大气的组成和垂直分层教案.docx

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1、大气的组成和垂直分层教学目的1. 了解大气的组成及其作用；生疏人类活动对大气成分的影响；知道大气的构造，把握对流层和平流层大气的特点。2. 培育读图、阅读和概括力量；运用比照法分析地理问题的力量。3. 了解人类活动对大气环境的影响和作用，树立人类与环境相互协调、走可持续进展道路的观念和意识。重点、难点1. 重点：大气主要成分的环境意义；对流层、平流层大气的特点；人类活动与各层大气的关系2. 难点：大气垂直分层的依据；对流层、平流层大气的特点。教材内容分析本章是表达人类生存与进展的自然环境的重要组成局部，与第一章地球的宇宙环境相 比，它所提醒的“人与自然“的关系更为亲热，说明为人类供给的生存空间

2、的条件更为宽阔。大气环境是人类三大环境，即大气、海洋和陆地环境之一，是海洋和陆地两环境的物质、能 量交换的动力和媒体。本节教材的涉前、涉后的学问较多，是整个单元的根底。如：臭氧对紫外线的吸取，二氧化碳的保温作用，人类活动对大气的影响等等，对于这些内容要主要不 要讲得太细，要点到为止，考虑到以后的教学。教学方法启发式；读图分析法；比照争论法；资料分析法课时安排：1.5 课时教学过程引入课：地球是宇宙中既一般又特别的一颗行星，特别的是它拥有生命，正是由于有了大气才使得生命的形成有了可能，从今日开头我们一起学习其次单元“大气环境”。课讲授：板书其次单元大气环境读书第 28 页，思考：地球外表的大气有

3、什么作用？板书引言围绕在地球四周的厚厚的大气，阻挡了来自宇宙和太阳的有害辐射，成为地球上生物生存不 可缺少的保护层；大气既供给了动植物维持生命活动所需要的各种气体，又对地球自然环境 产生深刻的影响。例如，地面上的水蒸发成水汽进入大气，大气中的水汽又分散成雨、雪等 降落地面，使得地球上的水循环不止。又如，增温、降温、刮风、下雨等大气现象，在漫长的地质年月里，不断地雕塑着地球外表的形态。假设地球上没有大气，也就没有生物界，没 有人类及其赖以生存和进展的自然环境。大气是地球自然环境最活泼的组成局部。过渡：下 面，我们先了解一下大气的组成和构造。板书第一节大气的组成和垂直分层一、大气的组成及其作用大家

4、想一想，在我们四周的大气中，除了纯洁的空气，还有些什么物质？ 读表 2-1，“干洁空气的主要成分“，答复以下问题：1 干洁空气的主要成分是什么？各有什么作用？氧是人类和一切生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的根本成分。大气中的微量成分二氧化碳和臭氧，含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进展光合作用的根本原料，并对地面起保温作用。臭氧能大量吸取太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的损害，被誉为“地球生命的保护伞”；而穿透大气射到地面上的少量紫外线，又对人们起到杀菌治病作用。 2除了氮和氧，干洁空气中还有哪些气体呢？各有何作用？思考：空气中的水

5、汽和固体杂质又有什么作用？是天气变化的重要角色。水汽的相变气态、液态、固态三者的相互转变，产生了云、雨、雾、雪等一系列天气现象，并伴随着热量的吸取和释放，直接影响地面和大气的温度。固体杂质作为分散核，是成云致雨的必要条件。大气中水汽和固体杂质的含量因时因地而异。大气的主要成分及作用干洁空气氮生物体的根本成分氧维持生命活动二氧化碳对地面起保温作用臭氧地球生命的保护伞固体杂质和水汽成云致雨的必要条件然而，大气的组成不是固定不变的，人类活动造成的大气污染，使大气的成分发生了越来越明显的变化。资料：（1） 由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再

6、加上大量砍伐森林，削减了绿色植物通过光合作用吸取二氧化碳的 力量，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了12。（2） 氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推动剂等，到 80 年月中期为止，全球氯氟烃的年消费量已到达100 万吨。提问：大气组成的这种变化，会产生什么影响？小结：1. 假设二氧化碳连续增加，地球持续不断变暖，对人类生存将产生严峻影响。它将使极地冰雪溶化、海平面上升，世界上很多的桑田将变成沧海。2. 氯氟烃给人类带来的危害是正在损害大气的臭氧层，导致全世界皮肤癌发病率上升和全球气温增高。由于人类活动造成的危害是全球性的，目前，已引起了国际社会的高度重视，纷纷实行措施，

7、保护全球的大气环境。二、大气的垂直分层思考：非洲最高的山峰乞力马扎罗山，地处赤道四周，山顶却终年积雪，这是为什么？气温随海拔高度的增加而递减，乞力马扎罗山海拔高接近 6000 米，因此，山顶气温很低， 终年积雪。大气的质量虽然只相当于地球质量的百万分之一，却分布在地球外围 20233000 千米的大气层中，在这厚厚的大气层中，气温随高度的增加是不是始终递减呢？读图 2-1“大气的垂直分层“图，并阅读课文，思考以下问题： 1.地球大气共分哪几层？2. 在不同纬度，对流层高度是否一样？为什么？3. 对流层和平流层的气温如何随高度而变化？缘由是什么？4. 对流层和平流层中，大气运动的特点是什么？5.

8、 对流层和平流层大气与人类有何关系？6. 为什么说平流层是人类生存环境的自然屏障？ 每组找代表表达一个问题。教师小结：1. 地球大气自下至上可分为对流层、平流层和高层大气。2. 不同纬度，对流层高度不一样。这是由于：低纬地区，地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高；而高纬地区， 地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低；中纬地区则适中。3. 对流层气温随高度上升递减；平流层气温随高度上升递增。这是由于两层的热源有所不同。对流层大气的热量绝大局部直接来自地面，因此，离地面越高的大气，受热越少，气温越低，气温垂直递减率为 0.6100 米；而平流层大气中，由于含有臭氧，能大量吸取太

9、阳紫外线，使气温随高度增加而快速上升。4. 在对流层中，由于空气上冷下暖，使得热的地方气温高，空气密度小，简洁产生空 气的上升运动，冷的地方因有空气流向热的地方，从而产生下沉运动，这样就形成了大气的 对流运动，所以，对流层是以对流运动为主；而平流层上热下冷，大气稳定，不易形成对流，因此以水平运动为主。5. 由于对流层大气最靠近地面，几乎集中了全部的水汽和杂质，在大气对流过程中， 简洁形成云、雨、雪等天气现象，因此，对流层天气现象简单多变，与人类的关系最为亲热； 而平流层以水平运动为主，且水汽和杂质极少，故云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，有利于高空飞行。6. 地球外 80500 千米的大气层，有假

10、设干电离层。电离层大气处于高度电离状态， 它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间屡次反射，从而实现了远距 离无线电通信。列表归纳：总结：人们是这样比方地球上的大气的：1大气是地球生命的保护伞；2大气是地球的空调器；3大气是地球生命呼吸所需氧气的源泉；4大气是风云变幻的大舞台。可见，大气对自然环境和人类有着重要的影响；大气的垂直分层则是地球大气的主要特征，其中， 对流层是与人类关系最为亲热的层次；目前，由于人类活动造成的大气污染对大气的成分影 响越来越明显，已经引起了国际社会的广泛重视。布置作业1地图册p45。2 课程基础训练p12板书设计其次单元大气环境引言：大气的重要作用第

11、一节大气的组成和构造一、大气的组成及其作用：二、大气的垂直分层参考资料： 地球大气的由来人类赖以生存的大气，是围围着整个地球的一个巨大的气体圈层，称为大气圈。大气在 没有污染的状况下是透亮、无色、无味、无臭的。这层大气由很多种气体组成，其中所包含的氧气对于人类的生存最为重要。这层大气处在不停的运动这中，我们所感到的风就是空气 运动的表征。这层空气可以传递声波，帮助人类进展语言沟通。这层大气的存在，还可以阻 止有害于人类安康的辐射线进入人类居住的环境，保护人类的正常生活和世代繁衍。这 层大气对于人类和社会的进步是太重要了。大气还以它变幻莫测的魅力吸引着人们。很早以前，人们就对这令人扑朔迷离的大气

12、世 界，产生了极大的兴趣。特别对于它的“身世”是最关心的了。大气是怎样诞生的？原始大气是什么样子？是否与今日的大气一样？这一系列的问题，始终争论至今。人们都成认， 地球大气是伴随着地球的形成过程，经过了亿万年的不断“吐故纳”，才演化成今日的这个样子。但它是怎样演化的呢？一般认为，地球大气的演化过程可以分为三个阶。原始大气阶段大约在 50 亿年前，大气伴随着地球的诞生就奇特地“出世”了。也就是拉普拉斯所说的星云开头分散时，地球四周就已经包围了大量的气体了。原始大气的主要成分是氢和氦。当地球形成以后，由于地球内部放射性物质的衰变，进而引起能量的转换。这种转换对于地 球大气的维持和消亡都是有作用的，

13、再加上太阳风的猛烈作用和地球刚形成时的引力较小， 使得原始大气很快就消逝掉了。次生大气阶段地球生成以后，由于温度的下降，地球外表发生冷凝现象，而地球内部的高温又促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体，就渐渐代替了原始大气，而成为次生大气。次生大气的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氢和氨等一些分子量比较重的气体。这些气 体和地球的固体物质之间，相互吸引，相互依存。气体没有被地球偌大的离心力所抛弃，而 成为大气的其次次生命棗次生大气。今日大气阶段随着太阳辐射向地球外表的纵深进展，光波比较短的紫外线猛烈的光合作用，使地球上 的次生大气中生成了氧，而且氧的数量不断地增加。有了氧，就为地球上生命

14、的消灭供给了 极为有利的“温床”。经过几十亿万年的分解、同化和演化，生命最终在地球这个襁褓中诞 生了。原始的单细胞生命，在大气所纺织成的“摇蓝”中，不断地演化、进化，最终进展成了今日主宰世界文明的高级人类。今日的大气也在这个过程中，获得了如此一个“美满的家 庭”。今日的大气虽然是由多种气体组成的混合物，但主要成分是氮，其次是氧，另外还有一些其它的气体，但数量则极其微小的。今日的大气之所以形成这种状况，是由于地球长期演化的结果。关于今日的大气成分为什么是这样？它们是怎样长期演化来的，目前主要有两种看法。一种看法认为今日的大气就是从地球原始大气演化而来的。另一种看法则认为，原始大气已 经不存在了，

15、现在的大气是由于地球内部火山活动所喷发出的物质演化成的。为了分析说明 这个问题，我们可以和地球的左邻右舍(金星和火星)进展一下比照。依据探测资料，金星的 大气成分主要是碳酸气，它的下部主要是二氧化碳，另外还有少量的氧、氮、碳、氖、氦、水汽，上部有原子状态的氧。火星的大气成分主要是二氧化碳，另外还有些氨(NH)、氢、 氧、水汽等物质。那么是不是以前的大气也是这样的呢？作为一个问题可以这样考虑。假设地球原始大气也是以碳酸气为主的话，那么为什么和今日以氮和氧为主的成分不一 样？假设地球大气主要是火山喷发出来的，依据现在火山喷发的资料来看，火山喷发物质中 主要是水汽，占81，二氧化碳占10，另外还有氮

16、、硫等等，但没有游离状态的氧。由 此，可见，无论是从原始大气来看，还是从火山喷发气体中的这些成分都很少。而且大气中 自从有了自由氧，才可能有臭氧的形成。有了氧，原始大气中的一氧化碳，经过氧化成为二 氧化碳，甲烷经氧化成为水汽和二氧化碳，氨经氧化成为水汽和氮，因而二氧化碳才占优势。二氧化碳在初始大气中占的重量很大，但是由于光合作用的进展，碳大量的被用来构成 生物体，另外一局部碳溶解于海洋，成为海洋生物进展的一种物质。当大气中的二氧化碳较 多时，溶解到海水体中的二氧化碳就相对增多。现在有一种看法认为，由于化石燃料的燃烧， 二氧化碳的浓度在增大。但在二氧化碳浓度增大的同时，自然界生态平衡的结果也不行

17、能使 二氧化碳的浓度过分地增大，肯定有一局部要溶解到水体中去。再一个成分就是氮。现在大气中的主要成分是氮，但从原始大气中或火山喷发气中来看， 氮的成分是很少的，只有百分之几。而现在氮的增多，主要有两个缘由，一是氮的化学性质很不活泼，不太简洁同其他物质化合，多呈游离状态存在；另一方面，氮在水中的溶解度很 低，氮的溶解度仅相当于二氧化碳的七分之一，所以它大多以游离状态存在于大气中，由于二氧化碳的削减，初始水汽又大局部变成液态水，成为今日的水圈，相对来说，氮和氧的比 例就增多了，所以今日氮有这么多，是和氮本身的特性有关的。固然，氮也进展着循环，一些根瘤菌可以吸取氮，使得一局部氮参与到生物循环里去，这

18、些物质在腐烂分解后，又放出 游离的氮；也有一小局部氮进入到地壳的硝酸盐中。氮虽参与循环，但大局部呈游离状态存 在，相对来说，它的数量在增多，以致成为大气的主要成分。由此我们可以得出两点结论： 第一，现在的大气成分是地球长期演化的结果，是和水圈、生物圈、岩石圈进展充分的物质循环的结果。可以说，这几个圈层是相互联系，相互渗透的一个整体。其次，现在的大气成分还在不断的进展着循环过程之中，而且这个过程根本是平衡的，稳定的，在短时期内不是 会有明显变化的。近代对高空大气的探究理论计算说明，假设温度在整个高度上处处一样，那么，高度每增加公里，空气压强就将减小为原来的 1/10。换句话说，在 19 公里的高

19、空，空气所能支持的汞柱高度将从 760 毫米降低为 76 毫米；在 38 公里的高空，将降低为 7.6 毫米；而在 57 公里的高空，将降低为 0.76 毫米，等等。在 170 公里的高空，空气压强就会仅仅相当于0.000000076 毫米汞柱。实际上，全部这些数字都只是近似的，由于空气的温度是随高度而变化的。不过，这些数字确实能使图象变得清楚一些，而且我们可以看到，大气层并没有明确的边界，它只是 渐渐淡薄下去，始终到变成几乎一无全部的宇宙空间。人们曾经探测到160 公里高空处的陨星光迹，那里的大气压只有地球外表的几百分之一，而空气的密度却只有十亿分之一。 但这一点点空气就足以使它们那一点点物

20、质因摩擦而燃烧到白炽。由于受到外层空间高速 粒子的轰击而发出冷辉光的气体所形成的极光棗北极光，则位于海平面以上 800-1000 公里的高空。现在用的气象电码式探空仪及其探空气球直到十八世纪末期，人们所能接触的高层大气似乎还从未超过高山的山顶。1892 年设计出了带有仪器、无人乘坐的气球，这些气球能够上升得更高，从过去从未探究过的高空气 层带回那里大气的温度和压强的情报。在离地只有几公里的空中，正象人们所预料的，温度渐渐下降。在 11 公里左右的高空, 温度为-55.但是，再往上去状况就令人惊异了。在这个高度以上温度并不降低，事实上它甚至还略有上升。人类用平流层气球和探空火箭进一步生疏了10 公里以上的地球大气。平流层气球和探测更高高度所用的探空火箭上述工具帮助人类生疏地球大气的成分和构造。