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专题8 大气的垂直分层
【教学目的】
1．知识与目标：
了解低层大气的组成成分及其所起的作用；理解大气垂直分层的依据以及各层大气的特点。
2．过程与方法：
通过对图表的分析，训练学生阅读图表分析问题的技能；通过小组探讨学习帮助学生初步了解各层大气的特点，以及与人类活动的关系。
3．情感与价值观：[来源:学优高考网]
通过人类活动与大气关系的探讨，初步树立人地协调的观念。
【教学重点】大气组成与垂直分层，大气与人类活动的关系
【教学难点】分析各垂直分层的物理性质及其形成原因
【教学方法】小组探讨式自主学习,图表学习法
【授课时间】1课时

【教学过程】
【复习提问】读等高线地形图，完成书本P67的图，完成习题。
【学生回答】略
【导入】大气圈是地球母亲坚厚的“防弹衣”，也是地球生命的“遮阳伞和保温被”。没有大气就没有水和生物，大气是地表形态的雕塑者。对于人类来说，大气具有独特重要的意义。为什么大气会有如此重要的作用，要了解大气，首先我们就要认识大气的组成和垂直结构。
【提问】大家想一想，在我们周围的大气中，除了纯净的空气，还有些什么物质？
【学生回答】略
【讲解】对！低层大气是由干洁空气、水汽和尘埃三部分组成的，其中主要的是干洁空气。干洁空气是由多种气体混合组成的。
【展示图片】干洁空气的组成图。
【提问】干洁空气的主要成分是什么？
学生回答】78％为氮，21％为氧
【提问】你知道氮和氧对于地球上的生物有什么作用吗？
【学生讨论】略
【总结】氮是地球上生物体的基本成分，所有生物体的基础——蛋白质就有16％的氮。在大气圈中，氮的含量虽然高，但是大部分不能直接为生物所利用；氧是一切生物维持生命活动所必需的物质，二者对于地球上的生物来说都是必不可少的。
【提问】除了氮和氧，干洁空气中还有哪些气体呢？
【学生回答】略
【讲解】大气的其他成分虽然含量很少，却对地理环境与人类有着密切的关系。
【提问】二氧化碳和臭氧在干洁空气中含量虽然不到0.1％，但其作用不可低估，你知道它们有什么作用吗？
【学生回答】略
【总结二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，地球上的动植物进行呼吸作用，吸收氧而放出二氧化碳；绿色植物在光合作用过程中吸收二氧化碳，制造碳水化合物而放出氧，使氧和二氧化碳在大气中保持相对平衡。
臭氧能吸收太阳光线中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线的伤害。世界气象组织的专家近日发现，南极上空的臭氧层空洞正以前所未有的速度扩大，这表明温室气体对环境的破坏仍在加剧。该组织称，随着冬季极夜之后阳光重新照射南极，臭氧层空洞还会迅速扩大。根据资料，南极上空的臭氧层空洞面积达到２８３０万平方公里，相当于美国领土面积的３倍，这是迄今观测到的最大的臭氧层空洞。距地球表层上空２５公里的臭氧层能吸收阳光中对生物有害的紫外线，是地球生态环境的保护伞。８０年代中期，科学家首次发现，南极上空臭氧层在冬季和春季会出现严重损耗，形成所谓空洞。近年来，南极上空的臭氧层空洞呈不断扩大的趋势。因此，我们保护大气圈刻不容缓。
【提问】那么大气中的水汽和尘埃又有什么作用呢？
【学生回答】略
【总结】水汽和尘埃的含量也很少，却是成云致雨的必要条件。二氧化碳和水汽还能吸收并放射长波，对地面有保温作用。
【小结】由此可见，大气中各组成部分对地球、地球上的生物都有着重要作用。
【转折提问】位于非洲中部的乞力马扎罗山，虽地处热带，山顶却终年积雪，这是什么原因？
【学生回答】略
【讲解】因为气温随海拔的升高是逐渐降低的，乞力马扎罗山海拔较高，因此山顶气温较低。
【过渡】包围地球的大气层厚度可达2000～3000千米，在这层厚厚的大气中，气温是不是一直随高度的增加递减的呢？
【学生读图】“气温的垂直分布图”
【提问】图中横坐标是什么？纵坐标是什么？曲线表示什么？
【学生回答】温度；高度；气温随高度的变化。
【提问】对！气温随高度的增加是怎样变化的？
【学生回答】略
【总结】从图上可以看出，在不同的高度范围，气温的垂直变化是不同的，有的层次气温随高度增加而递减；有的层次气温随高度增加而递增。根据大气的热力性质在垂直方向上的差异，人们把大气划分为几个层。
【提问】大气在垂直方向上分为哪几层？
【学生回答】略[来源:GkStK.Com]
【讲解】大气圈自下而上分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
【提问】请你们读图说明各层气温是如何随高度变化的？
【学生回答】略
【提问】对！那么为什么各层热状况各有不同呢？
【学生讨论】略
【讲解】这是因为各层的热源有所不同。
对流层是指近地面的大气层，大气的热量绝大部分直接来自地面，因此离地面愈高的大气，受热愈少，气温愈低，气温垂直递减率为0.6℃/100m。
到了平流层，平流层是从对流层到55～55千米高度的大气层，因为离地面远，这层大气基本不受地面影响，气温不会垂直递减。又由于大气圈中的臭氧主要集中在这层，能大量吸收太阳紫外线从而使气温随高度增加迅速上升，这一层因为有臭氧的存在而具有重要意义；
中间层是从平流层到85千米高度的大气层，中间层因几乎没有臭氧，所以气温开始随高度增加而迅速降低。在中间层的最高处，气温只有零下80摄氏度以下。
到了热层，热层是从中间层到800千米高度的大气层，由于该层中的大气物质（主要是氧原子）吸收了所有波长小于0.175微米的太阳紫外线，气温再次升高。在300千米高度上，气温以达1000℃以上。
散逸层是热层顶以上的大气层。
【过渡】由于各层大气的热状况不同，影响到大气的运动和其它大气现象也表现出不同的特点。
【提问】根据对流层大气上部和下部的气温差异推测一下，利于大气产生什么方向的运动？
【学生回答】略
【总结】在对流层，由于空气上冷下暖和地表冷热不同，使得热的地方气温高，空气密度小，容易产生空气的上升运动，冷的地方空气就会流来补充；冷的地方因有空气流向热的地方，从而产生下沉运动，这样便形成了大气的对流运动（图示大气对流运动过程），地面受热越多，对流就越旺盛，所以不同地区对流层的高度有可能不同。
【提问】高、中、低纬，哪个纬度带的对流层高度最高？哪个最低？
【学生回答】略
【讲解】对！低纬地区对流层可达17～18千米；高纬地区仅8～9千米；中纬地区10～12千米。
【提问】对流层大气因最靠近地面，因此几乎集中了全部的水汽和杂质，在大气对流过程中，可能产生什么天气现象？
【学生回答】略
【总结】云、雨、雪等天气现象都发生在这一层，因此，对流层天气现象复杂多变，与人类的关系也最为密切。
【提问】请你再根据平流层的大气热状况，推测其中大气该怎样运动？天气现象如何？
【学生回答】略
【总结】由于平流层上热下冷，大气稳定，不易形成对流，因此这层大气以水平运动为主，同时，水汽和杂质极少，因此，云、雨现象近于绝迹，天气晴朗，对高空飞行很有利。
【提问】  依次类推，中间层大气以什么运动为主？
【学生回答】略
【讲解】对！中间层空气垂直对流运动相当强烈，又称高空对流层。中间层、热层和外层由于距离地面较远，因此与人类的关系不如对流层和平流层密切。
在热层中，由于距离太阳近，大气中的氧分子和氮分子在太阳紫外线与宇宙射线的作用下，被分解为原子，而且处于高度电离状态，因此形成了电离层，电离层能反射无限电波，对无线电通讯有着非常重要的作用。
在最外层——散逸层中，大气非常稀薄，地球引力作用微弱，因此一些高速运动的气体质点经常会散逸到宇宙空间。
【列表小结】

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