2.1 大气的组成和垂直分层（情境教学课件）地理人教版必修第一册

该高中地理课件聚焦大气组成与垂直分层，以格莱舍热气球冒险为情境导入，通过“昏迷原因”“温度变化发现”串联低层大气组成（干洁空气、水汽、杂质及作用）、成分变化，过渡到垂直分层，构建知识脉络。 亮点在于情境探究与核心素养结合，用高原训练、臭氧层空洞等实例培养人地协调观，分析分层温度与运动关系体现综合思维。采用图表分析、框架小结，学生易构建体系，教师可借案例习题提升教学效率。

第一节 大气的组成和垂直分层 第二章 地球上的大气 人教版高中地理必修一 万米高空的 气球冒险 1 情境导入 英国气象学家格莱舍是历史上首位进入平流层的人。1862年9月，格莱舍与飞行员驾驶热气球升空，目标是探索高空大气。格莱舍带了温度计、气压计、几只鸽子和一个疑问：高空的大气，和地面一样吗？ 气球从地面升起，穿过云层，一路攀升至约11000米。6000米处，鸽子飞不动了。8800米处，格莱舍突然昏迷。最后，飞行员双手冻僵，用牙齿咬住绳索拉动阀门，紧急迫降。 格莱舍为何昏迷？ 一 大气的组成 格莱舍发现了什么？ 二 大气的垂直分层 目录 3 格莱舍为何昏迷？ 第一部分 大气的组成 4 第一部分 格莱舍为何昏迷？ 格莱舍在8800米突然昏迷，鸽子在6000米就飞不动了。为什么？高空和地面的空气，到底有什么不同？ 要回答这个问题，我们首先要知道——低层大气由什么组成？ 5 图2.2 干洁空气成分的体积分数(25千米以下) 01 大气的成分 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 氮氧大气 生物维持生命活动的必需物质 地球上生物体的基本元素 N2 O2 （低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体） 第一部分 大气的组成 格莱舍昏迷是因为高空氧气不足，鸽子飞不动也是因为缺氧。地面上氧气充足，但8800米处氧气稀薄。那么，氧气是不是越多越好呢？ 埃塞俄比亚 高原 东非高原 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 埃塞俄比亚和肯尼亚位于高原上，海拔高，空气稀薄，含氧量少，适当的缺氧环境有利于激发运动员的潜能。 青海多巴 海拔2366米 甘肃榆中 海拔1996米 云南海埂、呈贡 海拔1888米 河北兴隆 海拔2118米 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 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 图2.2 干洁空气成分的体积分数(25千米以下) 生物维持生命活动的必需物质 地球上生物体的基本元素 N2 O2 （低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体） co2 o3 光合作用的原料；调节地表温度 吸收紫外线，保护地球生命 第一部分 大气的组成 01 大气的成分 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 第一部分 大气的组成 01 大气的成分 水汽和 固体杂质 含量很少，却在天气变化中扮演重要的角色 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象 大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件 第一部分 大气的组成 小结 1．填图：在下图中填写低层大气的主要组成成分。 干洁 氮 氧 2．连线： 地球大气是多种物质的混合物，距地表85千米以下的各种气体成分一般分两类 定常成分 各成分之间大致保持固定比例，主要有氮、氧、氩和微量惰性气体氖、氪、氙、氦等。 可变成分 在大气中的比例因时因地变化，包括水汽、二氧化碳、臭氧和碳、硫、氮的化合物。 大气组成是否稳定不变? 第一部分 大气的组成 02 大气的成分的变化 全球大气水汽平均值分布图 热带雨林水汽多，沙漠和极地水汽少 第一部分 大气的组成 02 大气的成分的变化——水汽 图2.4 二氧化碳体积分数的变化 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。 砍伐森林 燃烧化石能源 大气二氧化碳含量增加 全球气候变暖 两极冰川融化 海平面上升 淹没岛屿与沿海低地 第一部分 大气的组成 02 大气的成分的变化——二氧化碳 氟氯烃（制冷剂）是臭氧层空洞的元凶！ 臭氧层空洞 第一部分 大气的组成 02 大气的成分的变化——臭氧 使用冰箱、空调等制冷设备所释放出大量的氟利昂 臭氧浓度下降，臭氧空洞 射向地面的紫外线增多 危害人体健康，增加皮肤癌、增加白内障患者，削弱免疫力 破坏生物生长繁殖，农产品减产及品质下降 影响气候变化 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。 第一部分 大气的组成 02 大气的成分的变化——新增成分 成分 时空变化特点 水汽 水平方向：海洋上空>陆地上空；湿润地区上空>干旱地区上空 垂直方向：低海拔> 高海拔； 固体杂质 空间上：陆地>海洋；城市>乡村；低空>高空； 时间上：冬春季节>夏秋季节 CO2 空间上：城市>乡村；低空>高空； 时间上：冬春季节>夏秋季节 第一部分 大气的组成 拓展延伸：大气主要成分的时空分布规律 格莱舍发现了什么？ 第二部分 大气的垂直分层 21 第二部分 格莱舍发现了什么？ 格莱舍昏迷不仅仅是因缺氧而呼吸困难，到了海拔8800米，温度降到-20℃，格莱舍的视力渐渐模糊，身体失去知觉。 苏醒后的格莱舍检查了温度计的数据，发现高空气温并非一直下降，在约11000米处，温度反而开始升高，这是为什么呢？ 22 地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空；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 高层大气 对流层 平流层 高层大气 第二部分 大气的垂直分层 01 划分依据 高度/km 20 0 140 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 温度（℃） C B A A 对流层 气温随高度升高而降低 B 平流层 气温随高度升高而升高 A 高层大气 气温随高度升高先降低后升高 大气垂直分层和气温变化图 第二部分 大气的垂直分层 01 划分依据 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、杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。 与人类的关系最密切 第二部分 大气的垂直分层 02 对流层 对流层高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 140 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） 对流层的主要特点 1.气温随高度增加而减小（地面是对流层大气的主要直接热源） 2.空气对流运动显著（气温上冷下热） 3.天气现象复杂多变（①空气对流显著；②集中了大气中几乎全部水汽和杂质） 4.对流层下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化 第二部分 大气的垂直分层 02 对流层 纬度 高纬度地区 8～9千米 中纬度地区 10～12千米 低纬度地区 17～18千米 季节 夏季较厚 冬季较薄 低纬度地区或同一地区的夏季太阳辐射强，地面受热多，空气垂直对流旺盛，对流运动达到的高度较高，因此对流层厚度大。 全球平均12千米 第二部分 大气的垂直分层 02 对流层 飞机飞行的高度 在20～25千米范围内， 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”。 第二部分 大气的垂直分层 03 平流层 平流层的范围？用上界和下界描述范围，上界是？50.下界是？对流层顶。赤道的平流层范围是？18-50.极地的平流层范围是？8-50.平流层中有什么物质呢？ 28 平流层的主要特点 1.气温随高度升高而升高，底部气温随高度变化不大（臭氧层吸收大量太阳紫外线，使大气增温） 2.空气以水平运动为主（气温上热下冷） 3.天气晴朗，适合航空飞行（①以平流运动为主；②水汽和杂质含量少） 平流层高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） 第二部分 大气的垂直分层 03 平流层 地球大气的上界 第二部分 大气的垂直分层 04 高层大气 高层大气的主要特点 1.气温随高度升高先降低后又持续上升 2.高层大气气压低，空气密度小 3.容易受太阳风影响出现极光 4.有若干电离层，能反射无线电波，适于无线电通信 高层大气高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） 第二部分 大气的垂直分层 04 高层大气 思考1：为什么地面温度适宜，而8800米处却是加剧格莱舍昏迷的低温环境？ 思考2：格莱舍发现在约11000米处，温度反而开始升高，为什么？ 思考3：说说格莱舍乘坐热气球期间，携带的温度计和气压计数值随时间的变化。 地面是对流层大气的主要直接热源，离地面越远，获得的热量越少，因此气温随高度升高而降低，8800米接近对流层顶，气温低，加剧昏迷。 课堂思考 11000米接近中纬度平流层，平流层集中分布着臭氧层（约20—25km）。 臭氧大量吸收太阳紫外线，将光能转化为热能，使大气增温，因此平流层气温随高度升高而升高。 温度计读数：先持续下降（穿越对流层，气温随高度升高而降低）；至约11000米附近，下降趋缓并开始上升（进入平流层，气温随高度升高而升高）。 气压计读数：持续下降。海拔越高，上方空气柱越短，气压越低。 第二部分 格莱舍发现了什么？ 格莱舍原以为高空和地面一样，结果发现大相径庭——他用自己的飞行，改写了人类对天空的认知。 33 本节框架 大气的组成与垂直分层 大气的组成 干结空气 水汽 杂质 大气的垂直分层 对流层 下热上冷 对流显著 天气多变 平流层 下冷上热 平流为主 天气晴朗，适合航空飞行 高层大气 气温先降后升 气压低，密度小 极光 电离层 课后作业 35 36 低层大气是由干洁空气和少量水汽、杂质组成。下表为干洁空气成分的体积分数（25千米以下）统计表。据此完成下面小题。 1．25千米以下干洁空气中体积分数最大的是（ ） A．氧气 B．氩气 C．氮气 D．二氧化碳 2．下列关于低层大气的叙述正确的是（ ） A．氩气是生物维持生命活动必需的物质 B．氧气是植物进行光合作用的基本原料 C．二氧化碳对地球上生命活动影响不大 D．水汽和杂质在天气变化中扮演重要角色 C D 37 2024年9月14日，在重庆沙坪坝区气象观测站，一只1600克探空气球携带CYDT—1型臭氧探空传感器平稳升上天空，用于准确获取臭氧在大气中的垂直分布特征及其变化趋势。下图为“大气垂直分层示意图”。据此完成下面小题。 3．探空气球从地面上升到30千米处，所经历的温度变化是（ ） A．一直升高 B．先降后升 C．持续降低 D．先升后降 4．假设在下列各地同时释放探空气球， 并以同样的速度上升，最先测得平流层数据的是（ ） A．海口（20°N） B．广州（23°N） C．上海（30°N） D．北京（40°N） 5．图中①、②、③、④各层（ ） A．①是对流层，大量臭氧吸收紫外线 B．②是平流层，大气能见度低 C．③是高层大气，天气变化剧烈 D．④有电离层，影响无线电通信 B D D 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 37 38 平流层独特的物理性质是影响民航客机飞行选择的重要因素。下图示意某民航客机在某次航班飞行中所处海拔的变化情况（此次航班主要在平流层底部飞行，整个飞行过程均在北半球完成）。据此完成下面小题。 6．平流层大气有利于民航客机飞行的条件有（ ） ①大气对流运动显著，天气晴朗 ②大气以水平运动为主，大气稳定 ③臭氧层吸收紫外线，温度高④几乎无水汽、杂质，大气能见度高 A．①② B．①③ C．③④ D．②④ 7．该客机的大致飞行方向是（ ） A．向北飞行 B．向西飞行 C．向东飞行 D．向南飞行 8．该客机飞行4小时后，其经过的大气层大气物理性质的变化是（ ） A．气温降低 B．水汽含量增多 C．臭氧含量增多 D．氧气含量降低 D A A 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 38 39 如图示意南极布伦特冰架上的哈雷站7月和1月，低层大气平均气温随高度变化。据此完成下面小题。 9．澳大利亚航空于2017年开通了全球第一条南极航线，飞机在万米高空巡游，乘客可隔着玻璃俯瞰南极大陆。有关飞机所在大气层的特点叙述正确的是（ ） A．该层大气以平流运动为主 B．该层大气的主要组成成分是氮气和氧气 C．存在一定厚度电离层，利于通信 D．气温随高度升高而降低 10．1月份，哈雷站对流层上界高度约为（ ） A．1.5km B．8.5km C．12.5km D．22.5km A B Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $