資源簡介

第一節　大氣的組成和垂直分層
【學習目標】
1.結合圖表資料,說出大氣的組成物質及其作用。(區域認知、人地協調觀)
2.結合大氣的垂直分層圖,說出大氣垂直分層的依據、各層的特點及其與人類活動的關系。(人地協調觀、區域認知)
【自主預習】
一、大氣的組成
1.干潔空氣主要成分中比重最大的是①　　　　,其是地球上生物體的基本元素。
2.氧氣是人類和其他生物②　　　　　　所必需的物質。
3.綠色植物進行光合作用的基本原料是③　　　　,其能吸收地面輻射,對地面有④　　　　。
4.被稱為“地球生命保護傘”的大氣成分是⑤　　　　。
二、大氣的垂直分層
1.對流層:氣溫隨高度增加而⑥　　　　,空氣⑦　　　　運動顯著,天氣現象復雜多變。
2.平流層:氣溫隨高度增加而⑧　　　　,大氣以水平運動為主。
3.高層大氣:氣溫隨高度增加先⑨　　　　后⑩　　　　。
　　【答案】　①氮氣　②維持生命活動　③二氧化碳　④保溫作用　⑤臭氧　⑥降低　⑦對流　⑧升高　⑨降低　⑩升高
【合作探究】
情境導入　《中國機長》是根據四川航空3U8633航班機組成功處置特情真實事件改編的電影。從重慶飛往拉薩的川航3U8633航班在重慶江北機場正常起飛,當飛機抵達青藏高原東南時(飛行高度9 753 m),駕駛艙的風擋玻璃突然爆裂,生死關頭,英雄機組的正確處置,確保了機上全體人員的生命安全,創造了世界民航史上的奇跡。
駕駛艙的風擋玻璃爆裂時,飛機所處的大氣層位置應為哪一層
主題1：大氣的成分及其作用
主題探究
情境　材料一　蛋白質是生物體的主要組成物質之一,所有蛋白質分子都含有C、H、O、N、S等元素,其中N元素的含量比較穩定,平均含量約為16%。
材料二　下圖為CO2和O2作用示意圖。
材料三　臭氧在常溫下是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。近地面高濃度的臭氧會刺激和損害眼睛、呼吸系統等黏膜組織。圖Ⅰ為臭氧濃度隨高度變化圖,圖Ⅱ為臭氧層對紫外線的阻擋示意圖。
圖Ⅰ
圖Ⅱ
注:臭氧層能過濾大部分對人體和生物有害的紫外線
任務1　結合材料一,概括N元素的主要作用。
　　【答案】　N元素是組成生物體的基本元素。
任務2　結合材料二,說明O2和CO2的主要作用。
　　【答案】　O2是眾多生物生命活動所必需的物質。CO2是植物進行光合作用的重要原料;另外,它吸收地面輻射,對地面具有保溫作用。
任務3　結合材料三,總結大氣中臭氧濃度垂直分布的特點,并說明臭氧對人類、生命有機體的影響。
　　【答案】　特點:臭氧濃度隨高度增加先增加、再減少,最大值出現在20~25 km的高度。影響:臭氧為地球上的生物提供了天然的保護屏障,也可以保護人類健康。
素養培育
競技體育與地理——培育地理實踐力、人地協調觀、區域認知
情境　在奧運會等世界重大體育賽事中,來自非洲埃塞俄比亞、肯尼亞的中長跑運動員往往成績優異。下列為埃塞俄比亞、肯尼亞的位置和地形圖及我國國家級高原體育訓練基地分布圖。
　　任務1　簡述埃塞俄比亞和肯尼亞兩國地形的共同點。
　　【答案】　海拔高,地形以高原(山地)為主。
任務2　為什么埃塞俄比亞與肯尼亞長跑運動員成績好
　　【答案】　大氣密度隨著海拔增加而減小,所以高原地區的大氣密度相對較小,每立方米空氣中的氧氣分子數較少,人體吸入的氧氣量也相對較少。適當的缺氧環境有利于激發運動員的運動潛力。
任務3　根據表中數據總結我國國家級高原體育訓練基地海拔的分布范圍。為什么我國國家級高原體育訓練基地沒有選在更高海拔的地區
　　【答案】　海拔的分布范圍為1 900(1 800)~2 400 m。在更高海拔處訓練,空氣越來越稀薄,含氧量急劇下降,超過了人體的耐受力,反而使運動員的整體表現下降。
知識小結
大氣的組成
大氣組成 主要作用
干 潔 空 氣 氧 人類和其他生物維持生命活動所必需的物質
氮 地球上生物體的基本元素
二氧化碳 綠色植物光合作用的原料;吸收地面輻射,使大氣增溫
臭氧 吸收紫外線,使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害,被譽為“地球生命的保護傘”
水汽 水汽的相變(氣態、液態、固態三者的互相轉變),產生了云、雨、霧、雪等一系列天氣現象,并伴隨著熱量的吸收和釋放,直接影響地面和大氣的溫度
固體雜質 作為凝結核,是成云致雨的必要條件
知識拓展
人類活動對大氣成分的影響
人類活動排放的污染物進入大氣,會影響大氣的成分和含量,產生大氣污染,對生態系統和人類生存造成不利影響。
對點訓練
　　大氣中水汽和固體雜質很少,但卻在天氣變化中扮演重要的角色。據此回答1~2題。
1.下列關于大氣中的水汽和雜質的敘述,正確的是(　　)。
①水汽主要集中在平流層　②水的相變直接影響地面溫度和大氣溫度　③雜質作為凝結核,是成云致雨的必要條件　④在同一季節,各地水汽含量是一樣的
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
　　【答案】　B
【解析】　大氣中的水汽集中在對流層,影響對流層天氣變化,①錯誤;水的相變過程中伴隨著熱量的吸收和釋放,直接影響地面溫度和大氣溫度,②正確;大氣中的固體雜質是成云致雨所必需的凝結核,③正確;大氣中水汽的含量因時因地而異,④錯誤。
2.大氣中固體雜質含量最多的地區是(　　)。
A.海洋上空 B.公園綠地
C.水田耕地 D.建筑工地
　　【答案】　D
【解析】　建筑工地灰塵多,大氣中固體雜質最多;海洋、公園綠地和水田耕地對大氣具有凈化作用,固體雜質少。
主題2：大氣的垂直分層
主題探究
情境　2022年12月中國航空工業十大新聞揭曉,“啟明星50”大型太陽能無人機(圖Ⅰ)在陜西榆林順利完成首飛任務入選,該無人機巡航高度可達2萬米。圖Ⅱ為大氣垂直分層示意圖。
圖Ⅰ
圖Ⅱ
任務1　指出甲、乙、丙分別代表的大氣分層。
　　【答案】　甲為對流層,乙為平流層,丙為高層大氣。
任務2　說出“啟明星50”無人機最大巡航所在大氣層,并說明在該層巡航的優點。
　　【答案】　平流層。優點:大氣平流運動、天氣晴朗、能見度高,有利于飛行;太陽輻射強,提供豐富太陽能,有利于提供充足能源。
任務3　簡述甲層大氣溫度的變化規律及其產生的影響。
　　【答案】　氣溫隨海拔升高而降低。影響:空氣對流顯著,容易產生復雜多變的天氣,影響人類的生產、生活。
素養培育
珠峰登頂——培育地理實踐力、區域認知
情境　8 848.86 m——珠穆朗瑪峰最新測定的高程。2020年12月8日,習近平主席和尼泊爾總統班達里互致信函,共同宣布了這一數字。這個數據是基于全球高程基準的珠穆朗瑪峰雪面高程,也是中國和尼泊爾兩國團隊通過扎實工作并克服重重困難最終確定的。
任務1　世界最高峰的頂部位于大氣垂直分層的哪一層
　　【答案】　珠穆朗瑪峰所在緯度處于中低緯度,對流層高度應在12 km左右,雖然珠穆朗瑪峰高度達到8 848.86 m,但仍然處于對流層的范圍。
任務2　如果同一緯度海平面溫度是26 ℃,在理想情況下珠穆朗瑪峰頂部溫度會是多少呢
　　【答案】　在理想情況下,每上升100 m,氣溫下降約0.6 ℃,如果海拔0 m的溫度是26 ℃,則珠穆朗瑪峰頂部的溫度約為-27 ℃。
知識小結
大氣垂直分層 高度 氣溫垂直變化 空氣運動 天氣現象 與人類的關系
規律 原因
對流層 低緯17~18 km,中緯10~12 km,高緯8~9 km 氣溫隨高度增加而遞減,大約每升高100 m,氣溫降低0.6 ℃ 地面是對流層大氣主要的直接熱源,離地面越遠,氣溫越低 對流運動顯著 復雜多變 人類生活在對流層底部,故與人類關系最密切
平流層 自對流層頂至50~55 km 下層氣溫隨高度變化很小,30 km以上氣溫隨高度增加而迅速上升 該層氣溫基本上不受地面影響,而靠臭氧大量吸收太陽紫外線而增溫 以平流運動為主 天氣晴朗 ①臭氧大量吸收紫外線,成為人類生存環境的天然屏障;②大氣穩定,利于高空飛行
高層大氣 自平流層頂以上到大氣上界2 000~3 000 km 起初隨高度增加而遞減,后隨高度增加而上升 高空有氧原子吸收太陽輻射 穩定少變 自下而上先對流、后平流 80~500 km高空有若干電離層,能反射無線電波,對無線電通信有重要作用
對點訓練
　　神舟十四號載人飛船返回艙于2022年12月4日20時09分成功著陸在東風著陸場(內蒙古阿拉善盟額濟納旗境內)。據此回答1~2題。
1.神舟飛船返回過程中,穿越地球高層大氣的氣溫變化是(　　)。
A.不斷上升 B.不斷下降
C.先升后降 D.先降后升
2.平流層氣溫隨高度增加而上升,主要是因為該層存在(　　)。
A.二氧化碳 B.水汽 C.臭氧 D.氧氣
　　【答案】　1.D　2.C
【解析】　第1題,高層大氣底部到頂部的溫度變化為先降低、再升高,故神舟十四號載人飛船返回過程中,穿越地球高層大氣的氣溫變化是先降后升。第2題,平流層氣溫隨高度增加而上升,主要是因為該層存在臭氧,可以吸收波長較短的太陽輻射,特別是紫外線,從而受熱升溫。
【隨堂檢測】
思維構建
　　【答案】　①平流層　②對流層
即時訓練
　　讀干潔空氣的主要成分(高度25 km以下)表,回答1~2題。
氣體成分 體積分數/% 質量分數/%
氮氣 78.08 75.52
氧氣 20.94 23.15
氬氣 0.93 1.28
二氧化碳 0.03(變動) 0.05
1.下列關于表中干潔空氣的主要作用的敘述,不正確的是(　　)。
A.二氧化碳吸收地面輻射的能力強,使氣溫升高
B.水汽和雜質是成云致雨的重要條件
C.氮氣是綠色植物進行光合作用的基本原料
D.臭氧能夠吸收太陽紫外線,對生物具有保護作用
2.下列關于地球各大氣垂直分層的敘述,正確的是(　　)。
A.干潔空氣只分布在對流層
B.平流層適合航空飛行
C.臭氧層分布于高層大氣
D.近地面氣溫的直接來源是太陽輻射
　　【答案】　1.C　2.B
【解析】　第1題,考查大氣的構成及作用,近地面氣溫的直接來源是地面輻射,二氧化碳吸收地面輻射的能力強,增加大氣的熱量,使氣溫升高;水汽和雜質是成云致雨的重要條件;干潔空氣中包括氮氣、氧氣、二氧化碳等,其中,二氧化碳是綠色植物進行光合作用的基本原料;臭氧能夠吸收太陽紫外線,對生物具有保護作用。第2題,對流層集中了約75%的大氣的質量,干潔空氣主要分布在對流層;平流層氣溫隨海拔的升高而升高,空氣以平流運動為主,適合航空飛行;臭氧層主要分布在平流層;近地面氣溫的直接來源是地面輻射。
　　2022年12月4日晚,中國空間站(距離地球地面400 km)第三批空間科學實驗樣品隨神舟十四號飛船返回艙返回地面,在東風著陸場成功著陸。讀地球大氣層隨海拔的氣溫變化示意圖,回答3~4題。
3.神舟十四號飛船返回艙返回地面過程中(　　)。
A.大氣密度越來越小
B.大氣溫度持續升高
C.大氣中水汽越來越多
D.臭氧的含量逐漸升高
4.返回艙返回過程中可能看到(　　)。
A.甲層有大量的云層
B.乙層有大量流星現象
C.丙層有許多客機飛行
D.乙層有許多衛星飛行
　　【答案】　3.C　4.A
【解析】　第3題,神舟十四號由400 km高空返回地面的過程中,大氣密度應是越來越大;大氣溫度是在波動中逐漸升高,而不是持續升高;大氣中的水汽主要集中在對流層,因此水汽含量逐漸增多;臭氧在平流層頂部大量存在,并不是越接近地面越多。第4題,讀圖可知,甲層為對流層,乙層為平流層,丙層為高層大氣。云、雨等天氣現象主要集中在對流層,即出現在甲層;流星現象主要出現在高層大氣;平流層適合客機飛行;衛星主要位于高層大氣。
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