第二章地球上的大氣

第一節大氣的組成和垂直分層

一、教學目標

1,識記大氣的主要組成成分和大氣垂直分層的各層名稱；

2,了解干潔空氣、水汽和塵埃在大氣中的作用；

3,理解各層的氣溫變化、氣流運動、天氣狀況等主要特征以及對人類活動

的影響。

二、教學重難點

1.重點：大氣各垂直分層的名稱；對流層、平流層溫度變化特征及應用。

2.難點：對流層、平流層的溫度變化特征及成因

三、教學方法

談論法、討論法

四、教學過程

［新課導入］:

在第一章我們認識了行星地球，也知道了地球是

一個普通又是一個特殊的行星，因為它有生命。那么

地球有別于其他行星沒有的條件是什么呢?之前我們也講到過，分別是（1）日地

距離適中使地表平均氣溫為15度，有利于生命過程的發生和發展（2）地球的體

積、質量適中，吸引大量氣體聚集在地球周圍（3）、液態水的存在。今天我們就

來講講條件二中的大量氣體是什么。

［新課教學］:

板書：一、大氣的組成

師：大家閱讀書第28頁的四段話，閱讀時要帶著“大氣究竟由什么組成”

這個問題去閱讀。

師：大家閱讀完了嗎？接下來哪位同學來回答一下大氣是由什么組成的呢？

生：.....

師：回答正確。大氣是由干潔空氣、水汽和固體雜質組成的，其中水汽和雜

質含量很少。

如今的大氣成分是地球長期演化的結果，在短時期內不會有明顯的變化。低層

大氣中除去水汽和雜質以外的混合氣體，稱為干潔空氣。

師：大家一起來看一下書上圖2.2,一起看看干潔空氣的體積分數。

■10.93%

X*(U?2%

一?UI%

MH?1%

陽2.2T桶空氣成分的體根分數（25『米以下）

25千米以下的干潔空氣中，氮氣和氧氣合占總體積的99%,氧是人類和其

他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元素。

大氣中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，另外，它吸收地面

輻射的能力強，使氣溫升高。臭氧能吸收太陽光中的紫外線，使大氣增溫；減

少到達地面的紫外線，對生物具有保護作用。

大氣中的水汽和雜質含量很少，卻在天氣變化中扮演重要角色。水的相變

,產生云、雨、霧、雪等一系列天氣現象，同時伴隨著熱量的吸收和釋放，直

接影響地面和大氣的溫度。大氣中的雜質作為凝結核，是成云致雨的必要條件

o大氣中的水汽和雜質含量，因時因地而異。

人類活動排放的污染物進入大氣，會影響大氣的成分和含量，產生大氣污

染，對生態系統和人類生存造成不利影響。

二、大氣的垂直分層

師

地球大氣從地面向上，可延伸到數千千米高空。根據溫度、運動狀況和密度,

大氣自下而上可以劃分為對流層、平流層和高層大氣。

師：大家閱讀書上第32、33頁的三段話，閱讀時要帶著

“1，為什么平流層適合飛機飛行？2,無線電通信利用了哪層大氣的特性？”這

兩個問題去閱讀。

師：大家看完了嗎？我們來找兩位同學回答這兩個問題。

生：……

師：回答正確。接下來我們一起來認識一下大氣分層。

1、對流層

對流層是大氣圈的最底層，集中了大氣圈質量的3/4和幾乎全部的水汽、雜

質，大氣中的污染物也多集中在這一層。對流層的高度因緯度而異，在低緯度

地區為17-18千米，在高緯度地區僅為8-9千米。對流層氣溫隨高度的升高而遞

減，在對流層的頂部氣溫降至-60C.

對流層的大氣上部冷、下部熱，有利于大氣的對流運動。低緯度地區受熱

多，對流旺盛，對流層所達高度就高。近地面的水汽和雜質通過對流運動向上

輸送，在上升過程中隨著氣溫降低，容易成云致雨（圖2.6）。云、雨、霧、雪

等天氣現象都發生在這一層。人類生活在對流層的底部。

2、平流層

平流層范圍自對流層頂部至50-55千米高空。平流層氣溫隨高度升高而升高

=該層大氣的下層氣溫隨高度變化很小，但是在30千米以上，氣溫隨高度增加

而迅速上升。這是因為平流層中的臭氧吸收大量太陽紫外線，使大氣增溫。在2

2-27千米范圍內，臭氧含量達到最大值，形成臭氧層。臭氧層使地球上的生命

免受過多紫外線的傷害，被稱為“地球生命的保護傘

平流層的大氣上部熱、下部冷，不易形成對流，主要以平流運動為主。該

層大氣中水汽和雜質含量很少，無云雨現象，能見度好，適合航空飛行。鮑姆

加特納從空中跳下的高度就在平流層范圍內。那里氧氣稀薄、氣溫低，必須配

備特制的字航服。

3、高層大氣

平流層以上的大氣統稱高層大氣。自平流層頂部開始，由于沒有吸收紫外

線的臭氧，氣溫會下降；隨后，由于大氣吸收了更短波長的太陽紫外線，溫度

又持續上升，在300千米的高空，溫度可達1000C以上。

在80-120千米的高空，多數來自太空的流星體會燃燒，成為我們夜晚看到

的流星。

在80-500千米的高空，有若干電離層。電離層大氣在太陽紫外線和宇宙射

線的作用下，處于高度電離狀態，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用

O

高層大氣的空氣密度很小。在2000-3

000米的高空，大氣的密度已經與星際空間的密度非常接近。這里的一些高速運

動的空氣質點經常散逸到宇宙空間，這個高度可以看作是地球大氣的上界。

課堂小結：

本課抽象內容較多，但一方面對于重點中學生對本章有一點知識基礎，另

一方面經過本章節學習希望能提高學生的分析能力和推理能力，同時設置一些

富有啟發性的問題，啟發學生思考分析，培養學生自我獲取知識的能力：培養

學生參與意識，主體意識、創新意識和能力；發揮教師主導作用，體現學生主

體地位。

板書:

第二章地球上的大氣

第一節大氣的組成和垂直分層

一、大氣的組成

二、大氣的垂直分層

1、對流層

2、平流層

3、高層大氣

第二章地球上的大氣

第二節大氣受熱過程和大氣運動

一、教學目標

1、了解大氣的受熱過程，大氣對太陽輻射的削弱作用和對地面的

保用；

2、理解太陽輻射和地面輻射與大氣受熱過程的關系；

3、了解水平氣壓梯度力、地轉偏向力、近地面摩擦力對大氣水平

運動的影響；

4、運用等壓線分布圖，分析高低氣壓的分布，判斷某地風向；

5、培養學生讀圖、析圖、繪圖能力，提高綜合分析問題以及運用

地理知識解決實際問題的能力。

二、教學重難點

1.重點：①大氣運動的基本形式及水平運動的幾種作用力；

②大氣的直接熱源和大氣的熱過程。

五、難點：①大氣受熱過程和大氣保溫作用;

②風向的判斷和運用。

2、教學方法

問題探究法、讀圖分析法、討論分析法

四、教學過程

［新課導入］:

清代黃叔瓚［jing］在《臺海使槎［chd］錄》中，記述了臺灣

海缺兩岸的風向差異：”內地之風，早西晚東，惟臺地早東風，午西

風四時皆然?！ㄟ@里的“內地”指福建，“臺地”指臺灣。為什

么臺灣海峽兩岸風向的日變化相反呢？這里的風是怎樣形成的？

［新課教學］:

［板書］一、大氣的受熱過程

【過渡】大氣中的一切物理過程都伴隨著能量的轉換。太陽輻射是地

球大氣最重要的能量來源。那么太陽炙烤著大地，是不是一定也把大

氣給我們烤熱了呢？其實則不然。請同學們閱讀課本34頁的內容，

說說大氣的受熱過程有哪幾個環節？

【學生回答】1、太陽輻射過大氣層。

2、太陽輻射到達地表。

3、地面吸收太陽輻射增溫的同時一，再把熱量傳給大氣。

【分析】“萬物生長靠太陽”，太陽是地球的能量源泉，然而從前面的

內容來看，似乎并不是太陽輻射直接讓大氣受熱的，這到底是怎么一

回事呢？那么我們首先來研究一下，太陽輻射在穿過大氣層時，大氣

對太陽輻射做了什么手腳呢？

大家一起看課件播放的圖片。

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投射到地球上的太陽輻射，要穿過厚厚的大氣才能到達地球表面。太

陽輻射在傳播過程中，小部分被大氣吸收或反射，大部分到達地球表

面。

到達地球表面的太陽輻射，被地面吸收和反射。地面因吸收太陽輻射

而增溫，同時又以長波輻射〃的形式把熱量傳遞給近地面大氣。近地

面大氣吸收地面長波輻射以后，又以對流、傳導等方式層層向上傳遞

能量。

【過渡】太陽輻射在穿過厚厚的大氣層時.，要經過大氣的反射、散射

和吸收三種削弱作用之后，才能到達地表。那么每一種削弱作用又有

什么特點呢？讓我們結合生活中的實例，來逐一的研究它們。

從大氣的受熱過程看，大氣對太陽短波輻射吸收較少，太陽短波輻射

能夠透過大氣到達地面；大氣對地面長波輻射吸收較多，絕大部分地

面長波輻射被大氣截留。所以，地面長波輻射是近地面大氣主要的、

直接的熱源，對流層大氣的熱量主要也是來源于此。

［板書］二、大氣對地面的保溫作用

物體溫度越高，輻射中最強部分的波長越短；反之越長。地面吸收太

陽輻射，溫度增高，同時又把熱量向外輻射，但它比太陽溫度低得多，

所以地面輻射的波長比太陽輻射要長得多，能量主要集中在紅外線部

分。因此，相對于太陽短波輻射來說，地面輻射為長波輻射。

地面福射的長波輻射經過大氣時，幾乎全部被大氣中的水汽和二氧化

碳（主要在對流層中）吸收，從而使大氣溫度升高。所以，地面是大

氣的主要的直接熱源。

【過渡】那么大氣是如何對地面起到保溫作用呢？看下圖回答這個問

題。

I大地暖大氣！

兀后以氐逐方盛工法正耳:吳三次氯裝展應而篇就

1

太陽暖大地;「無M■運天山；

太陽輻射在穿過大氣

大氣逆輻射將大部

層時，被大氣削弱

分熱量還給地面，

（吸收、反射、散射）

技稱之為大氣的保

后到達地面，被地面

溫作用

強烈吸收

學生回答：......

【分析】對流層中的水汽、二氧化碳等，吸收長波輻射的能力很強。

因此，地面輻射的長波輻射除極少部分穿過大氣，到達宇宙空間外，

絕大部分（75%-95%）被對流層中的水汽、二氧化碳等吸收。大氣在

吸收地面長波輻射后會增溫。

大氣在增溫的同時，也向外輻射長波輻射。大氣輻射除一小部分向上

射向宇宙空間外，大部分向下射向地面，其方向與地面輻射方向相反,

故稱大氣逆輻射。大氣逆輻射把熱量傳給地面，這就在一定程度上補

償了地面輻射損失的熱量，對地面起到了保溫作用。天空有云，特別

是濃密的低云時，大氣逆輻射更強。

［板書］三、大氣熱力環流

讀下圖思考氣溫、氣壓、氣流三者間有什么關系。

等壓面

勿切勿勿勿；A7勿勿彭

【分析】大氣中熱量和水汽的輸送，以及各種天氣變化，都是通過大

氣運動實現的。大氣運動有垂直運動和水平運動之分。大氣的垂直運

動表現為氣流上升或氣流下沉，大氣的水平運動即是風。

由于地面冷熱不均而形成的空氣環流，稱為大氣熱力環流。它是大氣

運動的一種最簡單的形式，形成過程如圖2.11所示。

當地面受熱均勻時，空氣沒有相對上升和相對下沉運動。

當A地接受熱量多，B.C兩地接受熱量少時，A地近地面空氣膨脹上

升，到上空聚積，使上空空氣密度增大，形成高氣壓；B.C兩地空氣

收縮下沉，上空空氣密度減小，形成低氣壓，于是空氣從氣壓高的A

地上空向氣壓低的B,C兩地上空擴散。

在近地面，A地空氣上升向外流出后，空氣密度減小，形成低氣壓；

B.c兩地因有下沉氣流，空氣密度增大，形成高氣壓。這樣近地面的

空氣從B.c兩地流回A地，以補充A地上升的空氣，從而形成了熱力

環流。

大氣熱力環流是一種常見的自然現象。在一定條件下，地表的冷、熱

差異會產生大氣熱力環流。臺灣海峽兩岸風向的日變化，反映了海陸

間大氣熱力環流的日變化。

如城市熱島環流、海陸間大氣熱力環流原理都是這個原理。

［板書］四、大氣的水平運動一一風

地面受熱不均，導致空氣上升和下沉，進而使同一水平面上的氣壓產

生了差異。我們把單位距離間的氣壓差叫作氣壓梯度。只要水平面上

存在氣壓梯度，就產生了促使大氣由高壓區流向低壓區的力，這個力

叫作水平氣壓梯度力。在水平氣壓梯度力的作用下，大氣從高壓區向

低壓區作水平運動，這就形成了風?？梢?，水平氣壓梯度力是形成風

的直接原因。

水平氣壓梯度力的方向垂直于等壓線，由高壓指向低壓。等壓線是同

一高度上氣壓相等的點的連線。如果沒有其他外力的作用，風向應該

與水平氣壓梯度