第三章 地球上的大氣第一節 大氣的組成與垂直分層【教學目標】1.運用大氣層氣溫隨高度變化示意圖，探究分析大氣各層的溫度變化特點及成因，提升綜合思維。2.通過課外觀察，了解對流層大氣的特殊現象，如逆溫、霧霾等，并能運用相關原理解釋地理現象，提升綜合思維和地理實踐力。3.根據所學知識和原理，了解臭氧層對人類的重要意義，關注霧霾問題和全球變暖現象增強環保意識，樹立人地協調觀。【教學設計案例】【引入新課】地球是宇宙中既普通又特殊的一顆行星，特殊的是它擁有生命，而正是因為有了大氣才使得生命的形成有了可能，從今天開始我們一起學習第三章《地球上的大氣》。讀教材第66頁，思考：地球表面的大氣對地球上的生命有什么意義？圍繞在地球周圍的厚厚的大氣層，會對地球自然環境產生深刻的影響。例如，地面上的水蒸發成水汽進入大氣，大氣中的水汽又凝結成雨、雪等降落到地面，使地球上的水循環不止。又如，增溫、降溫、刮風、下雨等天氣現象，滋養著萬物生靈，但也會帶來災害。大氣是地球自然環境中最活躍的組成部分。今天這節課，我們先了解一下大氣的組成和結構。【圖片導入】（教師首先展示霧霾天氣照片）地球大氣中出現了如圖所示的天氣現象，請問這是什么現象？（霧霾天氣）【教師引導】這說明大氣的組成物質有了什么變化呢？大家想一想，在我們周圍的大氣中，除了純凈的空氣，還有些什么物質？讀“干潔空氣的主要成分表”，回答下列問題：氣體成分體積分數/%質量分數/%氮（N2）78.0875.52續表氧（O2）20.9423.15氬（Ar）0.931.28二氧化碳（CO2）0.030.051.干潔空氣的主要成分是什么？各有什么作用？氧是人類和其他好氧生物維持生命活動所必需的物質，氮是地球上生物體的基本成分。大氣中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量雖少，但對地球上的生命活動和自然環境有著重要作用。二氧化碳是綠色植物進行光合作用的基本原料，并對地面起保溫作用。臭氧能大量吸收太陽紫外線，保護地球上的生命免受過多紫外線的傷害，被譽為“地球生命的保護傘”；而穿透大氣射到地面上的少量紫外線，又能起到殺菌的作用。2.除了氮氣和氧氣，干潔空氣中還有哪些氣體呢？各有何作用？【學生思考】空氣中的水汽和固體雜質又有什么作用？空氣中的水汽和固體雜質是引起天氣變化的重要因素。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，這些天氣現象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。大氣中水汽和固體雜質的含量因時因地而異。水汽和雜質的時空分布規律是怎樣的？【板書】【學生討論，教師歸納】水汽分布規律：水平方向上，海洋上空高于陸地上空，濕潤地區上空高于干旱地區上空；垂直方向上，一般自地面向高空逐漸減少；時間分布上，濕潤地區一般夏季多于冬季。雜質分布規律：一般而言，近地面陸地多于海上，城市多于鄉村，冬季多于夏季。地理事物的分布規律有空間分布規律和時間分布規律，我們在思考的時候要有這種綜合思維的素養觀念。然而，大氣的組成成分并不是固定不變的，人類活動造成的大氣污染，使大氣的成分發生了越來越明顯的變化。【提供材料】材料一由于煤、石油等礦物燃料的使用越來越多，人類社會每年向空氣中排放的二氧化碳總量在過去三十年里增加了一倍，再加上大量森林被砍伐，綠色植物通過光合作用吸收二氧化碳的量相應也有所減少，導致大氣中二氧化碳的濃度在過去三十年里增長了12%。材料二氯氟烴是一種人工合成的化合物，主要用于制冷劑、火箭推進劑等，到20世紀80年代中期，全球氯氟烴的年消費量已達到100萬噸。但是由于氯氟烴對臭氧層會產生破壞，從1996年1月1日起，氯氟烴化合物正式被禁止生產。【思考問題】大氣組成成分的這種變化，會產生什么影響？【學生回答】從材料一得知，如果空氣中二氧化碳濃度繼續增加，地球持續不斷變暖，將使極地冰雪融化、海平面上升，世界上的許多桑田將變成滄海，對人類生存產生嚴重影響。從材料二得知，氯氟烴給人類帶來的危害是破壞了大氣中的臭氧層，這可能導致皮膚癌等疾病的發病率上升。【教師小結】由于人類活動造成的危害是全球性的，目前已引起了國際社會的高度重視，世界各國紛紛采取措施，保護全球的大氣環境。【課堂活動】完成教材第68頁的活動認識霧與霾的區別，并舉例說明霾天氣對我們生活的影響。（略）【提出疑問】中國古詩中有“高處不勝寒”這樣的詩句，地球大氣層是否都是“高處不勝寒”呢？接下來，我們來學習大氣垂直分層的相關內容。【學生討論】讀教材圖3-3“大氣垂直分層示意”（教材第69頁圖3-3，PPT展示），并閱讀課文，思考以下問題：1.地球大氣共分為哪幾層？2.在不同緯度，對流層高度是否一樣？為什么？3.對流層和平流層的氣溫如何隨高度而變化？原因是什么4.在對流層和平流層中，大氣運動的特點是什么？5.對流層和平流層大氣與人類活動有何關系？6.為什么說平流層是人類生存環境的天然屏障？7.高層大氣與人類活動有哪些關系？【教師小結】1.地球大氣自下至上可分為對流層、平流層和高層大氣。2.不同緯度的對流層高度不一樣。低緯度地區，地面受熱多，對流活動旺盛，因而對流層的高度高；高緯度地區，地面受熱較少，對流活動較弱，所以對流層的高度低；中緯度地區對流層的高度則適中。3.對流層內，氣溫隨高度升高遞減；平流層內，氣溫隨高度升高遞增。因為這兩層的熱源有所不同。對流層大氣的熱量絕大部分直接來自地面，因此，離地面越高的大氣，受熱越少，氣溫越低，氣溫垂直遞減率約為0.6℃/100米；而平流層大氣由于含有臭氧，能大量吸收太陽紫外線，使氣溫隨高度增加而上升。4.在對流層中，空氣上冷下暖。而底部熱的地方氣溫高，空氣密度小，容易產生空氣的上升運動；冷的地方因有空氣流向熱的地方，從而產生下沉運動，這樣就形成了大氣的對流運動。所以，對流層中的大氣以對流運動為主。而平流層上熱下冷，大氣穩定，不易形成對流，因此以水平運動為主。5.由于對流層大氣最靠近地面，幾乎集中了全部的水汽和雜質，在大氣對流過程中，容易形成云、雨、雪等天氣現象。因此，對流層天氣現象復雜多變，與人類的關系最為密切。而平流層大氣穩定，且水汽和雜質極少，故云、雨現象近于絕跡，天氣晴朗，有利于高空飛行。6.因為平流層中的臭氧能大量吸收太陽紫外線，保護地球上的生命免受過多紫外線的傷害，是人類生存的天然屏障。7.地球外60~500千米的大氣層，有若干電離層。電離層大氣處于高度電離狀態，它們就像一面反射無線電波的鏡子，使無線電波在地面和電離層之間多次反射，從而實現了遠距離無線電通信。列表歸納：大氣分層高度特點與人類關系氣溫的垂直變化空氣運動特點高層大氣平流層頂以上的大氣層密度小，氣壓小，氣溫高電離層能反射無線電波平流層對流層頂至50~55千米隨高度增加而遞增以水平運動為主利于高空飛行對流層低緯：17~18千米中緯：10~12千米高緯：8~9千米隨高度增加而遞減對流運動強烈天氣現象復雜多變【課堂活動】高層大氣的氣溫可以達到1000℃以上，為什么運行在其中的人造衛星不會被燒毀？（教師展示相關圖片材料，學生討論）【教師小結】高層大氣雖然氣溫可達1000℃以上，但由于空氣極其稀薄，且每個空氣分子所攜帶的熱量相當少，所以高層大氣中總的熱量也非常少，摩擦產生的熱量也很少，不足以把人造衛星燒毀，而且人造衛星的外殼往往是由可以強烈反射太陽輻射的材料制作而成。我們要搞清楚溫度與熱量是兩個不同的概念。【課堂活動】完成教材第72頁的活動，了解逆溫現象及其對近地面空氣質量的影響【教師講解】正常情況下，在對流層中每上升1000米，氣溫下降6℃，但由于某些原因，對流層的局部地區會出現氣溫隨高度升高而變髙的現象，稱為逆溫現象。請思考，逆溫現象的出現，會導致該層大氣的運動狀況發生怎樣的變化？（阻礙空氣的對流運動。）那么，當對流層中出現逆溫現象時，會對近地面的空氣質量產生什么影響？【教師小結】若對流層的局部出現逆溫現象，會抑制空氣的對流運動，導致近地面污染物不易擴散，造成大氣污染，空氣質量下降。接下來，我們來觀察三幅煙囪的煙流分布圖，思考三幅圖對應的大氣層是否有出現逆溫現象，如果出現，發生在哪幅圖，請畫圖示意。逆溫現象能加劇大氣污染的程度，20世紀世界八大公害事件中，有多起事件與逆溫現象密切相關，請同學們課后上網查詢一下，世界八大公害事件中哪些與逆溫現象有關。人們是這樣比喻地球上的大氣