高中地理 第二章 第三节 对流层大气的受热过程第1课时导学案 湘教版必修1.docx

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高中地理第二章第三节对流层大气的受热过程第1课时导学案湘教版必修1

对流层大气的受热过程

[学习目标定位]　1.通过图示，了解大气的垂直分层结构及与人类的关系。

2.通过图示，理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。

3.了解影响地面辐射的因素。

一、大气的垂直分层

根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，分为对流层、平流层和高层大气。

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、大气辐射及其影响因素

（1）概念比较

序号

辐射名称

辐射类型

辐射方向

作用

Ⅰ

太阳辐射

短波辐射

射向地面

地面的直接热源

Ⅱ

地面辐射

长波辐射

主要射向大气层

对流层大气的直接热源

Ⅲ

大气辐射

长波辐射

射向高层大气和宇宙空间

大气逆辐射会使地面增温

Ⅳ

大气逆辐射

射向地面

（2）影响大气逆辐射的因素

大气逆辐射增强

（3）影响地面辐射的主要因素

①纬度因素：

同样性质的地表，纬度越低，年平均正午太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，地表受到的太阳辐射的强度就越大，地面辐射也就越强。

②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。

③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。

3．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。

思考

1．为什么对流层的天气现象复杂多变？

答案　一方面，对流层集中了几乎全部的水汽和杂质，另一方面，对流层温度随高度的升高而降低，使水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送。

在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨，所以对流层天气现象复杂多变。

2．为什么同一季节的白天多云，气温不会太高，而夜间多云，气温不会太低？

答案　同一季节，白天多云，太阳辐射经过大气层时，被削弱得多（吸收、反射多），故气温不会太高；夜晚多云，特别是有浓密的低云，空气中湿度比较大，大气逆辐射强，对地面的保温作用强，气温不会太低。

探究点一　各层大气的特点及意义

探究活动

　读“大气的垂直分层示意图”，回答下列问题。

（1）对流层的气温在垂直方向上的分布有何特点？

该层的厚度随纬度如何变化？

为什么？

（2）平流层的气温分布有何特点？

原因是什么？

飞机为什么选择在平流层飞行？

（3）臭氧层位于图中大气的哪一层？

为什么臭氧被誉为“地球生命的保护伞”？

（4）高层大气对人类生活有什么影响？

答案　

（1）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，所以高度大；高纬地区受热少，对流较弱，所以高度小。

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

该层上部热，下部冷，大气稳定，不易形成对流，大气以水平运动为主，利于高空飞行。

（3）平流层。

臭氧能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害。

（4）有若干电离层，能反射短波无线电波，对无线电通信有重要作用。

反思归纳

　各层大气的分布及特点

垂直

分层

高度分布

主要特点

与人类关系

对

流

层

高度因纬度而异：

低纬度17～18km，中纬度10～12km，高纬度8～9km

①气温随高度增加而递减；②空气对流运动显著；③天气现象多变

与人类关系密切，人类就生活在对流层底部

平

流

层

由对流层顶部到50～55km

①气温随高度增加迅速上升；②大气以水平运动为主，气流平稳

是人类生存环境的天然屏障

高层

大气

由平流层顶部到大气上界

在80～500km高空，大气处于高度电离状态

影响无线电通信

探究点二　对流层大气的受热过程

探究活动

　读“大气对地面的保温作用图”，分析回答下列问题。

（1）图中字母代表的箭头含义分别是：

A________；B________；C________；D________；G________；I________。

（2）从数量上看，A＞D的原因是__________________________________________________。

图中I的作用是_____________________________________________________。

（3）比较晴天与阴天气温日较差的大小：

________，其原因是什么？

（4）深秋，我国北方有寒潮活动的地区，农民常在菜地里用生火产生浓烟的方法防止农作物大面积冻害，其主要原因是什么？

答案　

（1）太阳辐射　大气吸收的太阳辐射　大气反射、散射的太阳辐射　到达地面的太阳辐射　大气吸收的地面辐射　大气逆辐射

（2）大气的削弱作用　补偿地面损失的热量

（3）晴天大，阴天小　晴天：

白天大气的削弱作用较弱，温度高；夜晚大气逆辐射较弱，温度低，温差大。

阴天：

白天大气的削弱作用较强，温度不高；晚上大气逆辐射较强，温度不低，故温差较小。

（4）浓烟吸收地面辐射，增强大气逆辐射，使降温幅度减小。

反思归纳

　对流层大气的受热过程及原理

地面辐射是对流层大气能量的直接来源，太阳辐射是根本来源，大气的受热过程具体图解如下：

拓展延伸

　大气的增温过程

对流层大气的受热过程

对点训练一　大气的垂直分层

下图为“大气垂直分层示意图”。

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．①B．②

C．③D．④

2．对无线电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

答案　1.B　2.D

解析　第1题，根据大气的密度、温度和运动特征，自下而上可将大气层分为对流层、平流层和高层大气，从温度变化趋势看，①②正确，但①曲线在Ⅱ层上半部气温变化出现错误，故只有②正确。

第2题，高层大气（Ⅲ层）中存在若干电离层。

对点训练二　对流层大气的受热过程

地球的大气对太阳辐射具有选择性吸收的作用，其中大气中的臭氧主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线；水汽和二氧化碳则主要吸收波长较长的红外线。

大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收很少，大部分可见光能够透过大气到达地面，大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的。

据此回答3～5题。

3．图中①②③三个箭头所表示的辐射依次是（　　）

A．大气逆辐射、地面辐射、太阳辐射

B．太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射

C．地面辐射、大气逆辐射、太阳辐射

D．太阳辐射、大气逆辐射、地面辐射

4．近地面大气的主要、直接的热源是（　　）

A．地面B．太阳辐射

C．大气辐射D．大气逆辐射

5．大气对地面的保温作用以及它在图中对应字母的组合，正确的是（　　）

A．到达地面的太阳辐射——①

B．大气的反射作用——④

C．大气的吸收作用——②

D．大气逆辐射作用——③

答案　3.B　4.A　5.D

解析　①是太阳辐射，②是地面辐射，③是大气逆辐射，④是大气反射、散射的太阳辐射；地面是近地面大气的主要、直接的热源；大气逆辐射在一定程度上能够补偿地面由于辐射损失的热量，对地面有保温作用。

综合提升

6．读“对流层大气受热过程示意图”，完成下列问题。

（1）图中字母A表示____________，B表示__________，C表示__________。

（2）冬半年的霜冻多发生在晴朗的夜间，其原因是______________________________

________________________________________________________________________，

这一原因与图中甲、乙、丙中的________过程有关。

多云的白天比晴朗的白天气温低，原因是______________________________________，这一原因与图中甲、乙、丙中的________过程有关。

（3）对流层大气温度随高度增加而递减，原因是__________________________，这一原因与图中甲、乙、丙中的__________过程有关。

答案　

（1）大气和地面的反射　地面辐射射向宇宙空间

大气辐射射向宇宙空间　

（2）晴朗少云，大气对地面的保温作用弱，气温下降快　丙　多云的白天，大气对太阳辐射的削弱作用强　甲

（3）对流层大气的热量直接来源于地面　乙

解析　第

（1）题，本题考查大气对太阳辐射的削弱作用及对地面保温作用相关知识的掌握情况。

第

（2）题，霜冻出现在晴朗的夜晚，说明晴朗夜晚气温低。

晴朗夜晚温度低应从晴天云量少，大气逆辐射弱来分析。

第（3）题，多云的白天气温低，主要是云量对太阳辐射有强烈反射作用的结果；对流层气温随高度增加而降低是因为对流层大气增温的直接能量来源是地面，而不是来自太阳。

教材P43活动

提示　1.随高度上升，对流层的气温递减，因为对流层大气的热源是近地面，离地面越远，气温越低，理论上每升高100m，气温下降0.6℃。

平流层的气温随海拔升高而升高，因为平流层中的臭氧吸收太阳辐射紫外线而增温。

2．风、霜、雨、雪等天气现象主要发生在对流层，人们居住在对流层的底部。

3．平流层上热下冷、大气以水平运动为主，能见度高，有利于飞机飞行。

教材P44活动

提示　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

提示　1.由于月球缺乏大气层，白天没有大气对太阳辐射的削弱作用，使月球表面温度高；晚上没有大气的保温作用，使月球表面温度低，故昼夜温差比地球要大。

2．深秋至第二年早春季节，天气晴朗，大气比较洁净，白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，气温较高；夜晚大气对太阳辐射的保温作用弱，气温较低，昼夜温差大，容易出现霜冻。

3．每年秋冬，农民用人造烟幕的办法，增强大气逆辐射，从而起到对地面的保温作用，使地里的蔬菜免遭冻害。

教材P47活动

提示　1.由于玻璃（或塑料薄膜）的阻断作用，使温室内的红外线长波辐射不能通过玻璃（或塑料薄膜）与室外的大气进行交换，使大部分热量保存在室内，所以温室内气温高于温室外。

2．利用温室效应原理，采取温室育秧或覆膜育秧。

在地热较丰富的地区，也可利用地下热水育秧。

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。

在大棚内可适度提高温度和湿度，并进行人工通风等。

[基础过关]

读图，完成1～2题。

1．从大气垂直分层看，图示大气层是（　　）

A．低纬度的对流层

B．中纬度的平流层

C．高纬度的对流层

D．低纬度的平流层

2．该层大气（　　）

A．随高度增加，温度增幅变小

B．能够大量吸收红外线长波辐射

C．以水平运动为主，有利于飞机高空飞行

D．受强烈的太阳辐射呈电离状态

答案　1.B　2.C

解析　图中显示大气层高度在12～50千米之间，且温度随高度的增高而增加，因此可判断为中纬度平流层，该层大气以水平运动为主，有利于飞机高空飞行；该层大气能够大量吸收紫外线。

读“大气受热过程示意图”，完成3～5题。

3．图中表示被大气削弱后的太阳辐射的序号是（　　）

A．①B．②

C．③D．④

4．图中表示近地面大气主要直接热源的序号是（　　）

A．①B．②

C．③D．④

5．燃烧柴草防御霜冻的做法，有利于（　　）

A．增强①辐射

B．增强②辐射

C．增强③辐射

D．增强④辐射

答案　3.B　4.C　5.D

解析　第3题，图中①表示未进入地球大气层的太阳辐射，②表示被大气削弱后的太阳辐射，③表示地面辐射，④表示大气逆辐射。

第4题，近地面大气的直接热源是地面辐射。

第5题，在夜间燃烧柴草有利于增强大气逆辐射，使地面温度升高，防御霜冻。

6．以下四图中昼夜温差最大的是（　　）

答案　C

解析　白天晴朗时，大气对太阳辐射的削弱作用弱，气温较高；夜晚晴朗时，大气的保温效应差，地面损失的热量多，气温较低，故昼夜皆晴时温差最大。

下图为同纬度的海洋和陆地不同区域的天气状况示意图。

读图完成7～8题。

7．图示区域昼夜温差最小的是（　　）

A．甲B．乙C．丙D．丁

8．深秋或寒冬的夜间，丁地常常出现霜冻，主要原因是（　　）

A．白天大气对太阳辐射削弱作用强

B．大气保温作用弱

C．夜晚大气逆辐射强

D．地面辐射弱，大气辐射强

答案　7.B　8.B

解析　第7题，海洋较陆地昼夜温差小，阴天较晴天昼夜温差小，故选B。

第8题，丁地与甲、乙、丙地相比较，海拔高，大气保温作用弱，温度低，故在深秋或寒冬常出现霜冻。

9．读“大气垂直分层示意图”，回答问题。

（1）A是________层，该层气温随高度的变化特点是____________________________

________________________________________________________________________。

（2）B是________层，该层气流平稳，适合于飞机飞行。

（3）地球人造卫星在轨运行期间，主要是在大气中的________中运行，其返回时，在距地面1000米的高度内，所经历的气温变化特点是________________，原因是什么？

（4）300千米以上的大气层气温高达1000℃以上，但其中运行的人造卫星不会被烧毁，主要原因是（　　）

A．卫星与大气处于相对静止状态

B．卫星在大气中高速运行，能很好地散热

C．该层大气稀薄，卫星从中吸收的和与之摩擦产生的热量都有限

D．该层大气密度很大，有利于卫星散热

答案　

（1）对流　气温随高度的增加而降低　

（2）平流　（3）高层大气　气温逐渐升高　地面辐射是近地面大气的直接热源，越靠近地面，大气所获得的地面辐射热量越多。

　（4）C

解析　从图中各层高度数值可以看出，A是对流层，B是平流层，50千米以上是高层大气。

各层的气温变化可从气温垂直分布曲线上读出。

300千米以上的高层大气中，气温很高，但空气稀薄，气压低，人造卫星在运行中与空气摩擦产生的热量很有限，并且人造卫星从大气中吸收的热量很少，所以不会被烧毁。

10．读图，完成下列问题。

（1）图中箭头①表示大气对太阳辐射具有______作用。

（2）图中箭头②说明大气对地面具有________作用。

（3）图A比无云时大气温度较__________，主要原因是_________________________________。

（4）图B比无云时大气温度较__________，主要原因是__________________________。

（5）由此说明地球上存在生命的条件之一是_____________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）反射　

（2）保温　（3）低　云层对太阳辐射的反射作用削弱了到达地面的太阳辐射　（4）高　云层加强了大气逆辐射　（5）地球大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用是形成地球适宜生物生存的温度条件的重要原因之一

解析　白天，主要考虑大气对太阳辐射削弱作用的强弱对温度的影响，云层对太阳辐射的反射作用强，所以白天多云时比晴天温度低。

夜晚没有太阳辐射，近地面大气主要表现在逆辐射强弱对气温的影响，晴天时大气逆辐射弱。

由此说明，地球上厚厚的大气既适宜生物呼吸，同时也保证了地球上有适宜的温度。

[能力提升]

2013年12月2日1时30分，搭载着“嫦娥三号”探测器的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空并准确入轨，发射圆满成功。

据此回答11～12题。

11．下列图示能正确反映“嫦娥三号”探测器在升空过程中经历的大气环境状况的是（　　）

12．下列有关Ⅰ、Ⅱ层可能出现的现象，描述不正确的是（　　）

A．飞机在Ⅰ层飞行有时会出现颠簸现象

B．飞机在Ⅱ层飞行时，飞行员常感觉是万里无云

C．在Ⅰ层中有时会出现气温随高度增加而上升的现象

D．在Ⅱ层中阳光照射时不会损伤皮肤

答案　11.C　12.D

解析　第11题，臭氧层的高度约为22～27千米处，位于平流层中，并且平流层中的温度随着高度的增加而升高。

第12题，Ⅰ层为对流层，由于温度随高度的升高而降低，所以对流运动强烈，飞机受气流影响有时会出现颠簸现象；但在某一高度也会出现气温随高度增加而上升的逆温现象；Ⅱ层为平流层，大气运动以平流运动为主，因此天气晴朗；臭氧层虽然可以吸收紫外线，但在其上层仍有大量紫外线可损伤皮肤。

根据下图和所学知识，完成13～14题。

13．大棚中生产出来的蔬菜质量略逊于自然状态下生长的蔬菜，原因是大棚中（　　）

A．光照太强B．热量不足

C．日温差较小D．年温差较小

14．在冬季为了保温，菜农一般在傍晚往大棚内洒水，其原理是（　　）

A．增强地面辐射

B．增强太阳辐射

C．增强大气对地面的辐射

D．增强大气对宇宙空间的辐射

答案　13.C　14.C

解析　第13题，塑料大棚使得晚上大棚内的温度不会太低，气温日较差相对较小，而晚上温度高，蔬菜的呼吸作用比较强，消耗的能量比较多，不利于营养物质的积累。

第14题，在大棚内洒水，增加空气湿度，有利于增强大气逆辐射。

下图中甲、乙两地的纬度相同。

读图，完成15～16题。

15．a处气温比近地面气温低的主要原因是（　　）

A．地面是近地面大气的主要直接热源

B．太阳辐射是大气的主要直接热源

C．a处大气的散射作用比近地面强

D．a处的太阳辐射比近地面弱

16．b处气温比同纬度平原地区低的主要原因是（　　）

①到达b处的太阳辐射少

②b处的地面辐射弱

③b处大气吸收的地面辐射少

④b处大气的保温效应差

A．①②B．③④C．①④D．②④

答案　15.A　16.B

解析　第15题，地面是近地面大气的主要、直接热源，因而离地面越远，获得的地面辐射越少，温度越低。

第16题，b处海拔高，空气稀薄，大气的保温作用弱，大部分热量向高空辐射，近地面大气吸收的热量少，气温低。

17．读下面两图，回答问题。

（1）图甲表示不同纬度地区大气对太阳辐射的削弱作用不同，图乙表示不同的______________角的地区，到达地面的太阳辐射能量不同。

（2）从两图中可以看出，太阳高度角越大的地区，太阳辐射经过的大气路径越________，被大气削弱的越________，到达地面的太阳辐射就越________，等量的太阳辐射散布在AB和AC两地区，太阳高度角______的地区，接受的太阳辐射能量多。

（3）AB和AC地面辐射较强的是________，原因是_____________________________

________________________________________________________________________。

（4）从这个角度来说明，在南极极昼时期对其进行科学考察，为什么仍然很寒冷？

答案　

（1）太阳高度　

（2）短　少　多　大

（3）AB　AB地面接受的太阳辐射多，地面温度升高，地面辐射增强

（4）此时太阳直射在南半球，南极圈出现极昼，但该地的太阳高度角很小，太阳辐射经过大气的路程较长，被大气削弱的多，最后到达地面的太阳辐射就少，地面辐射弱，大气吸收的地面辐射少、气温低。