第二章 第一节大气的组成和垂直分层--人教版高中地理必修第一册教学课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第一节 大气的组
成和垂直分层
第二章 地球上的大气
地理
学习目标
①结合生活、生产的实践经验，了解大气的组成成分并掌握它们的作用。
②绘制大气垂直分层示意图，掌握大气层的结构，理解各层的特点及与人类活动的关系。
③结合实例，说明人类活动对大气成分与含量的影响。
学习重难点
重点：
1.低层大气的组成及其作用。
2.大气垂直分层结构中各层特点。
难点：
气温的垂直变化和空气运动特点的原理。
“坠落人”鲍姆加特纳
2012年10月14日，奥地利“坠落人”鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空；约3小时后，他上升至39千米高空；随后，他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人。
他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。
39千米高空的大气与地面大气有哪些不同？
鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？
图2.1 自由落体状态中的鲍姆加特纳
导入新课
新课讲授
如今的大气是地球长期演化的结果，在短时期内不会有明显的变化
干洁
空气
水汽、
杂质
大气
水汽
含量很少且不固定，随时间、空间及气象条件而变化。
杂质
含量很少，随时间、空间和天气条件而变化。
干洁空气
大气中不包含水汽和杂质的整个混合气体。
成云致雨的必要条件
一、大气的组成
1.大气是多种气体的混合物
新课讲授
干洁空气
干洁空气成分的体积分数（25千米以下）
氧气
21%
氮气
78%
其他气体
人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
O2
N2
地球上生物体的基本元素
Co2
绿色植物进行光合作用的基本原料；具有保温作用
O3
大量吸收紫外线，地球生物的保护伞
低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体
新课讲授
水汽和杂质
含量很少，却在天气变化中扮演重要的角色。
水的相变形成云、雨、雾、雪等天气现象；同时吸收和释放热量，影响地面和大气温度；
凝结核是成云致雨的必要条件。
新课讲授
大气中的成分是一成不变的吗？哪些成分可能发生变化？
充足的水汽
凝结核
气温降低
例如气流上升，空气中的水汽达到饱和状态。
新课讲授
拓展：降水形成的条件
二氧化碳——地面辐射影响气温。
臭氧——太阳辐射的紫外线影响气温。
水汽——直接影响地面和大气的温度。
思考：与气温有关的大气成分有哪些？
新课讲授
前
后
2.人类活动对大气成分的影响
人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，对生态系统和人类生存造成不利影响。
新课讲授
新课讲授
【问题探究】阅读材料，思考问题。
在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年的时间里二氧化碳体积分数增加了40%（图2.4)。二氧化碳体积分数的增加，基本上都来自化石燃料的燃烧和土地利用的变化（主要是毁林）。化石燃料燃烧，会释放二氧化碳；森林面积缩小，会减少森林对二氧化碳的吸收量。
1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数变化趋势怎么样？是怎样产生的？
变化趋势：
1.二氧化碳体积分数持续升高。
2.1960年至2011年，二氧化碳体积分数增长速度最快。
变化原因：
1.化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳）。
2.土地利用的变化（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量）。
大量燃烧化石燃料
CO2
增多
气温升高
全球变暖
极冰融化
海平面上升
淹没沿海低地
植被砍伐
新课讲授
活动探究
在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲的长跑运动员往往成绩优异，结合教材，试推测其原因。
新课讲授
【活动探究】了解大气含氧量减少对人体产生的影响
1.在中长跑项目中，非洲埃塞俄比亚、肯尼亚运动员往往成绩优异。在非洲地形图上找到这两个国家，归纳它们共同的地形特点，推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因。
成绩优异的原因：高原地形，海拔高，大气较稀薄，大气含氧量较低，适度缺氧有利于激发运动员的潜能。
地形特点：均以高原为主，海拔较高
新课讲授
大气的组成（低层大气）
了解大气含氧量减少对人体产生的影响
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。
高原训练基地都在这个范围内。适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力。如果在更高海拔处训练，大气含氧量急剧下降，超过了人体耐受力，反而使运动员的整体表现下降，损害运动员身体健康。
目前，世界公认的平原运动员进行高原训练的最佳高度为海拔1 800~2 400米。
表2．2 不同海拔与海平面的含氧量比 海拔/m 0 1 000 2 000 3 000 4 000
含氧量比/% 100 89 78 70 61
2018年3月12日，一架自孟加拉国飞往尼泊尔的客机在降落期间失事，造成数十人遇难。结合材料，探究下列问题。
平流层。该层中的臭氧层能够强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地球生物免受强烈紫外线的伤害。
空难多发生在起飞或降落阶段，这一阶段处于对流层中，对流层大气对流旺盛，天气多变。
新课讲授
【学生活动】
1.空难多数发生在飞行的哪一阶段 为什么飞得越高越安全
2.臭氧层位于大气的哪一层 为什么臭氧层被誉为“地球生命的保护伞”
我们的飞机在起飞过程中穿越云层，受垂直气流影响较为颠簸，请您不要害怕，坐好并确认您的安全带已经扣好系紧，调直座椅，我们将停止一切服务工作，在客舱或洗手间的旅客请就近坐下系好安全带，谢谢！问题：飞机到底应该飞行在什么高度才能避开颠簸呢？新课讲授根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异，可将大气分为三层，自下而上依次是对流层、平流层和高层大气。
二、大气的垂直分层
1.分层依据
高层大气
新课讲授
高层大气
大气垂直分层
温度 运动状况 和密度
高层大气
平流层
对流层
对流层
平流层
（1）大气层的特点及原因.
(特点:大气层的厚度、气温的变化、大气运动状况、天气情况)
（2）与人类关系
同学们分组现场讨论，派代表呈现结果。
新课讲授
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
温度/℃
海拔/km
12
50
2000~3000(大气上界)
气温
短波
平流层
高层大气
臭氧层
电离层
对流层
组成
干结空气质量的3/4，几乎全部的水汽和杂质，大部分污染物。
与人类关系
人类生产生活的位置，可形成风、云、雨、雪、雾等天气现象。
①随高度升高，温度（ ）
地面长波辐射
热
冷
地面长波辐射
④天气现象复杂
对流层——与人类活动最近、最密切的大气圈层
气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃。
③水汽、尘埃集中
②对流运动显著
（平均0~12km）
新课讲授
总结：对流层厚度的变化
纬度
17~18
10~12
10~12
8~9
8~9
N 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°S
厚度（KM)
5
10
15
20
夏季：厚
冬季：薄
随季节变化
随纬度变化
上海：夏季16千米
冬季11千米
对流层的厚度为什么存在时空差异？
地表气温差异导致对流强度不同。
（平均0~12千米）
新课讲授
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
温度/℃
海拔/km
12
50
2000~3000(大气上界)
气温
短波
对流层
平流层
高层大气
臭氧层
电离层
存在臭氧层，氧气稀薄，极少的水汽和杂质。
组成
与人类关系
无云、雨现象，能见度好，适合航空飞行。
总结：大气垂直分层——平流层（平均12~50千米）
①随高度升高，温度（ ）
臭氧层吸收太阳辐射
②大气稳定，以水平运动为主
热
③少水汽、尘埃、天气晴朗
④最佳飞行区
O3
该层臭氧吸收紫外线;
22~27千米臭氧达到最大值。
新课讲授
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
-80
-70
-60
-50
-40
-30
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-10
0
温度/℃
海拔/km
12
50
2000~3000(大气上界)
气温
短波
对流层
平流层
高层大气
臭氧层
电离层
小结：高层大气层特点及原因
特点 原因 与人类活动的关系
厚度
气温的变化 大气运动状况 平流层以上的大气到3000km
随着高度升高气温先下降再升高
底层没有吸收紫外线的臭氧,气温下降，85km以上有吸收更短波长的紫外线能力,温度又持续增长
流星 极光
80-500km有电离层能反射无线电波
高层大气
中间层
暖层（电离层）
外层（散逸层）
新课讲授
【学生思考】
目前高空跳伞的最高纪录由谷歌高管艾伦·尤斯塔斯保持着，他的跳伞高度是41 419米。
思考：艾伦·尤斯塔斯跳伞的大气环境与极限跳伞运动员有何不同？他需要携带哪些装备？
跳伞的高度不同，极限跳伞是位于对流层中，艾伦·尤斯塔斯跳伞位于平流层中；他需穿戴特制宇航服，以保证恒温、恒压和氧气的正常供应。
新课讲授
视频总结
气温随高度
升高而递减
气温
高度
气温随高度
升高而递增
气温
高度
在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高1 000米，气温降低6℃。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温。逆温造成局部上热下冷，大气层结稳定，使大量烟尘、水汽凝结物等聚集在它的下部，易产生大雾天气，使能见度变坏，甚至造成严重大气污染。
课堂拓展
逆温的类型及成因
类　型 成　因 特　点
辐射逆温 地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快 大陆上常年均可出现，尤以冬季最强
平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用 愈近地表，降温愈快
锋面逆温 冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部 出现于锋面附近
地形逆温 冷空气沿斜坡向低谷和盆地流动 出现于山谷或盆地
课堂拓展
辐射逆温的生消过程
逆温的危害
无论哪种条件造成的逆温，都会对大气质量造成很大的影响。这是因为逆温层的存在，造成局部大气上热下冷，阻碍了空气对流运动的发展，使大量烟尘、污染物、水汽凝结物等聚集在它的下面，能见度变差，空气污染加重，尤其是城市及工矿区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重的大气污染事件，如光化学烟雾。
课堂拓展
逆温的影响：
1.积极影响
（1）可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
（2）逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。
（3）逆温是一种气候资源，可应用于谷物种植，提高产量及质量。逆温层的出现有利于保持温暖湿润的局地气候，而冬季逆温层有利于生物越冬。
课堂拓展
（1）出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至造成交通事故。
（2）加剧大气污染。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，从而危害人体健康，如果位于盆地，将会更加严重。
（3）对航空造成影响。逆温现象如果出现在低空，多雾天气会给飞机起降带来麻烦。
2.消极影响
课堂拓展
课堂小结
大气的组成和垂直分层
一、大气的组成
1.干洁空气
2.水汽和杂质
①氮气
②氧气
③二氧化碳
④氩气
⑤臭氧
①水的相变
②凝结核
二、大气的垂直分层
1.对流层
2.平流层
3.高层大气
①高度
低纬度17~18千米，中纬度10~12千米，高纬度8~9千米
②组成
③特点
温度随高度增加而递减，空气对流运动显著，天气复杂多变。
①高度
②组成
③特点
①高度
②组成
③特点
对流层顶部至50~55千米的高空
气温随高度增加而上升；以平流运动为主，利于高空飞行
平流层顶部至2 000~3 000千米的高空
温度随高度增加先下降后上升；
流星体燃烧，形成流星现象；电离层影响无线电通信。
谢谢大家