第一章第四节地球的圈层结构

创设情境 共同探究 ──《地球的圈层结构》一课教学设计 【设计思想】 本课设计通过创设一系列具有探索性的活动情境，让学生主动地走进地理课堂，去探知未知的地理世界，感受地理价值。 背离现实生活的课堂只能让学生索然无味。因此首先从学生的生活实际入手，创设学生熟悉的“鸡蛋剥壳”情境，有效地激发学生的学习兴趣，接着设置“地球内部究竟是由什么物质组成的？”这样的问题情境，让学生有了探究的动机，通过阅读地理图表，让学生发现地震波波速在地球内部发生了突然变化，进而推知地球内部可以分成三个圈层，在此基础上让学生拓展思维，提出“还有什么方法可以获得地球内部的信息？”等问题，让学生主动地探究。整节课学生不再是一个被动的接受者，而是一个充满主动精神的探索主体，一个发现问题并尝试解决问题的研究者。师生之间是合作关系，共同投身于问题的研究过程，共同享受成功的喜悦。 【教学目标】 知识和技能： 了解地球圈层结构及特点，并能概括出各圈层的主要特点；    尝试根据地震波划分地球内部圈层；    运用图表了解地球表层的含义。 过程与方法目标： 能够结合地球各圈层结构特点，分析实际生活中的地理现象；    用具体实例说明地球表层的特征。 情感态度与价值观目标： 学会从宏观和微观、从整体和局部把握解决问题的方法；    培养树立热爱地球和保护地球环境的意识。 【教材内容及分析】 课程标准对学习本章内容的要求：说出地球的圈层结构，概括各圈层的主要特点。 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。 在宏观了解地球圈层结构的基础上认识自然环境的组成，即在空间范围上把自然环境放在地球圈层结构中认识。但是对于各圈层不要求展开深入了解，而应抓其主要特点及与人类活动关系密切的内容。 在对这一部分自然环境学习的基础上，可知人类通过长期活动创造了人文环境（也有称社会环境），自然环境和人文环境共同组成地理环境。由此得出地理环境的空间范围与自然环境是一致的结论。 【教学过程和教学策略】 一、走进生活，导入新课 师：大家在平时吃鸡蛋的时候有没有注意到鸡蛋是分几层？ 生：略。 师：好，由此可见同学们平日里观察生活还是非常的仔细的。那么有没有哪位同学知道，我们的地球可以分几层呢？这节课我们就来学习《地球的圈层结构》的有关内容。 多媒体显示课题。 （从学生熟知的生活实例入手，亲切自然，激发学生主动参与的意识。） 二、读图比较，启发探讨 师：由于我们平时都吃过鸡蛋，所以同学们都能记得鸡蛋的分层。但是，我们的地球呢？有没有哪位同学曾经到地球每个圈层去旅游过？还是我们哪天也把地球剥开来看过到底有几层？ 生：都没有。 师：既然都没有，那我们是怎样知道地球内部的圈层结构的呢？ 阅读课本的相关内容，要求明确以下地理概念。 [地震波、横波、纵波、不连续面] 生1：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。地震波有纵波（P）和横波（S）之分。 师：两种地震波的传播速度是否一样呢？ 生：纵波的传播速度较快，横波的传播速度较慢。 问：传播速度快慢的原因是什么？ 生：纵波和横波的传播速度随着所通过物质的性质变化而变化。纵波可以通过固体、液体、气体，而横波只能通过固体。 师：对于这句话我们可以这样理解：假如一条柏油公路一端连接石子路，另一端连接高速公路，当汽车从柏油公路开往高速公路时，当汽车进入高速公路的瞬间，速度开始逐渐变快，也就是可以把柏油公路和高速公路相连接的地方看作是汽车速度发生变化的界面；同理，当汽车从柏油公路进入石子路时，柏油公路和石子路相连接的地方也可以看作是汽车速度发生变化界面。其实我们同样可以根据地震波传播速度的突然变化，来推知传播介质的变化。 师：什么又叫不连续面呢？ 生2：从地球内部的地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化，这种波速发生突然变化的面叫不连续面。 师：在地球内部圈层中传播的地震波是否也存在相同的问题呢? 阅读“地震波的传播速度图”，学生观察。 师：在地球内部地震波发生着怎样的变化？ 学生讨论后回答：略。 师：在地球内部存在着哪几个不连续面呢？请找出界面的名称以及它们所处的位置。 生：存在着两个不连续面，其中莫霍界面位于大陆部分地下33千米处；古登堡界面位于地下2900千米处。在莫霍界面下，纵波和横波的传播速度都有明显增加；而在古登堡界面下，纵波的传播速度突然下降，而横波完全消失。 师：既然如此，你能对地球内部进行分层吗？ 学生尝试自己划分地球内部圈层。 教师将学生绘制的地图和“地球的圈层结构”进行比较，师生共同评价。 （通过观察、分析、绘图、比较等一系列活动，有效地培养学生的地理能力。） 三、联系实际，拓展延伸 师：在莫霍界面和古登堡界面，地震波波速的突然变化说明了什么问题？地幔和地核的物质状态可能是什么？ 学生讨论。 教师归纳：略。 拓展延伸：当地震发生时，地面上的人首先感觉到的是左右摇晃还是上下摇晃呢？如果地震发生时你在船上，又会有什么样的感觉呢？为什么？ 生：回答略。 师：根据这两个界面，我们可以把地球分为三层，即地壳、地幔和地核；但上地幔的顶部（软流层以上）和地壳都是由坚硬的岩石组成的，合称为岩石圈。 （结合生活实际，运用已学的地理知识解决地理问题。） 进一步拓展：想一想我们还可以通过哪些方法获取地球内部信息？ 学生讨论。 师生共同归纳：除了地震波以外，还可以从火山喷发出来的物质、钻探得到的岩芯等，来了解地球内部的信息。 （设计开放性的问题，培养学生的发散思维。） 承转：我们了解了地球的内部圈层结构，相比较而言，与我们人类的生产生活联系的更紧密的应该是地球外部圈层！现在我们就来了解一下地球外部可以分成哪些圈层。 阅读“地球外部圈层示意图”思考：地球外部的圈层分为哪几个部分？ 生：略。 师：请你比较“地壳和岩石圈”和“范围和界面”各有什么区别？ 学生讨论。 师生共同归纳。 教师明确：地球的外部圈层是以地心为中心的同心圈层。 （通过学生分组讨论，培养了学生的合作意识。） 阅读资料： [资料一]包围地球的空气称为大气。像鱼类生活在水中一样，我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。大气科学是研究大气圈层的一门科学。它研究大气的具体情况，包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律。 大气的运动变化是由大气中热能的交换引起的，热能主要来源于太阳，热能交换使得大气的温度有升有降。空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。大气科学将从气压的变化、气压分布不均形成的气压场和气压系统、各层大气中空气运动的各种情况、风的现象和性质等方面，深入研究大气中各种环流系统、天气系统，以及基于流体力学、热力学研究大气运动的本质和现象。天气，从现象上来讲，绝大部分是大气中水分变化的结果。在太阳辐射、下垫面强迫作用和大气环流的共同作用下，形成的天气的长期综合情况称为气候。大气科学将研究气候的成因，不同区域的气候状况，气候变迁以及人类活动对气候的影响等问题。 [资料二]水对我们的生命起着重要的作用，它是生命的源泉，是人类赖以生存和发展不可缺少的最重要的物质资源之一。人的生命一刻也离不开水，水是人生命中需要最重要的物质。 在地球上，哪里有水，哪里就有生命。一切生命活动都是起源于水的。人体内的水分，大约占到体重的65%。其中，脑髓含水75%，血液含水83%，肌肉含水76%，连坚硬的骨胳里也含水22%！没有水，食物中的养料不能被吸收，废物不能排出体外，药物不能到达起作用的部位。人体一旦缺水，后果是很严重的。缺水1%-2%，感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮肤起皱，意识不清，甚至幻视；缺水15%，往往甚于饥饿。没有食物，人可以活较长时间（有人估计为两个月），如果连水也没有，顶多能活一周左右。也许有人会说，水是生命之源，而大多工业生产的是没有生命的产品，为什么工业也离不开水呢？在这里,水参加了工矿企业生产的一系列重要环节，在制造、加工、冷却、净化、空调、洗涤等方面发挥着重要的作用，被誉为工业的血液。例如，在钢铁厂，靠水降温保证生产；钢锭轧制成钢材，要用水冷却；高炉转炉的部分烟尘要靠水来收集；锅炉里更是离不了水，制造1吨钢，大约需用25吨水。水在造纸厂是纸浆原料的疏解剂、解释剂、洗涤运输介质和药物的溶剂，制造1吨纸需用450吨水。火力发电厂冷却用水量十分巨大，同时，也消耗部分水。食品厂的和面、蒸馏、煮沸、腌制、发酵都离不了水，酱油、醋、汽水、啤酒等，干脆就是水的化身。 在现代工业中，没有一个工业部门是不用水的。也没有一项工业不和水直接或间接发生关系。更多的工业是利用水来冷却设备或产品，例如钢铁厂等。水还常常用来作为洗涤剂，如漂洗原料或产品，清洗设备或地面，每个工厂都要利用水的各种作用来维护正常生产，几乎每一个生产环节都有水的参与。所以,水作为大自然赋予人类的宝贵财富，早就被人们关注。但是人们经常使用“水资源”一词，却是近一二十年的事。关于水资源的定义，有几十种之多，较普遍的说法是指“可以供人们经常取用、逐年可以恢复的水量”。也就是通常所指的淡水资源。这样，苦咸的的海水就不算在内，连千年难化的冰川、不易取用的一部分地下水也排除在外了。水资源是人类调查了解得最清楚的资源，决不会像煤、铁、石油等资源那样有新的大发现而改变数量结构和分布。水资源的价值在于，满足地球生命的需求、为人类服务包括水所具有的发电、航运、养殖、环境等方面的能力。 [资料三]地理学家认为，人类生活的地球表层是岩石圈、大气圈、生物圈、水圈等共同作用的界面。它具有三个特点：第一，它是一个开放的系统，与系统外的宇宙空间和地球内部始终保持着物质和能量的联系；第二，它是一个不均一的界面，存在着明显的地域分异；第三，它在不断地变化着。请根据这段话回答下列问题： （1）你是如何理解上述材料的？试选择其中的一点加以解释。    （2）你认为要真正认识人类生活的地球表层，需要了解哪些方面的知识，把它们列出来。 学生讨论回答。 教师小结：我们通过“走进地球”的活动，了解了地球的圈层结构，包括内部结构（地壳、地幔、地核）、外部结构（大气圈、水圈、生物圈），以及这些结构和圈层所组成的自然地理环境与人类生产生活的关系。通过身临其境的感受和与地球之间的亲密接触，让我们了解到地球是我们共同的家园，我们必须自觉地保护它、爱护它、珍惜它。 （通过阅读材料，培养学生提取、分析信息并运用信息解决地理问题的能力，同时适时进行情感渗透。） 【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（0～1000千米）、软流圈（1000～1600千米）和月球核（1600～1738千米）组成。月球岩石圈又可进一步分为四层，即月壳（0～60千米）、上月幔（60～300千米）、中月幔（300～800千米）和月震带（800～1000千米）。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600～1000千米的深度之间，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1000°C。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，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，又一个持续了约10亿年之久的一个圈层分化过程。月球上大型环形山多以古代和近代天文学者的名字命名，如哥白尼、开普勒、埃拉托塞尼、托勒密、第谷等。月球表面陨击坑的直径大的有近百千米，小的不过10厘米，直径大于1千米的环形山总数多达33000个，占月球表面积的7～10%，最大的月球坑为直径235千米。在月球背向地球的一面，布满了密集的陨击坑，而月海所占面积较少，月壳的厚度也比正面厚，最厚处达150千米，正面的月壳厚度为60千米左右。由于月球表面之上缺乏大气圈和水圈，所以月球早期的熔岩喷发和陨星撞击形成的月球表面形态特征能够得到长期的保存。自1969年以来，宇航员已从月球表面取回数百公斤的月岩样品，经过对这些月岩样品的研究分析得出结论，这些月岩曾熔化过，月球表层物质主要是岩浆岩组成。月球的年龄至少已有46亿年。 资料三：地球与月球构成了一个天体系统，称为地月系。在地月系中，地球是中心天体，因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。然而，地月系的实际运动，是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。地球与月球绕它们的公共质心旋转一周的时间为27天7小时43分11.6秒，也就是27.32166天，公共质心的位置在离地心约4671千米的地球体内。