【大单元】2.1大气的组成和垂直分层 教学设计 （人教2019必修第一册）

一、单元信息

二、单元目标

2.1运用图表资料，说明大气的组成与垂直分层，及其与生产生活的联系。

2.2运用示意图，说明大气受热过程及热力环流原理，并解释相关现象。

三、教学设计

第二单元  地球上的大气  

第1课时      大气的组成和垂直分层

              ————探险家之旅（一）

【教学内容】大气的组成和垂直分层

【教学课时】1课时

【导入】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（图2.1）。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？

【新课讲授】11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。就让我们跟随神州十五的舱外摄像机一起来一场大气探险之旅吧。

探险之旅第一站：大气的组成

每一站都需要完成探险任务才能进入下一站，接下来一起来看第一站的任务吧。

任务卡 1  低层大气的主要组成成分及其作用

【小组合作】读图说出低层大气的主要成分。

【成果展示】分小组上台展示介绍，

低层大气组成：干洁空气、水汽、杂质。

干洁空气的组成：氮气、氧合占体积的99％。 氮气是大气中含量最多的气体，占78%。

 氮元素是生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的组成成分，是生物体健康生长必不可少的元素。氧气是大气中含量仅次于氮气的气体，占21%。氧气是众多生物生命活动必须的物质。参与有机物的燃烧、腐败和分解过程。

干洁空气中还有一些成分占比较小但作用巨大的。二氧化碳占0.03%。二氧化碳主要来自火山喷发，动植物的呼吸以及人类活动。是绿色植物进行光合作用的基本原料，对地面起着保温作用，被称为“温室气体”。 高空的氧在太阳紫外线的催化作用下，形成了由3个氧原子组成的臭氧。臭氧在距离地面22~27km时浓度最高的区域，称为臭氧层。臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线，使地面上的生物免受紫外线的伤害，因而被称为“地球生命的保护伞”。在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体的健康造成一系列不利影响。

   水汽含量很少，却在天气扮演重要的角色。水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象。

    大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。

【教师】恭喜同学们成功完成任务卡1，通过任务卡1我们了解了大气的主要组成成分，接下来发放任务卡2，我们一起来看看又会有怎样有趣的任务吧。

任务卡2：人类不合理活动对大气的影响

【案例1】读图描述二氧化碳含量随时间的变化趋势并分析原因。

变化趋势：呈现上升趋势，增加速度加快。原因：化石燃料燃烧（释放大量二氧化碳）；土地利用的变化（毁林，减少森林吸收二氧化碳的量）。

【案例2】广泛使用电冰箱、空调等，释放大量含氟化合物（氟利昂），破坏臭氧层。臭氧层被破坏后，南极上空出现臭氧空洞，危害人体健康。

【案例3】挑战任务：大气中氧气含量多少对人体产生的影响

1.在奥运会等世界重大体育赛事中，来自非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。在非洲地形图上，找出这两个国家，归纳它们共同的地形特点。由此，你能推测这两个国家中长跑运动员成绩优异的原因吗？

答：1.埃塞俄比亚和肯尼亚地形均以高原为主，海拔高，大气稀薄，大气中含氧量低，有利于激发运动员的潜能。

大气中氧气含量对人体健康至关重要。科学研究发现，适当的缺氧环境利于激发运动员潜力。但含氧量太低会危害人体健康甚至危及生命。我国已建成甘肃榆中、青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基地（表2.1）

2.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1800-2400米。

（1）我国的高原训练基地的海拔在这个范围内吗？

（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。

答：2.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1800—2400米。表2.1中所列的高原训练基地的海拔都在这个范围内，更高海拔含氧量太低，不适于训练。

【过渡】第一站探险到此结束，继续来到本次探险之旅的第二站：大气的垂直分层

我们马上接到了第一个任务，任务卡1大气的垂直分层及各层的特点.

划分依据：温度、运动状况和密度

对流层

地表气温差异导致对流强度不同。对流层的热量来自地面，其厚度受地面温度影响。地面温度高，空气对流作用强，对流层厚度大；反之，地面温度低，空气对流运动弱，对流层厚度小。所以低纬地区对流层为17-18km，在高纬地区仅为8-9km。同一纬度，夏季对流层高度高于冬季。

平流层

平流层中30km以上，臭氧吸收大量太阳紫外线，使大气增温。在22-27km范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。20世纪80年代初，科学家观测发现，南极上空每年春季臭氧含量比之前有大幅度下降，并将这一现象称为“臭氧空洞”

高层大气

在80-500km的高空，有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大气处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。

【结束】恭喜探险家们完成本次大气探险之旅，舱外摄像机全部拍摄下我们所了解的美丽大气层。期待下一次的旅行。