地理人教版高中必修一（2019年新编）-2-1 大气的组成和垂直分层教案.docx

1、必修第一册 教案第二章 地球上的大气2.1 大气的组成和垂直分层 知能素养对标必备知识学科能力学科素养学考对标高考对标高考考向大气的组成学习理解能力观察和记忆比较和关联概括和归纳应用实践能力解释和实践计算和技能综合和推论迁移创新能力迁移和探究综合思维地理实践力人地协调观水平1水平3【考查内容】分析大气成分组成对人类活动和自然地理环境的影响,以及人类活动对大气成分的影响。理解大气垂直各层的特点及其与人类活动的关系。【考查题型】选择题大气的垂直分层综合思维区域认知人地协调观水平2水平3第一部分：本节教材解析走近学科素养【必备知识一：大气的组成】地理事实1.低层大气的组成低层大气是由干洁空气、水汽和

2、杂质组成的。2.低层大气主要组成成分的作用(1)干洁空气主要组成及其含量(体积分数):氮气(78%)、氧气(21%)、氩气(0.93%),二氧化碳、臭氧等含量很少。作用:氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质;氮是地球上生物体的基本元素;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,另外,它吸收地面辐射的能力强,使气温升高;臭氧能吸收太阳光中的紫外线,使大气增温,同时能够减少到达地面的紫外线,对生物具有保护作用。(2)水汽和杂质大气中的水汽和杂质含量很少,却是影响天气变化的重要因素。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

3、作为凝结核,是成云致雨的必要条件2.人类活动对大气成分的影响大气各组成成分的含量并不是一成不变的。人类活动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。核心概念低层大气:指的是海拔在25千米以下的地球大气层,包括对流层和平流层中下部。低层大气所含空气占整个地球大气层80%以上,对天气和气候有直接的影响。【必备知识二：大气的垂直分层】地理事实1.划分依据大气垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。2.分层(1)对流层高度范围:低纬地区为17-18千米;中纬地区为10-12千米;高纬地区为8-9千米。主要特点及其成因:a.气温随高度的增加而降低(海拔每升高100米,气温大

4、约降低0.6)地面是对流层大气的直接热源。b.空气对流运动显著该层大气上冷下热。c.天气现象复杂多变几乎全部的水汽、杂质集中在该层,对流运动易成云致雨。与人类的关系:人类生活在对流层底部,对流层与人类关系最为密切。(2)平流层高度范围:自对流层顶部至50-55千米高空。主要特点及其成因:a.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该层中的臭氧吸收大量太阳紫外线增温。b.以平流运动为主该层大气上热下冷,大气稳定。c.天气晴朗,无云无雨,能见度好水汽、杂质少。与人类的关系:人类生存环境的天然屏障,利于航空飞行。(3)高层大气高度范围:从平流层顶部到3000千米的高空。主要

5、特点及其成因:气温随高度增加先降低后增加;大气密度很小,在20003000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近距离地面远,受引力作用小。与人类的关系:80-500千米有若干电离层,电离层能反射短波无线电波,对无线电通信有重要作用。核心概念电离:或称电离作用、离子化,指在(物理性的)能量作用下,原子、分子形成离子的过程。第二部分：本节典例设计落实学科素养【本节内容分析】本节内容与后面的大气热力状况、大气运动以及许多天气、气候气象知识都有直接联系,如:臭氧对紫外线的吸收、二氧化碳的保温作用、人类活动对大气的影响等。本节教学可以适当延伸知识和联系实际,为后面几节课的教学做铺垫。大气的组

6、成这部分可以将大气的作用适当的延伸与大气热力作用相联系。大气的垂直分层这部分是教材的重点难点,知识前后因果关系密切,如大气成分与大气温度的垂直变化密切相关、大气温度的垂直变化与大气运动的联系、大气运动与天气变化状况的关系、天气变化与人类活动的关系等。本节包含的核心知识和体现的学科核心素养如下:核心知识1.大气的组成;2.大气的垂直分层综合思维区域认知人地协调观地理实践力核心素养【学情整体分析】本节抽象内容较多。一方面,学生对于本节有一定的知识基础,如绿色植物的光合作用、电离层对无线电通信的作用等。另一方面,经过本节学习能提高学生的分析、推理能力。同时,设置一些与日常生活联系紧密的问题,启发学生

7、思考分析,培养学生自我获取知识的能力,提高学生参与意识、主体意识、创新意识,体现学生主体地位。指导学生进行归纳总结。地理事象之间的规律,往往通过分析比较得出。学生学会对地理事象进行归纳总结,会大大提高他们的理解能力、逻辑思维能力。指导学生掌握识图、读图和分析地图的方法。本节许多知识都隐含于大气的垂直分层图中,如大气各层的人类活动、地理现象等,本节可用多媒体和设问帮助理解和记忆。【教学活动准备】实践活动设计活动名称:探究大气的垂直分层。活动目标:明确大气垂直分层中每一层的特征。活动准备:查阅书籍、报刊等相关资料,了解大气垂直分层中每一层的温度、密度、天气现象特征。任务专题设计任务一 大气的组成活

8、动 大气的组成任务二 大气的垂直分层活动1 对流层 活动2 平流层 活动3 高层大气教学目标设计1.了解干洁空气、水汽与尘埃在大气中的作用。2.理解各层的气温变化、气流运动、天气状况等主要特征以及对人类活动的影响。3.理解大气的存在对人类活动的影响,尤其是对流层、平流层、电离层与人类活动的关系,树立人类与环境相互协调的观念与意识。教学策略设计本节课以鲍姆加特纳高空跳伞的经历为情境,由此引出两个探究问题,引导学生通过自主探究、合作学习等方法解决问题。结合实际生活分析地理原理,培养地理学科核心素养,践行人地协调观。教学方法建议讲授教学法、问题教学法、探究教学法教学重点难点重点：说明大气的组成和垂直

9、分层,及其与人类生产和生活的联系。难点：分析大气的组成和垂直分层与人类活动的联系。教学材料准备1.视频、图片等教学材料(如大气垂直分层示意图)。2.多媒体教学设备。【教学活动设计】（课时建议：1课时）教学导入教师组织学生阅读教材P28鲍姆加特纳39千米高空跳伞资料,思考并回答下列问题。（设计意图）“坠落人”这一案例具有新颖性,能够吸引学生的注意力,提高其学习兴趣;利用学生本能的探索求知欲促使其尽快进入学习状态,激发学生认识、探究大气层的组成和垂直分层的积极性。【多媒体展示】（问题探究）鲍姆加特纳39千米高空跳伞1.39千米高空的大气与地面大气有哪些不同?2.鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服?

10、学生1:39千米高空的大气与地面大气相比,应该太阳辐射强、氧气含量少、温度很低。学生2:因为39千米高空温度低、氧气稀薄,所以鲍姆加特纳必需配备特制的宇航服。教师:不同高度,其大气环境特征不同。特质的宇航服会给跳伞者起到保护作用,以适应不同高度的大气环境。为了进一步解答困惑,今天就让我们一起来学习大气的组成和垂直分层。教学精讲 任务一：大气的组成 活动 大气的组成教师:组织学生阅读教材P2829大气组成的内容,结合下列思考问题完成表格内容的填写。（先学后教）教师借助“坠落人”的情境,组织学生结合大气组成成分的相关问题,阅读教材,提取本知识点的相关知识。【多媒体展示】（问题探究）大气的组成成分及

11、其作用1.大气的组成成分有哪些?2.大气的各组成成分具备怎样的作用?大气组成成分主要作用学生1:大气的主要成分是水汽、杂质和干洁空气。学生2:干洁空气又包括氮气、氧气、二氧化碳、氩气等物质学生3:氧气是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质;氮是地球上生物体的基本元素;二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料。学生4:大气中的水汽和杂质,是成云致雨的必要条件（自主学习）学生根据教师设定的空白表格以及问题提示,自主阅读教材,掌握大气的组成成分及其作用的知识内容。教师总结:大气是混合物,由干洁空气、固体杂质和水汽等组成。干洁空气又是由各种气体组成,其中,氮气和氧气是主要的组成成分,约占总体积的99

12、%。大气中的每一种成分,都有其特定的作用,我们通过完善表格内容来梳理一下。（概括和归纳能力）学生按照教师提供的空白表格,从组成成分、含量和作用三个方面来概括和归纳大气的组成。【多媒体展示】（重点知识）大气的组成成分及其作用主要组成成分含量作用干洁空气氧气25千米以下的干洁空气中,二者合占总体积的99%,其中氮气占大气的78%,氧气占大气的21%氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质氮气氮是地球生物体的基本元素二氧化碳含量很少是绿色植物进行光合作用的基本原料; 对地面起保温作用臭氧含量很少大量吸收紫外线,其形成的臭氧层使地球上的生物免受过多紫外线的伤害,臭氧还可杀菌治病水汽含量很少水的相变,

13、产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象;直接影响地面和大气的温度杂质含量很少作为凝结核,是成云致雨的必要条件教师:了解了大气的组成成分及其作用,那么,大家想一下,大气的组成成分是否是一成不变的呢?学生1:不是,人类活动会改变大气的成分及其含量。学生2:人类生产生活排放的污染物进入大气,就会改变大气的成分和含量,甚至会产生大气污染。教师:是的,人类与大气的关系十分密切,人们的生存生活都离不开大气,同时也在通过生活生产活动,时刻影响着大气环境,改变着大气的组成成分和含量,甚至造成一些环境问题,如全球变暖、臭氧层空洞等。（设计意图）教师通过表格设问的形式,组织学生自主学习大气的组成成分及其作用,培养学生

14、的迁移和探究能力、概括和归纳能力。 任务二：大气的垂直分层 教师:地球上的大气,从地面向上,可以延伸到数千千米高空。不同的高度,其大气环境存在一定的差异性。根据大气的温度、运动状况和密度,大气自下而上可以划分为对流层、平流层和高层大气。接下来,我们就依次来学习这三个分层。教师展示大气的垂直分层示意图。（整体设计、分步落实）教师总述大气的垂直分层对流层、平流层和高层大气,并展示示意图,分活动逐一讲述其相关的特征。【多媒体展示】（地理图表）大气的垂直分层示意活动1 对流层教师:在大气的垂直分层中,对流层处在大气圈的最底部,集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质,大气中的污染物也多集中在这一

15、层。那么,在这一层中,大气的温度、运动状态和密度具有怎样的特征呢?请同学们阅读教材P32对流层部分的内容,回答问题。学生1:对流层大气的温度,随高度的升高而递减。学生2:对流层大气的运动状态是上下对流。学生3:相比较于平流层和高层大气,对流层的大气密度最大。教师:同学们回答的这几点都是正确的。那么,除此之外,对流层还具有怎样的特点?学生1:不同纬度,对流层的高度不同,低纬度地区高达17-18km,高纬度地区仅为8-9km。学生2:对流层内,天气现象复杂多变,云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。教师总结:人类生活在对流层的底部,对流层的特征与人类的关系最为密切。（自主学习）学生根据教师提供的

16、角度温度、大气运动状态和密度,仔细阅读教材,自行概括和归纳对流层大气的特征。【多媒体展示】（重点知识）对流层1.分布:低纬度地区为17-18km,中纬度地区为10-12km,高纬度地区仅为8-9km。2.特征及其成因:(1)气温随高度的增加而降低(海拔每升高100米,气温大约降低06)地面是对流层大气的直接热源。(2)空气对流运动显著该层大气上冷下热。(3)天气现象复杂多变几乎全部的水汽、杂质集中在该层,对流运动易成云致雨。（设计意图）从分布、特征及其成因的角度学习对流层大气的特征,明确对流层大气分布高度的影响因素,掌握其对人类活动的影响。活动2 平流层教师:了解了对流层的相关知识,我们再来学

17、习一下平流层的知识。教师组织学生阅读教材P32平流层的知识,回答下列问题。【多媒体展示】（问题探究）平流层1.平流层的高度范围是多少?2.平流层具有怎样的气温变化规律?其形成原因是什么?3.平流层空气运动是怎样的?对人类活动有怎样的影响?（设情境巧激趣）教师展示平流层大气的壮阔景象,对比其下层翻滚的云海,激发学生的学习兴趣,调动其探究平流层特征的积极性。学生1:平流层的高度范围是自对流层顶部至50-55km。学生2:平流层的下层气温随高度变化很小,30km以上气温随高度增加而迅速上升。因为该层气温基本上不受地面影响,而臭氧层大量吸收紫外线而增温。学生3:平流层空气以平流为主,大气稳定,此外,固

18、体杂质少,能见度高,非常利于航空飞行。教师总结:同学们的回答很好,此外,遗漏了一点,那就是臭氧的作用。在22-27km范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。臭氧层大量吸收紫外线,使地球上的生命免受过多紫外线的伤害,被称为“地球生命的保护伞”。（设计意图）对比对流层的特征,对于平流层的学习,仍然从分布高度、主要特征及其成因角度来学习,掌握平流层大气对人类活动的影响。【多媒体展示】（重点知识）平流层1.分布:自对流层顶部至50-55千米高空。2.主要特点及其成因:(1)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该层中的臭氧吸收大量太阳紫外线增温。(2)以水平运动为主该层

19、大气上热下冷,大气稳定。利于航空飞行。(3)天气晴朗,无云无雨,能见度好水汽、杂质少。利于航空飞行。活动3 高层大气教师:大气垂直分层的前两个分层,我们已经学习结束。接下来,我们来学习一下最后一个分层高层大气。高层大气位于平流层以上,是地球大气的最外层。那么,高层大气又具有怎样的特征呢?（少教精教）依托于对流层和平流层内容的学习,教师将课堂的主动权交给学生,充分发挥学生的自主学习能力,掌握高层大气的特征。教师组织学生阅读教材P33高层大气的相关内容,类比对流层、平流层的特征寻找高层大气的特征。学生1:自平流层顶部开始,气温下降;随高度增加,大气吸收大量的紫外线,温度又持续上升。学生2:在高层大

20、气的80-120km高空,能够看到流星。学生3:在高层大气中,存在一个电离层,能够反射无线电短波。学生4:高层大气稀薄,密度很小,尤其是在高层大气的顶部,20003000km的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近。（比较和关联能力）对比对流层和平流层的大气分布高度、运动状态和温度变化,掌握高层大气的特征及其成因。教师总结:高层大气的气温特征是先降低后增加,大气密度很小,部分大气存在散逸现象;在80-500km的高空,存在若干电离层,能够反射无线电短波,对通信有重要作用。【多媒体展示】（重点知识）高层大气1.分布:从平流层顶部到3000千米的高空。2.主要特点及其成因:(1)气温随高度增

21、加先降低后增加。(2)大气密度很小,在2000-3000千米的高空,大气的密度已经与星际空间的密度非常接近距离地面远,受引力作用小。3.与人类的关系:(1)在80-120千米的高空,多数流星体会燃烧,形成流星现象。(2)80-500千米有若干电离层,电离层能反射短波无线电波,对无线电通信有重要作用。 （设计意图）通过对流层、平流层和高层大气的特征及其成因的学习,掌握大气垂直分层对人类活动的影响,明确人类活动对大气特征的应用。实践活动（方向与建议）1.在家长陪同下,进行一次爬山体验,切身体会大气变化。2.查找高原反应的资料,明确其成因及应对措施。（解释和实践能力）通过户外爬山的切身体验和对高原反

22、应资料的查阅,理解不同海拔大气的变化。教学评价（设计意图）针对课堂教学,用习题的方式及时地对大气的垂直分层知识进行针对性的测评,可以实时了解学生对这一知识点的掌握,为进一步提升教学效果提供帮助。板书设计（以学定教）本节知识点较为条理,通过板书架构各知识点之间关系,明确大气的组成及其垂直分层,便于教师教学活动的顺利展开和学生知识结构的建构。教学反思根据本节教材对知识、能力和价值观念的要求,本课将重点安排在对读图技能的训练,以及人地协调观念的树立等方面。读图技能的训练主要通过大气垂直分层示意图完成,无论是了解大气的组成还是大气的垂直分布,都注意与学生的生活实际相联系,从感性知识入手,使学生更容易接

23、受,并由浅入深,引导学生分析大气各组成部分所起的作用、各层大气气温分布特点以及大气运动状况、与人类的关系等,在分析的过程中,使学生感受到人类与大气之间相互影响的关系,明确人地应该协调发展的道理。（以学定教）教师课后及时评析课堂效果,针对课堂教学中出现的问题,如在学习臭氧的作用时,应根据学生的学习背景差异做教学方法的调整,同时针对学生往往重结果轻过程的学习特点,应加强学习指导。第三部分：本节学习评价巩固学科素养【学习目标分析】学科知识学科能力学科素养1.大气的组成；2.大气的垂直分层1.利用大气垂直分层示意图,知道大气垂直分层的依据,理解每层的特点及其与人类活动的关系,并对其进行概括和归纳;2.

24、结合大气成分的主要作用,综合分析大气层气温变化和大气运动的原因;3.结合现实环保案例,解释说明保护大气环境的必要性和重要性。综合思维、区域认知、地理实践力、人地协调观【深度学习建议】二氧化碳、水汽、尘埃虽然在大气成分中所占的量不多,但其对人类的影响较大,并且与后面的全球气候变暖、大气受热过程有着密切的联系。对流层高度的时空变化与后面的热力环流也有着密切的联系。学生学习时,可以提前了解这些知识点间的联系,为后期的学习进行铺垫。同时,也有助于学生知识体系的构建。【学习评价任务】任务一 知-能迁移评价:在大气中CO2浓度增大的原因及其影响、固体杂质的作用等必备知识的深度探究中,提升综合和推论、解释和

25、实践以及比较和关联能力。任务二 能-知渗透评价:运用综合和推论能力分析对流层高度变化的原因,巩固区域认知素养。任务三 学科素养评价:在分析大气成分变化的原因以及大气的垂直分层的相关题型中运用解释和实践、比较和关联能力解决问题,巩固人地协调观、区域认知和综合思维素养。【典型评价设计】 任务一：知-能迁移评价 必备知识深度探究（探究点1）大气中CO2浓度增大的原因及其影响近年来,近地面大气中CO2的浓度变化总体呈增长趋势。这是自然和人类活动综合作用的结果,也存在时空差异。1.原因主要是人为原因造成的,比如化石燃料的大量使用森林的砍伐,草原的破坏,农田利用方式的改变,特别是化石燃料的燃烧的影响最大。

26、2.影响CO2能吸收红外线,使大气增温,其排放量的增加会加剧地球上的温室效应,使全球气候变暖。同时,大气CO2浓度的升高也会产生许多环境和生态的问题,改变环境条件,影响生态系统碳平衡,加速碳的转化。（探究点2）大气中固体杂质的作用1.影响大气温度,产生阳伞效应。存在于大气中的颗粒物,一方面反射部分太阳光减少阳光的入射,从而降低地表温度;另一方面也能吸收地面辐射到大气中的热量,起着保温作用。两者相比,前者大于后者,因此总的效应是使气温降低大气中的颗粒物来自大自然和人类活动,如土壤、岩石粉屑、火山喷出物、林火灰烬、海盐微粒等自然之物;人为颗粒物有化石燃料燃烧、露天采矿、建筑尘土、耕种作业等。也有来

27、自二次污染物、如大气中的二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等在大气中进行一系列的化学反应后的产物。2.作为凝结核,促进云雨形成。大气中的水汽能在其上凝结而成小水滴的悬浮微粒,通常称凝结核。凝结核能促进云雨形成;悬浮在大气中的微粒都能在不同程度上起凝结核的作用。3.影响呼吸系统,损害人体健康。 任务二：能-知渗透评价 学习能力深度探究（综合和推论能力）对流层高度变化的分析对流层的高度与纬度、季节有关,根本原因是与地面温度有关,地面温度越高,对流层高度越高。用引起对流层高度变化的知识来解释实际案例中对流层高低变化规律。1.低纬高,高纬低,中纬变化大在低纬度地区为17-18千米,在高纬度地区仅为8-9千

28、米。对流层的大气上部冷、下部热,有利于大气的对流运动。低纬度地区受热多,对流旺盛,对流层所达高度就高。高纬度地区受热少,对流弱,对流层所达高度就低。中纬度受热情况季节差异大,对流情况变化大,对流层所达高度变化也大。2.同一地区,夏季高,冬季低同一地区,夏季受热多,对流旺盛,对流层所达高度就高。冬季受热少,对流弱,对流层所达高度就低。3.思维导图 任务三：学科素养评价 （考情分析）本节内容主要包括大气的组成和大气垂直分层。在高考中,从考查内容上看,侧重考查大气成分组成对人类活动和自然地理环境的影响,人类活动对大气成分的影响,大气垂直分层中各层的特点及其与人类活动的关系;从考查形式上看,多以各类大

29、气组成和分层图表、数据为背景材料来考查影响大气组成的因素和大气各层与人类的关系;从能力考查上看,注重考查综合分析能力。【深度学习】臭氧层1.臭氧层的形成:在22-27千米范围内,臭氧含量达到最大值,形成臭氧层。2.臭氧层的作用:(1)保护作用臭氧层能够大量吸收太阳紫外线,使地球上的生物免受过多紫外线的伤害。(2)加热作用臭氧吸收太阳紫外线并将其转换为热能加热大气,在高度15-50千米存在着升温层。正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。(3)温室气体作用在对流层上部和平流层底部,即在气温很低的这一高度,臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少,则会使地面气温升高。因此,臭氧的分布高度及变化是

30、极其重要的。第四部分：本节教学论坛提升学科素养 本节知识点：大气的垂直分层中各层温度变化及其成因 【教学片段】【思考】请大家仔细观察大气的垂直分布图。【教师提问】图中横坐标是什么?(温度)纵坐标是什么?(海拔)曲线表示什么?(气温随高度的变化)【教师提问】气温随高度的增加是怎样变化的?【总结】从图上可以看出,在不同的高度范围,气温的垂直变化是不同的,有的大气层气温随高度增加而递减;有的大气层气温随高度增加而递增。根据大气的热力性质在垂直方向上的差异,人们把大气划分为几个层。【教师提问】大气在垂直方向上分为哪几层?【学生回答】对流层、平流层、高层大气。【教师提问】各层气温是如何随高度变化的?【学

31、生回答】对流层气温随高度升高递减;平流层气温随高度升高递增;高层大气的温度先下降后上升。【教师提问】为什么各层热状况各有不同呢?【讲解】这是因为各层的热源有所不同。对流层大气的热量绝大部分直接来自地面。因此离地面越远的大气,接受热量越少,气温越低,气温垂直递减率为0.6/100m;到了平流层,由于臭氧层的存在能大量吸收太阳紫外线,从而使气温随高度增加上升,这一层因为有臭氧的存在而具有重要意义;高层大气由于没有吸收紫外线的臭氧,所以气温开始随高度增加而迅速降低,随后,由于该层中的大气吸收了更小波长的太阳紫外线,气温又持续上升,在3000千米高空,气温可达1000。高中优秀教案（设计意图）引导学生读大气的垂直分布图,通过分析热力性质在垂直方向上的差异为大气分层;通过教师讲解,理解各层大气温度变化的原因。培养学生观察和分析能力从图中获取地理信息的能力,提升综合思维素养。【论坛】1.该教学设计片段基于大气的垂直分层中各层温度变化及其成因这一知识点进行设计,运用了哪些教学策略和方法?2.该教学设计片段如何体现学科能力和学科核心素养?3.该教学设计片段有哪些不足?如何改进?