2026-2027学年高一地理上学期人教版必修一2.1大气的组成和垂直分层课件

“天外来客” ——菲利克斯·鲍姆加特纳 菲利克斯·鲍姆加特纳从距地面高度约3.9万米的氦气球携带的太空舱上跳下，突破音障，成功着陆，创造跳伞的高度新纪录，成功打破人类尘封50多年的纪录。 鲍姆加特纳的坠落速度很快会超过音速（约340m/s） 1 视频，跳伞视频。危险动作，请勿模仿。需要专业的训练和装备。我们来关注一下他的装备。 2 特制宇航服 价值20.2万美元，外表绝缘，能经受住极寒，自动降温。内层中填充加压氧气。 头盔 重8磅，内有液氧系统 护目镜 装有温度调节器 降落伞包 里面有供氧装置 Q1:39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？ Q2: 鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？ 列举装备，为什么需要配备特制宇航服。。。 总结，反应了大气在不同海拔高度特性不同，成分有差异。同学们，你们有体验过大气的这种差异吗？ 大气在不同的海拔高度特性有什么差异？为什么有这些差异？这些差异对人类活动会产生哪些影响？这就是我们在今天的课程当中需要解决的问题。 3 大气的组成和垂直分层 第二章 地球上的大气 观察或体验大气成分 何为干洁空气？ 干洁空气的主要成分有哪些？ 大气的组成 干洁空气 水汽 杂质 大气的组成 （一）干洁空气 1.氮气 构成生命体的基本元素（是蛋白质、核酸等生命大分子的关键组成元素，对生物体的结构和功能至关重要。） 植物生长的重要元素 （1）来源： 地质历史时期的火山喷发、微生物分解有机物 （2）作用 大气的组成 （一）干洁空气 2.氧气 （1）来源： 植物光合作用 （2）作用： 助燃剂、生物呼吸作用必须 大气的组成 （一）干洁空气 ① 来源： 动、植物呼吸作用 人类活动，如工业、交通、化石燃料使用排放 有机物发酵、分解 3.二氧化碳 火山喷发 大气的组成 （一）干洁空气 太阳辐射 地面辐射 二氧化碳 水汽 甲烷 ①保温作用——温室效应（吸收地面辐射的能力强，使气温升高。） (2)作用 太阳光 热 太阳光 热 短波辐射 长波辐射 太 阳 光 大气层 注意，主要的温室气体：水汽，二氧化碳，甲烷，制冷剂（氟利昂），臭氧等。 3.二氧化碳 大气的组成 （一）干洁空气 (2)作用 3.二氧化碳 ②植物光合作用的基本原料。 大气的组成 （一）干洁空气 自然源：臭氧主要指平流层的下层。 人为源：主要是由于交通工具的尾气排放、石油化工、火力发电、工业喷涂作业、烟草生产、制药、人造岗石、玩具制造、餐饮、秸秆焚烧等产生的污染源，排放出氮氧化物和挥发性有机物等污染物，在太阳光的照射下产生的化学反应，产生臭氧 闪电促使氧气分子电离，氧离子再与氧气分子结合 太阳的紫外线照射干燥的氧气，使一部分氧分子被激活电离成氧原子，进而形成臭氧。 4.臭氧 （1）来源： 大气的组成 （一）干洁空气 4.臭氧 吸收太阳光中的紫外线，使大气增温 削弱到达地面的紫外线，保护生物 (2)作用： 大气的组成 干洁空气的主要成分及其作用（25千米以下） 成分 体积含量（%） 主要作用 基本不变气体 可变气体 氧气 氮气 78% 21% 氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质，呼吸作用 氮是地球上生物体的基本元素 二氧化碳 臭氧 0.03% 0.000001% 光合作用基本原料；吸收地面辐射能力强，使气温升高 使地表生物免受太阳紫外线伤害 （一）干洁空气 大气的组成 （二）水汽 1.来源 地面和水面蒸发、植物蒸腾、火山喷发 2.作用 成云致雨必要条件，产生各种天气现象 水的相变（气态、液态、固态三者的互相转变），产生了云、雨、雾等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 地面上的水蒸发成水汽，要吸收热量；水蒸气随上升气流到高空遇冷凝结成云、雾、雨、雪等又放出热量。 干洁空气 水汽 杂质 凝结核 饱和的水汽 成云致雨必要条件 水汽和杂质因时因地而异 大气的组成 （三）杂质 大气的组成 如今大气的主要成分是经过长期演化的结果，短时期内是不会发生大的变动的。然而，由于人类的不合理活动，大气的成分和含量在悄悄地变动。 （三）人类活动与大气成分 影响一：工业废气，化石燃料的燃烧，导致SO2、NO2等大量污染物进入大气，造成环境污染。 影响二：化石燃料的燃烧，导致CO2浓度升高，全球气候变暖。 读图2.4 结合教材文字思考 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呢？ 3.会造成什么影响？ 4.主要应对措施有哪些？ 1.趋势：呈上升趋势，增长速度加快 2.原因：化石燃料燃烧（释放大量CO2）；土地利用的变化（毁林，减少森林吸收CO2的量同时释放出CO2） 3.影响：全球变暖→冰川融化、海水膨胀→海面上升，气候异常，生态恶化等 4.措施：全球合作；节能减排；植树造林等 图2.4 二氧化碳体积分数的变化 影响三：过量使用空调，导致大气中氟利昂增多，导致臭氧层破坏，因此臭氧层吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，南极出现臭氧空洞。 南极臭氧空洞不断扩大有什么危害？ 臭氧层是什么？ 臭氧层的功能？ 被破坏的原因？ 南极臭氧空洞？ 活动探究 了解大气含氧量减少对人体产生的影响 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 103°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E 纬度 35°52′N 35°52′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N 表2.1 我国部分高原训练基地的地理坐标 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 我国已建成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基地 成绩优异的原因： ①地形平坦，善于奔跑； ②海拔较高，大气稀薄，大气中含氧量较低，有利于激发运动员的运动潜能（刺激人体增加体内红细胞数量，以加强对氧气的充分利用）。 思考：1.在非洲地形图上，找出埃塞尔比亚、肯尼亚这两个国家，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？ 地形特点：高原为主。 青海多巴 甘肃榆中 云南海埂、呈贡 河北兴隆 2.在中国地图上找到我国高原训练基地的位置 25 海拔/m 0 1000 2000 3000 4000 含氧量比 100% 89% 78% 70% 61% 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。我国的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？ 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。 表2.2 不同海拔与海平面的含氧量比 原因：海拔越高，大气越稀薄，含氧量越低，超过了人体耐受力，会危及身体健康，反而达不到理想的成绩。 大气的垂直分层 1.在海拔0-12km内，气温随海拔的升高呈现怎样的变化规律？ 气温随高度的升高而递减 海拔每升高100m，气温平均下降约0.6℃ 2.该层大气下部热，上部冷，会导致大气在垂直方向上怎样运动？ 暖空气膨胀上升，冷空气收缩下沉，形成显著的对流运动。 地面 读图思考： 近地面是该层大气的直接热源 大气的垂直分层 （一）对流层 读图指导，读图名，图例。该图反应的是哪两个要素之间的相互关系呢？气温和海拔。在不同的海拔高度，气温有怎样的变化特点呢？别慌，我们一层一层来看。 1、温度变化特点，注意地面温度和顶部温度的具体值。算出气温垂直递减率。注意的是这里的0.6°只是一个平均状况，大气中水汽含量多少，降温的值是不一样的。为什么海拔越高气温反而越低。不是距离太阳越近了吗？说明不是太阳直接把大气加热的，而是。。地面。地面辐射是近地面大气的直接热源。至于为什么，下一节揭晓答案。 从温度的含义来启发，温度是冷热程度的物理量，冷热是一种能量，也就是温度升高，需要吸收能量。这里涉及到两个问题，能量源和谁来吸收。太阳辐射、地面辐射都是能量源，大气中的什么物质负责吸收？这层大气中有什么物质？太阳辐射和地面辐射有什么区别。 2、大气运动状况 空气在垂直方向上的上升、下沉运动，我们称之为对流运动。 注意强调引起对流现象的原因是温度。地面受热越强，对流越强盛 28 3.在自然中，大气的对流运动会引发什么天气现象？ 在上升过程中随着气温降低，容易出现云、雨、雾、雪等现象，天气复杂多变。 对流层几乎集中了全部的水汽、杂质, 占据大气质量的3/4。 大气的垂直分层 （一）对流层 近地面的水汽和杂质通过对流运动向上输送。 从图片中你能看到哪些天气现象？ 云、雨、雾、雪。 为什么在对流层天气复杂多变呢？需要哪些基本条件？水汽 、充当凝结核的杂质。对流层中水汽、杂质的分布有何特征？ 复杂多变的天气往往对我们人类的生产生活带来很大影响 。不知同学们有没有感受过这种场景。 水汽在高空遇到冷空气便凝聚成小水滴。这些小水滴都很小，直径只有0.01～0.02毫米，最大也只有0.2毫米。它们又小又轻，被空气中的上升气流托在空中。就是这些小水滴在空中聚成了云。这些小水滴要变成雨滴降到地面，它的体积大约要增大100多万倍。 29 大气的垂直分层 低纬地区 中纬地区 高纬地区 17~18千米 10~12千米 8~9千米 （一）对流层 4.对流层的高度与纬度有什么关系？ 大气的垂直分层 （二）平流层 读图思考： 1. 在海拔12-50km内，大气温度随海拔高度的变化特点?并说明原因。 3.看图，说明该层最适宜开展的人类活动。 大气上部热，下部冷，大气层结稳定，以平流运动为主。 该层大气水汽、杂质含量少,无云雨等天气现象，能见度好，适合航空飞行。 特点：气温随高度的升高而升高，30km以下气温随高度变化小，30km以上气温随高度变化大。 原因：臭氧吸收大量太阳紫外线而增温。 2.该层大气下部冷，上部热，还会导致大气在垂直方向上的对流运动吗？ 大气的垂直分层 （三）高层大气 1.在海拔50km以上，大气温度随海拔高度的变化特点? 2.你观察到该层有哪些景观？ 3.该层大气对人类活动产生哪些影响？ 随高度的升高，气温先下降，后持续上升 80-500km的高空存在若干电离层，能反射无线电短波，影响地球上的通信。 出现流星、极光等现象； 读图思考： 火箭、人造卫星的飞行。 该层空气稀薄，虽然地上300千米温度高达1000℃以上，但航天器从中吸收及与之摩擦产生的热量有限，所以不会烧毁。 2016年10月19日，天宫二号与神舟十一号载人飞船在距地面393千米的轨道高度交会对接，这与未来空间站的轨道高度基本相同，飞行更加接近未来空间站要求。 大气的垂直分层 （三)高层大气 地上300千米温度高达1000℃以上，为什么航天器不会烧毁？ 温度表示分子平均动能高，但分子数量太少，单位体积里的总热量很少。航天器表面被气体分子碰撞的频率极低，所以通过传导和对流传给航天器的热量微乎其微。 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？ 大气的垂直分层 垂直分层 高度范围 主要特点（温度变化、大气运动、天气状况等） 特点成因 对流层 平流层 高层大气 【总结】 垂直分层 高度 主要特点 特点成因 对 流 层 低纬17～18千米，中纬10～12千米，高纬8～9千米 气温随高度的增加而递减(每升高100米，下降0.6℃） 对流运动显著 天气现象复杂多变 地面是对流层大气主要的直接热源，离地面越近，受热越多 该层上部冷、下部热 几乎全部水汽、固体杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 垂直分层 高度 主要特点 特点成因 平流层 对流层顶到50～55千米 气温随高度增加而上升 气流以水平运动为主 无云雨现象，能见度好， 有利于高空飞行 该层中臭氧大量吸收太阳紫外线 该层大气上热下冷，大气稳定 水汽、杂质极少，云雨绝迹，能见度好，气流平稳 垂直分层 高度 主要特点 特点成因 高层大气 平流层顶到大气上界(高度约2000～3000千米) 密度低 80～500千米高空有若干电离层，能反射无线电波 离地面远，引力小 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 （1）全球二氧化碳含量变化趋势是_________， 全球气温变化趋势是_________。 逐年上升 波动上升 【随堂练习】 （2）设计一个联系框图以表示下列选项之间的相互关系（框内填写字母代号）。 A、全球海平面上升 B、海洋表面出现膨胀 C、极地冰雪融化 D、沿海低地、良田、城市被淹没 E、大气中温室气体浓度增高 F、大量燃烧矿物化石燃料 G、全球平均气温上升 H、大量森林植被遭到破坏 F H E G B C A D 下图为大气垂直分层示意图，读图完成（1）~（2）题。 （1）图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 A．① B．② C．③ D．④ （2）对短波通讯具有重要意义的电离层位于 A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部 C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $