大氣的組成和垂直分層教案

/大氣的組成和垂直分層★教學(xué)目的1.了解大氣的組成及其作用；認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)對(duì)大氣成分的影響；知道大氣的結(jié)構(gòu)，掌握對(duì)流層和平流層大氣的特點(diǎn)。2.培養(yǎng)讀圖、閱讀和概括能力；運(yùn)用對(duì)比法分析地理問(wèn)題的能力。3.了解人類活動(dòng)對(duì)大氣環(huán)境的影響和作用，樹立人類和環(huán)境相互協(xié)調(diào)、走可持續(xù)發(fā)展道路的觀念和意識(shí)。★重點(diǎn)、難點(diǎn)1.重點(diǎn)：大氣主要成分的環(huán)境意義；對(duì)流層、平流層大氣的特點(diǎn)；人類活動(dòng)和各層大氣的關(guān)系2.難點(diǎn)：大氣垂直分層的依據(jù)；對(duì)流層、平流層大氣的特點(diǎn)?！锝滩膬?nèi)容分析本章是講述人類生存和發(fā)展的自然環(huán)境的重要組成部分，和第一章地球的宇宙環(huán)境相比，它所揭示的"人和自然"的關(guān)系更為密切，闡明為人類提供的生存空間的條件更為廣闊。大氣環(huán)境是人類三大環(huán)境，即大氣、海洋和陸地環(huán)境之一，是海洋和陸地兩環(huán)境的物質(zhì)、能量交換的動(dòng)力和媒體。本節(jié)教材的涉前、涉后的知識(shí)較多，是整個(gè)單元的基礎(chǔ)。如：臭氧對(duì)紫外線的吸收，二氧化碳的保溫作用，人類活動(dòng)對(duì)大氣的影響等等，對(duì)于這些內(nèi)容要主要不要講得太細(xì)，要點(diǎn)到為止，考慮到以后的教學(xué)。★教學(xué)方法啟發(fā)式；讀圖分析法；對(duì)比討論法；資料分析法★課時(shí)安排：1.5課時(shí)★教學(xué)過(guò)程引入新課：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，正是因?yàn)橛辛舜髿獠攀沟蒙男纬捎辛丝赡?，從今天開始我們一起學(xué)習(xí)第二單元“大氣環(huán)境”。新課講授：[板書]第二單元大氣環(huán)境讀書第28頁(yè)，思考：地球表面的大氣有什么作用？[板書]引言圍繞在地球周圍的厚厚的大氣，阻擋了來(lái)自宇宙和太陽(yáng)的有害輻射，成為地球上生物生存不可缺少的保護(hù)層；大氣既提供了動(dòng)植物維持生命活動(dòng)所需要的各種氣體，又對(duì)地球自然環(huán)境產(chǎn)生深刻的影響。例如，地面上的水蒸發(fā)成水汽進(jìn)入大氣，大氣中的水汽又凝結(jié)成雨、雪等降落地面，使得地球上的水循環(huán)不止。又如，增溫、降溫、刮風(fēng)、下雨等大氣現(xiàn)象，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，不斷地雕塑著地球表面的形態(tài)。如果地球上沒(méi)有大氣，也就沒(méi)有生物界，沒(méi)有人類及其賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境。大氣是地球自然環(huán)境最活躍的組成部分。過(guò)渡：下面，我們先了解一下大氣的組成和結(jié)構(gòu)。[板書]第一節(jié)大氣的組成和垂直分層一、大氣的組成及其作用大家想一想，在我們周圍的大氣中，除了純凈的空氣，還有些什么物質(zhì)？讀表2-1，"干潔空氣的主要成分"，回答下列問(wèn)題：干潔空氣的主要成分是什么？各有什么作用？氧是人類和一切生物維持生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)；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(duì)地球上的生命活動(dòng)和自然環(huán)境有著重要作用。二氧化碳是綠色植物進(jìn)行光合作用的基本原料，并對(duì)地面起保溫作用。臭氧能大量吸收太陽(yáng)紫外線，保護(hù)地球上的生物免受過(guò)多紫外線的傷害，被譽(yù)為“地球生命的保護(hù)傘”；而穿透大氣射到地面上的少量紫外線，又對(duì)人們起到殺菌治病作用。2．除了氮和氧，干潔空氣中還有哪些氣體呢？各有何作用？思考：空氣中的水汽和固體雜質(zhì)又有什么作用？是天氣變化的重要角色。水汽的相變（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三者的互相轉(zhuǎn)變），產(chǎn)生了云、雨、霧、雪等一系列天氣現(xiàn)象，并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(zhì)作為凝結(jié)核，是成云致雨的必要條件。大氣中水汽和固體雜質(zhì)的含量因時(shí)因地而異。氮――生物體的基本成分大氣的主要成分及作用干潔空氣氧―－維持生命活動(dòng)大氣的主要成分及作用二氧化碳――對(duì)地面起保溫作用臭氧――地球生命的保護(hù)傘固體雜質(zhì)和水汽――成云致雨的必要條件然而，大氣的組成不是固定不變的，人類活動(dòng)造成的大氣污染，使大氣的成分發(fā)生了越來(lái)越明顯的變化。資料：（1）由于煤、石油等礦物燃料的使用越來(lái)越多，人類社會(huì)每年排放的二氧化碳總量在過(guò)去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，減少了綠色植物通過(guò)光合作用吸收二氧化碳的能力，大氣中二氧化碳的濃度在過(guò)去三十年里增長(zhǎng)了12％。（2）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(jìn)劑等，到80年代中期為止，全球氯氟烴的年消費(fèi)量已達(dá)到100萬(wàn)噸。提問(wèn)：大氣組成的這種變化，會(huì)產(chǎn)生什么影響？小結(jié)：1．如果二氧化碳繼續(xù)增加，地球持續(xù)不斷變暖，對(duì)人類生存將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。它將使極地冰雪融化、海平面上升，世界上許多的桑田將變成滄海。2．氯氟烴給人類帶來(lái)的危害是正在損害大氣的臭氧層，導(dǎo)致全世界皮膚癌發(fā)病率上升和全球氣溫增高。由于人類活動(dòng)造成的危害是全球性的，目前，已引起了國(guó)際社會(huì)的高度重視，紛紛采取措施，保護(hù)全球的大氣環(huán)境。二、大氣的垂直分層思考：非洲最高的山峰乞力馬扎羅山，地處赤道附近，山頂卻終年積雪，這是為什么？氣溫隨海拔高度的增加而遞減，乞力馬扎羅山海拔高（接近6000米），因此，山頂氣溫很低，終年積雪。大氣的質(zhì)量雖然只相當(dāng)于地球質(zhì)量的百萬(wàn)分之一，卻分布在地球外圍2000～3000千米的大氣層中，在這厚厚的大氣層中，氣溫隨高度的增加是不是一直遞減呢？讀圖2-1"大氣的垂直分層"圖，并閱讀課文，思考以下問(wèn)題：1.地球大氣共分哪幾層？2.在不同緯度，對(duì)流層高度是否一樣？為什么？3.對(duì)流層和平流層的氣溫如何隨高度而變化？原因是什么？4.對(duì)流層和平流層中，大氣運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是什么？5.對(duì)流層和平流層大氣和人類有何關(guān)系？6.為什么說(shuō)平流層是人類生存環(huán)境的天然屏障？每組找代表講述一個(gè)問(wèn)題。教師小結(jié)：1．地球大氣自下至上可分為對(duì)流層、平流層和高層大氣。2．不同緯度，對(duì)流層高度不一樣。這是因?yàn)椋旱途暤貐^(qū)，地面受熱多，對(duì)流活動(dòng)旺盛，因此，對(duì)流層的高度高；而高緯地區(qū)，地面受熱較少，對(duì)流活動(dòng)較弱，所以，對(duì)流層的高度低；中緯地區(qū)則適中。3．對(duì)流層氣溫隨高度升高遞減；平流層氣溫隨高度升高遞增。這是因?yàn)閮蓪拥臒嵩从兴煌?。?duì)流層大氣的熱量絕大部分直接來(lái)自地面，因此，離地面越高的大氣，受熱越少，氣溫越低，氣溫垂直遞減率為0.6℃／100米；而平流層大氣中，由于含有臭氧，能大量吸收太陽(yáng)紫外線，使氣溫隨高度增加而迅速上升。4．在對(duì)流層中，由于空氣上冷下暖，使得熱的地方氣溫高，空氣密度小，容易產(chǎn)生空氣的上升運(yùn)動(dòng)，冷的地方因有空氣流向熱的地方，從而產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)，這樣就形成了大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，所以，對(duì)流層是以對(duì)流運(yùn)動(dòng)為主；而平流層上熱下冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對(duì)流，因此以水平運(yùn)動(dòng)為主。5．由于對(duì)流層大氣最靠近地面，幾乎集中了全部的水汽和雜質(zhì)，在大氣對(duì)流過(guò)程中，容易形成云、雨、雪等天氣現(xiàn)象，因此，對(duì)流層天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變，和人類的關(guān)系最為密切；而平流層以水平運(yùn)動(dòng)為主，且水汽和雜質(zhì)極少，故云、雨現(xiàn)象近于絕跡，天氣晴朗，有利于高空飛行。6．地球外80――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(tài)，它們就像一面反射無(wú)線電波的鏡子，使電波在地面和電離層之間多次反射，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信。列表歸納：★總結(jié)：人們是這樣比喻地球上的大氣的：（1）大氣是地球生命的保護(hù)傘；（2）大氣是地球的空調(diào)器；（3）大氣是地球生命呼吸所需氧氣的源泉；（4）大氣是風(fēng)云變幻的大舞臺(tái)?？梢?，大氣對(duì)自然環(huán)境和人類有著重要的影響；大氣的垂直分層則是地球大氣的主要特征，其中，對(duì)流層是和人類關(guān)系最為密切的層次；目前，由于人類活動(dòng)造成的大氣污染對(duì)大氣的成分影響越來(lái)越明顯，已經(jīng)引起了國(guó)際社會(huì)的廣泛重視?！锊贾米鳂I(yè)1．地圖冊(cè)p45。2．《課程基礎(chǔ)訓(xùn)練》p12★板書設(shè)計(jì)第二單元大氣環(huán)境引言：大氣的重要作用第一節(jié)大氣的組成和結(jié)構(gòu)一、大氣的組成及其作用：二、大氣的垂直分層★參考資料：地球大氣的由來(lái)人類賴以生存的大氣，是圍繞著整個(gè)地球的一個(gè)巨大的氣體圈層，稱為大氣圈。大氣在沒(méi)有污染的情況下是透明、無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的。這層大氣由許多種氣體組成，其中所包含的氧氣對(duì)于人類的生存最為重要。這層大氣處在不停的運(yùn)動(dòng)這中，我們所感到的風(fēng)就是空氣運(yùn)動(dòng)的表征。這層空氣可以傳遞聲波，幫助人類進(jìn)行語(yǔ)言交流。這層大氣的存在，還可以阻止有害于人類健康的輻射線進(jìn)入人類居住的環(huán)境，保護(hù)人類的正常生活和世代繁衍?！@層大氣對(duì)于人類和社會(huì)的進(jìn)步是太重要了。大氣還以它變幻莫測(cè)的魅力吸引著人們。很早以前，人們就對(duì)這令人撲朔迷離的大氣世界，產(chǎn)生了極大的興趣。特別對(duì)于它的“身世”是最關(guān)心的了。大氣是怎樣誕生的？原始大氣是什么樣子？是否和今天的大氣一樣？……這一系列的問(wèn)題，一直爭(zhēng)論至今。人們都承認(rèn)，地球大氣是伴隨著地球的形成過(guò)程，經(jīng)過(guò)了億萬(wàn)年的不斷“吐故納新”，才演變成今天的這個(gè)樣子。但它是怎樣演變的呢？一般認(rèn)為，地球大氣的演變過(guò)程可以分為三個(gè)階。原始大氣階段大約在50億年前，大氣伴隨著地球的誕生就神秘地“出世”了。也就是拉普拉斯所說(shuō)的星云開始凝聚時(shí)，地球周圍就已經(jīng)包圍了大量的氣體了。原始大氣的主要成分是氫和氦。當(dāng)?shù)厍蛐纬梢院螅捎诘厍騼?nèi)部放射性物質(zhì)的衰變，進(jìn)而引起能量的轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換對(duì)于地球大氣的維持和消亡都是有作用的，再加上太陽(yáng)風(fēng)的強(qiáng)烈作用和地球剛形成時(shí)的引力較小，使得原始大氣很快就消失掉了。次生大氣階段地球生成以后，由于溫度的下降，地球表面發(fā)生冷凝現(xiàn)象，而地球內(nèi)部的高溫又促使火山頻繁活動(dòng)，火山爆發(fā)時(shí)所形成的揮發(fā)氣體，就逐漸代替了原始大氣，而成為次生大氣。次生大氣的主要成分是二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體和地球的固體物質(zhì)之間，互相吸引，互相依存。氣體沒(méi)有被地球偌大的離心力所拋棄，而成為大氣的第二次生命棗次生大氣。今日大氣階段隨著太陽(yáng)輻射向地球表面的縱深發(fā)展，光波比較短的紫外線強(qiáng)烈的光合作用，使地球上的次生大氣中生成了氧，而且氧的數(shù)量不斷地增加。有了氧，就為地球上生命的出現(xiàn)提供了極為有利的“溫床”。經(jīng)過(guò)幾十億萬(wàn)年的分解、同化和演變，生命終于在地球這個(gè)襁褓中誕生了。原始的單細(xì)胞生命，在大氣所紡織成的“搖藍(lán)”中，不斷地演變、進(jìn)化，終于發(fā)展成了今天主宰世界文明的高級(jí)人類。今天的大氣也在這個(gè)過(guò)程中，獲得了如此一個(gè)“美滿的家庭”。今天的大氣雖然是由多種氣體組成的混合物，但主要成分是氮，其次是氧，另外還有一些其它的氣體，但數(shù)量則極其微小的。今天的大氣之所以形成這種情況，是由于地球長(zhǎng)期演化的結(jié)果。關(guān)于今天的大氣成分為什么是這樣？它們是怎樣長(zhǎng)期演化來(lái)的，目前主要有兩種看法。一種看法認(rèn)為今天的大氣就是從地球原始大氣演化而來(lái)的。另一種看法則認(rèn)為，原始大氣已經(jīng)不存在了，現(xiàn)在的大氣是由于地球內(nèi)部火山活動(dòng)所噴發(fā)出的物質(zhì)演化成的。為了分析說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們可以和地球的左鄰右舍(金星和火星)進(jìn)行一下對(duì)比。根據(jù)探測(cè)資料，金星的大氣成分主要是碳酸氣，它的下部主要是二氧化碳，另外還有少量的氧、氮、碳、氖、氦、水汽，上部有原子狀態(tài)的氧。火星的大氣成分主要是二氧化碳，另外還有些氨()、氫、氧、水汽等物質(zhì)。則是不是以前的大氣也是這樣的呢？作為一個(gè)問(wèn)題可以這樣考慮。假如地球原始大氣也是以碳酸氣為主的話，則為什么和今天以氮和氧為主的成分不一樣？假如地球大氣主要是火山噴發(fā)出來(lái)的，根據(jù)現(xiàn)在火山噴發(fā)的資料來(lái)看，火山噴發(fā)物質(zhì)中主要是水汽，占81％，二氧化碳占10％，另外還有氮、硫等等，但沒(méi)有游離狀態(tài)的氧。由此，可見，無(wú)論是從原始大氣來(lái)看，還是從火山噴發(fā)氣體中的這些成分都很少。而且大氣中自從有了自由氧，才可能有臭氧的形成。有了氧，原始大氣中的一氧化碳，經(jīng)過(guò)氧化成為二氧化碳，甲烷經(jīng)氧化成為水汽和二氧化碳，氨經(jīng)氧化成為水汽和氮，因而二氧化碳才占優(yōu)勢(shì)。二氧化碳在初始大氣中占的分量很大，但是由于光合作用的發(fā)展，碳大量的被用來(lái)構(gòu)成生物體，另外一部分碳溶解于海洋，成為海洋生物發(fā)展的一種物質(zhì)。當(dāng)大氣中的二氧化碳較多時(shí)，溶解到海水體中的二氧化碳就相對(duì)增多?，F(xiàn)在有一種看法認(rèn)為，由于化石燃料的燃燒，二氧化碳的濃度在增大。但在二氧化碳濃度增大的同時(shí)，自然界生態(tài)平衡的結(jié)果也不可能使二氧化碳的濃度過(guò)分地增大，一定有一部分要溶解到水體中去。再一個(gè)成分就是氮?，F(xiàn)在大氣中的主要成分是氮，但從原始大氣中或火山噴發(fā)氣中來(lái)看，氮的成分是很少的，只有百分之幾。而現(xiàn)在氮的增多，主要有兩個(gè)原因，一是氮的化學(xué)性質(zhì)很不活躍，不太容易同其他物質(zhì)化合，多呈游離狀態(tài)存在；另一方面，氮在水中的溶解度很低，氮的溶解度僅相當(dāng)于二氧化碳的七分之一，所以它大多以游離狀態(tài)存在于大氣中，由于二氧化碳的減少，初始水汽又大部分變成液態(tài)水，成為今天的水圈，相對(duì)來(lái)說(shuō)，氮和氧的比例就增多了，所以今天氮有這么多，是和氮本身的特性有關(guān)的。當(dāng)然，氮也進(jìn)行著循環(huán)，一些根瘤菌可以吸收氮，使得一部分氮參加到生物循環(huán)里去，這些物質(zhì)在腐爛分解后，又放出游離的氮；也有一小部分氮進(jìn)入到地殼的硝酸鹽中。氮雖參加循環(huán)，但大部分呈游離狀態(tài)存在，相對(duì)來(lái)說(shuō)，它的數(shù)量在增多，以致成為大氣的主要成分。由此我們可以得出兩點(diǎn)結(jié)論：第一，現(xiàn)在的大氣成分是地球長(zhǎng)期演化的結(jié)果，是和水圈、生物圈、巖石圈進(jìn)行充分的物質(zhì)循環(huán)的結(jié)果?？梢哉f(shuō)，這幾個(gè)圈層是相互聯(lián)系，互相滲透的一個(gè)整體。第二，現(xiàn)在的大氣成分還在不斷的進(jìn)行著循環(huán)過(guò)程之中，而且這個(gè)過(guò)程基本是平衡的，穩(wěn)定的，在短時(shí)期內(nèi)不是會(huì)有明顯變化的。近代對(duì)高空大氣的探索

理論計(jì)算表明，如果溫度在整個(gè)高度上處處相同，則，高度每增加公里，空氣壓強(qiáng)就將減小為原來(lái)的1/10。換句話說(shuō)，在19公里的高空，空氣所能支持的汞柱高度將從760毫米降