与成因，构建“大气成分—垂直分层—人类活动”逻辑链，提供预习填空、图表分析等学习支架。 特色在于真实情境任务驱动，融合核心素养，区域认知结合珠峰实景图表，综合思维解析分层气温变化成因并解释航空飞行等现象，人地协调观渗透臭氧保护等环境意识，习题结合天舟六号发射等时事，培养图表分析与逻辑构建能力，提升地理实践力。

第二章 地球上的大气 第一节 大气的组成与垂直分层（导学案） 【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。 【课前预习】 知识点一 大气的组成 1.低层大气的组成： 、少量水汽和杂质。 2.干洁空气的成分和作用 （1） ：地球上生物体的基本元素。 （2）氧：人类和其他生物维持生命活动必须物质。 （3）二氧化碳：植物进行光合作用的基本原料，对地面有 作用。 （4）臭氧：吸收太阳光中的 ，保护地球上的生物。 3.水汽 （1）水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象。 （2）伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的 。 4.杂质：作为 ，是成风致雨的必要条件。 5.人类活动对大气的影响 （1）燃烧矿物燃料会导致大气中 含量增加。 （2）广泛使用空调，空调中的制冷剂氟氯氧会造成大气中 含量减少。 知识点二 大气的垂直分层 1.划分依据：大气的 、 和密度。 2.分层 （1）对流层：①高度：低纬度17-18千米；中纬度10-12千米；高纬度8-9千米。 ②特点：气温随高度的增加而 ；空气 显著；天气现象复杂多变。 ③成因：地面是低层大气主要的直接热源；上部 ，下部 ；对流运动易成云致雨。 （2）平流层：①高度：从对流层顶部至50-55千米。 ②特点：气温随高度增加而 ；气流以 为主；无云雨现象。 ③成因：上冷夏热，大气 ；水汽、杂质少，气流平稳。 （3）高层大气：①高度：从平流层顶到3000千米的高空。 ②特点：气温随高度增加 ；大气密度极低。 【课中探究】 情境导入 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。 任务一：分析大气成分 ----我们呼吸的空气 活动 1： 【自主学习】梳理大气三大组成 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。 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 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 (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。 小结提升1：大气的组成及其作用 任务二：探究大气垂直分层 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 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。 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。 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? 活动 2： 【小组合作探究2】飞跃平流层 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? 【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。” 【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 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? 【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? 材料：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： 根据三层大气对比表格，横向梳理三大层的气温、运动、现象、人类活动差异。 任务三：关注大气环境 ----人类活动对大气的影响 【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：光合作用、增温作用 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。 补充拓展：对流层的逆温现象 逆温的影响： 【课堂总结】 学生自行绘制思维导图，梳理本节课三大主干大气组成、垂直分层、大气环境问题。 【课堂练习】 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 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 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 【参考答案】 【课前预习】 知识点一 大气的组成 1.低层大气的组成：干洁空气、少量水汽和杂质。 2.干洁空气的成分和作用 （1）氮：地球上生物体的基本元素。 （2）氧：人类和其他生物维持生命活动必须物质。 （3）二氧化碳：植物进行光合作用的基本原料，对地面有保温作用。 （4）臭氧：吸收太阳光中的紫外线，保护地球上的生物。 3.水汽 （1）水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象。 （2）伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 4.杂质：作为凝结核，是成风致雨的必要条件。 5.人类活动对大气的影响 （1）燃烧矿物燃料会导致大气中二氧化碳含量增加。 （2）广泛使用空调，空调中的制冷剂氟氯氧会造成大气中臭氧含量减少。 知识点二 大气的垂直分层 1.划分依据：大气的温度、运动状况和密度。 2.分层 （1）对流层：①高度：低纬度17-18千米；中纬度10-12千米；高纬度8-9千米。 ②特点：气温随高度的增加而降低；空气对流显著；天气现象复杂多变。 ③成因：地面是低层大气主要的直接热源；上部冷，下部热；对流运动易成云致雨。 （2）平流层：①高度：从对流层顶部至50-55千米。 ②特点：气温随高度增加而升高；气流以水平运动为主；无云雨现象。 ③成因：上冷夏热，大气稳定；水汽、杂质少，气流平稳。 （3）高层大气：①高度：从平流层顶到3000千米的高空。 ②特点：气温随高度增加先降低后升高；大气密度极低。 【课堂练习】 【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。 【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。 【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。 公司2 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $