大气的组成与垂直分层 【教材分析】 本课为新教材湘教版第三章第一节内容，本章内容是讲述人类生存与发展的自然环境的 重要组成部分，与前两章内容相比，它所揭示的"人与自然"的关系更为密切，阐明为人类提 供的生存空间的条件更为广阔。大气环境是人类三大环境，即大气、海洋和陆地环境之一， 是海洋和陆地两环境的物质、能量交换的动力和媒体。本节教材的涉前、涉后的知识较多， 是整个单元的基础。 【教学目标与核心素养】 1．人地协调观：了解大气的组成及其作用；认识人类活动对大气成分的影响，知道大气 的结构，掌握对流层和平流层大气的特点。 2．综合思维：培养读图、阅读和概括能力；运用对比法分析地理问题的能力。 3．区域认知：了解人类活动对大气环境的影响和作用，树立人类与环境相互协调、走可 持续发展道路的观念和意识。 4．地理实践力：了解人类活动对大气环境的影响和作用，树立人类与环境相互协调、走 可持续发展道路的观念和意识。 【教学重难点】 1．重点：大气主要成分的环境意义；对流层、平流层大气的特点；人类活动与各层大气 的关系 2．难点：大气垂直分层的依据；对流层、平流层大气的特点。 【教学过程】 一、导入新课 1 / 14 教师引导学生读课本，思考：地球表面的大气有什么作用？ 板书：引言 围绕在地球周围的厚厚的大气，阻挡了来自宇宙和太阳的有害辐射，成为地球上生物生 存不可缺少的保护层；大气既提供了动植物维持生命活动所需要的各种气体，又对地球自然 环境产生深刻的影响。例如，地面上的水蒸发成水汽进入大气，大气中的水汽又凝结成雨、 雪等降落地面，使得地球上的水循环不止。又如，增温、降温、刮风、下雨等大气现象，在 漫长的地质年代里，不断地雕塑着地球表面的形态。如果地球上没有大气，也就没有生物界 ， 没有人类及其赖以生存和发展的自然环境。大气是地球自然环境最活跃的组成部分。过渡： 下面，我们先了解一下大气的组成。 板书：大气的组成 一、大气的组成 大家想一想，在我们周围的大气中，除了纯净的空气，还有些什么物质？ 读教材，回答下列问题： 1．干洁空气的主要成分是什么？各有什么作用？ 氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本成分。大气 中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用 。 二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用。臭氧能大量吸收太阳 紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害，被誉为“地球生命的保护伞”；而穿透大 气射到地面上的少量紫外线，又对人们起到杀菌治病作用。 2．除了氮和氧，干洁空气中还有哪些气体呢？各有何作用？ 思考：空气中的水汽和固体杂质又有什么作用？ 是天气变化的重要角色。水汽的相变（气态、液态、固态三者的互相转变），产生了云 、 2 / 14 雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。大气中水汽和固体杂质的含量因时因地而异。 小结： 占大气体 组成成分 氮 78% 氧 21% 二氧化碳 很少 臭氧 极少 干洁空 气 作用 积 地球生物体内蛋白质的重要组成 部分；是地球上生物体的基本元素 人类和其他好氧生物维持生命活 动必需的物质 是绿色植物进行光合作用的基本 原料，并能调节地表温度 能大量吸收紫外线，使生物免受 过多紫外线的伤害 水的相变，产生云、雨、雾、雪 水汽 很少 等一系列天气现象，直接影响地面和 因 时 因 地 大气的温度 固体杂质 而异 作为凝结核，是成云致雨的必要 条件 过渡：然而，大气的组成不是固定不变的，人类活动造成的大气污染，使大气的成分发 生了越来越明显的变化。 资料： （1）由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过 去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，减少了绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳 的能力，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了 12％。 （2）氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到 80 年代中 期为止，全球氯氟烃的年消费量已达到 100 万吨。 3 / 14 提问：大气组成的这种变化，会产生什么影响？ 小结： 1．如果二氧化碳继续增加，地球持续不断变暖，对人类生存将产生严重影响。它将使极 地冰雪融化、海平面上升，世界上许多的桑田将变成沧海。 2．氯氟烃给人类带来的危害是正在损害大气的臭氧层，导致全世界皮肤癌发病率上升和 全球气温增高。 由于人类活动造成的危害是全球性的，目前，已引起了国际社会的高度重视，纷纷采取 措施，保护全球的大气环境。 二、大气的垂直分层 思考：非洲最高的山峰乞力马扎罗山，地处赤道附近，山顶却终年积雪，这是为什么？ 气温随海拔高度的增加而递减，乞力马扎罗山海拔高（接近 6000 米），因此，山顶气温 很低，终年积雪。 大气的质量虽然只相当于地球质量的百万分之一，却分布在地球外围 2000～3000 千米的 大气层中，在这厚厚的大气层中，气温随高度的增加是不是一直递减呢？ 读教材"大气垂直分层示意图"，并阅读课文，思考以下问题： 1．地球大气共分哪几层？ 2．在不同纬度，对流层高度是否一样？为什么？ 3．对流层和平流层的气温如何随高度而变化？原因是什么？ 4．对流层和平流层中，大气运动的特点是什么？ 5．对流层和平流层大气与人类有何关系？ 6．为什么说平流层是人类生存环境的天然屏障？ 每组找代表讲述一个问题。 4 / 14 教师小结： 1．地球大气自下至上可分为对流层、平流层和高层大气。 2．不同纬度，对流层高度不一样。 这是因为：低纬地区，地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高；而高纬地 区，地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低；中纬地区则适中。 3．对流层气温随高度升高递减；平流层气温随高度升高递增。 这是因为两层的热源有所不同。对流层大气的热量绝大部分直接来自地面，因此，离地 面越高的大气，受热越少，气温越低，气温垂直递减率为 0．6℃／100 米；而平流层大气中， 由于含有臭氧，能大量吸收太阳紫外线，使气温随高度增加而迅速上升。 4．在对流层中，由于空气上冷下暖，使得热的地方气温高，空气密度小，容易产生空气 的上升运动，冷的地方因有空气流向热的地方，从而产生下沉运动，这样就形成了大气的对 流运动，所以，对流层是以对流运动为主；而平流层上热下冷，大气稳定，不易形成对流， 5 / 14 因此以水平运动为主。 5．由于对流层大气最靠近地面，几乎集中了全部的水汽和杂质，在大气对流过程中，容 易形成云、雨、雪等天气现象，因此，对流层天气现象复杂多变，与人类的关系最为密切； 而平流层以水平运动为主，且水汽和杂质极少，故云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，有利于 高空飞行。 6．地球外 60―500 千米的大气层，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们 就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无 线电通信。 列表归纳： 分层 高度范围 对流层 低纬：17～18 千米 主要特点 特点成因 气温随高 人类 生活 中纬：10～ 12 千米 度的增加而降 高纬：8～9 千米 与人类的关系 低（每升高 100 米，气温 大约降低 地面是对流 层大气的直接热 源 0．6℃） 空气对流 运动显著 天气现象 复杂多变 该层上部冷， 下部热 几乎全部的 水汽、杂质大气 中的污染物集中 6 / 14 在对流层底部， 与人类关系最 密切 在该层，对流运 动易成云致雨 气温随高 度升高而升高 自对流层顶至 平流层 50～55 千米高度的 范围 以水平运 动为主 该层中的臭 氧强烈吸收太阳 紫外线 该层大气上 部热下部冷，大 气稳定 水汽、杂质 天气晴朗 人类生存 环境的天然屏 障，适合航空 飞行 含量很少，无云 雨现象 电离层能 高层大 气 从平流层顶以 上的大气 大气密度极小 距地面远， 受到引力小 反射无线电短 波，对无线电 通信有重要作 用 教师活动：引导学生层层突破重难点 探究点 1：大气的组成 情景导入诱思： 阅读材料，探究下列问题。 地球形成之初，大气的主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨，缺少氧气，如今的 大气成分是地球长期演化的结果，在短时间内不会有明显变化。但是随着人类的生产、生活 等一系列活动，人类排放的大量污染物进入大气，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了不利影响。 （1）现在大气的主要成分有哪些？并说明其主要作用。 （2）举例说明人类活动对大气成分的影响，并分析由此带来的环境问题。 提示：（1）干洁空气（氮、氧、二氧化碳、臭氧）、水汽和杂质等。氮是地球上生物体 的基本元素；氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质；二氧化碳是绿色植物进行 光合作用的基本原料，并且能吸收地面辐射，对地面起着保温作用；臭氧能大量吸收太阳光 中的紫外线，保护地球上生物免受伤害；水汽能产生云、雨、雾、雪等天气现象，伴随着热 量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度；杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。 7 / 14 （2）人类排放大量二氧化碳，导致全球气候变暖；人类排放大量的二氧化硫，导致酸雨 发生；人类大量使用制冷剂，导致大气中含有大量氟氯烃，造成臭氧空洞等。 对点跟踪训练： 读干洁空气的主要成分表（25km 以下），回答 1～3 题。 体积分数 质量分数 （%） （%） 氮（N2） 78 75．52 氧（O2） 21 23．14 氩（Ar） 0．93 1．28 二氧化碳 0．038（变 （CO2） 动） 气体成分 0．0456 1．干洁空气中人类和一切生物维持生命活动所必需的物质是（ A．氮（N2） B．氧（O2） C．氩（Ar） D．二氧化碳（CO2） 2．对地面起到保温作用的是（ ） A．氮（N2） B．氧（O2） C．氩（Ar） D．二氧化碳（CO2） 3．低层大气中除干洁空气外，主要还有（ ） A．臭氧（O3） B．氨气（NH3） C．甲烷（CH4） D．水汽和杂质 答案：1．B；2．D；3．D 探究点 2：大气的垂直分层 情景导入诱思： 读大气垂直分层示意图，探究下列问题。 8 / 14 ） （1）分析对流层大气的运动形式及原因。 （2）分析对流层高度随纬度的变化规律及原因。 （3）分析平流层适宜飞机飞行的原因。 （4）分析高层大气中电离层的形成及作用。 提示：（1）以对流运动为主。对流层大气上部冷，下部热，易形成对流，故对流运动显 著。 （2）随着纬度的升高，对流层高度逐渐降低。纬度越低，气温越高