对流层大气的受热过程湘教版必修1地理教师用书.docx

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对流层大气的受热过程湘教版必修1地理教师用书

第三节　大气环境

第1课时　对流层大气的受热过程

学习目标：

1.了解大气的垂直分层及其与人类的关系。

2.理解太阳辐射、地面辐射、大气辐射的概念及影响它们强弱的因素；理解大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用，并能解释相关现象。

（重难点）3.掌握太阳辐射在大气和地面之间的能量传递过程。

（重点）

一、大气的垂直分层

垂直分层

气温特点

与人类关系

A对流层

随高度升高而降低

最为密切

B平流层

随高度升高而升高

适合飞机飞行

C高层大气

随高度增加先

降低后升高

人造卫星等

在此运行

二、对流层大气的受热过程

1．大气对太阳辐射的削弱作用：

主要有选择性吸收、散射和反射三种方式。

2．地面辐射和大气辐射

（1）概念比较

序号

辐射名称

辐射类型

作用

①

太阳辐射

短波辐射

地面的直接热源

②

地面辐射

长波辐射

对流层大气的直接热源

③

大气辐射

长波辐射

大气逆辐射会使地面增温

④

大气逆辐射

（2）影响大气逆辐射的主要因素

大气逆辐射都会增强

3．影响地面辐射的主要因素

（1）因素

（2）具体影响

因素

影响

纬度因素

因纬度不同，导致太阳辐射强度由低纬向两极递减，从而产生地面辐射的纬度差异

下垫面因素

下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同

气象因素

同纬度地区，年日照时数的长短，会影响地面获得的太阳辐射

4.大气的保温作用

（1）地面辐射释放能量的绝大部分被截留在对流层大气中。

（2）大气逆辐射直接补偿地面的热量损失。

（1）对流层与人类的关系最密切。

（　　）

（2）平流层气流以平流运动为主，天气晴朗，有利于飞机飞行。

（　　）

（3）高处不胜寒的主要原因是高海拔处大气稀薄，吸收的太阳辐射少。

（　　）

（4）海拔越高，太阳辐射越强，大气保温作用越弱。

（　　）

（5）有关对流层的正确叙述是（　　）

①低纬度比高纬度厚而比中纬度薄　②平原上空无论冬夏都比高原上空要厚　③对流层厚度与纬度、地形以及季节均无关系　④由于大气中的水汽主要来自地表江河湖海的蒸发以及植物的蒸腾，所以几乎全部的水汽集中在距地面最近的对流层

A．①②B．③④　　

C．②④　　D．①③

提示：

（1）√　对流层内集中了几乎所有的水汽和固体杂质，天气现象复杂多变，与人类关系最密切。

（2）√　平流层上热下冷，空气以平流运动为主，天气晴朗，大气能见度高，因此有利于飞机飞行。

（3）×　近地面大气主要直接的热量来源是地面，高处不胜寒的主要原因是高海拔处获得的地面辐射少。

（4）√　海拔越高，空气越稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用越弱，到达地面的太阳辐射越强。

大气稀薄，水汽、二氧化碳的含量少，大气保温作用越弱。

（5）C　[对流层的厚度由低纬度向高纬度递减；对流层的厚度取决于近地面气温的高低，平原地区气温高，对流层的厚度厚，高原地区气温低，对流层的厚度薄；夏季气温高，对流层的厚度厚，冬季气温低，对流层的厚度薄。

对流层距离地面近，受地球的引力大，几乎所有的水汽和大气质量的四分之三都分布在对流层。

]

　大气的垂直分层

材料　大气的垂直分层示意图。

问题1　（综合思维）对流层的气温在垂直方向上分布有何特点？

该层的厚度随纬度如何变化？

为什么？

提示：

对流层的气温随高度增加而降低；对流层的厚度随纬度增高而降低。

低纬地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所以厚度高度大；高纬地区受热少，对流较弱，所以厚度高度小。

问题2　（综合思维）大型客机在飞行时，往往飞得越高越安全。

你知道这是为什么吗？

提示：

飞行高度越高，大气的对流运动越弱，能见度越高，越有利飞机飞行。

问题3　（区域认知）平流层的气温分布有何特点？

原因是什么？

提示：

平流层的气温随高度升高而迅速上升，是因为该层的热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收。

[归纳总结]大气垂直分层的特点及与人类的关系

大气

分层

高度

气温垂直变化

空气

运动

天气现象

与人类

的关系

规律

原因

对流层

低纬17～

18千米，

中纬10～

12千米，

高纬8～9

千米

气温随高

度增加而

递减，大约

每升高100

米，气温降

低0.6℃

地面是对

流层大气

主要、直

接的热

源，离地

面越远，

气温越低

对流

运动

显著

复杂多变

人类生活

在对流层

底部，与人

类关系最

密切

平流层

自对流

层顶至

50～55

千米

下层气温

随高度变

化很小，30

千米以上

气温随高

度增加而

迅速上升

该层气温

基本上不

受地面影

响，而靠臭氧大量吸收太阳紫外线而

增温

平流

运动

为主

天气晴朗

臭氧大量

吸收紫外

线，成为

人类生存

环境的天

然屏障；

大气稳定，

利于高

空飞行

高层

大气

自平流层

顶以上到

大气上界

2000～

3000千米

起初随高度增加而递减，后随高度增加而上升

高空有氧

原子吸收

太阳辐射

自下

而上

先对

流后

平流

稳定少变

80～500千

米高空有若

干电离层，能反射无线电波，对无线电短波通信有重要作用

1．下图示意大气垂直分层，读图，完成

（1）～

（2）题。

（1）图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（　　）

A．①　　　　　　B．②

C．③D．④

（2）对短波通信具有重要意义的电离层位于（　　）

A．Ⅰ层顶部B．Ⅱ层底部

C．Ⅱ层中部D．Ⅲ层

（1）B　

（2）D　[第

（1）题，对流层气温随海拔增高而降低，排除④；平流层气温随海拔增高而增高，排除③；高层大气的底层气温随海拔增高而降低，上层气温随海拔增高而增高，选择B项。

第

（2）题，Ⅲ层为高层大气，在该层中有一电离层（海拔大约85km处），其带电粒子会干扰无线电短波通信。

]

　对流层大气的受热过程

材料一　《齐民要术》中有这样一段描述：

“凡五果，花盛时遭霜，则无子。

天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜。

此时放火作煴，少得烟气，则免于霜矣。

”[煴：

无烟的微火]

材料二　我国北方某社区新型“阳光居室”

问题1　（综合思维）“放火作煴，少得烟气，则免于霜”的原因是什么？

提示：

“烟气”主要是二氧化碳，增强大气逆辐射，对地面起保温作用。

问题2　（综合思维）冬季晴天时，在未采用任何取暖设备的条件下，材料二中所示“阳光居室”室内的最高温度可达22℃。

请分析“阳光居室”是如何达到这一保温效果的？

提示：

大部分太阳辐射能透过“阳光居室”的玻璃到达室内地面，地面吸收太阳辐射而增温，并以长波辐射的形式把热量传递给室内大气，地面长波辐射不能穿透玻璃而被反射回地面，从而将热量保留在居室内。

同时，封闭的空间也隔绝了室内外热量的交换，加强了保温效果。

[归纳总结]

1．大气对太阳辐射的削弱作用

2．大气对地面的保温作用

2．下图是大气对地面的保温作用示意图。

读图，回答

（1）～（3）题。

（1）图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数字代号按顺序依次是（　　）

A．①②③④　　　　B．③④②①

C．④③②①D．②③④①

（2）青藏高原比长江中下游平原气温日较差大的原因是（　　）

①离太阳近　②青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小　③云层厚而且夜晚长　④地势高，空气稀薄　⑤白天太阳辐射强　⑥夜晚大气逆辐射弱

A．①②③B．④⑤⑥

C．②⑤⑥D．①⑤⑥

（3）大气的保温效应主要是由于（　　）

A．大气中的水汽和CO2吸收太阳辐射中的红外线、臭氧吸收太阳辐射中的紫外线而增温

B．大气逆辐射是对地面辐射损失热量的补偿

C．大气中的云层和尘埃对地面辐射的反射作用

D．大气热容量大，容易降温

（1）C　

（2）B　（3）B　[第

（1）题，该题主要考查从太阳辐射到大气逆辐射按顺序排列的关系：

太阳辐射→地面吸收→地面辐射→大气吸收→大气辐射→大气逆辐射。

第

（2）题，长江中下游平原地势低平，水域面积大，水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，晚上大气逆辐射强，气温日较差小。

青藏高原海拔高，空气稀薄，水汽、杂质相对较少。

白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，晚上大气逆辐射较弱，气温日较差大。

第（3）题，大气逆辐射与地面辐射方向相反，补偿了因地面辐射而损失的热量，起保温作用。

]

地理实践力：

分析大气热力作用原理在农业生产实践中的应用

利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；温室内增加二氧化碳不仅可以增强光合作用，还可以提高温度；果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果糖分的积累等。

利用“温室效应”原理，我国北方地区冬季可以采用大棚种植蔬菜、花卉等作物。

下图是塑料大棚农业生产景观图，据此回答下题。

1．下列不属于大棚技术对农业生产的影响的是（　　）

A．有利于充分利用太阳光能，提高大棚内的温度

B．有利于提高光照强度，增强农作物光合作用

C．有利于保持、调节大棚内空气的湿度

D．有利于保持、调节大棚内土壤的水分

B　[塑料薄膜对太阳的短波辐射基本上是透明的，削弱的很少，而大棚内地面增温后又以长波辐射的形式向外辐射热量，塑料大棚阻碍长波辐射，因此，大棚内热量不易散失，从而提高大棚内的温度；可以通过对塑料大棚通风，调节空气湿度、土壤的水分和气体成分。

]

2．深秋，我国北方有寒潮活动的地区，农民常用浓烟笼罩大白菜地，防止大面积冻害，其主要原因是（　　）

A．浓烟散射地面辐射，提高大气温度

B．浓烟反射大气逆辐射，提高大气温度

C．浓烟可阻挡冷锋前进，防止作物冻害

D．浓烟吸收地面辐射，增强大气逆辐射

D　[由于人造烟幕相对于增加了二氧化碳的含量，能大量吸收地面辐射，从而增强了大气逆辐射，对地面起了保温作用，能防御霜冻。

]

（教师独具）

读大气的垂直分层示意图，完成1～2题。

1．②层大气（　　）

A．随海拔的上升气温逐渐降低

B．风、雨、雷、电等天气现象多发

C．人造卫星多在此运行

D．分布有臭氧层

2．与①层大气相比，③层大气（　　）

A．对人类活动的影响更小

B．厚度更厚

C．大气密度更大

D．气压更低

1.D　2.C　[第1题，②层为平流层，随海拔升高而气温升高；风、雨、雷、电等天气现象发生在对流层；人造卫星运行在地球大气层之外；臭氧层分布在对流层。

第2题，①层为高层大气，③为对流层。

与高层大气相比，对流层密度大、厚度小、气压高，与人类活动关系更密切。

]

下面是大气受热过程示意图，完成3～4题。

3．近地面大气的主要直接热源是（　　）

A．①　B．②　　　

C．③　　　D．④

4．沙漠地区白天气温高主要因为（　　）

A．①增强B．②较强

C．③减弱D．④不变

3.C　4.B　[第3题，近地面大气对太阳辐射的吸收作用不强，而对地面长波辐射具有很强的吸收能力，故近地面大气的直接热源是地面辐射。

第4题，沙漠地区云少，大气对太阳辐射的削弱作用弱，使到达地面的太阳辐射多，气温较高。

]

（教师独具）

教材P43活动

1．随高度的上升，对流层的气温逐渐降低，平流层的气温则逐渐升高。

2．人类的生产和生活活动几乎都是在对流层中进行的。

3．平流层的气温下低上高，空气难以对流，以平流运动为主，飞机飞行不会上下颠簸；平流层水汽和尘埃少，天气晴朗少变，能见度好，利于飞机飞行。

教材P44活动

1．大气对太阳辐射的削弱作用，主要有吸收、散射和反射三种形式。

吸收具有选择性，主要吸收波长较长的红外光和波长较短的紫外光；太阳辐射可见光部分中波长较短的蓝色光容易被散射；反射则无选择性，像反光镜一样把光线反射回宇宙空间。

2．波长较短的蓝色光容易被空气分子所散射，空气越洁净，这种散射越明显，因此晴朗的天空多呈现蔚蓝色。

教材P45活动

1．月球上没有大气，白天在太阳的照射下，月球表面温度升得很高；夜间，月球表面辐射强烈，并直接散失到宇宙空间，月球表面温度骤降，所以温度变化剧烈。

地球上有大气存在，白天，大气的反射、散射和选择性吸收作用，削弱了到达地面的太阳辐射，使地面温度不至于过高；夜间，地面辐射绝大部分热量被近地面大气吸收，又被大气逆辐射还给了地面，使地面温度不至于降得过低，从而减小了气温日较差。

2．晴朗的夜晚，天空中无云，大气逆辐射弱，地面辐射热量散失得多，致使地面温度低，所以深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚。

3．人造烟幕中含有大量的二氧化碳、水汽和尘埃，能强烈吸收地面辐射，从而增强大气逆辐射，减少地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，使地里的蔬菜免遭冻害。

教材P47活动

1．由于塑料薄膜（或玻璃）的阻断作用，温室内的红外光长波辐射不能穿过塑料薄膜（或玻璃）与室外的大气进行交换，使大部分热量保留在室内，故温室内气温高于室外。

2．利用温室效应原理，采取温室育秧或覆膜育秧。

在地热能较丰富的地区，也可用地下热水育秧。

3．农民在冬季采用塑料大棚发展农业，是对气候条件的改造，在大棚内可提高温度和湿度，并进行人工通风等。