新步步高学年高一地理湘教版必修一学案与检测第二章 第三节 第1课时 对流层大气的受热过程.docx

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新步步高学年高一地理湘教版必修一学案与检测第二章第三节第1课时对流层大气的受热过程

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结构及与人类的关系。

2.了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

自主预习

根据大气在垂直方向上的①温度、密度及运动状况的差异，分为②对流层、平流层和高层大气。

思考　为什么平流层适合于飞机的飞行？

答案　因为平流层气温随高度上升而增加，气流以平流运动为主，能见度好，有利于飞机飞行。

合作探究

读“大气的垂直分层示意图”，回答下列问题。

（1）写出图中大气层的名称：

A________，B________，C________。

（2）A层气温垂直变化的规律是________________________________________________。

（3）空气对流显著的大气层是________（填字母）。

（4）当太阳大气中的黑子和耀斑增多时，________层会被扰乱，影响无线电短波通信。

（5）某地区近地面气温32℃，该地对流层的厚度为16.8km，按一般规律，此时该地对流层顶的气温应是（　　）

A．－100.8℃B．－68.8℃

C．－132.8℃D．－42.8℃

（6）图中B层气温随高度升高而________，这是因为________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）对流层　平流层　高层大气　

（2）气温随高度增加而递减　（3）A　（4）电离　（5）B　（6）升高　该层有大量臭氧，吸收太阳辐射中的紫外线

解析　本题考查大气的垂直分层及其与人类的关系，解答该题的关键是明确大气垂直分层中各层的名称、气温分布规律、大气运动特点以及各层与人类的关系等知识。

反思归纳

大气的垂直分层

地球大气从地面可延伸到数千千米高空，根据温度、密度和大气运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气，其主要特点如下表：

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

练习巩固1

　关于大气的组成成分及结构的说法，正确的是（　　）

A．从低层到高层的大气成分依次是水汽、干洁空气、尘埃

B．对流层由于气温随高度增加而升高，使空气对流运动显著

C．平流层既对生物有保护作用，又有利于飞机飞行

D．高层大气随高度的增加温度降低、密度减小，与人类活动没有关系

答案　C

解析　地球大气由低到高依据温度、密度和大气运动状况等划分为对流层、平流层、高层大气。

平流层的空气运动以水平运动为主，气温随高度增加而上升，水汽、固体杂质少，天气晴朗，所以在平流层，适合高空飞行。

在平流层还存在一个臭氧层，臭氧能够强烈吸收太阳紫外线，使地球生物免受紫外线灼伤，对生物有保护作用。

二、对流层大气的受热过程

自主预习

1．大气对太阳辐射的削弱作用：

主要表现为③选择性吸收、散射和④反射。

臭氧层中的臭氧和高层大气吸收波长较短的⑤紫外线，水汽和二氧化碳吸收波长较长的⑥红外线；散射主要改变太阳光线的方向；云层或尘埃能反射太阳光线，云层越厚，对太阳辐射反射⑦越强。

2．地面辐射：

从波长看，地面辐射属于⑧长波辐射，地面辐射是对流层大气增温的⑨直接能量来源。

3．大气辐射：

大气吸收⑩地面辐射增温的同时，也向外辐射能量，即为大气辐射，它属于长波辐射。

4．大气逆辐射：

射向⑪地面的大气辐射称为大气逆辐射，对地面起到⑫保温作用；云量越大，大气逆辐射越⑬强。

5．影响地面辐射的主要因素：

⑭纬度因素、下垫面因素和其他因素。

其中⑮纬度因素是太阳辐射强度由低纬向两极递减的重要原因。

同样性质的地表，纬度越低，太阳辐射强度越⑯大，所产生的地面辐射越⑰强。

地面反射率越强，获得的太阳辐射越⑱少，地面辐射越⑲弱。

其他因素以⑳气象因素的影响最大。

思考　为何白天多云，气温比晴天低；夜间多云，气温却比晴天高？

答案　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。

合作探究

读“大气热量传递与平衡示意图”，回答问题。

（1）据图分析下列现象产生的原因，并说明这一原因与图中甲、乙、丙哪一过程相关。

①冬半年的霜冻多发生在晴朗的夜间。

②塔里木盆地的昼夜温差大。

（2）一般情况下，就多年平均而言B＝A＋C＋D。

但是近若干年来，上述平衡被打破，“＝”变成了“＞”。

出现这一结果的原因是什么？

答案　

（1）①晴朗的夜间，天空中云量少，大气逆辐射弱，地面辐射热量散失的多，致使地面温底低，所以冬半年的霜冻多出现在晴朗的夜间。

丙。

②塔里木盆地深居内陆，水汽难以进入，云量少，白天大气对太阳辐射的吸收少，大量太阳辐射到达地面，近地面气温高；夜晚大气逆辐射弱，近地面气温低。

甲，丙。

（2）化石燃料的燃烧，森林减少，大气中的二氧化碳等温室气体增加，温室气体吸收并保存地面辐射和太阳辐射中的红外线，使大气热量收入大于支出。

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增温的直接能量来源，太阳辐射是根本来源，大气的受热过程具体图解如下：

练习巩固2

　读图，回答下列问题。

（1）白天多云时，由于云层对太阳辐射的________作用增强，到达地面的太阳辐射强度________，所以地面温度比晴天________。

（2）夜间多云时，由于云层________地面长波辐射，并使大气________作用增强，补偿了地面辐射损失的热量，所以地面温度比晴天________。

（3）晴天比阴天昼夜温差________。

答案　

（1）反射　减弱　低　

（2）吸收　逆辐射　高　（3）大

解析　

课堂小结

知识提纲

强化记忆

1．数字法记忆大气的受热过程

一个根本来源：

太阳辐射。

两种作用：

削弱作用、保温作用。

三种形式：

吸收、反射、散射。

三个环节：

太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地。

四种辐射：

太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射。

2．歌诀法记忆大气对地面的保温作用

太阳辐射透大气，削弱作用数量减。

绝大部分归地面，吸收辐射大地暖。

大气吸收是主要，射向宇宙不过半。

空气增温辐射在，逆向辐射能量返。

补偿地面热损失，就像棉被温地面。

多云天气更强烈，昼夜温差将变小。

课堂检测

读大气受热过程图，回答1～3题。

1．使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序是（　　）

A．①—②—③B．①—④—②

C．②—③—④D．③—④—②

2．影响近地面大气温度随高度升高而递减的是箭头（　　）

A．①B．②C．③D．④

3．青藏高原与同纬度地区相比太阳辐射强，但气温低，主要是由于（　　）

A．大气吸收①辐射少

B．大气吸收②辐射少

C．地面吸收③辐射少

D．地面吸收④辐射少

答案　1.B　2.B　3.B

4．深秋，我国北方有寒潮活动的地区，往往有霜冻的发生，其主要原因是（　　）

A．晴天，地面辐射增强B．晴天，大气辐射增强

C．晴天，地面辐射减弱D．晴天，大气逆辐减弱

答案　D

解析　晴朗的夜晚，因为云量少，大气逆辐射弱，地面获得大气逆辐射补偿的热量少。

5．新疆地区形成“早穿皮袄午穿纱”这一现象的主要原因是（　　）

①大气对太阳辐射的反射作用强　②夜间大气逆辐射弱

③大气对太阳辐射的削弱作用少　④大气吸收太阳辐射少

A．①②B．②③C．②④D．①③

答案　B

解析　新疆地处内陆，气候干旱，云层较少，天气晴朗，白天，大气对太阳辐射的削弱作用少，气温高；夜晚，大气的逆辐射弱，气温低，所以昼夜温差大。

6．矿物能源的大量使用，会使大气中二氧化碳的浓度不断提高；开发利用新能源，可以减少二氧化碳排放，降低大气中二氧化碳的浓度。

下面甲、乙两图反映的是开发利用新能源的两种途径，据此回答下列问题。

（1）冬季晴天时，在未采用任何取暖设备的条件下，图甲所示“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？

（2）开发利用新能源，能够减缓全球变暖。

请根据“温室效应”的原理，解释其原因。

答案　

（1）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。

（2）开发利用新能源使大气中二氧化碳减少，大气吸收的地面辐射也会减少，大气逆辐射会变弱，大气的保温作用减弱，使气温增高趋势减缓。

活动指导

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O3吸收太阳辐射中的紫外线而增温。

2．风、霜、雨、雪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、空气平流运动，能见度高，有利于飞机飞行。

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，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.由于太阳短波辐射可以穿过玻璃（塑料薄膜）到达地面，而地面长波辐射却不能穿过玻璃（塑料薄膜）因此又反射回地面，从而使温室内的气温较高，再加上玻璃（或塑料薄膜）的阻断作用，使温室内的大气不能通过玻璃（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。

塑料大棚可适度提高温度和湿度，并可进行人工通风等。

40分钟课时作业

[基础过关]

读大气垂直分层示意图，回答1～3题。

1．人造天体在升空的过程中，途经大气层的温度变化为（　　）

A．减—增

B．增—减

C．减—增—减—增

D．增—减—增—减

2．人类排放的氟氯烃，会破坏图中哪层中的臭氧（　　）

A．①层

B．②层

C．③层

D．③层以上大气层

3．大气对太阳辐射的削弱作用中，反射作用最强，这种作用主要发生在（　　）

A．①层B．②层

C．③层D．④层

答案　1.C　2.B　3.A

解析　第1题，结合大气层气温垂直变化规律可知，先减再增，再减再增，故选C。

第2题，人类排放的氟氯烃，能破坏平流层中的臭氧层，臭氧层位于平流层，图中②层即为平流层。

第3题，对太阳辐射起反射作用的主要是大气中的云层和颗粒较大的尘埃，而云层和尘埃主要集中在对流层中，所以对太阳辐射的反射作用也主要发生在对流层大气中，对应图中①层。

某学校地理兴趣小组做了如下实验：

做两个相同规格的玻璃箱（如下图），甲底部放一层土，中午同时把两个玻璃箱放在日光下，15分钟后，同时测玻璃箱里的气温，结果发现底部放土的比没有放土的足足高了3℃。

据此完成4～5题。

4．该实验主要目的是测试（　　）

A．大气的温室效应

B．大气的热力运动

C．一天中最高气温出现的时刻

D．近地面大气主要、直接的热源

5．甲箱温度比乙箱温度高的原因是（　　）

A．太阳辐射强弱差异B．地面辐射强弱差异

C．大气吸热强弱差异D．大气辐射强弱差异

答案　4.D　5.B

解析　该实验可看出，底部有土的玻璃箱里气温高，说明地面辐射的强弱影响气温高低。

地面是对流层大气主要、直接的热源。

下图为大气垂直分层示意图。

据图回答6～8题。

6．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（　　）

A．①B．②C．③D．④

7．对短波通讯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

8．我国发射的“神舟”号飞船运行轨道所在的大气层（　　）

A．气温在－50℃～20℃B．气温随高度增加平稳下降

C．最低气温约为－80℃D．最高气温约为40℃

答案　6.B　7.D　8.C

解析　第6题，①曲线所示对流层的气温变化过于剧烈，最低温过低；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，②曲线正确。

第7题，Ⅲ层为高层大气，在该层中有电离层（在80～500千米高空），其带电粒子会反射无线电短波。

第8题，“神舟”号飞船的运行轨道在高层大气，依据图示阅读出相关数据即可。

9．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所示比无云时大气温度较________，主要原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）图B所示比无云时大气温度较________，主要原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）反射　

（2）保温

（3）低　云层的反射作用减少了到达地面的太阳辐射

（4）高　云层增强了大气逆辐射，使大气的保温作用加强

解析　该题主要考查云层对太阳辐射的反射作用和大气逆辐射的保温作用。

白天有云时，由于云层对太阳辐射的反射，减少了到达地面的太阳辐射，地面温度低，近地面大气温度低；夜晚有云时，由于云层增强了大气逆辐射，所以气温较高。

10．阅读下列材料，回答下列问题。

材料一　见下图

材料二　根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，可将大气分为对流层、平流层和高层大气。

不同层次的大气对人类活动的影响也各不相同，并且它们不同程度地受到人类活动的影响。

材料三　由于“逆温层”的存在，大气很稳定，对流作用减弱，空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，只能滞留在近地面。

（1）若甲图表示的大气层是人类生存环境的天然屏障，则该层是________层，原因是________________________________，该层因____________________________而有利于高空飞行；若甲图表示的大气层对无线电通信有重要作用，则该层是__________________。

（2）若人类活动导致其成分增加或减少，则该层可能是________层和________层。

（3）根据乙图简要分析逆温层变化的规律。

（4）张华居住在某重工业城市，他习惯于在清晨的树林里跑步，根据上述材料说明他选择的锻炼时间是否科学，请你帮他分析原因，并说出他应该在什么时候锻炼身体最适宜。

答案　

（1）平流　此层臭氧含量最多，臭氧大量吸收紫外线，保护地球生物免受伤害　天气晴朗，能见度好，大气平稳　高层大气　

（2）对流　平流　（3）日出以后随着地面温度的升高，逆温层变薄减弱，直到消失。

（4）不科学。

清晨，大气逆温层存在，大气对流运动微弱，城市空气中的水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，大气污染物质浓度较高；日出前绿色植物以呼吸作用为主，释放CO2，造成清晨树林的空气中CO2含量较高。

他应该把锻炼时间改为下午或傍晚。

[能力提升]

读图，完成11～12题。

11．利用人造烟雾来防御霜冻的原理是（　　）

A．减弱①B．增强②

C．减弱③D．增强④

12．人类通过低碳经济和低碳生活，能使图中变化相对明显的是（　　）

A．①增强B．②增强

C．③减弱D．④减弱

答案　11.D　12.D

解析　第11题，图中①～④的含义分别为太阳辐射、被大气削弱后的太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射。

人造烟雾中含有大量的二氧化碳，它能够吸收地面辐射中的红外线，从而增强大气逆辐射。

第12题，人类通过低碳经济和低碳生活减少碳排放量，从而减少大气中的二氧化碳浓度，使大气逆辐射减弱。

《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yūn：

无焰的微火）据此完成13～14题。

13．“天雨新晴，北风寒彻”造成“是夜必霜”，其原因是（　　）

A．雨后的夜晚气温必定很低

B．受冷气团影响，加之晴朗的夜晚，大气逆辐射较弱

C．晴朗的夜晚，地面辐射减弱

D．晴朗的夜晚，地面辐射加强

14．“放火作煴，少得烟气，则免于霜矣”的原因是（　　）

①“烟气”使得大气逆辐射增强，地面温度不至于降得过低　②“烟气”主要成分为二氧化碳，对地面有明显的保温作用　③“放火作煴”，将地面直接烤暖　④“放火作煴”，将大气直接熏暖

A．①②B．③④C．①③D．②④

答案　13.B　14.A

解析　晴朗的夜晚，因为无云，大气逆辐射较弱，近地面气温低，易出现霜冻。

若放火则增加了排放到大气中的烟雾，使大气逆辐射增强，对地面起到了保温作用。

15．下图是“我国某地区某天的气温日变化曲线图”，读图并完成下列各题。

（1）A、B两条曲线中，表示阴天时气温变化的是____________________________________。

（2）白天阴天，气温比晴天时较________，为什么？

（3）夜晚阴天，气温比晴天时较________，为什么？

（4）下图所表示的情景中，昼夜温差最大的是________图，最易出现霜冻的是________图，前者形成的原因是什么？

答案　

（1）B　

（2）低　云的反射减少了到达地面的太阳辐射。

　（3）高　有云的夜晚，大气逆辐射增强，补偿了地面损失的热量。

　（4）C　C　晴朗的白天，大气削弱太阳辐射作用弱，气温高；晴朗的夜晚，大气的保温作用弱，气温低。

再加上陆地的比热容小，升温、降温快，故昼夜温差大。

解析　图示两条曲线，白天温度高时，A曲线的气温更高；晚上温度低时，A曲线的气温更低。

也就是说，A的气温日变化更大。

白天阴天，大气对太阳辐射的削弱作用强；夜晚阴天，大气吸收地面辐射作用强，致使逆辐射作用强。

因此，气温日变化更大的A曲线为晴天的气温变化。