(共21张PPT)
自然地理实践——地球上的大气
大气圈的组成与结构（课例1）
17世纪初，比利时化学家范·海尔蒙特发现木炭燃烧后除了产生灰烬，还产生了不能保存在容器中、不可见的物质。
通过实验证明这种气体不助燃，烛火在其中会熄灭，与地窖中致人昏迷甚至死亡的气体一样，海尔蒙特把这种气体命名为gas sylvestris(森林之精)。
科学小故事
课程标准要求
运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。
学习目标
1.通过阅读大气成分发现历程的图文资料，了解大气的组成及其作用。结合CO2体积分数变化的案例，会分析大气成分的变化与人类生产和生活的相互影响。
2.通过阅读《热气球飞行家》有关材料，联系菲利克斯跳伞运动，说明各层大气的主要特点，并会分析大气垂直结构与生产、生活的相互联系。
3.通过了解人类探究大气成分、垂直分层的相关科学进程，激发学生探究科学本质的热情，培养学生科学探究精神并树立投身科学发现的理想。
25千米以下
一、
大气成分探究史
---------大气圈的组成
1790
17世纪中叶
大 气 成 分 探 究 史
17世纪中叶
1777年
拉瓦锡（法）
拉姆塞（英）
1895年——1898年
赫歇尔（英）
1782年
戴维（英）
1888年
海尔蒙特（比利时）
17世纪初
二氧化碳
氮气、氧气
氢气
甲烷
氦、氩、氖等稀有气体
… …
大气各成分的作用
大气组成 体积占比（％） 主要作用
干 洁 空 气 主要 成分
21
次要 成分 氩气 0.93 稀有气体、惰性气体，对生命无害
0.03
水汽
固体杂质
O3
N2
O2
CO2
自主学习1
成云致雨的必要条件、反射、散射太阳辐射，降低温度
生物体内蛋白质的基本成分
维持生命活动的必需物质
植物光合作用的原料；调节地表温度
吸收紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”
成云致雨的必要条件，对地面保温
降水三要素
水汽
固体杂质
降 温
78
CO21740-2000年体积分数变化
自19世纪中后期全球平均气温升温图
大气中二氧化碳含量增加，使得地面和低层大气温度上升，产生温室效应，引起全球气候变暖，引发一系列的生态环境问题，进而对人类的生产生活造成巨大影响。
思考：1740年以来CO2含量增多的原因可能有哪些？
煤、石油等矿物燃料的使用，人类向大气排放的二氧化碳急剧增加；同时，大量森林被砍伐，绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳的量减少，导致大气中二氧化碳的浓度在过去的30年里增长了12％。
青藏高原瓦里关全球大气本底站
我国“大气一号”卫星
二、
大气垂直分层探究史
---------大气圈的分层
阅读图文资料，科学家格莱舍发现了什么大气现象及变化，进而推测大气具有分层结构的。
随着热气球升至344米，他们碰上了第一团乌云，没多久他们就置身乌云中，而这时阵阵雷声传来，很快什么都看不见了。
他们决定飞得更高离开乌云，不一会雨就停了，瞬间阳光普照。
很快就到了8000米，热气球的表面，结起了厚厚的冰，男人出现了缺氧反应，神志不清。
大气垂直分层探究史
19世纪
科学家使用热气球测量大气的温度，发现直到10km左右的高空大气的温度都是随着高度的升高而降低的。这为理解大气结构层次提供了基础数据。
热气球
20世纪初
火箭和人造卫星
火箭和人造卫星的发明使得人类能够到达更高的高度，进一步探索更高气层，如中间层、热层和散逸层。
探空气球的发明给科学家们的科研活动提供了新的可能。利用探空气球，科学家们发现了平流层.
探空气球
更准确地测量不同高度的大气层，还使得人类能够直接观测到大气层的物理特性。
航空、航天器的发展
二十世纪60年代后
二战后
大气垂直分层示意图
气温（℃）
高度（千米）
-100
-50
0
50
100
12
40
60
80
100
120
对流层
50～55
电离层
高
层
大
气
臭氧层
读课本P27-28文字资料、图2-1-2“大气垂直分层示意”，自主思考以下问题:
1.地球大气圈自下而上共分为哪几层
2.读出对流层的高度范围，判断其气温随高度如何变化 气流运动具有什么特点
3.读出平流层的高度范围，判断其气温随高度如何变化 气流运动具有什么特点 为什么说平流层是人类生存环境的天然屏障
4.读出高层大气的高度范围，气温随高度如何变化 与人类有哪些关系
平流层
自主学习2
分层 高度范围 主要特点 原因
以平流运动为主
对流层
平流层
高层大气
地表至12km
（随纬度和季节发生变化）
对流层层顶至50-55km
50-55km到大气层的边缘（2000-3000千米）
约占整个大气质量的3/4，密度较大，集中了几乎全部的水汽与固体杂质
气温随高度增加而降低，以对流运动为主
复杂多变，云、雨、雪发生在这一层
气温随高度增加而增加
气流稳定，能见度高，天气晴朗
是飞机理想空域
大气密度很小
对无线电通信有重要作用，宇宙火箭、人造卫星等在此层
80-500千米有若干电离层能反射无线电短波
离地面远，引力小
该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线增温
该层大气上热下冷，大气稳定
几乎全部水汽、固体杂质集中在该层对流运动易成云致雨
受重力作用的影响，集中到大气底部
地面是对流层大气的直接热源，上冷下热利于对流运动。
合作探究1：请同学们分析大气各层主要特点产生的原因。
观看菲利克斯自由落体影像，关注与大气相关的信息，思考并完成合作探究2。
1.氦气球从地面升至39千米依次经过了大气层的哪几层？
2.菲利克斯的宇航服具有以下装备及功能，说出设计的理由。
装备及功能 设计理由
外表绝缘
密封内层填充加压氧气
护目镜，装有温度调节器
遮阳板
平流层气温寒冷，护目镜防止雾霜影响视线：温度调节器是因为平流层温度低且下降过程中温度有较大的变化。
合作探究2：请同学们根据视频信息及所学知识，解决以下问题。
主要防止急速下落过程中与大气摩擦起电，能经受住极寒
平流层气温低、气压低且氧气稀薄
平流层紫外线强烈，防止阳光灼伤眼睛
对流层、平流层
3、菲利克斯纵身一跃，在下落之初为什么感受不到明显阻力？当他感到风声呼啸时，应该接近大气层的哪一层？为什么？
4.为直播菲利克斯跳伞运动，太空舱外安装了多个摄像头，每个摄像头都装配冷却系统以便散热。为什么航天设备在太空无法自行散热？
5、菲利克斯与地面的通信，与大气层哪一部分有关？这一层大气的在哪里？
39千米的高空处于平流层，大气稀薄，密度低，空气对下落运动阻力很小。对流层位于大气层的最下层，集中了四分之三的大气质量，大气密度大，所以当他感受到呼啸的风声时，应该接近了对流层。
航天设备在运行过程中会产生大量热量，同时也会接受太阳辐射。而太空中，由于没有空气和其他介质，热传导和热对流几乎不存在，所以只能通过一套有效的温度控制系统被动散热，来维持仪器设备正常工作所需的适宜温度。
与高层大气中的电离层有关。
实验作业
作业题目：设计一个实验来模拟对流层的对流运动。
要求：制作一个视频录制全部过程，包括实验步骤描述、所需材料准备和实验过程。
理清关系
大气组成
垂直分层
对流层
平流层
高层大气
大气
干洁空气、水汽、
固体杂质
人类活动
2020年12月17日，“嫦娥五号”返回舱在距地面高度约120km处高速进入地球大气层，实施初次气动减速。下降至预定高度后，返回器向上跃出大气层。之后，返回舱再次进入大气层，实施二次气动减速，在距地表50km的高度返回舱与大气层激烈摩擦。下图示意“嫦娥五号”探测器返回路径。据此完成下面小题。
1．“嫦娥五号”初次进入大气层进行减速时位于（ ）
A．对流层 B．平流层 C．臭氧层 D．高层大气
2．“嫦娥五号”在距地表50km降落至地面的过程中气温变化是（ ）
A．持续降低 B．先降低，后升高
C．持续增高 D．先升高，后降低
3．下列关于平流层的叙述，正确的是（ ）
A．能反射无线电短波 B．大气运动以垂直运动为主
C．臭氧吸收紫外线而增温 D．气温随高度升高而降低
诊断测试评价
D
B
C
根据课程标准要求、教学目标，参照学业质量标准等，制定的评价目标，请同学们自我评价本节学习效果。
评价目标 水平1 水平2 水平3
说明大气的组成，说明部分大气成分与生产、生活的联系。 能说出大气的部分组成及作用 能准确说出大气的主要组成及含量，并说明大气主要成分的作用 能准确说明大气的主要成分、含量及作用。并能结合具体案例说明人类活动与大气组成之间的相互关系。
说明大气的垂直分层，及其与生产、生活的联系。 能说出大气的垂直分层名称，并从气温、大气运动状况等角度说明各层特点。 能从与大气有关的现象入手，分析大气的垂直分层及其与人类活动的关系 能在真实案例和问题情境中应用大气垂直分层特点的知识解释人类活动与大气现象的密切联系。
学习效果评价
