必修一《对流层大气的受热过程》导学案(含答案)

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，明确各层的主要特征。2.理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射的关系，说明大气的受热过程。3.理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。一、大气的垂直分层大气分层大约高度气温的垂直变化与人类的关系对流层①____千米以下随高度增加而②____________天气现象复杂多变，与人类的关系③__________平流层④______千米随高度增加而⑤______利于飞机⑥______高层大气⑦____千米以上气温变化复杂对无线电短波通信有重要作用二、对流层大气的受热过程1．大气对太阳辐射的削弱作用：主要表现为⑧__________________、⑨________和⑩________。(1)选择性吸收：臭氧层中的臭氧和高层大气吸收波长较短的⑪__________光，水汽和二氧化碳吸收波长较长的⑫____________光。(2)散射和反射：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⑬________。2．地面辐射和大气辐射(1)地面辐射：从波长看，地面辐射属于⑭________辐射，地面辐射是⑮____________大气增温的直接能量来源。(2)大气辐射：大气吸收⑯____________增温的同时，也向外辐射能量，即为大气辐射，它属于⑰________辐射。(3)大气逆辐射：射向⑱________的大气辐射称为大气逆辐射，对地面起到⑲________作用；云量越大，大气逆辐射越⑳____。3．影响地面辐射的主要因素(1)纬度因素：该因素是太阳辐射强度由eq\o(○,\s\up1(21))________向eq\o(○,\s\up1(22))________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eq\o(○,\s\up1(23))____，地面辐射越eq\o(○,\s\up1(24))____。(2)下垫面因素：下垫面是指eq\o(○,\s\up1(25))________________________________________，它使世界各地地面辐射的变化并不完全与eq\o(○,\s\up1(26))________________相一致。(3)其他因素：以eq\o(○,\s\up1(27))________因素的影响最大。在同纬度地区，eq\o(○,\s\up1(28))________________________会影响到地面获得的太阳辐射的多少。探究点一大气的垂直分层【探究材料】王老师乘飞机到外地出差。在机场时还是细雨蒙蒙，起飞不久后却是晴空万里，阳光普照。1．请分析为什么会出现这种变化？2．为什么对流层气温随高度增加而降低，平流层气温随高度增加而增加？3．现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行，为什么平流层适合于飞机飞行？4．你知道地球大气层到底有多厚吗？【规律总结】大气的垂直分层大气垂直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的直接热源，离地面远，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光而增温平流运动为主天气晴朗①臭氧大量吸收紫外光，成为人类生存环境的天然屏障；②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稳定少变自下而上先对流后平流80～500千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用【考例探究1】如图示意大气垂直分层。读图，回答下列问题。(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()A．①B．②C．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(3)20XX年9月，我国发射的“神舟”七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℃探究点二对流层大气的受热过程【探究材料】《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(无焰的火)，少得烟气，则免于霜矣。”1．造成“是夜必霜”的原因是()A．雨后的夜晚，气温必定很低B．受冷气团影响，加之晴朗夜晚，大气逆辐射弱C．晴朗夜晚，地面辐射减弱D．晴朗夜晚，地面辐射增强2．“放火作煴，少得烟气，则免于霜矣”的原因是()①“烟气”使大气逆辐射增强，使地面温度不至于过低②“烟气”的成分主要是CO2，对地面有保温作用③“放火作煴”直接把地面烤热④“放火作煴”直接把大气熏热A．①②B．②③C．③④D．①④3．如果夜间多云，人们是否还需制造烟雾来防止作物冻害？为什么？4．请用大气受热过程原理解释新疆谚语“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”所呈现的现象。【规律总结】大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为大气对太阳辐射的反射、散射和吸收三个方面。作用形式作用特点参与作用的大气成分被削弱的辐射形成的自然现象反射作用无选择性云层、较大尘埃各种波长的太阳辐射夏季多云的白天，气温不太高散射作用有选择性空气分子、微小尘埃波长较短的蓝、紫色光晴朗天空呈蔚蓝色无选择性颗粒较大的尘埃等各种波长的太阳辐射阴天、黎明天空呈灰白色吸收作用有选择性臭氧、水汽、二氧化碳紫外光、红外光【考例探究2】根据下图所给内容，完成下列要求。(1)图中①、②、③各表示什么辐射：①________辐射；②________辐射；③________辐射。(2)图中④表示大气对太阳辐射的________作用。(3)大气能吸收地面辐射的____________________%～________%，对地面起到________作用。(4)影响图中①的强度的最主要因素是__________，这是因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)地面增温主要来自图中的________，大气受热主要来自图中的________。(填代号)答案课前准备区①12②递减③最密切④12～50⑤递增⑥高空飞行⑦50⑧选择性吸收⑨散射⑩反射⑪紫外⑫红外⑬越强⑭长波⑮对流层⑯地面辐射⑰长波⑱地面⑲保温⑳强eq\o(○,\s\up1(21))低纬eq\o(○,\s\up1(22))两极eq\o(○,\s\up1(23))大eq\o(○,\s\up1(24))强eq\o(○,\s\up1(25))与大气下层直接接触的地球表面eq\o(○,\s\up1(26))纬度的变化eq\o(○,\s\up1(27))气象eq\o(○,\s\up1(28))年日照时数的长短课堂活动区探究点一1．这种现象可以用降水的时空变化来解释。大致有三种可能：一是起飞时下雨，起飞以后该区域停止了下雨(时间变化)；二是该区域地面下雨(对流层)，高空不下雨(平流层→垂直变化)；三是机场下雨，机场以外不下雨，即飞机离开了降水区域(水平变化)。2．地面是对流层大气的主要的、直接的热源，离地面越高，获得热量越少，气温越低；平流层气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量紫外线而增温。3．平流层水汽含量极少。天气晴朗，能见度好，大气平稳，有利于高空飞行。4．根据人造卫星的探测资料，在2000～3000千米的高空，地球大气的密度已经与星际空间的密度非常接近，这个高度可以看作是地球大气的上界。考例探究1(1)B(2)D(3)C[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，在该层中有若干电离层(大约80～500千米高空)，其带电粒子会干扰无线电短波通信。第(3)题，“神舟”七号飞船的运行轨道在高层大气，依据图所示读出相关数据即可。]探究点二1．“天雨新晴，北风寒彻，是夜必霜”，一是由于受冷空气的影响，二是晴朗的夜晚，大气逆辐射弱，导致气温低，故B选项正确。2．“烟气”的成分主要是CO2，它可以强烈吸收地面的红外线长波辐射，大气逆辐射增强，近地面气温较高，故A选项正确。3．不需要。原因是夜间多云，大气逆辐射增强，气温不会太低，霜冻出现的几率小。4．新疆地处内陆，气候干旱，晴天多，云量少。白天大气的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高，出现“午穿纱”的现象；晚上，大气的保温作用弱，地面损失热量多，近地面气温低，故有“早穿棉袄”的现象。考例探究2(1)太阳地面大气逆(2)削弱(3)7595保温(4)太阳高度角太阳高度角越大，单位面积地面获得的热量越多；太阳高度角越大，经过大气层的路程越短，被削弱得越少(5)①②解析由题干可知：