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人教版高中地理必修第一册
第四节　地球的圈层结构
教学目标
序号 内容目标 核心素养目标
1 了解地震波的传播特征及其在划分地球内部圈层方面的应用。 综合思维
2 通过读地球内部圈层结构图,了解地球内部圈层的划分,明确地壳与岩石圈的范围、软流层的位置。 综合思维
3 了解地球外部圈层的组成及意义。 人地协调观
教学重难点
重点:地震波传播速度的变化与地球内部物质组成的关系。
难点:用绘制示意图的方式表达对地球圈层结构的理解
教学方法
教法:使用图片、示意图等直观教学方法,了解地球的圈层结构。
学法:通过读图、画示意图等方法,突破重难点。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体教学设备。
【导入新课】我们已经学习了地球的宇宙环境,“谈天”是为了“说地”,整个地球不是一个均质体,而是一个由不同物质、不同状态组成的同心圈层结构,每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。以地心为共同球心,地球圈层分为地球外部圈层和地球内部圈层两大部分。下面就让我们来学习第四节——地球的圈层结构。
(设计意图:引入认识地球的圈层结构的主题,进而引出本节课的学习目标。)
【出示目标】教师解读学习目标,帮助学生理顺本节要学习的主要内容、学习方法和需要达到的程度。
【承转】人类“上天”的梦想已经初步实现,“入地”的梦想还在进行。目前,世界最深的矿井4 000多米;最深的钻井约13 000米;地壳运动能掀起地下20~30千米的物质到地球表层;火山喷发能将地下几百千米的岩浆带到地表,但最深不超过450千米;地球的平均半径是6 371千米。总之,人类对地球内部的了解很有限。那么,现在人类是通过何种方式了解地球内部的状况呢
【教师讲解】教师讲解地震波的定义、分类、特点。
一、地震波
1.定义
2.分类
纵波:传播速度快,可以通过固体、液体、气体传播。
横波:传播速度慢,只能通过固体传播。
【教师小结】
纵波:质点震动方向与地震波传播方向平行,引起的主要是上下颠簸,破坏性较弱。
横波:质点震动方向与地震波传播方向垂直,引起的主要是左右晃动,破坏性较强。
由于纵波在地球内部的传播速度大于横波,因此地震时总是纵波先到达地表。这样,发生较大的地震时,人们一般先感到上下颠簸,过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要,因为纵波给我们一个警告,告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了。地震预警系统的工作原理也就是充分地利用了这一点。
【提出问题】
1.地震发生时,陆地上的人们有什么感觉
2.在海洋中航行的人们有什么感觉
【回答问题】1.先上下颠簸,后左右摇晃。
2.只能感觉到上下颠簸。
【承转】为什么能用地震波探测地球内部结构 这是因为地球内部物质的性质不均一,不同深度物质的性状、组成不同。
【学生活动】读地震波曲线图。
【读图指导】
1.读地震波曲线图,看纵波和横波的速度有几次突然变化
2.这说明地球内部圈层的物质有了怎样的变化
【活动要求】
1.各个小组分别绘出地球内部圈层结构图,与教材中绘制的地球内部圈层结构图进行比较。
2.根据地震波曲线图,思考地球内部每一圈层的物质组成,并标注在图中。
【交流点评】1.波速发生两次突然变化,波速发生突然变化的面叫不连续面,地球内部有两个不连续面:莫霍界面在地面下平均33千米处(大陆部分);古登堡界面在地下约2 900千米处。
2.这说明地球内部物质的性质不均一,不连续面上下物质的性状、组成不同。
二、地球的内部圈层结构
1.不连续面
2.内部圈层划分
【难点突破】根据横波传播速度的变化可以判断,地球内部古登堡界面以下的物质的状态可能是什么
【答案】液态。
【规律总结】横波只能通过固体传播,而横波在古登堡界面以下消失,说明古登堡界面以下的物质不可能是固体,又因为地球内部的高温高压条件,也很难是气体,所以最有可能是液体。
【提出问题】阅读教材图1.34地球内部地震波传播速度与圈层结构示意,思考下列问题。
1.软流层的位置。
2.岩石圈和地壳的区别。
【学生展示】
1.软流层在上地幔上部,可能是岩浆的主要发源地。
2.地壳和上地幔顶部(软流层以上),合称岩石圈。
【教师点拨】地壳的厚度不均,大陆部分较厚,最厚的地方在青藏高原,而大洋部分较薄,整个地壳的平均厚度约为17千米。
【合作探究】地球内部圈层的划分和特征。
如果有一辆神奇校车,它既能耐高温高压,又能穿透坚硬岩石,你乘坐这辆神奇校车正进行一次穿越地心的科学探险活动。假如汽车上的车载仪表和各种感应器记录下了沿途的见闻。
结合材料探究:
1.地壳的组成物质主要是什么
2.软流层是在上地幔上部还是上地幔底部,为什么有人认为它是岩浆的发源地之一
3.外核的物质状态是什么 为什么
【小组展示】各小组展示探究结果。
探究问题解答:
1.地壳的组成物质主要是岩石。
2.软流层位于上地幔上部。由于该处放射性元素衰变积累的热量可以使岩石处于熔融状态,因此有人认为它是岩浆的发源地之一。
3.外核的物质状态可能为液态或熔融状态,因为此圈层横波不能通过。
(设计意图:通过探究活动再次巩固所学内容。)
【承转】我们了解了地球的内部圈层,下面我们再来学习地球的外部圈层。
三、地球的外部圈层结构
【提出问题】请同学们结合教材内容回答地球外部圈层的主要层次及各自的范围和作用。
【自主探究、整理、展示】
地球的外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等,这些圈层之间相互联系、相互渗透,形成人类赖以生存和发展的自然环境。
大气圈笼罩着地球,是由气体和悬浮物组成的复杂系统,它的主要成分是氮气和氧气。它是地球自然环境的重要组成部分。
水圈是由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层。它包括地表水、地下水、大气水、生物水等。水圈的水处于不间断的循环运动之中。
生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称。它包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。它是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果。
通过本节课的学习,我们了解了地球的圈层结构,包括内部结构(地壳、地幔、地核)和外部结构(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,让学生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。
1.本节授课内容较为抽象和空洞,为帮助学生理解必须借助各种图示或用实物举例。单纯的罗列概念、定义只能让授课内容更加枯燥,导致学生失去学习兴趣。
2.为提高学生学习本节课的积极性,教师有必要在课前准备一些与地球圈层相关的典型信息或科学研究的最新动态。
3.教学中给予学生较充分的讨论空间——有利于学生进行探究、合作学习,以及发表意见的机会,并及时给予鼓励,让学生体会到学习的成功与喜悦。
第四节　地球的圈层结构
1.地球圈层
在地球外部圈层和地球内部圈层之间还存在一个软流层,它是地球外部圈层与地球内部圈层之间的一个过渡圈层,位于地面以下平均深度约150千米处。这样,整个地球总共包括八个圈层,其中岩石圈、软流层和地球内部圈层一起构成了所谓的固体地球。对于地球外部圈层中的大气圈、水圈和生物圈,以及岩石圈的表面,一般用直接观测和测量的方法进行研究。而地球内部圈层主要用地球物理的方法,例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。地球各圈层在分布上有一个显著的特点,即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的,而在地球表面附近,各圈层则是相互渗透甚至是相互重叠的,其中生物圈表现最为显著,其次是水圈。
2.地壳
地球内部圈层结构示意图
地壳厚度各处不一,大陆地壳平均厚度为39~41千米,高大山系地区的地壳较厚,欧洲阿尔卑斯山的地壳厚度达65千米,亚洲青藏高原某些地方的地壳厚度超过70千米,而北京的地壳厚度与大陆的地壳平均厚度相当,约为36千米。大洋地壳很薄,例如大西洋南部的地壳厚度为12千米,北冰洋的地壳厚度为10千米,有些地方的大洋地壳的厚度只有5千米左右。大陆地壳与大洋地壳的平均厚度约为17千米。一般认为,地壳上层由较轻的硅铝物质组成,叫硅铝层。大洋底部一般缺少硅铝层。地壳下层由较重的硅镁物质组成,称为硅镁层。大洋地壳主要由硅镁层组成。
3.地核
地幔以下至大约5 150千米处地震横波不能通过,称为外核,推测外核物质为液态,但地核不仅温度很高,而且压力很大,因此这种液态应当是高温高压下的特殊物质状态;5 150~6 371千米是内核,物质状态具有刚性,为固态。整个地核以铁、镍物质为主。
地球结构为一同心状圈层构造,由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳。地球地核、地幔和地壳的分界面,主要依据地震波传播速度的急剧变化推测确定。地球各层的压力和密度随深度增加而增大,物质的放射性及地热增温率,均随深度增加而降低,近地心的温度几乎不变。地核与地幔之间以古登堡界面相隔,地幔与地壳之间以莫霍界面相隔。地核又称铁镍核心,其物质组成以铁、镍为主,又分为内核和外核。内核的顶界面距地表约5 150千米,约占地核直径的1/3,可能是固态的,其密度为10.5~15.5克/立方厘米。外核的顶界面距地表2 900千米,可能是液态的,其密度为9~11克/立方厘米。地幔又可分为下地幔和上地幔。下地幔顶界面距地表1 000千米,密度为4.7克/立方厘米,上地幔顶界面距地表33千米,密度为3.4克/立方厘米,因为它主要由橄榄岩组成,故也称橄榄岩圈。地壳的平均厚度约为33千米,上部由沉积岩、花岗岩类组成,叫硅铝层,在山区最厚达40千米,在平原厚度仅为10余千米,而在海洋区则显著变薄,大洋洋底缺失。地壳的下部由玄武岩或辉长岩类组成,称为硅镁层,呈连续分布,在大陆区厚度可达30千米,在缺失花岗岩的深海区厚度仅为5~8千米。
地球的内部结构:地壳、地幔和地核。三层之间的两个界面依次称为莫霍界面和古登堡界面。
地壳+上地幔顶部=岩石圈。纵波、横波通过地幔时速度最大。
地球的外部圈层结构:大气圈、水圈和生物圈。
地球不止一个核心,而是两个,即内核和外核。地核之所以成为实心,是因为地心引力在此创造出的压力是地球表面压力的300万倍。地核的最高温度可以达到华氏13 000度,比太阳表面温度高2 000度。地核内的铁流使物质产生巨大的磁场,可以保护地球免受外来射线的干扰。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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