地球的圈層結(jié)構(gòu)教案

●三維目標(biāo)

知識與技能

1.了解地球的圈層構(gòu)造，初步掌握地球內(nèi)部圈層的組成和劃分依據(jù)（有關(guān)地震波的基本知識、地震波在地球內(nèi)部的傳播情況及兩個主要的不連續(xù)面）。

2.掌握地殼、地核、地幔的基本特征（界線、厚度、物理性狀和物質(zhì)組成等）。

3.了解地球的外部圈層——大氣圈、水圈和生物圈的基本特征。

過程與方法

1.初步學(xué)會讀地球內(nèi)部地震波與地球內(nèi)部圈層構(gòu)造圖，了解地球內(nèi)部圈層的劃分。

2.運用比較法學(xué)習(xí)各內(nèi)部和外部圈層的特點。

情感、態(tài)度與價值觀

1.通過地球內(nèi)部圈層劃分的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生“本質(zhì)是通過現(xiàn)象表現(xiàn)出來的，而現(xiàn)象總是表現(xiàn)本質(zhì)”的辯證唯物主義觀點。

2.通過教學(xué)對學(xué)生進(jìn)行熱愛自然、熱愛科學(xué)的教育。

●教學(xué)重點

1.了解地球的內(nèi)部圈層和外部圈層結(jié)構(gòu)，并能概括出各圈層的主要特點。

2.利用“地震波的傳播速度與地球內(nèi)部圈層的劃分示意圖”，初步掌握讀圖分析技能。

●教學(xué)難點

1.地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化與地球內(nèi)部物質(zhì)組成的關(guān)系。

2.地球的內(nèi)部圈層。

●課時安排

1課時

●教學(xué)過程

［新課導(dǎo)入］

前邊我們學(xué)習(xí)了地球的宇宙環(huán)境，“談天”是為了“說地”，整個地球不是一個均質(zhì)體，而是一個由不同物質(zhì)、不同狀態(tài)組成的同心圈層結(jié)構(gòu)，每個圈層的成分、密度、溫度等各不相同。以地心為共同球心，地球圈層分為地球外圈和地球內(nèi)圈兩大部分。下面我們就來學(xué)習(xí)第四節(jié)——地球的圈層結(jié)構(gòu)。

（板書）第四節(jié) 地球的圈層結(jié)構(gòu)

師：我們先來看看地球的內(nèi)部圈層。

（板書）一、地球的內(nèi)部圈層

推進(jìn)（新知識傳授）

［教師精講］

（知識拓展）

師：地球內(nèi)部究竟是什么樣子？鉆探是了解地球內(nèi)部情況的直接手段，最好把地球挖開來看看。我國地處江蘇省東?？h茆北村的亞洲第一井也就深5000多米，目前挖出來最深的井為12000 m，還不到地球半徑的1/500，礦山的采挖就更淺了，目前最深的礦井可達(dá)3000 m。

目前的科學(xué)技術(shù)日新月異，載人宇宙飛船可以在外太空遨游，宇宙探測器甚至能飛出太陽系，可謂上天有路。然而對于我們腳下6371 km半徑的地球，卻至今還是入地?zé)o門。我們?nèi)绾蔚弥厍騼?nèi)部可劃分為三大圈層呢？不妨借鑒一下夏季我們挑選西瓜的方法，為了能夠吃到可口的西瓜，我們通常把西瓜托在手上，用另一只手敲打西瓜，靠聽這種敲打產(chǎn)生的震動在西瓜內(nèi)部傳播的聲音來判斷西瓜的生熟、質(zhì)量的優(yōu)劣。我們也可以在地球內(nèi)部制造某種震動，通過分析這種震動在地球內(nèi)部傳播的情況來了解地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成。我們知道，地震常常給人類帶來巨大的災(zāi)難，但對于科學(xué)工作者來說，地震波卻帶來了地球內(nèi)部的信息。那么什么是地震波？

（板書）1.地震波

生：當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，地下巖層受到強烈的沖擊會產(chǎn)生彈性震動，并以波的形式向四周傳播。即地震波。

師：很好。地震波可以分為哪兩類呢？

生：有縱波（P波）、橫波（S波）之分。

（方法引導(dǎo)）

師：那么縱波（P波）和橫波（S波）各有什么特性？（提示：地震波特性——速度、通過介質(zhì)）

生：（看書討論回答）縱波：傳播速度快，可以通過固體、液體、氣體傳播。橫波：只能通過固體傳播?？v波和橫波的傳播速度都隨著所通過物質(zhì)的性質(zhì)而變化。

師：正確。為什么能用地震波探測地內(nèi)結(jié)構(gòu)？

生：（討論回答）地球內(nèi)部物質(zhì)性質(zhì)不均一，不同深度上性狀、組成不同。

師：地震波在地球內(nèi)部的傳播規(guī)律是怎樣的？

生：地震波在地球內(nèi)部的傳播規(guī)律：總的趨勢——速度隨深度遞增，但不均勻，有突變現(xiàn)象。

師：地震波在地下傳播速度會發(fā)生變化，而某些地區(qū)一定深度處，地震波有明顯的突變，這種波速發(fā)生突變處的層面叫不連續(xù)面。請大家看投影“地震波的傳播速度與地球內(nèi)部圈層的劃分示意圖”（左半部分），找出地球內(nèi)部兩個明顯的不連續(xù)面，填寫表格。

（疊加投影表格）不連續(xù)面的特征

生：（觀察、討論、回答、填表）

（方法引導(dǎo)）

師：（據(jù)學(xué)生回答逐個投影填充表格內(nèi)容）

師：下面看書中21頁的讀圖思考中的第一個問題。

（1）在莫霍面和古登堡面地震波波速的突然變化說明了什么問題？

生：說明這兩個不連續(xù)面上下的物質(zhì)狀態(tài)可能發(fā)生了變化。

師：因此，我們可根據(jù)這兩個最主要的不連續(xù)面，將地球內(nèi)部可劃分為三個圈層：地殼、地幔、地核。在莫霍面以上是地殼，莫霍面和古登堡面之間是地幔，古登堡面以下是地核。

師：很好。我們再來看讀圖思考中的第二個問題。

（2）推測地幔和地核的物質(zhì)狀態(tài)可能是什么？

（合作探究）

生：（討論回答）地幔物質(zhì)是固態(tài)，地核物質(zhì)狀態(tài)可能是液態(tài)。因為橫波能通過地幔，而不能通過地核。

師：好，看圖1.26地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)，請同學(xué)閱讀一下右邊的文字。

師：軟流層的位置和形態(tài)是怎樣的呢？

生：（討論回答）軟流層在上地幔的上部，由于這層放射性元素大量集中蛻變生熱溫度高，呈融熔狀態(tài)。

師：答的很不錯。巖石圈與地殼有什么區(qū)別與關(guān)系？

生：（討論回答）范圍和界面不同。巖石圈包括地殼和上地幔的頂部，物質(zhì)都由堅硬的巖石組成。

師：很好。根據(jù)地震波來分析，地核又分為哪兩層？

生：外核與內(nèi)核，因為在地下5000米處左右波速又發(fā)生了變化，可能外核與內(nèi)核的物質(zhì)狀態(tài)不一樣。

師：外核形態(tài)是怎樣的？

生：（討論回答）因為橫波不能通過，。

師：很好！另外，據(jù)調(diào)查，外核的溫度高于熔點，所以外核是液態(tài)。而在內(nèi)核，由于隨深度增加，壓力和密度都增大，其熔點升高得比溫度升得快，內(nèi)核物質(zhì)不能像外核那樣成液態(tài)而成固態(tài)。

（知識拓展）

師：剛才同學(xué)們作了細(xì)致的觀察和分析，回答得很正確。我們下面作一個全面的分析。地殼：在地面以下，莫霍面以上，由巖石組成。大陸部分的平均厚度為33 km，大洋地殼的平均厚度為5～8 km，整個地殼平均厚度為17 km。地殼最厚的地方在青藏高原。地殼又分為雙層結(jié)構(gòu)：上層是硅鋁層，下層是硅鎂層，在大陸地殼中，兩個層次都有；在大洋地殼中，硅鋁層變薄甚至缺失。所以大洋地殼比較薄。

地幔：地幔的范圍是從莫霍面到古登堡面，它位于地殼與地核之間，是三大圈層中的中間層，厚度為2800多千米。根據(jù)地震波的傳播狀況可把地幔分為上地幔和下地幔兩層，地幔圈占了地球大部分的質(zhì)量。在上地幔的上部，有一個物質(zhì)呈融熔狀態(tài)的軟流層，一般認(rèn)為軟流層是巖漿和地震的發(fā)源地。軟流層物質(zhì)仍是巖石（主要是橄欖巖、榴輝巖等），為硅酸鹽類、氧化物等。由于這層放射性元素大量集中蛻變生熱溫度高，巖石處于塑性狀態(tài)，局部地區(qū)呈融熔流動狀態(tài)，猶如傾倒的漿糊。根據(jù)地震波變化情況推測，軟流層物質(zhì)的物理性狀與上下層物質(zhì)都不同，并構(gòu)成一個圈層，在地質(zhì)構(gòu)造學(xué)中稱軟流圈。軟流圈層厚度范圍并不是從莫霍面算起，約在地下60～250 km，它屬上地幔部分，但位置并不在地幔的頂部。因此，軟流圈層與地殼之間（即與莫霍面之間）還有一層物質(zhì)存在，即上地幔的頂部，也是巖石，并構(gòu)成了一個圈層，它和地殼共同組成了巖石圈。

巖石圈是指軟流層以上的部分，物質(zhì)由巖石組成，包括地殼的全部和上地幔的頂部。

地核：因為橫波不能通過外核，所以外核部分呈液態(tài)，主要成分是鐵鎳等重金屬元素，而液態(tài)鐵的運動形成一個巨大的磁場。因為地震波速度在內(nèi)核處加快，隨著深度增加，壓力和密度都增大，其熔點升高得比溫度升得快，所以內(nèi)核呈固態(tài)。

（投影）表格

師：（小結(jié)）可以用半熟的雞蛋來形象直觀地記憶地球內(nèi)部圈層的劃分和物質(zhì)組成。蛋殼為地殼；蛋白為地幔，由于是半熟，所以有些蛋白漿代表軟流層中的巖漿；蛋殼與蛋白之間的膜和地殼合起來就是巖石圈；蛋黃為地核。

我們了解了地球的內(nèi)部圈層，我們再來學(xué)習(xí)地球的外部圈層。

（板書）二、地球的外部圈層

師：地球外部圈層包括大氣圈、水圈和生物圈，一般用直接觀測和測量的方法進(jìn)行研究。首先看大氣圈有什么特點？

（板書）1.大氣圈

（投影）地球外部圈層示意圖

師：大氣圈中都包含那些物質(zhì)呢？

生：討論回答

師：物質(zhì)組成——氣體和懸浮物。主要成分：氮和氧。

師：大氣圈是地球外圈中最外部的氣體圈層，它包圍著海洋和陸地。大氣圈沒有確切的上界，在2000～16000千米高空仍有稀薄的氣體和基本粒子。在地下，土壤和某些巖石中也會有少量空氣，它們也可認(rèn)為是大氣圈的一個組成部分。地球大氣的主要成分為氮、氧、氬、二氧化碳和不到0.04％比例的微量氣體。由于地心引力作用，幾乎全部的氣體集中在離地面100千米的高度范圍內(nèi)，其中75％的大氣又集中在地面至10千米高度左右的對流層范圍內(nèi)。

再來看水圈有什么特點？

（板書）2.水圈

師：（啟發(fā)）都分布在哪呢？

生：由地球表面水體構(gòu)成，連續(xù)但不規(guī)則。包括地表水、地下水、大氣水、生物水等。水圈的水在不斷地循環(huán)運動之中。

師：水圈包括海洋、江河、湖泊、沼澤、冰川和地下水等，它是一個連續(xù)但不很規(guī)則的圈層。從離地球數(shù)萬千米的高空看地球，可以看到地球大氣圈中水汽形成的白云和覆蓋地球大部分的藍(lán)色海洋，它使地球成為一顆“藍(lán)色的行星”。如果整個地球沒有固體部分的起伏，那么全球?qū)⒈簧钸_(dá)2600米的水層所均勻覆蓋。大氣圈和水圈相結(jié)合，組成地表的流體系統(tǒng)。

師：生物圈有什么特點呢？

（板書）3.生物圈

生：是地球表層生物及其生存環(huán)境的總稱。占有大氣圈的底部、水圈的全部、巖石圈的上部。

師：很好。由于存在地球大氣圈、地球水圈和地表的礦物，在地球上這個合適的溫度條件下，形成了適合于生物生存的自然環(huán)境。人們通常所說的生物，是指有生命的物體，包括植物、動物和微生物。據(jù)估計，現(xiàn)有生存的植物約有40萬種，動物約有110多萬種，微生物至少有10多萬種。據(jù)統(tǒng)計，在地質(zhì)歷史上曾生存過的生物約有5億～10億種之多，然而，在地球漫長的演化過程中，絕大部分都已經(jīng)滅絕了?，F(xiàn)存的生物生活在巖石圈的上層部分、大氣圈的下層部分和水圈的全部，構(gòu)成了地球上一個獨特的圈層，稱為生物圈。生物圈是太陽系所有行星中僅在地球上存在的一個獨特圈層。

課堂小結(jié)：地球所有的外部圈層是相互滲透、相互影響，甚至相互重疊的，在太陽和人類生活的參與下，整個地球生機盎然；同時，它們起著保護(hù)地球的作用，可以減弱太陽和宇宙輻射對地表的影響，減少宇宙中的隕石對地球表面的撞擊。外部各圈中的物質(zhì)運動和循環(huán)，是促使地表物質(zhì)和形態(tài)演變的重要動力。

小結(jié)：今天我們學(xué)習(xí)了地球的圈層結(jié)構(gòu)，知道地球內(nèi)部的三個圈層和外部的三個圈層。下面大家來做些鞏固習(xí)題。