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1、教学课题；第四节 地球的圈层结构单位； 河南省登封市第一高级中学 姓名； 张广道 邮编 452470教案背景；前面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圆圈层结构，每个圈层的物质组成、密度、温度和压力各不相同。以地心为共同球心，地球圈层结构可划分为地球内部圈层和外部圈层。各个圈层如何划分及特点如何呢？在地球外部圈层中，根据物质的不同特点可分为大气圈、水圈和生物圈。地球内部，根据对地震波的传播研究等划出地壳、地幔和地核三个圈层。教材分析；本节教材主要从两个方面阐述课程标准：第一是地球的内部圈层，要求能够说出地球内部圈层主要
2、包括地壳、地幔和地核；第二是地球的外部圈层，包括大气圈、水圈和生物圈；还有介于内部和外部圈层之间的一个圈层，包括地壳和上地幔顶部，即软流层之上的固体岩石部分。本条标准有显性和隐性两方面的要求，显性要求是从宏观上了解地球结构的特点，隐性要求是了解自然环境的组成。教学目标；知识与技能；1.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（有关地震波的基本知识、地震波在地球内部的传播情况及两个主要的不连续面）。2.掌握地壳、地核、地幔的基本特征（界线、厚度、物理性状和物质组成等）。3.了解地球的外部圈层大气圈、水圈和生物圈的基本特征。过程与方法；1.初步学会读地球内部地震波与地球内部圈层构造
3、图，了解地球内部圈层的划分。2.运用比较法学习各内部和外部圈层的特点。情感、态度与价值观；1.通过地球内部圈层划分的教学，培养学生“本质是通过现象表现出来的，而现象总是表现本质”的辩证唯物主义观点。2.通过教学对学生进行热爱自然、热爱科学的教育。教学重点；1.了解地球的内部圈层和外部圈层结构，并能概括出各圈层的主要特点。2.利用“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图”，初步掌握读图分析技能。教学难点；1.地震波在地球内部传播速度的变化与地球内部物质组成的关系。2.地球的内部圈层。教学方法；自主学习法、讲授法、导学法、小组合作讨论法教学过程；新课导入前边我们学习了地球的宇宙环境，“谈天”是
4、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。下面我们就来学习第四节地球的圈层结构。（板书）第四节 地球的圈层结构师：我们先来看看地球的内部圈层。（板书）一、地球的内部圈层（知识拓展）师：地球内部究竟是什么样子？钻探是了解地球内部情况的直接手段，最好把地球挖开来看看。我国地处江苏省东海县茆北村的亚洲第一井也就深5000多米，目前挖出来最深的井为12000 m，还不到地球半径的1/500，矿山的采挖就更浅了，目前最深的矿井可达3000 m。目前的科学技术日新月异
5、，载人宇宙飞船可以在外太空遨游，宇宙探测器甚至能飞出太阳系，可谓上天有路。然而对于我们脚下6371 km半径的地球，却至今还是入地无门。我们如何得知地球内部可划分为三大圈层呢？不妨借鉴一下夏季我们挑选西瓜的方法，为了能够吃到可口的西瓜，我们通常把西瓜托在手上，用另一只手敲打西瓜，靠听这种敲打产生的震动在西瓜内部传播的声音来判断西瓜的生熟、质量的优劣。我们也可以在地球内部制造某种震动，通过分析这种震动在地球内部传播的情况来了解地球的内部结构、组成。我们知道，地震常常给人类带来巨大的灾难，但对于科学工作者来说，地震波却带来了地球内部的信息。那么什么是地震波？（板书）1.地震波生：当地震发生时，地下
6、岩层受到强烈的冲击会产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。即地震波。师：很好。地震波可以分为哪两类呢？生：有纵波（P波）、横波（S波）之分。（方法引导）师：那么纵波（P波）和横波（S波）各有什么特性？（提示：地震波特性速度、通过介质）生：（看书讨论回答）纵波：传播速度快，可以通过固体、液体、气体传播。横波：只能通过固体传播。纵波和横波的传播速度都随着所通过物质的性质而变化。师：正确。为什么能用地震波探测地内结构？生：（讨论回答）地球内部物质性质不均一，不同深度上性状、组成不同。活动与探究探究课题：地震波的利用探究内容：（1）在莫霍面和古登堡面地震波波速的突然变化说明了什么问题？（2）推测地幔和
7、地核的物质状态可能是什么？（3）我们还可以通过哪些渠道或方法获取地球内部的信息？探究办法、过程：观察、分析、推理、讨论探究结果：（1）说明物质状态可能发生了变化。（2）地幔物质是固态，地核物质状态可能是液态。（3）还可以从火山喷发出来的物质、钻探得到的岩芯，来了解地球内部的信息。师：地震波在地球内部的传播规律是怎样的？（投影）地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图（先投影左半部分，待学生分析推测后再投影右半部分进行对比）生：地震波在地球内部的传播规律：总的趋势速度随深度递增，但不均匀，有突变现象。师：地震波在地下传播速度会发生变化，而某些地区一定深度处，地震波有明显的突变，这种波速发生突变
8、处的层面叫不连续面。请大家看投影“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图”（左半部分），找出地球内部两个明显的不连续面，填写表格。（叠加投影表格）不连续面的特征生：（观察、讨论、回答、填表）（方法引导）师：（据学生回答逐个投影填充表格内容） 特 点界 面深 度纵波、横波传播速度发现者发现时间莫霍面33 km纵波、横波传播速度明显增加莫霍洛维契奇1909古登堡面2900 km纵波速度明显下降，横波消失古登堡1914师：两个明显的不连续面为什么会出现？生：不连续面上下的物质性状发生了变化。师：根据两个最主要的不连续面，地球内部可划分为几个圈层？生：三个圈层。（对比）（投影）地震波的传播速度与地
9、球内部圈层的划分示意图师：很好。再看投影的右半部分，地球被分成哪几个圈层？生：地壳、地幔、地核。师：（投影）地球的内部圈层示意图生：（指认地球的内部圈层：地壳、地幔、地核）师：下面大家一起来研究这三个圈层。（板书）2.地球内部圈层的划分（投影）地球的内部圈层结构示意图师：请看图说出三个圈层的划分依据、两个最主要的界面、各圈层的范围。生：地壳、地幔、地核的划分依据是莫霍面和古登堡面。莫霍面以上是地壳，莫霍面和古登堡面之间是地幔，古登堡面以下是地核。师：很好。根据地震波的传播状况，判断地幔的形态是怎样的？（合作探究）生：（讨论回答）固态，因为横波能通过。师：软流层的位置和形态是怎样的呢？生：（讨论
10、回答）软流层在上地幔的上部，由于这层放射性元素大量集中蜕变生热温度高，呈融熔状态。师：答的很不错。岩石圈与地壳有什么区别与关系？生：（讨论回答）范围和界面不同。岩石圈包括地壳和上地幔的顶部，物质都由坚硬的岩石组成。师：很好。根据地震波来分析，地核又分为外核与内核，外核形态是怎样的？生：（讨论回答）因为横波不能通过，所以外核是液态，温度高于熔点。师：那内核的形态呢？生：（讨论回答）固态，因为地震波速度加快，随深度增加压力和密度都增大，其熔点升高得比温度升得快。（知识拓展）师：刚才同学们作了细致的观察和分析，回答得很正确。我们下面作一个全面的分析。地壳：在地面以下，莫霍面以上，由岩石组成。大陆部分
11、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
12、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
13、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。（投影）表格内部圈层组 成分 层状 态地理意义地 壳岩石硅铝层固态硅镁层地 幔富含铁镁的硅酸盐类上地幔固态岩浆和地震下地幔地 核铁镍等重金属元素外核液态磁场内核固态师：（小结）可以用半熟的鸡蛋来形象直观地记忆地球内部圈层的划分和物质组成。蛋壳为地壳；蛋白为地幔，由于是半熟，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆；蛋壳与蛋白之间的膜和地壳合起来就是岩石圈；蛋黄为地核。我们了解了地球的内部圈层，我们再来学习地球的外部圈层。（板书）二、地球的外部圈层师：地球外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈，一般用直接观测和测
14、量的方法进行研究。首先看大气圈有什么特点？（板书）1.大气圈（投影）地球外部圈层示意图生：物质组成气体和悬浮物。主要成分：氮和氧。师：很好。大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在200016000千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04比例的微量气体。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100千米的高度范围内，其中75的大气又集中在地面至10千米高度左右的对流层范围内。再来看水圈有什么特点？（板书）2.水圈生：由地球表面水
15、体构成，连续但不规则。包括地表水、地下水、大气水、生物水等。水圈的水在不断地循环运动之中。师：水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万千米的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗“蓝色的行星”。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。师：生物圈有什么特点呢？（板书）3.生物圈生：是地球表层生物及其生存环境的总称。占有大气圈的底部、水圈的全部、岩石圈的上部。师：很好。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
