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2.1大气的组成和垂直分层 教学设计
课题 2.1大气的组成和垂直分层 单元 第二章 学科 地理 年级 高一
教材分析 《大气的组成和垂直分层》是高中地理必修第一册第二章《地球上的大气》第一节的内容。为大气受热过程和热力环流的学习打下基础。教材提供了大气组成和垂直分层的相关图表，教材正文中既有对大气组成和垂直分层的叙述也有对其与生产生活联系的叙述，这为下一节讲解大气的受热过程奠定良好基础。
学情分析 本阶段的学生经历了第一章节的学习，对地理学科的宏观知识有了大致了解。大气是日常生活中经验丰富的要素，学生的了解度较高，能够充分调动初中已有知识和实际经验。因此，在学习中，容易参与，积极性较高。
学习目标与核心素养 1、运用资料，综合分析大气的组成和垂直分层（综合思维）2、通过对比平地、高原的含氧量差异，理解自然地理单元的环境差异。（区域认知）3、通过大气成分的变化，感悟自然地理环境对人类活动的影响和人类活动对自然地理环境（大气要素）的影响，思考保护环境的实际行动，树立人地协调观（人地协调观）
重点 大气垂直分层及其特征分析；大气成分的变化及其影响
难点 大气垂直分层及其特征分析
材料准备 多媒体课件
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情景导入
讲授新课 【观看视频】浙江小伙卖空气，一年赚400万获7项专利。讨论回答下面问题。1、推测“空气罐头”的主要成分有哪些？2、如果“空气罐头”主要在我国销售的话，消费市场主要在哪？为什么在这些地方？3、“空气罐头”在我国销售的时间主要是一年中哪些月份？【讲授新课】大气的组成拓展：降水形成的条件1、充足的水汽2、凝结核3、气温降低或者气流上升，空气中的水汽达到饱和状态。【探究一】大气中二氧化碳含量变化与人类活动1.读图2.4，描述1740年到2000年，二氧化碳体积分数变化特点？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？【探究二】了解大气含氧量减少对人体产生的影响表2．2 不同海拔与海平面的含氧量比海拔/m01000200030004000含氧量比/%100897870611.推测肯尼亚和埃塞俄比亚中长跑运动员成绩优异的原因。2.表2．1中所列的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？参照表2．2推测运动员在更高海拔训练反而达不到理想成绩的原因。二、大气的垂直分层【练习】1、下列有两幅对流层高度的示意图，哪个正确？2、一架客机要求保持在十千米左右的高度飞行，应该在（ ）地方上空飞最安全。澳大利亚上空 B.加拿大北部上空 C.新加坡上空 D.中国南部上空3、说说“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”的原因。【拓展】拓展补充 · 逆温现象 认真观看视频，然后讨论回答问题。学生读课本完成表格。学生分组讨论，完成两道探究题。学生读课本完成表格。学生完成3道练习题。 1.创设情境，激发学生学习的兴趣。2.提出问题，引发学生对于地球内部结构的疑问，从而引出本节课的课题。提高学生的自主学习能力，有些问题，学生通过看课本自己就能解决。从而提高课堂效率。“大气的组成与垂直分层”本身难度不高，但知识点的关系比较复杂，通过信息提炼，尽可能把知识结构化，清晰化，方便记忆，理清知识脉络。通过探讨探究，更深刻理解大气成分变化对人类产生的影响，从而引导学生树立人地协调观。提高学生的自主学习能力，有些问题，学生通过看课本自己就能解决。通过练习题来检查学生的自学情况。
课堂练习 在对流层中，大气的组成并不是固定不变的。据此回答1～2题。1．大气中含量虽很少，却是天气变化重要角色的物质是( )A．二氧化碳和臭氧 B．氩和氖C．水汽和杂质 D．氮和氧2．由于人类活动造成的大气污染，已导致大气中一些成分比例发生明显变化，表现在( )A．臭氧增多 B．氧气增多C．水汽增多 D．二氧化碳含量增加读“大气垂直分层示意图”，完成3～5题。 3．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．④4．对无线电短波通信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5．2018年4月20日我国发射的“天舟一号”飞船的运行轨道所在的大气层( ) A．气温在－50 ℃到20 ℃之间 B．气温随高度增加平稳下降 C．最低气温约为－80 ℃ D．最高气温约为40 ℃
课堂小结
板书
课外拓展/课外阅读内容 搜集资料了解人类活动对大气层的影响。1、大气中二氧化碳含量的变化与人类活动2、大气中臭氧含量的变化与人类活动
教学反思 本节课主要是设计问题或是设计表格，以学生自学或小组讨论为主，这节课内容比较简单，可以锻炼学生的自学能力，最后通过几道问题来检查学生的掌握情况。一个课时的时间，完全可以完成任务。
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2.1 大气的组成和垂直分层 练习题
一、选择题（4分/题，共76分）
2021年9月17日，神舟十二号载人飞船搭载聂海胜、刘伯明、汤洪波三名航天员，安全返回位于内蒙古巴丹吉林沙漠的东风着陆场，至此，中国空间站建造阶段首次载人飞行任务取得圆满成功。下图为大气的垂直分层示意图。完成下面小题。
1．飞船经过大气层在垂直方向上的温度变化曲线是（ ）
A．① B．②
C．③ D．④
2．飞船返回地球过程中，下列叙述正确的是（ ）
A．着陆地区年太阳辐射比北京强
B．经过高层大气时由于气温高被燃烧
C．自上而下经过臭氧层——电离层
D．经过对流层时像一颗流星划过天空
读北半球大气上界太阳辐射分布图，完成下面小题。
3．图中关于“大气上界”的说法正确的是（ ）
A．高空25km以下 B．2000-3000km的高空
C．80-120km的高空 D．50-55km的高空
4．大气上界太阳辐射的分布规律是（ ）
A．北半球由低纬向高纬递减 B．南半球由高纬向低纬递减
C．北半球由低纬向高纬递增 D．南半球由高纬向低纬不变
研究表明，对流层顶高度与对流活动强弱密切相关。下图示意青藏高原对流层顶气压的月平均变化。据此完成下面小题。
5．导致青藏高原地区春季对流层顶高度变化的主要原因是（ ）
A．太阳辐射增强 B．植被覆盖率提高 C．大气降水增多 D．冷空气势力增强
6．青藏高原地区对流层顶高度最大的月份是（ ）
A．2月 B．5月 C．7月 D．12月
2021年11月10日，一名28岁的法国男子站在父亲驾驶的热气球顶部，随着气球缓缓上升，最终在气球上升到4016米时，拍下了精彩瞬间，打破了自己曾经创造的该项目的世界纪录。如图为该男子当时自拍的照片。完成下面小题。
7．该名男子拍照时所在的大气层（ ）
A．臭氧含量较多 B．适合航空飞行
C．厚度大致均匀 D．天气复杂多变
8．大气中（ ）
A．氧是地球生物体的基本成分 B．二氧化碳是光合作用的基本原料
C．氮是维持生命活动必需的物质 D．杂质不参与天气变化
科学研究发现，适当的缺氧环境（大气含氧量比为73％—78％），有利于激发耐力型运动项目参与者的运动潜力，但大气含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。下面表1示意我国部分高原训练基地的位置，表2反映了不同海拔与海平面的含氧量比。完成下面小题。
表1
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 101°31＇E 102°41＇E 117°22＇E 102°48＇E
纬度 35°52＇N 36°40＇N 25°01＇N 40°36＇N 24°53＇N
表2
海拔/m 0 1000 2000 3000 4000
含氧量比/％ 100 89 78 70 61
9．表1中五个地点被选为我国高原训练基地的主要条件是（ ）
A．空气质量较好，环境优美 B．集训期间受外界干扰较少
C．体育基础设施比较完善 D．海拔较高，大气含氧量比较低
10．目前世界上最优秀的中长跑运动员主要来自非洲埃塞俄比亚高原地区，其主要原因是该地区（ ）
A．空气湿润，水汽含量高 B．气温高，适宜训练耐高温能力
C．地形平坦，场地开阔 D．地处高原，有适宜的缺氧条件
“寻找古文化，发现古文明，促进世界文化联系”。2022年暑假期间，上海某中学调研团队乘坐飞机从上海（30°N，120°E）向西沿图示飞行路线游学，以寻求世界文化之根，促进世界和平。下图为该团队在假期游学中飞机的飞行线路和所调研的城市图。据此完成下面小题。
11．从上海到阿布扎比段，飞机遇到了严重的南亚飓风，当时飞机位于（ ）
A．臭氧层 B．对流层 C．平流层 D．高层大气
12．在阿布扎比，飞机平稳飞行时的飞行高度应不低于（ ）
A．18km B．10km C．8km D．4km
辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4000多米，冬季辐射逆温现象多发。下图为辐射逆温的生消过程图，据此完成下面小题。
13．冬季易加强辐射逆温的地形是（ ）
A．山峰 B．平原 C．谷地 D．丘陵
14．黄河源地区辐射逆温常出现的时间和天气状况是（ ）
A．日落前后，大风呼啸 B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾 D．日出之前，晴朗无风
读图，完成下面小题。
15．图中曲线表示的是（ ）
A．臭氧层的高度 B．对流层的高度
C．对流层气温的变化规律D．平流层气温的变化规律
16．对图中甲、乙两处的叙述,正确的是（ ）
A．甲处大气厚度稳定
B．乙处的气温高于甲处
C．甲处的水汽含量高于乙处
D．甲、乙两处同为下沉气流
民航客机飞行分起飞阶段、降落阶段、巡航阶段。北京时间2021年9月25日，孟晚舟女士乘坐的政府包机国航CA552航班从加拿大起飞，飞跃北极上空，当晚顺利降落深圳（22°32′N，114°03′E）宝安国际机场，在被加拿大非法拘押1028天后，终于回到祖国的怀抱。据此完成下面小题。
17．平流层适宜飞机巡航的主要原因是（ ）
A．大气以平流运动为主，大气的能见度好 B．水汽含量多，但杂质少，水汽不易成云致雨
C．存在多个电离层，有利于保持与地面的短波通信 D．气温下高上低，大气稳定
18．孟晚舟女士回国乘坐的包机，其飞行经过的大气层依次是（ ）
A．一直在平流层飞行 B．对流层—平流层—对流层
C．平流层—对流层—平流层 D．一直在对流层飞行
19．该航线所经地区大气对流层顶部高度的变化是（ ）
A．高度递增 B．高度递减 C．先降后增 D．先增后降
二、综合题（24分）
20、读大气的垂直分层图，回答下列问题。（10分）
(1)从图中分析，B层是 。
(2)A层气温随高度的升高而 ，
(3)有利于飞机飞行的是 层，对无线电通信有影响的是 层（填字母）。
(4)大气对太阳辐射的削弱作用主要出现在 （填字母）
21、阅读图文材料，回答问题。（14分）
材料2021年4月22日，习近平主席以视频方式出席领导人气候峰会，发表《共同构建人与自然生命共同体》的重要讲话。强调中国坚持走生态优先、绿色低碳的发展道路，力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。下图是近150年来二氧化碳含量的变化及气温的变化。
(1)简述近150年来二氧化碳含量的变化与全球气温变化特点。
(2)分析大气中二氧化碳增多的主要原因。
(3)为实现“碳达峰”和“碳中和”承诺，作为中学生，你可以采取哪些行动？
参考答案：
1．B 2．A
【解析】1．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别对应对流层、平流层、高层大气。在对流层，气温随海拔升高而降低；在平流层，气温大致随海拔升高而升高；在高层大气下部，气温随海拔升高而降低，在高层大气的上部，气温随海拔升高而升高。同时，对流层顶部的气温不可能达到约－90℃。综上分析，B正确，ACD错，故选B。
2．着陆地区位于内蒙古巴丹吉林沙漠的东风着陆场，纬度与北京相当，但气候干旱，降水少，多晴天，年太阳辐射比北京强，A正确；高层大气的气温低，不会是因为气温高而被燃烧，B错误；电离层位于高层大气、臭氧层位于平流层，因而自上而下经过电离层——臭氧层，C错。经过对流层时速度大大减缓，飞船速度相对较慢，不会产生因摩擦而发光的现象，流星现象主要发生在高层大气，D错误。故选A。
3．B 4．A
【解析】3．根据所学知识可知，太阳辐射进入大气后会被削弱，图中大气上界指的是2000～3000公里的高空，这个高度大气密度与星际气体密度约基本一致，在这里太阳辐射未进入大气层，不会被削弱，B正确；高空25km以下为低层大气，A错误；80-120km的高空属于高层大气，空气密度小，但未接近星际密度，C错误；50-55km的高空，为平流层，D错误；故选B。
4．据图可知，北半球大气上界太阳辐射由低纬14×109J/m2递减至高纬度5×109J/m2，A正确，C错误；同理可推知，南半球大气上界太阳辐射的分布规律是由低纬向高纬递减，BD错误；故选A。
5．A 6．C
【解析】5．由材料及所学知识可知，对流层顶的气压值下降，说明对流层顶高度上升；根据图中曲线，春季气压值下降，说明青藏高原地区对流层顶高度上升。春季，直射点北移，太阳辐射增强，北半球各地气温回升，导致对流层顶高度上升，A正确；植被覆盖率提高和大气降水增多会造成近地面温度回升减缓，不是主要原因，BC错误；冷空气势力减弱，D错误。故选A。
6．由材料及所学知识可知，在垂直方向上，海拔升高，气压降低；说明对流层顶的气压越低，对流层顶高度越大。根据图中曲线，7月气压值最低，青藏高原地区对流层顶高度最高，C正确，ABD错误。故选C。
7．D 8．B
【解析】7．根据题意，男子拍摄照片的高度为4016米，而对流层在低纬度地区平均高度为17～18千米，在中纬度地区平均为10～12千米，极地平均为8～9千米，所以男子拍照时所在的大气层为对流层，对流层天气现象最复杂，D正确；臭氧层位于平流层，A错误；平流层适合航空飞行，B错误；对流层的厚度随地理纬度和季节而变化，C错误。故选D。
8．氧是维持生命活动必需的物质，氮是地球生物体基本成分，A错误；二氧化碳是光合作用的基本原料，B正确；氮是地球生物体的基本成分，不是维持生命活动必需的物质，C错误；大气中的杂质是降水形成中的凝结核，参与了天气变化，D错误。故选B。
9．D 10．D
【解析】9．根据材料可知，适当的缺氧环境（大气含氧量比为73％—78％），有利于激发耐力型运动项目参与者的运动潜力。表1中五个地点海拔均在2000m左右；结合表2可知，这些训练基地与海平面的大气含氧量比应在78％左右，有助于激发运动员的运动潜力，D项正确，排除ABC。故选D。
10．埃塞俄比亚高原地区的中长跑运动员之所以成绩优秀，主要是因为该地区地处高原，有适宜的缺氧环境，利于长跑运动员训练，D项正确。埃塞俄比亚高原海拔较高，气候较为凉爽，高温环境不明显，B项错误；空气湿润和地形平坦不是中长跑运动员训练的有利条件，A、C项错误。故选D。
11．B 12．A
【解析】11．南亚飓风属于天气现象，应发生在对流层，B正确；臭氧层位于平流层，平流层、高层大气没有天气现象，ACD错误。故选B。
12．读图可知，阿布扎比位于北回归线附近，属于低纬度，对流层高度为17~18千米，故飞机平稳飞行时的飞行高度应不低于18千米，才能进入平流层，A正确；10km、8km、4km都位于对流层，不利于高空飞行，BCD错误。故选A。
13．C 14．D
【解析】13．冬季在谷地或盆地形成辐射逆温的时候，由于坡地近地面空气冷却，冷空气沿斜坡地形沉入谷底或盆地，则可加强因辐射冷却作用而形成的逆温效应，C正确；山峰被周围大气包围，山峰与大气的接触面小，大气的交换频繁，山峰地面温度降低对周围大气影响较小，不易形成逆温，A错误；平原地形平坦开阔，能形成辐射逆温但不能加强辐射逆温，B错误；丘陵海拔较低，地形起伏平缓，空气流动性也较强，不易形成逆温，D错误。故选C。
14．黄河源地区辐射逆温出现时地面温度低，近地面气温低，一天中日出之前气温最低，晴朗无风，空气流动性差，近地面大气易受冷地面的影响，D正确；日落前后、正午时刻地面温度较高，近地面大气气温较高，AB错误；浓云迷雾，大气逆辐射强，地面不易强烈辐射冷却，C错误。故选D。
15．B 16．C
【解析】15．臭氧层是存在于平流层中，海拔高度接近50km，故A不符合题意。从图中看出，0-30°之间高度，即为低纬厚度约17~18千米；30-60°即为中纬厚度约10~12干米；60-90°即为高纬厚度约8~9干米。符合对流层大气厚度随纬度变化而变化的特征，故为对流层的厚度，故B正确。对流层气温的变化规律是随高度的增加而递减，故C不符合题意。平流层气温的变化规律是随高度的增高而递增，故D不符合题意。故选B。
16．该曲线从赤道向高纬递减，赤道地区高度为17-18干米，高纬度地区高度为8-9干米，因此可知该曲线表示对流层的高度。乙处大气厚度稳定，A错；乙处接近对流层顶部，高度比甲处高，气温比甲处低，B错误；水汽主要分布在对流层，平流层几乎没有水汽，因此甲处的水汽含量高于乙处，C正确；甲处以对流运动为主，乙处以平流运动为主，D错误；故选C。
17．A 18．B 19．C
【解析】17．平流层中上部由于有臭氧层强烈吸收太阳辐射中的紫外线，导致气温随着海拔升高而升高，气温下冷上热，存在逆温现象，大气稳定，大气以平流运动为主，同时，平流层的水汽含量和杂质含量稀少，天气晴朗，大气的能见度好，有利于飞机巡航飞行，A正确，BD错误。电离层位于高层大气，C错。故选A。
18．飞机的起飞和降落需要穿越对流层，绝大部分时间位于平流层，所以飞机从起飞到中途到最终降落，飞行的大气层依次是对流层—平流层—对流层，B正确，ACD错误。故选B。
19．根据材料信息可知，该航线起飞在中纬度地区，经过北极高纬度，最终到达我国深圳(低纬度地区)。对流层的厚度从低纬向高纬逐渐变薄，其顶部高度逐渐变低。所以该航线所经大气对流层顶部的高度变化是先降后增，C正确，ABD错误，故选C。
20、(1)平流层
(2)递减/降低
(3) B C
(4) A
21、(1)二氧化碳含量：持续上升，1950年以来上升更快。气温：波状上升。
(2)燃烧化石燃料和毁林开荒。
(3)节约能源资源；践行绿色消费；选择低碳出行；分类投放垃圾；减少污染产生；呵护自然生态等。
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