2.2 大气的组成与垂直分层 课件 2026-2027学年高一上学期地理中图版必修第一册

该高中地理课件系统讲解大气的组成成分及其环境功能，大气垂直分层的依据与各层特征，以“民航客机飞行高度”案例导入，引导学生从生活现象探究平流层特征，搭建“现象—原理—应用”的学习支架。 其亮点在于紧扣核心素养，通过“空气质量评价”活动培养地理实践力，结合“卫星监测二氧化碳”案例渗透人地协调观，采用图表分析与实验探究深化综合思维。学生能提升知识应用能力，教师可依托结构化资源高效教学。

第二节 大气的组成与垂直分层 第二单元 自然地理要素及现象 探索大气圈层结构 · 解析自然环境演变 · 掌握地理核心素养 1.7.2013 ‹#› 核心素养目标 01 综合思维 综合分析大气各成分的环境功能与相互关系 理解温度随高度变化的成因及各层特征的形成机制 02 区域认知 认识大气成分与厚度存在区域差异 理解纬度与季节对对流层厚度的影响 认识大气问题的区域分布规律 03 人地协调观 认识大气是人类生存不可或缺的环境保障 理解人类活动对大气成分的改变及其环境后果 树立保护大气环境、践行低碳生活的责任意识 04 地理实践力 识读大气垂直分层温度变化曲线图并提取信息 运用图示绘制大气分层结构示意图 通过实验或观测理解大气的温室效应与保温作用 1.7.2013 ‹#› 学习重难点 教学重点 · 核心知识体系 01. 大气的组成成分及其环境功能 02. 大气垂直分层的依据及各层主要特征 03. 对流层与平流层特征的对比 教学难点 · 深度理解与应用 01. 大气垂直分层温度变化曲线图的判读 02. 臭氧层与电离层的区别与功能理解 03. 对流层与平流层温度变化趋势相反的原因 1.7.2013 ‹#› 课程导入：民航客机的飞行高度 民航客机的飞行分为起飞、巡航和降落三个阶段。航程主要为巡航，也就是平飞阶段，其飞行高度以舒适、经济为原则。我国民航规定，中型以上的民航客机都在海拔7000~12 000米的高空飞行，其中大型民航客机一般在11000米上下的高空飞行。 这个空间大气垂直运动较少，以水平运动为主，飞机在其中受力比较稳定;水汽和尘埃含量少，能见度大;对地面产生的噪声污染相对较小;飞鸟飞行一般达不到此高度，可以避免机鸟相撞的事故。 ❓ 大型民航客机的飞行高度主要位于大气层的哪一层? 1.7.2013 ‹#› 目录 01 大气的组成 02 大气的垂直分层 03 总结与探究 探索大气奥秘，理解自然环境的物质基础与演变规律 1.7.2013 ‹#› 地球大气 从浩渺的宇宙中看地球，它的表面好像被一层“薄纱”所包裹着。这层“薄纱”就是大气。 1.7.2013 ‹#› 地球大气 地球上的大气不仅满足了地球上生物维持生命的需要，而且是地球自然地理环境的重要组成部分，对人类的生产和生活也发挥着重大作用。 提供光照 为人类生产生活提供能源 1.7.2013 ‹#› 01 大气的组成 地球的低层大气是一个精密的混合系统，由干洁空气、水汽和固体杂质共同组成。这些成分相互交织、动态平衡，不仅构成了我们赖以生存的呼吸环境，更是驱动全球气候、天气变化与生命循环的物质基础。 1.7.2013 ‹#› 大气的组成 干 洁空 气 固 体杂 质 水汽 大 气 1.7.2013 ‹#› 干洁空气 干洁空气的主要成分有氮气和氧气，其次是二氧化碳、甲烷和臭氧等。 主要气体成分 体积分数/% 氩 0.934 二氧化碳 0.033 氖 1.8×10-3 氦 5.24×10-4 甲烷 1.5×10-4 氪 1.14×10-4 氢 5.0×10-5 氙 8.0×10-6 臭氧 1.0×10-6 氡 6.0×10-18 1.7.2013 ‹#› 占比 氮 氧 其他气体 0.78 0.21 0.01 氮气 主要成分 体积占比 作用 氮气N2 78% ①大气含量最高成分； ②性质稳定，减少氧气氧化作用； ③生物体蛋白质、核酸的核心组成元素，保障生物生长繁衍 1.7.2013 ‹#› 氧气 主要成分 体积占比 作用 氧气O₂ 21% ①生物呼吸作用必需气体； ②参与地表物质燃烧、氧化分解，维持地表物质循环 1.7.2013 ‹#› 二氧化碳 主要成分 体积占比 作用 二氧化碳CO₂ 0.04% ①植物光合作用原料，维系生态循环； ②吸收地面长波辐射，产生大气保温效应，调节地表温度 1.7.2013 ‹#› 二氧化碳 近几十年来，二氧化碳浓度升高使“温室效应”加剧，对全球气候产生深刻影响，已经引起人们的高度重视。 温 室 效 应 成因：人类大量排放温室气体→大气温室气体浓度持续上升→截留更多热量→全球气候变暖 1.7.2013 ‹#› 臭氧 主要成分 体积占比 作用 臭氧O₃ 微量 ①吸收太阳短波紫外线，阻挡有害紫外线到达地面，保护地表生物，被誉为“地球生命保护伞” ②在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体的健康造成一系列不利影响。 1.7.2013 ‹#› 臭氧 分布特点：臭氧的浓度在垂直方向上分布不均。距离地面20~25千米是臭氧浓度最高的区域，称为臭氧层。 1.7.2013 ‹#› 水汽 水汽主要聚集在大气圈的低层大气中 ·时间变化：夏季水汽含量大，冬季少 ·地点变化：低纬度的温暖洋面上水汽含量大，而干旱的沙漠和极地地区，水汽含量极少。 分布特点 1.7.2013 ‹#› 水汽 水汽是影响天气变化的重要因素。 当大气中的水汽凝结成液体微滴或者凝华成冰晶时就形成了云。如果这些小颗粒变得足够大，它们就以雨、雪等形式降落。 影 响 1.7.2013 ‹#› 固体杂质 固体杂质也多集中于大气圈的低层，随地区、时间和天气条件而变化，一般是陆上比海上多，城市比乡村多，冬季比夏季多 分 布 特 点 1.7.2013 ‹#› 固体杂质 ①大气中的尘埃，可以反射太阳辐射，降低地面温度； ②可作为凝结核，促进云雨的形成。 ③尘埃也会影响人的呼吸系统，给人体健康带来一定的损害 影 响 1.7.2013 ‹#› 人类对大气成分的影响 由于自然和人为原因，大气中增加了许多新的组成成分，主要包括气溶胶和污染气体。它们留存于大气中，构成大气的临时组成成分。 化石燃料燃烧、毁林开荒等导致二氧化碳含量增加 制冷剂、发泡剂的使用造成臭氧减少，甚至出现臭氧层空洞 1.7.2013 ‹#› 名词链接：气溶胶 大气中均匀分布着相当数量的固体微粒和液体微滴,如海盐、粉尘、灰尘、烟尘和有机物等它们所构成的稳定混合物，统称为气溶胶。气溶胶的产生，除了来自火山爆发、流星体燃烧，森林火灾、海浪飞沫、风沙土尘和植物花粉传播等自然过程外，更主要的是来自人类活动，如工业生产生活燃料以及各种交通工具排放产生的烟雾粉尘等。 1.7.2013 ‹#› 名词链接：污染气体 随着工业和交通运输业的发展，许多有害气体会被排放到大气中，它们被称为污染气体主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、氟化氢、二氧化氮、一氧化氮和氨气等。污染气体的排放在工业和交通发达的城市尤为严重。污染气体的含量虽然很少，却给人类的健康和生存环境带来严重危害2016年9月27日，世界卫生组织发布的报告指出，全球每年有几百万人的死亡原因与空气污染有关。 1.7.2013 ‹#› 活动：评价分析当地的空气质量 空气质量指数（AQI）是定量描述空气质量状况的数值。 空气质量评价采用的主要污染物包括二氧化硫、二氧化氮、细颗粒物（PM 10，PM 为颗粒物的英文缩写）、可吸入颗粒物（PM 2.5，指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物）、一氧化碳和臭氧等 6 种。 空气质量指数分为六级：0 ～ 50、51 ～ 100、101 ～ 150、151 ～ 200、201 ～ 300 和大于 300，对应的空气质量分别为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染。雾霾天气是一种大气污染状态。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等组成。 雾霾中的可吸入颗粒物颗粒小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响大。我国部分地区已把雾霾天气列入灾害性天气进行预警预报。 ■ 查出你所在地区当天的空气质量指数，分析空气质量属于哪一级。 ■ 哪些人类活动会造成大气污染？探讨并列举出你所在地区减少大气污染的三项措施。 1.7.2013 ‹#› 02 大气的垂直分层 大气并非均匀混合的整体，而是随着海拔升高呈现出显著的垂直结构差异。我们将依据温度、密度和大气运动的特征，深入解析对流层、平流层等不同层次的物理性质，探索其对地球环境与人类活动的深远影响。 1.7.2013 ‹#› 大气的垂直分层 在大气圈中，随着高度的变化，大气的物理性质和运动状况都会发生很大的变化。根据大气在垂直方向上的物理性质和运动状况，可以将大气分为对流层、平流层和高层大气。 1.7.2013 ‹#› 对流层 位置：贴近地面的大气最低层。 概况：是大气层中气压最高、密度最大的一层。约占大气质量的3/4，集中了几乎全部的水汽与固体杂质。 热量来源：地面辐射 对流层平均厚度约为12千米 1.7.2013 ‹#› 对流层的厚度变化 纬度变化特点 低纬度地区大于高纬度地区 成因：①对流层大气的直接热源是地面辐射。低纬度地区太阳高度角大，获得的太阳辐射多，地面气温更高。 ②近地面气温越高，大气对流运动越旺盛，空气垂直上升伸展的高度越大。 ③高纬度地区太阳高度角小，地面获得热量少，气温偏低，大气对流运动微弱，垂直伸展高度有限。 1.7.2013 ‹#› 对流层的厚度变化 季节变化特点 夏季大于冬季 成因：同一地区，夏季太阳高度角大、日照时间长，地面吸收的太阳辐射更多，近地面气温更高。大气受热充分，对流运动更加旺盛，空气垂直上升的高度更大，因此对流层厚度更大。冬季反之，地面获得热量少、气温偏低，对流运动减弱，对流层厚度变薄。 1.7.2013 ‹#› 对流层的基本特征 ①对流层的气温随高度增加而降低 ·成因：对流层大气的直接热源是地面 地面吸收太阳辐射后升温，再以地面长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。热量自下而上传递，离地面越远，获得的地面辐射热量越少，气温也就越低。 1.7.2013 ‹#› 对流层的基本特征 ②空气对流运动显著 ·成因：下热上冷，大气不稳定： 近地面受地面辐射加热，气温高、空气受热膨胀上升；高空气温低，空气冷却收缩下沉，垂直方向温差大，易形成对流。 1.7.2013 ‹#› 对流层的基本特征 ③天气现象复杂多变 ·成因：①水汽、尘埃集中 对流层汇聚了大气中绝大部分水汽和凝结核（尘埃），是云、雨、雪、雾等天气形成的物质基础。 ②对流运动旺盛 下热上冷的气温分布，让空气垂直对流强烈，水汽易上升冷却凝结，进而形成各类天气变化。 ③大气运动复杂 水平方向受热不均、气压差异大，风、锋面、气旋等天气系统均在此层活动，催生多样天气。 1.7.2013 ‹#› 平流层 位置：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。 热量来源：太阳辐射 特殊结构：存在臭氧层 1.7.2013 ‹#› 平流层的特点 ①气温随高度升高而升高，呈现出下冷上暖 ·成因：平流层的直接热源是太阳辐射 平流层气温随高度升高而升高，主要是因为臭氧吸收紫外线辐射加热大气，且 辐射通量在上层更大，加热效应更强；臭氧浓度峰值在20-25km，但增温效应 可持续至平流层顶。 1.7.2013 ‹#› 平流层的特点 ②大气对流很弱，以水平运动为主 ·成因： 平流层上热下冷，大气垂直方向稳定，难以形成对流运动。垂直对流被抑制，大气只能以水平流动为主。 1.7.2013 ‹#› 平流层的特点 ③水汽、悬浮固体颗粒、杂质等极少，能见度高，气流稳定，并且很少有飞鸟出现 ·成因： 平流层以水平流动为主，垂直交换极弱，近地面的水汽、粉尘难以向上输送。 水汽、固体杂质主要来自地表、水体与近地面人类活动，平流层海拔高，远离物质来源。 1.7.2013 ‹#› 高层大气 位置：从平流层顶到3000km的高空。 热量来源：太阳辐射 特点：①气温随高度增加先降低后上升 ②80~500km的高空有若干电离层 ③空气密度很小 特殊结构：电离层 1.7.2013 ‹#› 知识链接：电离层 位置：80～500千米的高空。 概况：空气处于高度电离状态 影响：能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用 太阳活动强烈或出现雷电现象时，会扰动电离层结构，影响地面无线电传播，导致通信质量下降，甚至会出现通信中断的现象。 磁暴就是通过带电粒子扰乱、破坏电离层结构，从而影响无线电短波通信的自然现 1.7.2013 ‹#› 活动：观察分析双子天文望远镜 国际上著名的双子天文望远镜分别位于南北半球上两个最佳天文观测点。 位于北半球的北双子天文望远镜坐落在美国夏威夷冒纳凯阿火山顶峰上。冒纳凯阿火山海拔约4200米。山顶空气稀薄，水汽含量低，孤立于太平洋的中央。这个地理位置被公认为是地球上进行天文观测的最佳台址。 1.7.2013 ‹#› 活动：观察分析双子天文望远镜 国际上著名的双子天文望远镜分别位于南北半球上两个最佳天文观测点。 位于南半球的南双子天文望远镜坐落于智利安第斯山脉的帕穹山上。帕穹山海拔约2700米，山顶空气非常干燥而且几乎无云，是设置天文望远镜的理想之地。 描述位于南北半球上两个最佳天文观测点的大气条件。 海拔高，空气稀薄，水汽含量低，大气污染少、透明度高，空气非常干燥，几乎无云。 1.7.2013 ‹#› 案例研究：卫星监测二氧化碳含量 北京时间2016年12月22日3时22分，我国成功发射全球二氧化碳监测科学实验卫星(简称碳卫星)。这是我国首颗、全球第三颗专门用于监测全球大气中二氧化碳含量的卫星。 从太空中怎么能“看”到二氧化碳呢?原来本次发射的碳卫星，搭载了一台高光谱与高空间分辨率的二氧化碳探测仪。这台探测仪的工作原理是在可见光和近红外谱段，对二氧化碳的吸收波段进行遥感监测。当太阳光穿过大气层时，不同浓度的二氧化碳分子对太阳光谱中不同波长部分的吸收程度不同。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。而探测仪正是通过对这些“颜色”进行准确测量，反推出大气中二氧化碳浓度。当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时，碳卫星就会发现。 1.7.2013 ‹#› 案例研究：卫星监测二氧化碳含量 地面观测站点也能监测到大气中的二氧化碳数据，为什么还要发射碳卫星?这是因为全球二氧化碳地面观测站点仅有数百个，难以满足监测需求，只有用碳卫星俯瞰，才能获取足够数据来绘制二氧化碳分布的全景图。 在全球气候变暖、极端天气频率增加等严峻的气候变化形势面前，减少二氧化碳等温室气体的排放成为必然选择。碳排放的量化监测是各国最终实现温室气体减排的重要技术基础。此外，在碳排放数据上知己知彼，对我国在国际气候变化方面掌握话语权具有重要意义。 1.7.2013 ‹#› 03 知识总结 回顾大气组成与垂直分层的核心脉络，我们系统梳理了干洁空气、水汽和杂质的作用，以及对流层、平流层等分层的温度变化与关键特征。通过提炼知识点，构建清晰的地理认知框架，加深对大气环境基础的理解。 1.7.2013 ‹#› 1.7.2013 ‹#› 被网友戏称为“晾衣架成精”的它，实则是我国首款以太阳能为动力的大型电动无人机——“启明星50”（下图）。为避免大气剧烈扰动，“启明星50”一般巡航高度保持在20000米以上。据此完成下面小题。 1.“启明星50”飞行遇云、雾时，位于大气中的(    ) A.平流层 B.对流层 C.电离层 D.高层大气 2.“启明星50”巡航高度的确定，主要是考虑该层(    ) A.上部冷、下部热 B.水汽和杂质含量多 C.受民航飞行影响小 D.气流以平流为主 B D 1.7.2013 ‹#› 1.答案：B 解析：云、雨、雾、雪等天气现象都发生在对流层，B正确。 2.答案：D 解析：据材料可知，为避免大气剧烈扰动，“启明星50”一般巡航高度保持在20000米以上，即平流层（约位于12km至50km高空处），上部热、下部冷，气流以平流运动为主，A错误，D正确；平流层中水汽和杂质含量少，无云、雨、雾、雪现象，能见度高，民航飞行主要在这一层，受民航飞行影响大，B、C错误。 1.7.2013 ‹#› 动画片《飞屋环游记》讲述了退休气球销售员卡尔与少年罗素乘坐由成千上万个氢气球牵引的“飞屋”飞越云层，遨游天际，前往南美洲“天堂瀑布”冒险的故事。图1为《飞屋环游记》剧照，图2为大气垂直分层示意图。据此完成下面小题。 3.“飞屋”从地面升至图2位置过程中，“飞屋”的温度变化趋势为( ) A.越来越冷 B.越来越热 C.先变冷后变热 D.先变热后变冷 4.若“飞屋”从北极上空飞往赤道上空时保持约1万米的高度，二人途中可能感受到( ) A.先上下颠簸，后左右颠簸 B.先上下颠簸，后平稳飞行 C.先左右颠簸，后平稳飞行 D.先平稳飞行，后上下颠簸 C D 1.7.2013 ‹#› 3.答案：C 解析：结合大气的垂直分层可知，“飞屋”从地面升空过程中飞越云层，从对流层进入平流层。由于对流层气温随高度的升高而递减，平流层气温随高度的升高而升高，因此，在升空过程中，“飞屋”的温度变化趋势为先变冷后变热，C正确。 4.答案：D 解析：结合所学知识可知，对流层的高度因纬度而异，在低纬度地区为17~18千米，在高纬度地区仅为8~9千米。“飞屋”保持约1万米的高度从北极上空飞往赤道上空，途中先经过平流层再经过对流层，对流层气温随高度的升高而递减，是对流运动最旺盛的区域，而平流层主要以平流运动为主，因此二人途中可能感受到先平稳飞行，后上下颠簸。故选D。 1.7.2013 ‹#› 对流层某段高度出现气温随高度增加而升高的现象称为逆温现象。近年来，成都平原近地面大气中氮氧化合物、固体颗粒物含量较高。下图为成都2月15日逐时气温剖面图。据此完成下面小题。 5.当日出现逆温现象的时段是( ) A.0：00—2：00 B.6：00—8：00 C.12：00—14：00 D.18：00—20：00 6.逆温现象出现时，成都( ) A.对流强烈 B.风速增大 C.污染加剧 D.温度降低 D C 1.7.2013 ‹#› 5.答案：D 解析：读图可知，图中5℃等温线在18—23时发生了弯曲变形，造成了在海拔2000米左右出现了气温随高度增加而升高的现象，形成了逆温，D正确；其余时段均是气温随高度的增加而降低，没有出现逆温现象，A、B、C错误。 6.答案：C 解析：由下图分析可知，C正确。 1.7.2013 ‹#› 感谢观看 愿你眼中有星辰，心中有山海 保持好奇，继续探索科学的无限可能 1.7.2013 今天的课程到此结束，感谢同学们的认真聆听。希望通过本节课的学习，大家对我们身边的大气层有了更深刻的认识。课后请大家完成相关练习，巩固所学知识。谢谢大家！ ‹#› $