高一上学期地理湘教版（2019）必修1第三章地球上的大气第1节大气的组成与垂直分层学案

2020-2021 学年高一上学期地理 湘教版（2019）必修 1 第三章地球上的大气 第 1 节大气的组成与垂直分层学案 【热点链接】 天宫二号运行在近地点约 190 千米、远地点约 370 千米的椭圆轨道，在轨状态正常、 运行平稳。2019 年 7 月 19 日，天宫二号空间实验室受控离轨并再入大气层，少量残骸落入南太平洋预定 安全海域。天宫二号受控再入大气层，标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成。航天 领域的大气层上界与地理上的大气层上界有何关系？ 提示 航天领域的大气上界高度低于地理上的大气层上界高度。国际航空联合会给出的太空和内层大 气空间的高度约为 100 千米，这也就是著名的卡门线。 课程标准 学业质量标准 核心素养定位 运用图表等资料，说明 大气的组成和垂直分 层，及其与生产生活的 联系。 水平 1：根据图表资料，说出大气的组 成和垂直分层。 水平 2：根据地理资料，说明大气成分 的作用，大气垂直分层的划分依据及高 度。 水平 3：根据地理资料，分析人类活动 对大气成分的影响，大气垂直分层的特 点及与人类活动的关系。 水平 4：通过图表资料，探讨大气成分 的时空分布，对流层高度的时空分布。 人地协调观：通过探讨大气的组成和垂 直分层与人类活动的关系，树立保护环 境的观念。 综合思维：大气垂直分层的特点，地理 环境对大气成分和对流层高度的影响。 区域认知：大气成分的地区差异，对流 层高度的地区差异。 地理实践力：观察天气现象，体验大气 组成对天气变化的影响。 一 大气的组成 1．大气的含义：包围地球的 01 空气称为大气。 2．组成：大气是多种气体的 02 混合物。低层大气主要由 03 干洁空气、 04 水汽和 05 杂质三部分 组成。 (1)干洁空气 主要成分 作用 氮 地球上 06 生物体的基本成分 氧 是 07 人类和其他好氧生物维持 08 生命活动必需的物质，并参与 09 有机物的燃烧、腐败 和 10 分解过程 二氧化碳 是绿色植物进行 11 光合作用的基本原料，对地面起着 12 保温作用 臭氧 能强烈吸收 13 太阳紫外线，保护地球上的生物免受 14 过量紫外线的伤害；而穿透大气到 达地面的少量紫外线，又具有 15 杀菌的作用 (2)水汽和杂质 成分 分布 影响 水汽 水平方向 海洋上空 16 高于陆地上空，湿润 地区上空 17 高于干旱地区上空 在大气温度变化的范围内，水汽可发生 固、液、气三态的转化，产生云、19 雾、 雨、雪等一系列 20 天气现象垂直方向 一般自地面向高空逐渐 18 减少 杂质 在近地面大气中，陆上 21 多于海上，城市 22 多于 乡村，冬季 23 多于夏季 会使大气 24 能见度变差；作为 25 凝 结核，是 26 成云致雨的必要条件 1．判断正误。 (1)大气中的二氧化碳被称为“地球生命的保护伞”。(×) (2)低层大气的组成包括干洁空气、水汽和杂质。(√) 2．关于大气组成成分及其作用的叙述，正确的是( ) ①二氧化碳对地面有保温作用 ②干洁空气的主要成分是氧和氢 ③水汽和杂质含量很少，对天气变 化不产生影响 ④臭氧能大量吸收太阳紫外线 A．①② B．①③ C．①④ D．②④ 答案 C 解析 二氧化碳能强烈吸收地面长波辐射，对地面有保温作用；干洁空气的主要成分是氮和氧；水汽 和杂质含量虽然很少，却对天气变化影响很大；臭氧能大量吸收太阳紫外线。 3．简述大气污染的防治措施。 提示 关键措施：减少污染物的排放量，控制污染物排放，如改进能源消费结构、集中供暖供热、改 进燃烧技术、技术手段消除废气中的部分污染物；重要措施：植树造林，科学规划城市绿地面积。 二 大气的垂直分层 1．划分依据：根据大气的 01 温度、密度和 02 运动状况在 03 垂直方向上的差异。 2．大气垂直分层 垂直分层 特点 成因 与人类关系 对流层 气温随高度的增加而递 减 地面是对流层大气主要的直接热源 与人类的关 系最为密切 高度随 04 纬度、季节而 变化 受地面的影响很大 天气现象 05 复杂多变 随着空气的 06 对流运动，近地面的 07 水 汽和杂质向上空输送，在上升过程中随着气 温的降低，容易成云致雨 平流层 气温随高度的增加而 08 上升 该层大气主要靠 09 臭氧吸收太阳紫外线 增温 有利于 12 高 空飞行大气以 10 水平运动为 主 平流层 11 上部热下部冷，大气稳定，不易 形成对流 天气现象少见 水汽、杂质含量稀少 高层大气 气温随高度增加先降低后升高 有若干 13 电离层气压很低，密度很小 1．判断正误。 (1)水汽主要集中在高层大气中。(×) (2)平流层气温随高度上升而降低。(×) 2．下列叙述正确的是( ) ①对流层气温随高度升高而降低 ②平流层有电离层，对有线电通信有重要作用 ③水汽和杂质主要位于对流层，臭氧层位于平流层 ④高层大气以平流运动为主，利于高空飞行 A．①② B．②③ C．②④ D．①③ 答案 D 解析 对流层气温随高度升高而降低；高层大气有电离层，对无线电通信有重要作用；水汽和杂质主 要位于对流层，臭氧层位于平流层；平流层大气以平流运动为主，利于高空飞行。 3．为什么说对流层与人类的关系最为密切？ 提示 人类生活在对流层底部，雨、雪、冰雹、雾、霜、露等对流层内的天气现象都对人类的生产、 生活有很大影响；对流层空气的清洁度也直接影响人的健康。 主题探究 大气的组成 美国有线电视新闻网 2018 年 12 月 6 日消息，最新研究显示，北极圈内的格陵兰岛冰川正在以数千年 来“前所未有”的速度融化。 《2018 年臭氧层耗损科学评估》指出，自 2000 年以来，南极地区臭氧的恢复率达到了 1%～3%。 据此探究下列问题： (1)全球变暖主要与哪种大气成分增多有关？ (2)臭氧有哪些作用？ (3)针对上述大气环境问题，可采取哪些有效措施？ [成果展示] (1)二氧化碳。 (2)臭氧能够吸收太阳光中的紫外线，保护地球生命。 (3)减少化石能源的使用，发展清洁能源，减少二氧化碳排放；保护森林；研究新型制冷设备，控制 氟氯烃的排放等，保护臭氧层。 1．大气组成及其作用 大气组成 主要作用 干洁空 气 主要 成分 N2 生物体的基本成分 O2 维持生命活动必需的物质 微量 成分 CO2 植物光合作用的原料，对地面具有保温作用 O3 吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害 水汽 成云致雨的必要条件，对地面具有保温作用 固体杂质 成云致雨的必要条件 2．人类活动对大气的影响 人类活动造成大气污染，导致大气成分和含量的变化。 温室效应：燃烧煤、石油等矿物燃料，CO2 含量增加。 臭氧层破坏：冰箱、冰柜等制冷设备的使用，释放大量 氟氯烃，破坏大气中的臭氧。 读干洁空气的主要成分(25 千米以下)表，完成(1)～(3)题。 气体成分 体积分数(%) 质量分数(%) 氮(N2) 78.08 75.52 氧(O2) 20.94 23.15 氩(Ar) 0.93 1．28 二氧化碳(CO2) 0.03(变动) 0.05 (1)干洁空气中体积比例最大的是( ) 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，主要成分还有( ) A．臭氧(O3) B．氨气(NH3) C．甲烷(CH4) D．水汽和杂质 [科学思维] 大气成分及其作用的分析思路 类题透析 大气成分 低层大气由干洁空气、 01 水汽和 02 杂质组成；干洁空气中，体积比例最大的 是 03 氮(N2)。 作用 04 二氧化碳(CO2)对地面具有保温作用。 [答案] (1)A (2)D (3)D 主题探究 大气的垂直分层 随着海拔的变化，大气的组成和性质发生了很大的变化。下图为大气的垂直分层示意图。 据此探究下列问题： (1)随着海拔的上升，大气的气温和气压发生了什么变化？ (2)该图反映了大气垂直分层的划分依据是什么？ [成果展示] (1)气温：随着海拔的升高，气温先降低，后升高，再降低，再升高。气压：随着海拔 的升高，气压降低。 (2)气温。 大气的垂直分层及其特点 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，温度大约降低 0.6 ℃) 地面是对流层大气主要的直接热 源，离地面越近，受热越多 空气对流运动显著 该层上部冷、下部热，有利于空气 对流运动 天气现象复杂多变 几乎全部水汽、固体杂质集中在该 层，对流运动易成云致雨 平流层 对流层顶到 50～55 千米 下层气温随高度变化小；30 千米 以上随高度增加而迅速上升 该层中的臭氧大量吸收太阳紫外 线 气流以平流运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定 有利于高空飞行 水汽、杂质极少，云雨绝迹，能见 度好 高层大气 平流层以上的大气 气压很低，密度很小 离地面远，引力小 60～500 千米高空有若干电离 层，能反射无线电波 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 读大气温度随高度变化示意图，完成(1)～(2)题。 (1)从大气垂直分层看，图示大气层是( ) A．低纬对流层 B．中纬平流层 C．高纬对流层 D．低纬平流层 (2)该层大气( ) A．随高度增加，温度增幅变小 B．能大量吸收红外线辐射 C．以平流运动为主，利于高空飞行 D．强烈的太阳辐射使大气呈电离状态 [科学思维] 大气垂直分层的分析思路 类题透析 思路点拨 判断 根据高度、气温变化等判断。 图示分层的最低高度为 01 12 千米，位于 02 中纬地区；气 温随高度的升高而 03 升高，为 04 平流层。 特点 对流层高度具有 05 纬度差 异。 随高度升高，温度变幅 06 增大；含有臭氧，能吸收 07 紫外 线；以 08 平流运动为主，有利于 09 高空飞行；电离状态存 在于 10 高层大气。 [答案] (1)B (2)C 教材活动巧点拨 [教材第 66 页探究] 思路点拨 1．同意。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率，还会引发白内障、免疫系统缺陷 和发育停滞等疾病，而臭氧可以吸收绝大部分对人有害的太阳紫外线，保护地球上的生命免遭紫外线伤害， 所以说臭氧是“地球生命的保护伞”。 2．酸雨：燃烧煤、石油、天然气，排放二氧化硫和氮氧化合物等酸性气体； 光化学烟雾：排入大气的氮氧化合物和碳氢化合物等，受太阳紫外线作用，产生刺激性的浅蓝色烟雾； 温室效应：燃烧化石燃料排放出的二氧化碳等温室气体，增加了大气吸收地面辐射的能力； 可吸入颗粒物：燃煤烟尘、建筑工地扬尘、汽车尾气排放量大且缺乏标准或不达标，使空气中可吸入 颗粒物增多。 [教材第 68 页活动] 思路点拨 区别：大气中因悬浮的水汽凝结，水平能见度低于 1 千米时，气象学上称之为雾。霾是悬 浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到 10 千米以下的一种 天气现象。组成霾的粒子极小，不能用肉眼分辨，可在一天中的任何时候出现。霾天气是一种大气污染状 态。 霾天气产生的影响：使呼吸系统疾病发病率上升，危害人体健康；能见度下降，易发生交通事故，影 响出行；加重大气污染，扩大污染范围；人居环境恶化，阻碍经济发展。 [教材第 71～72 页活动] 思路点拨 1．(1)贵阳地处云贵高原，海拔较高，夏季气温低。 (2)据图可知，林芝位于雅鲁藏布江谷地中，地势较低，热量条件较好，花期早。 2．(1)由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，使空气质量下 降。 (2)与逆温现象有关的公害事件：比利时马斯河谷烟雾事件、美国多诺拉镇烟雾事件、伦敦烟雾事件、 日本四日市气喘病事件。 核心素养速提升 素养提升 1 区域认知 读大气垂直分层示意图，完成 1～3 题。 1．人类排放的氟氯烃，对人类生存环境破坏最大的是( ) A．A 层 B．B 层 C．C 层 D．C 层以上大气层 答案 B 解析 读图可知，B 层为平流层，平流层中有臭氧层存在，人类排放氟氯烃破坏臭氧层。 2．冬季，下列城市上空对流层高度从高到低排列正确的是( ) ①广州 ②上海 ③北京 ④哈尔滨 A．①②③④ B．①③②④ C．②③①④ D．②④①③ 答案 A 解析 对流层厚度由低纬向高纬递减。 3．日常生活中，经常遇到的气温变化和云、雾、雨、雪天气发生在( ) A．A 层 B．B 层 C．C 层 D．C 层以上 答案 A 解析 云、雾、雨、雪等天气现象主要发生在对流层。 素养提升 2 综合思维和人地协调观 大气是多种气体的混合物，各成分保持相对的稳定。不同的大气成分，作用不同。完成 1～3 题。 1．大气成分中，既能参与光合作用，又具有保温作用的是( ) A．氮 B．氧 C．二氧化碳 D．臭氧 答案 C 解析 参与光合作用的大气成分主要是氧和二氧化碳，二氧化碳具有保温作用。 2．近地面大气中，时空差异最显著的大气成分是( ) A．氮和氧 B．水汽和杂质 C．水汽和氧 D．二氧化碳和氮 答案 B 解析 受地表性质和天气状况的影响，水汽和杂质的时空差异最显著。 3．当今，导致大气成分比例发生不合理变化的人为因素有( ) ①燃烧煤、石油等矿物燃料 ②大量使用制冷设备 ③大量植树造林 ④兴修水库 A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 答案 A 解析 燃烧煤、石油等矿物燃料产生大量二氧化碳，大量制冷设备的使用释放大量的氟氯烃，会破坏 臭氧；植树造林和兴修水库使大气成分向良性方向变化。 素养提升 3 地理实践力 1．查阅相关资料，研究主要大气成分变化的特点及原因。 2．查阅相关资料，研究极光、流星、天气现象、高空飞行、无线电波与大气垂直分层及人类活动的 关系。 3．从日常生活的角度提出改善大气环境的措施。