地球的圈層結(jié)構(gòu)教案

●三維目標

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.運用比較法學習各內(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，培養(yǎng)學生“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.通過教學對學生進行熱愛自然、熱愛科學的教育。

●教學重點

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

●教學過程

［新課導(dǎo)入］

前邊我們學習了地球的宇宙環(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。下面我們就來學習第四節(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（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。我國地處江蘇省東海縣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3000 m。

目前的科學技術(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，卻至今還是入地無門。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?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：剛才同學們作了細致的觀察和分析，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，我們再來學習地球的外部圈層。

（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色海洋，它使地球成為一顆“藍色的行星”。如果整個地球沒有固體部分的起伏，那么全球?qū)⒈簧钸_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)：今天我們學習了地球的圈層結(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題。