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1、第一章 第四节 地球的圈层结构【教学目标】一、知识要求1使学生了解地球的圈层构造，初步掌握地球内部圈层的组成和划分依据2使学生了解各内部圈层的界限、厚度、物理性状等。二、能力要求1使学生了解研究地球内部构造的方法，从而认识人类对未知事物所进行的探索实践，激发同学们学科学、爱科学的兴趣及责任感。2了解地球内部圈层划分实况及各层主要特点，从宏观上认识全球的整体面貌，形成地球系统观念。3通过归纳、总结、对比地球内部各层的特点，对学生进行综合归纳等思维能力的培养和训练。三、情感目标通过学习对学生进行热爱自然、热爱科学的教育，鼓励学生献身于科学教育事业。【教学重点】1地震波的波速及传播特点，区别横波与纵
2、波。2地球内部圈层划分实况及各层主要特点，特别是地壳的特点。3岩石圈概念，软流层知识。4激发同学学科学、爱科学的兴趣及责任感，地球系统观念的形成。【教学难点】1“地幔”的有关知识。2激发学生学科学、爱科学的兴趣及责任感，形成地球系统观念。【课时安排】1课时【教具设计】地震波的传播速度与地球内部圈层的划分、地球内部结构示意图、多媒体（投影、图片）。【教学过程】一、导入新课前边我们学习了地球的宇宙环境，“谈天”是为了“说地”，整个地球不是一个均质体，而是一个由不同物质、不同状态组成的同心圈层结构，每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。以地心为共同球心，地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。下面我
3、们就来学习第四节地球的圈层结构。二、新授（一）地球的内部圈层地球内部因地壳的阻挡，对人类来说始终是神秘的，我们怎么会知道地球内部是由地壳、地幔、地核组成的呢？1地震波问题一：学生讨论人类用什么方法可以了解地球？钻探取样分析，火山喷发带来的地球内部信息；地震波带来地球内部信息等。问题二：哪种方式能将地心的信息也传递出来呢？地震波。问题三：你知道其机理吗？当地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波叫地震波。地震波是一种机械波。同学们总结机械波特点，进一步归纳地震波特点。人类通过对地震波传播速度变化的研究，将地球内部划分了三层。（）纵波(P波)：传播速度较快
4、，可通过固、液、气传播。（）横波(S波)：传播速度较慢，只通过团体传播。（物质密度越大，传播速度越快）虽然人类限于岩石图阻挡，目前对地球内部的了解仅是皮毛，但人类的认识潜力是无限的，人类会日益深入地认识地球的真实面貌，从而和谐地与之共存。人类认识事物的一种方法是：从了解宏观结构到逐步深入分析微观结构。对地球内部认识就是如此，首先通过研究地震波变化曲线了解其结构。纵波和横波的传播速度随着所通过的物质性质而变化。根据地震波在地球内部的传播情况的研究，人们将地球内部划分为几个圈层结构。分析P、S波的波速变化情况，由波速的突然变化引入不连续面的存在和地球内部圈层的划分。两条波速变化曲线，区别出P、S波
5、（依据：同一物质中P波速较S波快）总结P、S波速变化情况，归纳波速发生突然变化的层次及大致深度。定义不连续界面：霍面（平均地下33Km），古登堡界面（地下平均2900Km）地球内部圈层的划分（观看地球的内部圈层结构）（）地壳：在地面以下，莫霍面以上，由岩石组成。大陆部分的平均厚度为33 km，大洋地壳的平均厚度为58 km，整个地壳平均厚度为17 km。地壳最厚的地方在青藏高原。地壳又分为双层结构：上层是硅铝层，下层是硅镁层，在大陆地壳中，两个层次都有；在大洋地壳中，硅铝层变薄甚至缺失。所以大洋地壳比较薄。（）地幔：地幔的范围是从莫霍面到古登堡面，它位于地壳与地核之间，是三大圈层中的中间层，厚
6、度为2800多千米。根据地震波的传播状况可把地幔分为上地幔和下地幔两层，地幔圈占了地球大部分的质量。在上地幔的上部，有一个物质呈融熔状态的软流层，一般认为软流层是岩浆和地震的发源地。软流层物质仍是岩石（主要是橄榄岩、榴辉岩等），为硅酸盐类、氧化物等。由于这层放射性元素大量集中蜕变生热温度高，岩石处于塑性状态，局部地区呈融熔流动状态，犹如倾倒的浆糊。根据地震波变化情况推测，软流层物质的物理性状与上下层物质都不同，并构成一个圈层，在地质构造学中称软流圈。软流圈层厚度范围并不是从莫霍面算起，约在地下60250 km，它属上地幔部分，但位置并不在地幔的顶部。因此，软流圈层与地壳之间（即与莫霍面之间）还
7、有一层物质存在，即上地幔的顶部，也是岩石，并构成了一个圈层，它和地壳共同组成了岩石圈。岩石圈是指软流层以上的部分，物质由岩石组成，包括地壳的全部和上地幔的顶部。（）地核：因为横波不能通过外核，所以外核部分呈液态，主要成分是铁镍等重金属元素，而液态铁的运动形成一个巨大的磁场。因为地震波速度在内核处加快，随着深度增加，压力和密度都增大，其熔点升高得比温度升得快，所以内核呈固态。圈层名称不连续面深度（Km）特征地壳（莫霍界面）（古登堡界面）平均17900290051506370由岩石构成的固体外壳大陆地壳厚、海洋地壳薄地幔上地幔固态上部存在一个软流层（可能是岩浆的发源地下地幔可能为固态温度、压力和密
8、度均增大地核外核接近液态、横波不能通过内核温度、压力和密度都很大总结知识点时特别要落实岩石圈、软流层范围。难点讲析（）横波如何通过软流层？误区：软流层给人“液体”印象，但为什么能通过横波？解析：软流层所在深度温度、压力极大，强大的压力下，岩面处于一种潜在融熔态，就像烧红的玻璃，既不是液态，又有可塑性，以岩浆形式喷出时，由于压力减小，这种可塑性岩石转化成液态。（）内核为何是固体？误区：外核是液体，横波不能通过，内核从课本图中也没有见到横波通过，为何是固体？解析：纵波在地下5 000千米深处，传播速度明显增加，说明可能由液态转为固态；横波在5 000千米以下由纵波转化而成，比较微弱，进一步证明内核
9、为固态。（过渡）要使我们更全面地认识地球整体面貌，除了需要对地壳结构的了解外，还需要对地球外部结构的层次。那么地球的外部圈层主要有哪些层次？它们各自范围和作用是什么呢？（二）地球的外部圈层外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等(展示多媒体)，这些圈层之间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。大气圈大气圈包围着地球，是由气体和悬浮物组成的复杂系统，它的主要成分是氮和氧。它是地球自然环境的重要组成部分。水圈水圈是由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层。它包括地表水、地下水、大气水、生物水等。水圈的水处于不间断的循环运动之中。生物圈生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称。它占有大气圈的底
10、部、水圈的全部和岩石圈的上部。它是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果。由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5亿10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。小结：
11、地球所有的外部圈层是相互渗透、相互影响，甚至相互重叠的，在太阳和人类生活的参与下，整个地球生机盎然；同时，它们起着保护地球的作用，可以减弱太阳和宇宙辐射对地表的影响，减少宇宙中的陨石对地球表面的撞击。外部各圈中的物质运动和循环，是促使地表物质和形态演变的重要动力。【素材推荐】请以小组为单位，选择完成下列调查题之一：课外学习大比拼：走访当地有关部门，或者访问长辈、相关市民：1.了解地球哪些圈层与我们溧阳人民的生产和生活有关系？哪个因素起主导作用？2通过上网、阅读科普等方法，多了解一些有关地球和月亮的信息，把你找到的信息（用图或文字表达出来）做成小卡片，比一比谁找的信息多。资料一：月球是地球的唯一
12、天然卫星，它与地球有着密切的演化联系。根据对建立在月球上的阿波罗11号和12号月震台记录资料的分析，以及对月球表面和月岩的研究，可知现今的月球内部也有圈层结构，但与地球内部的圈层结构并不完全相同。月球表面有一层几米至数十米厚的月球土壤。整个月球可以认为由月球岩石圈（01000千米）、软流圈（10001600千米）和月球核（16001738千米）组成。月球岩石圈又可进一步分为四层，即月壳（060千米）、上月幔（60300千米）、中月幔（300800千米）和月震带（8001000千米）。软流圈又称为下月幔。在月壳的10千米、25千米和60千米深处，均存在月震波速的急剧变化，表明在这些深度处存在显著
13、的不连续性。月球表面至25千米深处为玄武岩组成的月壳第一层次，25千米60千米之间为月壳的第二层，由辉长岩和钙长岩组成。上月幔由富镁的橄榄石组成，中月幔和下月幔由基性岩组成。月球震源的位置位于6001000千米的深度之间，平均月球震源深度为800千米。由于月球表面岩石的密度并不比整个月球的平均密度小很多，因此，可以认为月球核不会是较重的铁镍等元素组成，它可能呈塑性或部分熔融状。在月球1000千米深处，月幔温度不会高于1000C。根据对月球内部状况的了解，固体部分圈层结构并不是地球本身所特有的。月球的上述圈层结构，也是月球的演化过程中整个月球物质圈层分化的结果。资料二：月面上山岭起伏，峰峦密布，
14、没有水，大气极其稀薄，大气密度不到地球海平面大气密度的一万亿分之一。没有火山活动，也没有生命，是一个平静的世界。已经知道月海有22个，总面积500万平方千米。从地球上看到的月球表面，较大的月海有10个：位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海，位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海。这些月海都为月球内部喷发出来的大量熔岩所充填，某些月海盆地中的环形山，也被喷发的熔岩所覆盖，形成了规模宏大的暗色熔岩平原。因此，月海盆地的形成以及继之而来的熔岩喷发，构成了月球演化史上最主要的事件之一。月球上的陨击坑通常又称为环形山，它是月面上最明显的特征。环形山（crater），希腊文的意思是“碗”，所以又
15、称为碗状凹坑结构。环形山的形成可能有两个原因，一是陨星撞击的结果，二是火山活动；但是大多数的环形结构均属于陨星的撞击结果。1924年，吉福德（A.C.Gifford）曾把月坑同地球上的陨石坑作了比较，证实了月坑是陨星撞击形成的。因此，陨击作用是形成现今月球表面形态的主要作用之一。许多大型环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹，并由较高反射率的物质组成，形成波状起伏的地形，向外延伸可达数百千米。环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层；溅射的大块岩石又撞击月球表面，形成次生陨击坑。由于反复的陨星撞击与岩块溅落，以及月球内部喷出的熔岩大规模泛滥，使得许多陨击坑模糊不清，或只有陨击坑中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。从叠加在月海上的陨击坑的状况判断，以及从月球上带回样品的放射性年龄测定表明，月海物质大致是与陨击坑同时期形成的。月海年龄大都在35亿年左右，而月陆高地的形成至少在月海熔岩喷发之前10亿多年已经存在，因此原始月壳是更为早期形成的，并且是大量熔岩的不断喷发，月球物质长期圈层分化的结果。研究表明，月球的圈层结构是继大约46亿年前它所经历的一个漫长的天文演化阶段之后
