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1.4 地球的圈層結(jié)構(gòu) 三維教學(xué)目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 （1）使學(xué)生了解地球的圈層構(gòu)造，初步掌握地球內(nèi)部圈層的組成和劃分依據(jù) （2）使學(xué)生了解各內(nèi)部圈層的界限、厚度、物理性狀等。 2、過程與方法： （1）使學(xué)生了解研究地球內(nèi)部構(gòu)造的方法，從而認(rèn)識(shí)人類對(duì)未知事物所進(jìn)行的探索實(shí)踐，激發(fā)同學(xué)們學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)的興趣及責(zé)任感。 （2）了解地球內(nèi)部圈層劃分實(shí)況及各層主要特點(diǎn)，從宏觀上認(rèn)識(shí)全球的整體面貌，形成地球系統(tǒng)觀念。 （3）通過歸納、總結(jié)、對(duì)比地球內(nèi)部各層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，用具體實(shí)例說明地球表層的特征 3.情感態(tài)度與價(jià)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(diǎn)。 （2）通過教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行熱愛自然、熱愛科學(xué)的教育。 教學(xué)重點(diǎn) （1）了解地球內(nèi)部圈層劃分實(shí)況及各層主要特點(diǎn)，特別是地殼的特點(diǎn)。 （2）理解地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化與地球內(nèi)部物質(zhì)組成的關(guān)系。 教學(xué)難點(diǎn) （1）區(qū)分巖石圈與地殼、地球各圈層的特點(diǎn)。 （2）地震波傳播原理, 教具準(zhǔn)備：多媒體課件 課時(shí)安排：1課時(shí) 教學(xué)過程 ［新課導(dǎo)入］教師手持一個(gè)匣子,讓學(xué)生說出可以通過什么方法知道匣子內(nèi)所裝物品是什么. 學(xué)生議論：有的說鉆個(gè)洞看,有的說搖一搖聽聽,有的說用X光透射。 啟發(fā)教師：那假設(shè)這是地球的話，我們可以通過哪些渠道或方法獲取地球內(nèi)部信息？ 學(xué)生討論：改進(jìn)鉆探技術(shù)；火山噴發(fā)的物質(zhì)；溫泉、熱泉；遙感技術(shù) 教師解釋：很好，地球就像一個(gè)巨大的黑匣子,打鉆井探究,目前最多只能鉆3000米,遙感感知的深度也很有限,目前唯一的辦法只能通過地震波間接地推知地球內(nèi)部的物質(zhì)狀況. 具體怎么利用地震波去了解地球內(nèi)部的情況呢？我們就得先了解一下地震波的基本情況 【板書】一、地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu) 1.劃分依據(jù)：地震波 師：當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地下巖石受到強(qiáng)烈沖擊，產(chǎn)生彈性震動(dòng)，并以波的形式向四周傳播，這種彈性波叫地震波。地震波就類似我們常看到的水波。當(dāng)向池塘里扔一塊石頭時(shí)水面被擾亂，以石頭入水處為中心有波紋向外擴(kuò)展，是不是水朝周圍流去？不是，如果水面浮著一個(gè)軟木塞，它只是在原來位置上下跳動(dòng)。地震波也是如此，只是質(zhì)點(diǎn)的上下或左右振動(dòng)造成的。地震波可以分為哪兩類呢？ 生：有縱波（P波）、橫波（S波）之分。 師：橫波是質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)方向與地震波傳播方向垂直，又稱剪刀波，破壞性較強(qiáng)?？v波是質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)方向與地震波傳播方向平行，又稱推進(jìn)波，破壞性較弱.那么縱波（P波）和橫波（S波）各有什么特性？ 師：大家感覺過地震沒有？如果有機(jī)會(huì)可有去臺(tái)灣或是日本感覺一下，其中，臺(tái)灣每天平均有40次地震，能夠感覺到的有3、4次之多，我們福清也常常波及，那大家想一想，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地面上的人首先感覺到的是左右搖晃還是上下?lián)u晃呢？ 生：先感覺到上下?lián)u晃，再左右搖晃。 師，那大家知道為什么嗎？ 生：縱波的傳播速度較快，橫波的傳播速度較慢。 師，很好，那如果地震發(fā)生時(shí)你在船上，又會(huì)有什么樣的感覺呢？為什么？ 師：船是左右搖晃還是上下?lián)u晃？還是和在地面的感覺一樣呢？ 生：感覺到上下顛簸 師：為什么只有上下?lián)u晃呢？ 生：這是因?yàn)橹挥锌v波能在液體中傳播，橫波無法再液體中傳播 師：很好，由此我們可以看到不同的物質(zhì)中地震波的傳播是不同的，固態(tài)物質(zhì)中橫縱波都能通過，液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)中只有縱波能夠通過，并且縱波的傳播速度在三態(tài)中也是不同的，固態(tài)大于液態(tài)大于氣態(tài)。因此地震波的傳播速度，都隨著所通過物質(zhì)的性質(zhì)而變化。 師：對(duì)于這句話我們可以這樣理解：假如一條柏油公路一端連接石子路，另一端連接高速公路，當(dāng)汽車從柏油公路開往高速公路時(shí)，當(dāng)汽車進(jìn)入高速公路的瞬間，速度開始逐漸變快，也就是可以把柏油公路和高速公路相連接的地方看作是汽車速度發(fā)生變化的界面；同理，當(dāng)汽車從柏油公路進(jìn)入石子路時(shí)，柏油公路和石子路相連接的地方也可以看作是汽車速度發(fā)生變化界面。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)剛才所講的，根據(jù)表格進(jìn)一步歸納地震波特點(diǎn)。 2019-2020年高中地理 1.4 地球的圈層結(jié)構(gòu)教案 新人教版必修1 分 類 特 點(diǎn) 傳播速度 所經(jīng)物質(zhì)狀態(tài) 共同點(diǎn) 縱波(P波) 較 快 固體、液體、氣體 都隨所通過物質(zhì)的性質(zhì)而改變 橫波(S波) 較 慢 固 體 生：地震波在地球內(nèi)部的傳播規(guī)律：總的趨勢(shì)——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(huì)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(qǐng)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?jī)蓚€(gè)明顯的不連續(xù)面。 生：離地表33千米處有個(gè)莫霍界面，在2900千米處有個(gè)古登堡界面 師： 很好，1909年，奧地利地震學(xué)者莫霍洛維奇根據(jù)地震資料發(fā)現(xiàn)了33千米處的這一不連續(xù)界面，為了紀(jì)念他，人們將此界面命名為莫霍界面，1914年德國地震學(xué)者古登堡最早研究了2900千米處的這一不連續(xù)面，故將此界面命名為古登堡界面。 特 點(diǎn) 界 面 深 度 縱波、橫波傳播速度變化 發(fā)現(xiàn)者 發(fā)現(xiàn)時(shí)間 莫霍面 33 km 縱波、橫波傳播速度明顯增加 莫霍洛維契奇 1909 古登堡面 2900 km 縱波速度明顯下降，橫波消失 古登堡 1914 師：地震波的波速突然發(fā)生變化，這說明了什么問題？ 生：不連續(xù)面上下的物質(zhì)性狀發(fā)生了變化。 師：根據(jù)兩個(gè)最主要的不連續(xù)面，地球內(nèi)部可劃分為幾個(gè)圈層？ 生：地殼、地幔、地核。 師：（投影）地球的內(nèi)部圈層示意圖 生：（指認(rèn)地球的內(nèi)部圈層：地殼、地幔、地核） 師：下面大家一起來研究這三個(gè)圈層。 （板書）2.地球內(nèi)部圈層的劃分 （投影）地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)示意圖 師：請(qǐng)看圖說出三個(gè)圈層的劃分依據(jù)、兩個(gè)最主要的界面、各圈層的范圍。 生：地殼、地幔、地核的劃分依據(jù)是莫霍面和古登堡面。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。 思考1：在莫霍界面和古登堡界面，地震波波速的忽然變化說明了什么問題？推測(cè)地幔和地核的物質(zhì)組成可能是什么？ 生：說明了物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了變化；在莫霍界面下P、S波都能通過，物質(zhì)狀態(tài)可能是固態(tài)，在古登堡界面以下，S波消失，物質(zhì)狀態(tài)可能是液態(tài)。 師：軟流層的位置是怎樣的呢？ 生：（討論回答）軟流層在上地幔的上部， 思考2：軟流層給人“液體”印象，但為什么能通過橫波？ 解析：軟流層所在深度溫度、壓力極大，強(qiáng)大的壓力下，巖面處于一種潛在融熔態(tài)，就像燒紅的玻璃，既不是液態(tài)，又有可塑性，以巖漿形式噴出時(shí)，由于壓力減小，這種可塑性巖石轉(zhuǎn)化成液態(tài)。 思考3.地殼和巖石圈都是由巖石構(gòu)成的,你能說明它們之間的關(guān)系嗎 師：地殼位于地面以下、莫霍面以上，主要由花崗巖和玄武巖構(gòu)成，是巖石圈的一部分。 巖石圈由地殼和上地幔頂部（軟流層之上）構(gòu)成，即軟流層與地面之間的部分。 師：很好。根據(jù)地震波來分析，地核又分為外核與內(nèi)核，外核形態(tài)是怎樣的？ 生：（討論回答）因?yàn)闄M波不能通過，所以外核是液態(tài)，溫度高于熔點(diǎn)。 師：那內(nèi)核的形態(tài)呢？ 生：（討論回答）固態(tài)。 思考4：外核是液體，橫波不能通過，內(nèi)核從課本圖中也沒有見到橫波通過，為何是固體？ 解析：①縱波在地下5 000千米深處，傳播速度明顯增加，說明可能由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)；②圖上未表現(xiàn)出，橫波在5 000千米以下由縱波轉(zhuǎn)化而成，比較微弱，進(jìn)一步證明內(nèi)核為固態(tài)。 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(gè)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(gè)地殼平均厚度為17 km。地殼最厚的地方在青藏高原。 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(gè)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。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?yàn)闄M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(yùn)動(dòng)形成一個(gè)巨大的磁場(chǎng)。因?yàn)榈卣鸩ㄋ俣仍趦?nèi)核處加快，隨著深度增加，壓力和密度都增大，其熔點(diǎn)升高得比溫度升得快，所以內(nèi)核呈固態(tài)。 下 地 幔 外 核 地殼 地 幔 地 核 內(nèi) 核 上 地 幔 巖石圈 軟流層 【板書】（板圖邊講邊繪邊講述） 圈層名稱 不連續(xù)面 深度（Km） 特征 地殼 （莫霍界面） （古登堡界面） 平均17 1000 2900 5000 6370 ①由巖石構(gòu)成的固體外殼 ②大陸地殼厚、海洋地殼薄 地幔 上地幔 ①固態(tài) ②上部存在一個(gè)軟流層（可能是巖漿的發(fā)源地 下地幔 ①可能為固態(tài) ②溫度、壓力和密度均增大 地核 外核 接近液態(tài)、橫波不能通過 內(nèi)核 溫度、壓力和密度都很大 【注意】總結(jié)知識(shí)點(diǎn)時(shí)特別要落實(shí)巖石圈、軟流層范圍。 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。 【過渡】要使我們更全面地認(rèn)識(shí)地球整體面貌，除了需要對(duì)地殼結(jié)構(gòu)的了解外，還需要對(duì)地球外部結(jié)構(gòu)的層次。那么地球的外部圈層主要有哪些層次？它們各自范圍和作用是什么呢？ 【板書】二、地球外部圈層結(jié)構(gòu) 【提問】請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教材內(nèi)容回答地球的外部圈層的主要層次及各自范圍和作用分別是什么？ 【學(xué)生回答】略。 【歸納講解】外部圈層包括大氣圈、水圈、生物圈等(如圖所示)，這些圈層之間相互聯(lián)系、相互制約，形成人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境。 1.大氣圈的空間分布和物質(zhì)組成，有什么特點(diǎn)？ 大氣圈包圍著地球，是由氣體和懸浮物組成的復(fù)雜系統(tǒng)，它的主要成分是氮和氧。它是地球自然環(huán)境的重要組成部分。 指導(dǎo)分析"氣溫垂直分布圖"(補(bǔ)充),推導(dǎo)對(duì)流層和平流層特點(diǎn).重點(diǎn)抓住co2,水汽吸收長波輻射,o3吸收紫外線. 大氣的垂直分層及各層的特點(diǎn) 大氣的分層 特點(diǎn) 原因 對(duì)流層 ①氣溫隨高度增加而降低，平均上升100米，氣溫下降0.6℃；②對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著，天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變 ①熱量直接來自地面，水汽、二氧化碳隨高度的增加而減少,吸收地面長波輻射的能力降低，氣溫隨高度增加而降低②對(duì)流運(yùn)動(dòng)易形成云致雨 平流層 ①氣溫隨高度增加而增加 ②水平運(yùn)動(dòng)，利于高空飛行 平流層中的臭氧吸收太陽紫外線而升溫 高層大氣 密度小，存在電離層 空氣分子處于高度電離狀態(tài) 2水圈的空間分布和物質(zhì)組成，有什么特點(diǎn)？ 水圈是由地球表層水體構(gòu)成的連續(xù)但不規(guī)則的圈層。它包括地表水、地下水、大氣水、生物水等。水圈的水處于不間斷的循環(huán)運(yùn)動(dòng)之中。 如何理解連續(xù)但不規(guī)則呢？ （1）連續(xù)：地球上的水是相互聯(lián)系，相互補(bǔ)給的 （2）不規(guī)則：地球上的水分以不同的數(shù)量分布在不同地方 （3）循環(huán)運(yùn)動(dòng)：如大氣降水到地表，地表又通過蒸發(fā)等一系列活動(dòng)回到大氣，又形成降水。 3. 生物圈的空間分布和物質(zhì)組成有什么特點(diǎn)？ 生物圈是地球表層生物及其生存環(huán)境的總稱。它占有大氣圈的底部、水圈的全部和巖石圈的上部。它是大氣圈、水圈和巖石圈相互滲透、相互影響的結(jié)果。 【板書】 三、地球外部圈層結(jié)構(gòu) 1．大氣圈 2．水圈 3．生物圈 【課堂小結(jié)】外部圈層的相互關(guān)系――整體性;生物圈,水圈,巖石圈及大氣圈的底部交錯(cuò)重疊分布. 【板書設(shè)計(jì)】 第四節(jié)：地球的圈層結(jié)構(gòu) 一、劃分依據(jù)——對(duì)地震波的研究地震波特點(diǎn) 1．縱波(P波)：傳播速度較快，可通過固、液、氣傳播 橫波(S波)：傳播速度較慢，只通過固體傳播 2．物質(zhì)密度越大，傳播速度越快 下 地 幔 外 核 地殼 地 幔 地 核 內(nèi) 核 上 地 幔 巖石圈 軟流層 二、地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu) 三、地球外部圈層結(jié)構(gòu) 1．大氣圈 2．水圈 3．生物圈