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111 《地球的圈層結構》 【設計思想】 本課設計通過創(chuàng)設一系列具有探索性的活動情境，讓學生主動地走進地理課堂，去探知未知的地理世界，感受地理價值。 背離現(xiàn)實生活的課堂只能讓學生索然無味。因此首先從學生的生活實際入手，創(chuàng)設學生熟悉的“雞蛋剝殼”情境，有效地激發(fā)學生的學習興趣，接著設置“地球內部究竟是由什么物質組成的？”這樣的問題情境，讓學生有了探究的動機，通過閱讀地理圖表，讓學生發(fā)現(xiàn)地震波波速在地球內部發(fā)生了突然變化，進而推知地球內部可以分成三個圈層，在此基礎上讓學生拓展思維，提出“還有什么方法可以獲得地球內部的信息？”等問題，讓學生主動地探究。整節(jié)課學生不再是一個被動的接受者，而是一個充滿主動精神的探索主體，一個發(fā)現(xiàn)問題并嘗試解決問題的研究者。師生之間是合作關系，共同投身于問題的研究過程，共同享受成功的喜悅。 【教學目標】 知識和技能： 了解地球圈層結構及特點，并能概括出各圈層的主要特點； 嘗試根據(jù)地震波劃分地球內部圈層； 運用圖表了解地球表層的含義。 過程與方法目標： 能夠結合地球各圈層結構特點，分析實際生活中的地理現(xiàn)象； 用具體實例說明地球表層的特征。 情感態(tài)度與價值觀目標： 學會從宏觀和微觀、從整體和局部把握解決問題的方法； 培養(yǎng)樹立熱愛地球和保護地球環(huán)境的意識。 【教材內容及分析】 課程標準對學習本章內容的要求：說出地球的圈層結構，概括各圈層的主要特點。 本節(jié)教材主要從兩個方面闡述課程標準：第一是地球的內部圈層，要求能夠說出地球內部圈層主要包括地殼、地幔和地核；第二是地球的外部圈層，包括大氣圈、水圈和生物圈；還有介于內部和外部圈層之間的一個圈層，包括地殼和上地幔頂部，即軟流層之上的固體巖石部分。本條標準有顯性和隱性兩方面的要求，顯性要求是從宏觀上了解地球結構的特點，隱性要求是了解自然環(huán)境的組成。 在宏觀了解地球圈層結構的基礎上認識自然環(huán)境的組成，即在空間范圍上把自然環(huán)境放在地球圈層結構中認識。但是對于各圈層不要求展開深入了解，而應抓其主要特點及與人類活動關系密切的內容。 在對這一部分自然環(huán)境學習的基礎上，可知人類通過長期活動創(chuàng)造了人文環(huán)境（也有稱社會環(huán)境），自然環(huán)境和人文環(huán)境共同組成地理環(huán)境。由此得出地理環(huán)境的空間范圍與自然環(huán)境是一致的結論。 【教學過程和教學策略】 一、走進生活，導入新課 師：大家在平時吃雞蛋的時候有沒有注意到雞蛋是分幾層？ 生：略。 師：好，由此可見同學們平日里觀察生活還是非常的仔細的。那么有沒有哪位同學知道，我們的地球可以分幾層呢？這節(jié)課我們就來學習《地球的圈層結構》的有關內容。 多媒體顯示課題。 （從學生熟知的生活實例入手，親切自然，激發(fā)學生主動參與的意識。） 二、讀圖比較，啟發(fā)探討 師：由于我們平時都吃過雞蛋，所以同學們都能記得雞蛋的分層。但是，我們的地球呢？有沒有哪位同學曾經到地球每個圈層去旅游過？還是我們哪天也把地球剝開來看過到底有幾層？ 生：都沒有。 師：既然都沒有，那我們是怎樣知道地球內部的圈層結構的呢？ 閱讀課本的相關內容，要求明確以下地理概念。 [地震波、橫波、縱波、不連續(xù)面] 生1：當?shù)卣鸢l(fā)生時，地下巖石受到強烈沖擊，產生彈性震動，并以波的形式向四周傳播。這種彈性波叫地震波。地震波有縱波（P）和橫波（S）之分。 師：兩種地震波的傳播速度是否一樣呢？ 生：縱波的傳播速度較快，橫波的傳播速度較慢。 問：傳播速度快慢的原因是什么？ 生：縱波和橫波的傳播速度隨著所通過物質的性質變化而變化。縱波可以通過固體、液體、氣體，而橫波只能通過固體。 師：對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，當汽車從柏油公路開往高速公路時，當汽車進入高速公路的瞬間，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，當汽車從柏油公路進入石子路時，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。其實我們同樣可以根據(jù)地震波傳播速度的突然變化，來推知傳播介質的變化。 師：什么又叫不連續(xù)面呢？ 生2：從地球內部的地震波曲線圖上，可以看出地震波在一定深度發(fā)生突然變化，這種波速發(fā)生突然變化的面叫不連續(xù)面。 師：在地球內部圈層中傳播的地震波是否也存在相同的問題呢? 閱讀“地震波的傳播速度圖”，學生觀察。 師：在地球內部地震波發(fā)生著怎樣的變化？ 學生討論后回答：略。 師：在地球內部存在著哪幾個不連續(xù)面呢？請找出界面的名稱以及它們所處的位置。 生：存在著兩個不連續(xù)面，其中莫霍界面位于大陸部分地下33千米處；古登堡界面位于地下2900千米處。在莫霍界面下，縱波和橫波的傳播速度都有明顯增加；而在古登堡界面下，縱波的傳播速度突然下降，而橫波完全消失。 師：既然如此，你能對地球內部進行分層嗎？ 學生嘗試自己劃分地球內部圈層。 教師將學生繪制的地圖和“地球的圈層結構”進行比較，師生共同評價。 （通過觀察、分析、繪圖、比較等一系列活動，有效地培養(yǎng)學生的地理能力。） 三、聯(lián)系實際，拓展延伸 師：在莫霍界面和古登堡界面，地震波波速的突然變化說明了什么問題？地幔和地核的物質狀態(tài)可能是什么？ 學生討論。 教師歸納：略。 拓展延伸：當?shù)卣鸢l(fā)生時，地面上的人首先感覺到的是左右搖晃還是上下?lián)u晃呢？如果地震發(fā)生時你在船上，又會有什么樣的感覺呢？為什么？ 生：回答略。 師：根據(jù)這兩個界面，我們可以把地球分為三層，即地殼、地幔和地核；但上地幔的頂部（軟流層以上）和地殼都是由堅硬的巖石組成的，合稱為巖石圈。 （結合生活實際，運用已學的地理知識解決地理問題。） 進一步拓展：想一想我們還可以通過哪些方法獲取地球內部信息？ 學生討論。 師生共同歸納：除了地震波以外，還可以從火山噴發(fā)出來的物質、鉆探得到的巖芯等，來了解地球內部的信息。 （設計開放性的問題，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。） 承轉：我們了解了地球的內部圈層結構，相比較而言，與我們人類的生產生活聯(lián)系的更緊密的應該是地球外部圈層！現(xiàn)在我們就來了解一下地球外部可以分成哪些圈層。 閱讀“地球外部圈層示意圖”思考：地球外部的圈層分為哪幾個部分？ 生：略。 師：請你比較“地殼和巖石圈”和“范圍和界面”各有什么區(qū)別？ 學生討論。 師生共同歸納。 教師明確：地球的外部圈層是以地心為中心的同心圈層。 （通過學生分組討論，培養(yǎng)了學生的合作意識。） 閱讀資料： [資料一]包圍地球的空氣稱為大氣。像魚類生活在水中一樣，我們人類生活在地球大氣的底部，并且一刻也離不開大氣。大氣為地球生命的繁衍和人類的發(fā)展提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與生存。大氣科學是研究大氣圈層的一門科學。它研究大氣的具體情況，包括組成大氣的成分、這些成分的分布和變化、大氣的結構、大氣的基本性質和主導狀態(tài)的運動規(guī)律。 大氣的運動變化是由大氣中熱能的交換引起的，熱能主要來源于太陽，熱能交換使得大氣的溫度有升有降。空氣的運動和氣壓系統(tǒng)的變化活動，使地球上海陸之間、南北之間、地面和高空之間的能量和物質不斷交換，生成復雜的氣象變化和氣候變化。大氣科學將從氣壓的變化、氣壓分布不均形成的氣壓場和氣壓系統(tǒng)、各層大氣中空氣運動的各種情況、風的現(xiàn)象和性質等方面，深入研究大氣中各種環(huán)流系統(tǒng)、天氣系統(tǒng)，以及基于流體力學、熱力學研究大氣運動的本質和現(xiàn)象。天氣，從現(xiàn)象上來講，絕大部分是大氣中水分變化的結果。在太陽輻射、下墊面強迫作用和大氣環(huán)流的共同作用下，形成的天氣的長期綜合情況稱為氣候。大氣科學將研究氣候的成因，不同區(qū)域的氣候狀況，氣候變遷以及人類活動對氣候的影響等問題。 [資料二]水對我們的生命起著重要的作用，它是生命的源泉，是人類賴以生存和發(fā)展不可缺少的最重要的物質資源之一。人的生命一刻也離不開水，水是人生命中需要最重要的物質。 在地球上，哪里有水，哪里就有生命。一切生命活動都是起源于水的。人體內的水分，大約占到體重的65%。其中，腦髓含水75%，血液含水83%，肌肉含水76%，連堅硬的骨胳里也含水22%！沒有水，食物中的養(yǎng)料不能被吸收，廢物不能排出體外，藥物不能到達起作用的部位。人體一旦缺水，后果是很嚴重的。缺水1%-2%，感到渴；缺水5%，口干舌燥，皮膚起皺，意識不清，甚至幻視；缺水15%，往往甚于饑餓。沒有食物，人可以活較長時間（有人估計為兩個月），如果連水也沒有，頂多能活一周左右。也許有人會說，水是生命之源，而大多工業(yè)生產的是沒有生命的產品，為什么工業(yè)也離不開水呢？在這里,水參加了工礦企業(yè)生產的一系列重要環(huán)節(jié)，在制造、加工、冷卻、凈化、空調、洗滌等方面發(fā)揮著重要的作用，被譽為工業(yè)的血液。例如，在鋼鐵廠，靠水降溫保證生產；鋼錠軋制成鋼材，要用水冷卻；高爐轉爐的部分煙塵要靠水來收集；鍋爐里更是離不了水，制造1噸鋼，大約需用25噸水。水在造紙廠是紙漿原料的疏解劑、解釋劑、洗滌運輸介質和藥物的溶劑，制造1噸紙需用450噸水。火力發(fā)電廠冷卻用水量十分巨大，同時，也消耗部分水。食品廠的和面、蒸餾、煮沸、腌制、發(fā)酵都離不了水，醬油、醋、汽水、啤酒等，干脆就是水的化身。 在現(xiàn)代工業(yè)中，沒有一個工業(yè)部門是不用水的。也沒有一項工業(yè)不和水直接或間接發(fā)生關系。更多的工業(yè)是利用水來冷卻設備或產品，例如鋼鐵廠等。水還常常用來作為洗滌劑，如漂洗原料或產品，清洗設備或地面，每個工廠都要利用水的各種作用來維護正常生產，幾乎每一個生產環(huán)節(jié)都有水的參與。所以,水作為大自然賦予人類的寶貴財富，早就被人們關注。但是人們經常使用“水資源”一詞，卻是近一二十年的事。關于水資源的定義，有幾十種之多，較普遍的說法是指“可以供人們經常取用、逐年可以恢復的水量”。也就是通常所指的淡水資源。這樣，苦咸的的海水就不算在內，連千年難化的冰川、不易取用的一部分地下水也排除在外了。水資源是人類調查了解得最清楚的資源，決不會像煤、鐵、石油等資源那樣有新的大發(fā)現(xiàn)而改變數(shù)量結構和分布。水資源的價值在于，滿足地球生命的需求、為人類服務包括水所具有的發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、環(huán)境等方面的能力。 [資料三]地理學家認為，人類生活的地球表層是巖石圈、大氣圈、生物圈、水圈等共同作用的界面。它具有三個特點：第一，它是一個開放的系統(tǒng)，與系統(tǒng)外的宇宙空間和地球內部始終保持著物質和能量的聯(lián)系；第二，它是一個不均一的界面，存在著明顯的地域分異；第三，它在不斷地變化著。請根據(jù)這段話回答下列問題： （1）你是如何理解上述材料的？試選擇其中的一點加以解釋。 （2）你認為要真正認識人類生活的地球表層，需要了解哪些方面的知識，把它們列出來。 學生討論回答。 教師小結：我們通過“走進地球”的活動，了解了地球的圈層結構，包括內部結構（地殼、地幔、地核）、外部結構（大氣圈、水圈、生物圈），以及這些結構和圈層所組成的自然地理環(huán)境與人類生產生活的關系。通過身臨其境的感受和與地球之間的親密接觸，讓我們了解到地球是我們共同的家園，我們必須自覺地保護它、愛護它、珍惜它。 （通過閱讀材料，培養(yǎng)學生提取、分析信息并運用信息解決地理問題的能力，同時適時進行情感滲透。） 【素材推薦】 請以小組為單位，選擇完成下列調查題之一： 課外學習大比拼： 走訪當?shù)赜嘘P部門，或者訪問長輩、相關市民： 1.了解地球哪些圈層與我們溧陽人民的生產和生活有關系？哪個因素起主導作用？ 2.通過上網(wǎng)、閱讀科普等方法，多了解一些有關地球和月亮的信息，把你找到的信息（用圖或文字表達出來）做成小卡片，比一比誰找的信息多。 資料一：月球是地球的唯一天然衛(wèi)星，它與地球有著密切的演化聯(lián)系。根據(jù)對建立在月球上的阿波羅11號和12號月震臺記錄資料的分析，以及對月球表面和月巖的研究，可知現(xiàn)今的月球內部也有圈層結構，但與地球內部的圈層結構并不完全相同。月球表面有一層幾米至數(shù)十米厚的月球土壤。整個月球可以認為由月球巖石圈（0～1000千米）、軟流圈（1000～1600千米）和月球核（1600～1738千米）組成。月球巖石圈又可進一步分為四層，即月殼（0～60千米）、上月幔（60～300千米）、中月幔（300～800千米）和月震帶（800～1000千米）。軟流圈又稱為下月幔。在月殼的10千米、25千米和60千米深處，均存在月震波速的急劇變化，表明在這些深度處存在顯著的不連續(xù)性。月球表面至25千米深處為玄武巖組成的月殼第一層次，25千米～60千米之間為月殼的第二層，由輝長巖和鈣長巖組成。上月幔由富鎂的橄欖石組成，中月幔和下月幔由基性巖組成。月球震源的位置位于600～1000千米的深度之間，平均月球震源深度為800千米。由于月球表面巖石的密度并不比整個月球的平均密度小很多，因此，可以認為月球核不會是較重的鐵鎳等元素組成，它可能呈塑性或部分熔融狀。在月球1000千米深處，月幔溫度不會高于1000C。根據(jù)對月球內部狀況的了解，固體部分圈層結構并不是地球本身所特有的。月球的上述圈層結構，也是月球的演化過程中整個月球物質圈層分化的結果。 資料二：月面上山嶺起伏，峰巒密布，沒有水，大氣極其稀薄，大氣密度不到地球海平面大氣密度的一萬億分之一。沒有火山活動，也沒有生命，是一個平靜的世界。已經知道月海有22個，總面積500萬平方千米。從地球上看到的月球表面，較大的月海有10個：位于東部的是風暴洋、雨海、云海、濕海和汽海，位于西部的是危海、澄海、靜海、豐富海和酒海。這些月海都為月球內部噴發(fā)出來的大量熔巖所充填，某些月海盆地中的環(huán)形山，也被噴發(fā)的熔巖所覆蓋，形成了規(guī)模宏大的暗色熔巖平原。因此，月海盆地的形成以及繼之而來的熔巖噴發(fā)，構成了月球演化史上最主要的事件之一。 月球上的隕擊坑通常又稱為環(huán)形山，它是月面上最明顯的特征。環(huán)形山（crater），希臘文的意思是“碗”，所以又稱為碗狀凹坑結構。環(huán)形山的形成可能有兩個原因，一是隕星撞擊的結果，二是火山活動；但是大多數(shù)的環(huán)形結構均屬于隕星的撞擊結果。1924年，吉福德（A.C.Gifford）曾把月坑同地球上的隕石坑作了比較，證實了月坑是隕星撞擊形成的。因此，隕擊作用是形成現(xiàn)今月球表面形態(tài)的主要作用之一。許多大型環(huán)形山都具有向四周延伸的輻射狀條紋，并由較高反射率的物質組成，形成波狀起伏的地形，向外延伸可達數(shù)百千米。環(huán)形山周圍有濺射出來的物質形成的覆蓋層；濺射的大塊巖石又撞擊月球表面，形成次生隕擊坑。由于反復的隕星撞擊與巖塊濺落，以及月球內部噴出的熔巖大規(guī)模泛濫，使得許多隕擊坑模糊不清，或只有隕擊坑中央的尖峰露出覆蓋熔巖的表面。 從疊加在月海上的隕擊坑的狀況判斷，以及從月球上帶回樣品的放射性年齡測定表明，月海物質大致是與隕擊坑同時期形成的。月海年齡大都在35億年左右，而月陸高地的形成至少在月海熔巖噴發(fā)之前10億多年已經存在，因此原始月殼是更為早期形成的，并且是大量熔巖的不斷噴發(fā)，月球物質長期圈層分化的結果。研究表明，月球的圈層結構是繼大約46億年前它所經歷的一個漫長的天文演化階段之后，又一個持續(xù)了約10億年之久的一個圈層分化過程。月球上大型環(huán)形山多以古代和近代天文學者的名字命名，如哥白尼、開普勒、埃拉托塞尼、托勒密、第谷等。月球表面隕擊坑的直徑大的有近百千米，小的不過10厘米，直徑大于1千米的環(huán)形山總數(shù)多達33000個，占月球表面積的7～10%，最大的月球坑為直徑235千米。在月球背向地球的一面，布滿了密集的隕擊坑，而月海所占面積較少，月殼的厚度也比正面厚，最厚處達150千米，正面的月殼厚度為60千米左右。由于月球表面之上缺乏大氣圈和水圈，所以月球早期的熔巖噴發(fā)和隕星撞擊形成的月球表面形態(tài)特征能夠得到長期的保存。自1969年以來，宇航員已從月球表面取回數(shù)百公斤的月巖樣品，經過對這些月巖樣品的研究分析得出結論，這些月巖曾熔化過，月球表層物質主要是巖漿巖組成。月球的年齡至少已有46億年。 資料三：地球與月球構成了一個天體系統(tǒng)，稱為地月系。在地月系中，地球是中心天體，因此一般把地月系的運動描述為月球對于地球的繞轉運動。然而，地月系的實際運動，是地球與月球對于它們的公共質心的繞轉運動。地球與月球繞它們的公共質心旋轉一周的時間為27天7小時43分11.6秒，也就是27.32166天，公共質心的位置在離地心約4671千米的地球體內。 111