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第二章 地球上的大气
第一节 大气的组成和垂直分层与冷热不均引起大气运动
一、教学目标
1.认识大气的物质组成。
2.理解人类活动对大气环境的影响。
3.理解大气垂直分层对人类活动的影响。
二、教学重难点
1.教学重点：大气的物质组成。
2.教学难点：区分对流层、平流层和高层大气。
三、教学方法
讲授法、启发式教学法、多媒体教学辅助法。
四、教学过程
[新课导入]：
报房钟的红色区域的标识源于 1912年发生了“泰坦尼克”号客船碰撞冰山
而沉没的事故。当时 TlTANIC这个“巨无霸”船撞上冰山后，发出烟火信号和
无线电呼叫代码CQD，但是，离出事地点最近的（仅 18海里）美国轮船“加利
福尼亚人”号的无线电收发报员，竟然在这时关掉电报机睡觉去了（当时的电
子管电台比较娇气，开机很长时间之后很容易烧毁，所以会关闭一段时间休息
一下），而此时，泰坦尼克号的报务员发送了 SOS求救信号，最后远在22海里
的一艘远洋拖轮听到电报赶来救援，但为时已晚，这一段失误因此导致了1500人的死难重大悲剧。
泰坦尼克号的沉没极大地影响了船的制造和无线电电报通讯。1913年12月
12日，英国伦敦因此召开了第一届海上生命安全国际大会。规定船上的求救信
号统一为SOS方便拍发，船上的无线电通讯必须24小时开通，外加上一个2级
备用电源，这样就不会漏掉呼救的信号。条约也同意：从船上发送任何火箭必
须被解释为一种求救信号。这个条约最后演化成“国际海上人命安全公约”。
今天我们来了解一下我们的大气与无线电通信的关系。
[新课教学]：
一、大气的组成
1、干洁空气：低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体。
（1）氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质；
（2）氮是地球上生物体的基本元素。（氮是构成氨基酸的基本物质，而氨基酸
又是构成动物营养所需蛋白质的基本物质。）
图1 干洁空气成分体积表（25千米以下）
【其他包括二氧化碳0.038%（变动）、氩气0.93%】
（3）二氧化碳：
二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，它吸收地面辐射的能力强，
使气温升高。
（4）臭氧：臭氧能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对
生物具有保护作用。
2、水汽和杂质：
水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸
收和释放，直接影响地面和大气的温度。
大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
3、
组成成分 占大气体 作用
积百分比
干洁空 氮 78% 地球上生物体的基本元素
气
氧 21% 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二 氧 很少 绿色植物进行光合作用的基本原料，它吸收地面
化碳 辐射的能力强，使气温升高
臭氧 极少 吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达
地面的紫外线，对生物具有保护作用
水汽 很少，因 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现
时而异 象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地
面和大气的温度
固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
4、污染物：
人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污
染，对生态系统和人类生存造成不利影响。雾霾
酸雨
【过渡】我们在前面了解到大气的组成成分以及各自的作用，下面让我们
在垂直方向上来学习一下大气的组成。
二、大气的垂直分层
大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。
师：结合上图，你可以得到什么信息？要注意以下几点：
（1）该图的横坐标表示气湿，纵坐标表示海拔。
（2）结合气温变化特点认识各层大气的海拔范围。（3）注意各层大气的气温随海拔的变化特点，尤其是气温拐点的数值。
（4）根据气温变化特点，推测其热量来源和大气运动状况。
（5）注意各层中主要的自然现象和人类活动，如流星、极光发生在高层大
气，电离层和运行的人造卫星等也位于高层大气。
学生回答。
1、对流层
对流层气温随高度的升高而递减，低纬度地区受热多，对流旺盛，对流层
所达高度就高（在低纬度地区为17--18千米，在高纬度地区仅为 8-9千米）。
云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。人类生活在对流层的底部。
2、平流层（对流层顶部至50-55千米高空）
平流层气温随高度升高而升高。
该层大气的下层气温随高度变化很小，但是在 30千米以上，气温随高度增
加而迅速上升。
主要以平流运动为主。该层大气中水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能
见度好，适合航空飞行。
3、高层大气（平流层以上的大气）
自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；随后，由
于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升，在 300千米的高空，
温度可达1 000℃以上。
在80--120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到
的流星。在80--500千米的高空，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，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。
教师总结：
大气垂 海 拔 范 特征 成因 与人类关系
直分层 围
对流层 低 纬 ： 气温随海拔的 地面是低层大气主要 人类生活在对流
17~18 千 增 加 而 降 低 的、直接的热源 层底部，与人类
米 ； 中 （ 每 升 高 100 关系最密切
纬 ： 米，气温约下10~12 千 降0.6℃）
米 ； 高
空气对流运动 该层上部冷、下部热
纬 ： 8
显著
~9千米
天气现象复杂 集中了整个大气质量
多变 的3/4和几乎全部的水
汽与杂质；对流运动
易成云致雨
平流层 从 对 流 气温随海拔增 该层中的臭氧吸收太 大气水平运动有
层 顶 部 加而升高 阳紫外线 利于高空飞行；
至 50 臭氧具有保护地
以水平运动为 该层大气上热下冷，
~55千米 球生物的作用
主 大气稳定
天气晴朗 水汽杂质少，气流平
稳
高层大 从 平 流 气温随海拔增 底部无臭氧吸收紫外 80~500 千米有若
气 层顶到2 加先降低后增 线，其热源主要来自 干电离层，电离
000 加；大气密度 平流层，随后气温随 层能反射无线电
~3000 千 极小 海拔增加而上升是因 波，对无线电通
米 的 高 为氧原子吸收了更短 信有重要作用
空 波长的紫外线；距地
面远，受到引力小
[课堂小结]：
通过这一节学习，我们了解到了大气的组成和大气的垂直分层，学习到对
流层以对流运动为主，适合人类生活，关于大气的垂直分层，这是本节课的重
点内容。
[板书设计]
一、大气的组成
1、干洁空气
2、水汽和杂志
3、污染物
二、大气的垂直分层
1、对流层
2、平流层
3、高层大气
