2.1大气的组成和垂直分层 2026-2027学年高一上学期地理人教版必修第一册

该高中地理课件聚焦“大气的组成和垂直分层”核心知识点，以鲍姆加特纳39km高空跳伞案例导入，通过“高空与近地面大气差异”“特制宇航服原因”等问题，搭建从生活现象到大气分层理论的学习支架，衔接大气组成、分层特点与人类活动的关系。 其亮点在于融合真实案例（如臭氧空洞、高原训练基地）与图表分析，以人地协调观、综合思维为导向，通过绘制分层示意图等活动培养地理实践力。小结用表格系统梳理知识，学生能联系生产生活深化理解，教师可借助案例和探究活动提升教学效率。

第二章 地球上的大气 第一节 大气的组成和垂直分层 课程标准 运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产生活的联系。 结合生活、生产的实践经验了解大气的组成成分并掌握它们的作用 2.绘制大气垂直分层示意图，掌握大气层的结构，理解各层的特点及与人类的关系，促进地理综合思维习惯的养成 3.结合人类活动对大气中二氧化碳的含量影响的学习，帮助学生建立正确的人地协调观 学习目标 1.结合生活、生产的实践经验了解大气的组成成分并掌握 它们的作用。 2.绘制大气垂直分层示意图，掌握大气层的结构，理解各层 的特点及与人类的关系，促进地理综合思维习惯的养成。 3.理解大气组成和垂直分层对人类活动的影响。 3 重难点导航 1.低层大气组成及各成分的作用(如氮、氧、二氧化碳、臭氧)。 2.大气垂直分层特点及各层的主要性质(对流层、平流层、高层大气)。 重点 1.臭氧层的作用及平流层气温随高度升高的原因。 难点 新课导入 2012年10月14日，奥地利”坠落人“鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空。约3小时候，他上升至39km高空。随后他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人。他配备的特制宇航服外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中有温度调节器。 39km高空与近地面的大气有哪些不同？ 鲍姆加特纳为什么要穿特制的宇航服？ 目录 01 大气的组成 02 大气的垂直分层 大气的组成 PART 01 1.由气体和悬浮物组成的、并包围着地球的连续气体圆层称为大气圈。 2.大气圈中的气态物质我们称之为大气。 （一）大气圈 3.低层大气的组成 大气 干洁空气 水汽 杂质 干洁空气成分的体积分数（25千米以下） 氩气0.93% 二氧化碳0.038%︵变动︶ 其他0.032% （二）干洁空气的成分及作用 低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体称为干洁空气。 干洁空气的主要成分有氮气和氧气，其次是氩气、二氧化碳、甲烷和臭氧等。 百分比 氧气 氮气 其他 0.21 0.78 0.01 列1 氧气 氮气 其他 列2 氧气 氮气 其他 列3 氧气 氮气 其他 列4 氧气 氮气 其他 列5 氧气 氮气 其他 氧气：人类和其他生物维持生命活动所必需的的物质 o2 N 氮气：地球上生物体的基本元素 co2 二氧化碳：绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高（对地面起着保温作用） o3 臭氧：吸收紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用。 （二）干洁空气的成分及作用 1.干洁空气 干洁空气 大气中二氧化碳和臭氧含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要的作用。 2.水汽和杂质 大气中水汽和杂质含量很少，但却在天气变化中扮演着重要角色。 ⑴水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 2.水汽和杂质 大气中水汽和杂质含量很少，但却在天气变化中扮演着重要角色。 水有固、液、气三种状态，这三种状态又称为水的三相，在一定温度和压力条件下，水的存在状态可以发生改变，称为相变。 2.水汽和杂质 ⑵大气中的杂质作为凝结核是成云致雨的必要条件。 水汽主要聚集在大气圈的低层，大气中的水汽含量随时间、地点和气象条件而变化。 一般是夏季多于冬季，低纬多于高纬。 ⑶大气中的水汽和杂质含量，因时因地而异。 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。 大气组成 体积（%） 作用 干洁空气 氮气 78 地球上生物体的基本元素 氧气 21 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质 二氧化碳 0.038 绿色植物光合作用的基本原料，吸收地面辐射的能力强，使气温升高。 臭氧 微量 吸收太阳光中的紫外线，使大气升温，减少到达地面的紫外线对生物具有保护作用。 水汽 微量 水的相变，产生云雨雾雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气温度。 杂质 微量 作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 大气的组成 人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利的影响。 人类工业生产排放的废气、汽车排放的尾气等会造成大气污染。图为北京优良天气和重污染天气对比。 （三）人类活动对大气的影响 臭氧空洞 The Ozone Hole 地球大气上空臭氧层的臭氧从1970年代开始以每年10%的速度递减，在春季时连对流层的臭氧也在减少。形成所谓臭氧层空洞。 臭氧被消耗的主要原因是人类使用的冰箱、冰柜释放大量的氟氯烃化合物，商品名称为氟利昂，氯化物和溴化物对臭氧分解的催化作用引起的。 臭氧空洞：南极上空每年春季臭氧含量比之前大幅下降。 危害：紫外线增加带来人类疾病，如皮肤癌、白内障等；导致气候变暖。 措施：减少氟氯烃的使用；加强国际合作。 案例——大气中二氧化碳含量的变化与人类活动 在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数增加了40%多(图2.4)。二氧化碳体积分数的增加，基本上都来自化石燃料的燃烧和土地利用的变化(主要是毁林)。化石燃料燃烧，会释放二氧化碳；森林面积缩小，会减少森林对二氧化碳的吸收量。 （1）二氧化碳体积分数变化趋势是怎么样的？ （2）是什么原因导致了这种变化？ （3）会造成什么影响？ （4）主要的应对措施是什么？ 缓慢增长 加速增长 飞速增长 → → 大量燃烧化石燃料 CO2 增多 气温升高 全球变暖 极冰融化 海平面上升 淹没沿海低地 植被砍伐 案例——大气中二氧化碳含量的变化与人类活动 措施：控制温室气体的排放；植树造林；适应气候变化的措施（培养新的农作物品种；调整农业生产结构；建设海岸防护堤坝）；加强国际合作。 影响：a.海平面上升（冰川融化；海水热膨胀）。 b.影响农业生产（利：积温增加，生长期延长，提高作物单产；弊：干旱加重，作物减产）。 c.影响水循环过程（使蒸发量加大，改变区域降水量，导致旱涝灾害频次、强度增加）。 活动探究 氧气含量变化对人体产生的影响 活动探究—氧气含量变化对人体产生的影响 博尔特被认为是人类历史上最伟大的短跑选手，其生涯共夺得了19枚世界大赛的短跑金牌，其中奥运会收获了8枚，世锦赛则拿下了11枚，成为世锦赛历史上夺金最多的选手。 1. 在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。在非洲地形图上，找出这两个国家，归纳它们共同的地形特点。由此，你能推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因吗？ 活动——了解大气含氧量减少对人体产生的影响 1.埃塞俄比亚高原，平均海拔2500到3000米，东非高原，平均海拔1200米左右 两国地形均以高原为主，海拔高，大气稀薄，大气含氧量低，有利于激发运动员的运动潜力 河北兴隆 甘肃榆中 青海多巴 云南海埂 云南呈贡 地点 榆中 多巴 海埂 兴隆 呈贡 海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906 经度 104°02′E 101°31'E 102°41′E 117°22′E 102°48′E 纬度 35°52′N 36°40'N 25°01'N 40°36'N 24°53′N 2. 中国高原训练基地 云南海埂（海拔约1900m） 青海多巴（海拔约2300m） 河北兴隆（海拔约2100m） 地点 榆中 多巴 海埂 兴隆 呈贡 海拔/m 1996 2366 1888 2118 1906 经度 104°02′E 101°31'E 102°41′E 117°22′E 102°48′E 纬度 35°52′N 36°40'N 25°01'N 40°36'N 24°53′N 海拔/m 0 1000 2000 3000 4000 含氧量比% 100 89 78 70 61 3. 目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1800—2400 米。表中所列的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？参照表 2.2 推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。 适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力，如果在更高海拔处训练，大气含氧量急剧下降，超过了人体耐受力反而使运动员的整体表现下降，损害运动员的身体健康。 大气的垂直分层 PART 02 -100 -50 0 50 100 (0C) 20 40 60 80 100 120 高度 ︵Km︶ 0 对流层 电离层 高层大气 平流层 划分大气垂直分层的依据： 根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。 对流层 平流层 高层大气 对流层是大气圈的最底层，集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质。 大气中的污染物也多集中在这一层。 对流层与地表自然界和人类关系最为密切。 1.对流层 纬度 厚度（KM) 5 10 15 20 N 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°S 对流层厚度的变化 17~18 10~12 10~12 8~9 8~9 夏季：厚 冬季：薄 上海：夏季16千米 冬季11千米 对流层的厚度为什么存在时空差异？ 地表气温差异导致对流强度不同。 随季节变化 随纬度变化 原因：低纬度地区接受太阳辐射多，对流旺盛，对流层的高度就高。 对流层 0° 30°S 60°S 90°S 30°N 60°N 90°N 对流层高度因纬度而异 17~18千米 10~12千米 8~9千米 对流层的主要特点其成因： ⑴ 气温特征：对流层气温随高度的升高而递减，平均每升高100米，气温降低0.6℃，在对流层的顶部气温降至 – 60°C。 原因：太阳辐射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而地面是对流层大气主要的直接热源，愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温逐渐降低。 高度 km 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 电离层(热层) 中间层 平流层 高 层 大 气 温度 ℃ ⑵ 大气运动特征：空气有强烈的对流运动。 原因：对流层的大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。对流运动使高层和低层空气得以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。 原因：对流层集中了75%大气质量和90%的水汽、杂质，因此伴随强烈的对流运动，产生水相变化，形成云、雨、雾、雪、风等复杂的天气现象。 ⑶天气特征：天气复杂多变 与人类的关系：人类生活在对流层的 底部。对流层与人类 关系最为密切。 平流层范围自对流层顶部至 50—55 千米高空。 2.平流层 平流层的主要特点其成因： ⑴气温特征：温度随高度升高而增加。（下层温度变化小30千米以上变化迅速） 原因：这是因为平流层中的臭氧吸收大量太阳紫外线，从而使气温升高，并大致在50公里高空形成一个暖区。 在 22—27 千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。 臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害，被称为“地球生命的保护伞”。 高度 km 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 电离层(热层) 中间层 平流层 高 层 大 气 温度 ℃ 臭氧层 ⑵ 大气运动特征：垂直气流显著减弱，空气以平流运动（水平运动）为主。 原因：平流层的大气上部热、下部冷，空气比较稳定，不易形成对流，以平流运动为主。 ⑶天气特征：天气晴朗，大气透明度好。 原因：该层大气中水汽和杂质含量很少，大气层平稳，无云雨现象，能见度好。 鲍姆加特纳从空中跳下的高度就在平 流层范围内。那里氧气稀薄、气温低， 必须配备特制的宇航服。 与人类的关系：1.地球生命的保护伞（臭氧层） 2.利于航空飞行（大气层平稳，无云雨现象，能见度好） 3.高层大气 平流层以上的大气（高度约为2000~3000㎞）统称高层大气。 高度 km 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 电离层(热层) 中间层 平流层 高 层 大 气 温度 ℃ 臭氧层 高度 km 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 电离层(热层) 中间层 平流层 高 层 大 气 温度 ℃ 3.高层大气—中间层 中间层的主要特点并分析其成因： 中间层又称中层。自平流层顶到85千米之间的大气层。 气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。 降温原因是由于自平流层顶部开始，由于没有吸收吸收紫外线的臭氧，气温会下降。 出现强烈地对流运动，又称为高空对流层或上对流层。这是由于该层大气上部冷、下部暖，致使空气产生对流运动。 3.高层大气—暖层 ● 自中间层顶到800千米高空属于暖层。 ● 气温随高度增加而迅速升高。 因为所有波长小于0.175微米的太阳紫外线，都被该层的氧原子所吸收，在300千米的高空，温度可达1000℃以上。 在80-120km的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，产生流星现象。 在80-500km的高空，有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。 在高层大气气压很低，空气密度很小，会出现极光。 3.高层大气—散逸层 暖层顶之上，即800千米高度以上的大气层，称为散逸层。 该层空气密度很小，在2000~3000千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近。（离地面远，引力小。） 该层是大气圈与星际空间的过渡地带。这一层的主要特征是大气质点经常散逸至星际空间。这个高度可以看做是地球大气的上界。 气层 高度（千米） 能量来源 气温垂直变化 空气运动 天气现象及与人类关系 对流层 低纬 17-18 中纬 10-12 高纬 8-9 水汽和二氧化碳吸收地面长波辐射 随着高度增加而递减 对流活动强烈 天气现象复杂多变；对地面有保温作用 平流层 从对流层顶至50 臭氧大量吸收太阳辐射中的紫外线 随着高度增加而递增 （22-27千米为臭氧层） 以水平运动为主 天气晴朗，利于高空飞行；吸收紫外线，保护地球生物 高层大气 从平流层顶至3000 氧原子大量吸收紫外线 随高度增加先下降后迅速上升 最下层对流，最上层散逸 电离层（80-500）反射无线短波（无线短波通讯） 总结：大气的垂直分成 自学窗——全球合作 保护臭氧层 20世纪80年代初，科学家观测发现，南极上空每年春季臭氧含量比之前有大幅度下降，并将这一现象称为“臭氧空洞”。“臭氧空洞”的出现，表明臭氧层被破坏，臭氧含量减少。 为了保护臭氧层，国际社会于1985年缔结了《保护臭氧层维也纳公约》（以下简称《公约》），开启了全球携手保护臭氧层的历程。1987年9月16日，46个缔约方在加拿大蒙特利尔达成了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》（以下简称《议定书》），限制生产和使用氯氟碳化物等消耗臭氧层的物质。1995年，联合国大会决定，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”。 自学窗——全球合作 保护臭氧层 《公约》和《议定书》得到了全世界绝大多数国家和地区的支持，成为联合国数百个公约中参与度最高的公约。《公约》及其《议定书》的有效实施，使得“臭氧空洞”开始缩小，在全球范围内避免了数百万例可能由紫外线带来的人类疾病，如皮肤癌、白内障等。另外，保护臭氧层还减缓了气候变化的幅度。 目前，人类面临的全球性环境问题，如全球变暖、臭氧层破坏等，都需要国际合作才能解决。保护臭氧层的成功，成为全球合作成功解决这类问题的典范。 课堂小结 小结 课堂小练 贝母云是指在高纬度地区20～30千米高空出现的一种色彩绚丽、薄而纤细的罕见云彩。其色彩排列如虹，因云中微小粒子衍射所形成。下图为北欧芬兰拉普兰地区上空的贝母云。据此完成下面小题。 1.贝母云通常位于大气中的(   ) A.对流层 B.平流层 C.软流层 D.高层大气 2.贝母云形成所需的特殊条件最可能是(   ) A.强烈对流运动 B.极地极昼现象 C.大气低温环境 D.水汽、杂质多 B C 解析 1.答案：B 解析：对流层的平均高度约为12千米，最高在赤道地区可达17-18千米，贝母云出现在20-30千米高空，不在对流层，A错误。平流层位于对流层之上，高度范围大约从对流层顶部至50-55千米高空，20-30千米属于平流层范围，所以贝母云通常位于平流层，B正确。软流层位于上地幔上部，深度在80-400千米左右，不属于大气分层，C错误。高层大气是指平流层以上的大气，D错误。故选B。 2.答案：C 解析：强烈对流运动主要发生在对流层，而贝母云位于平流层，平流层气流以平流运动为主，A错误。贝母云在高纬度地区出现，极昼现象与贝母云的形成没有直接关联，B错误。 高纬度地区平流层大气温度低，水汽易凝结成微小粒子，这些微小粒子在特定条件下发生衍射形成贝母云，所以大气低温环境是贝母云形成的特殊条件之一，C正确。平流层水汽、杂质含量少，D错误。故选C。 根据大气物理性质的差异，把地球上的大气分为对流层、平流层和高层大气。下图中甲、乙、丙为三个大气分层的气温垂直变化图。据此完成下面小题。 3.图示中甲、乙、丙所代表的三个 大气分层(   ) A.甲是平流层 B.乙是高层大气 C.丙是对流层 D.甲是臭氧层 4.图示中的甲所代表的大气分层(   ) A.质量占大气圈质量的1/4 B.大气以水平运动形式为主 C.厚度有明显的区域差异 D.大气垂直方向上热交换少 B C D 5.乙代表的大气分层内常见(   ) A.连绵的云层 B.浓绿的森林 C.飞行的客机 D.众多的流星 解析 3.答案：B 解析：甲图气温随高度增加明显下降，为对流层；乙图气温随高度增加先下降后上升，为高层大气；丙图气温随高度增加而缓慢上升，为平流层。故选B。 4.答案：C 解析：结合上题分析，甲为地球大气的对流层，对流层占地球大气圈质量的3/4，A错误；对流层大气垂直对流运动显著，B错误；对流层厚度受地球表面不同区域热量差异的影响，厚度空间变化和时间变化较为显著，C正确；受下热上冷大气结构的影响，对流层对流运动显著，大气在垂直方向上热交换较多，D错误。故选C。 5.答案：D 解析：结合上题分析，乙图表示的是地球的高层大气，云层集中在大气的对流层，森林也出现在地球大气的对流层，A、B错误；飞行的客机多出现在地球大气的对流层或平流层，C错误；流星现象在地球的高层大气出现频率较高，D正确。故选D。 读地球大气垂直分层图(部分),完成下面小题。 6.①②③④四条曲线中,正确表示该大气层气温垂直分布情况的是(   ) A.① B.② C.③ D.④ 7.影响该大气层气温垂直变化的主要因素是(   ) A.地面辐射 B.CO2吸收地面辐射 C.臭氧吸收紫外线 D.人类活动 8.有关图示大气层的叙述正确的是(   ) A.有电离层,对无线电通信有重要作用 B.天气晴朗,对流旺盛,利于高空飞行 C.上部冷下部热,空气以平流运动为主 D.顶部与底部气温相差50℃左右 A C D 解析 6.答案：A 解析：平流层气温的垂直分布规律  从图中高度范围可知，该大气层为平流层，随高度的上升，温度开始变化不大，后随高度上升，温度迅速升高。 7.答案：C 解析：影响平流层气温垂直分布的因素 平流层大气中含有大量臭氧，它能强烈吸收紫外线导致大气升温。 8.答案：D 解析：平流层的特征 平流层上热下冷，空气以平流运动为主，天气晴朗，利于高空飞行，B、C错误。从图中可以看出平流层顶部与底部温度相差50℃左右，D正确。电离层位于高层大气，A错误。 2017年10月4日中秋之夜,我国云南省大理、丽江等地出现“火流星”照亮夜空的奇观。据卫星观测,该小行星因摩擦生热引发爆炸的高度只有37千米,很可能有未燃尽的陨石落到地面。据此,完成9~10题。 9.小行星爆炸发生在(   ) A.对流层 B.平流层 C.高层大气 D.大气层以外 10.上题所指大气层的气温(   ) A.随高度的逐渐增加而递减 B.随高度逐渐增加而上升 C.因臭氧吸收红外线而升高 D.达到大气温度的极大值 B B 解析 9.答案：B 解析：由材料可知,小行星因摩擦生热引发爆炸的高度只有37千米。对流层高度随纬度增加而降低:在低纬度地区平均高度为17-18公里,在中纬度地区平均为10-12公里,极地平均为8-9公里。平流层顶高度约在50-55千米高度处。 因此小行星爆炸发生在平流层。故B正确,A. C、D错误。故本题正确答案为B项。 10.答案：B 解析：平流层气温随海拔升高而降低,主要是因臭氧吸收紫外线, B正确,A. C错误。大气温度的极大值出现在高层大气,D错误。故本题正确答案为B项。 Lavf57.0.100 Coded by New Bilibili Transcoder v1.1 $