1.3地球的圈层结构教学设计2024-2025学年高中地理湘教版（2019）必修一

第三节 地球的圈层结构 学科核心素养 目标与素养 1．在了解地球宏观圈层结构的基础上认识自然环境的组成，即在空间范围上把自然环境放在地球圈层结构中认识，培养学生的区域认知能力，达到水平1的要求。 2．通过归纳法、对比法掌握地球内外部圈层结构的特点，培养学生的综合思维能力，达到水平2的要求。 3．通过读图绘图、动手操作演示，掌握地球内外部圈层结构的划分，训练学生的地理实践力，达到水平2的要求。 4．了解地球的圈层构造，从宏观上认识全球的整体面貌，形成地球系统观和责任感，增强环境保护意识。结合生活实际，分析其与人类活动的关系，使学生形成保护地球的意识以及人地协调观，达到水平2的要求。 情境与问题 阅读教材相关内容，结合地球的内部圈层和地球的外部圈层示意图等资料，了解地球的内部圈层和地球的外部圈层，利用图示和表格等方式归纳地球的圈层结构。（应鼓励学生设计出不同风格的表格形式，或者采用思维导图的形式来呈现） 过程与方法 采用自主学习、合作探究学习的方法，通过小组讨论、分组发言分析问题，解决问题，课堂中充分突出学生的主体地位。 （1）充分运用感性认知的手段，如利用教具、学具，或者绘制示意图，进而构架起地球圈层结构的认知框架；通过阅读教材、听教师讲解、图片分析等方式，初步了解地震波在地球内部的传播速度及特点，了解地球内部的圈层划分及各圈层的特点。 （2）通过观察动画演示和动手绘制圈层图，加深对地球圈层结构特点的认识，并培养学生区域认知能力和动手能力，培养学生的地理实践力。 （3）可以用列表比较法来比较横波和纵波的区别以及地球主要圈层的特点。 重点 地球的内部圈层与地球的外部圈层结构以及各圈层的主要特点。 难点 地震波在地球内部传播速度的变化和地球内部物质组成的关系；软流层的位置及岩石圈的范围。 教学过程 【导入新课】 我们常说，学习地理就是一个谈天说地的过程，那么今天我们就回到地球本身。自古以来人们对地球的结构都很好奇，19世纪一位想象力非常丰富的小说家凡尔纳写了一本小说-《地心游记》。凡尔纳在小说中充分地发挥了他的想象力。小说中提到主人公从冰岛的一个火山口进入了地球内部，从而展开了一段奇幻的冒险旅程。 【教师】在小说中我们看到了一个美轮美奂的地底世界，有植物有动物，等等。那真实的情况是这样子的吗？我们能不能像小说中那样从火山口进入到地球的内部去？如果从火山口无法进入地球的内部，那我们就打一口井进去可不可以？ 【设计意图】创设情境，激发学生的探究意识。 【探究一】地球的内部圈层结构的研究方法。 1．人类能进入地球内部较深的地方进行直接研究吗？ 2．目前人类研究地球内部圈层结构的主要手段是什么？ 3．人类是否还有其他的渠道和方法获取地球内部的信息？如果有，有哪些？请简要说明。 【学生】思考回答。 【教师总结】1．不能。目前世界上最大的钻探深度不足13千米。 2．地震波。 3．有。（1）改进钻探技术，结合相关方面的科学设想。（2）根据火山喷发的物质，获取地球内部物质组成的相关信息。（3）由地表的温泉、热泉可知地球内部有丰富的地热资源。（4）遥感技术。（5）其他的手段。 【板书】一、地震和地震波 【教师讲解】地震是地壳快速释放能量过程中造成的地面震动，是一种危害和影响巨大的自然灾害。我国是世界上地震灾害比较严重的国家之一。教师用关联图展示： 地应力→岩层倾斜或弯曲→地应力超限→岩层断裂或错位→能量急剧释放→地震波传播→地面震动 【提问】地震发生会释放大量的能量，那么用什么衡量地震大小呢？ 【学生回答】地震大小用震级表示，它是用来表示地震释放能量大小的指标，震级越高，释放的能量越多。 【探究二】地震对地面的影响和破坏程度用什么来表示？影响其大小的主要因素有哪些？ 学生阅读教材第24页，结合图1-17“地震构造示意”图，思考后回答。 地震的破坏程度用烈度来表示。影响其大小的因素有震级、震源深度、震中距等，此外还有地质构造、建筑质量等。 【教师强调总结】教师展示图1-17，利用多媒体动画，解释震源、震源深度、震中、震中距、等震线含义并说明震级与烈度的区别。 【探究三】地震波及其在划分地球内部圈层方面的运用。 读图1-18“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分”图。学生思考、讨论下面的问题： 1．地震波有哪两种类型，它们在传播速度上有何差异？ 2．假设某次地震发生后，横波和纵波都传播到地面．人的感觉会不会有差异？请说明原因。 3．地震产生的破坏主要是由地震波对地面的冲击造成的，你认为是横波的破坏大还是纵波的破坏大？请说明原因。 4．根据物理学的知识，波在均一介质中的传播速度是稳定的，如果地球内部物质的物理性质均一，地震波的传播速度又是怎样的？ 5．两种类型的地震波对传播介质的要求是否相同，存在什么差异？人类利用横波和纵波的这一性质可以勘探海底的油气资源，你能简单说说原理吗？ 【总结】 1．学生读教材图1-17、图1-18,，从图中看出两种类型地震波在传播速度上的差异。分析两种不同类型地震波的波动方向和传播方向的关系。 2．先上下颠簸后左右摇晃，与二者的传播速度有关。 3．横波破坏大。与地震波的波动方向有关。 4．较为稳定。 5．如表格 分类 传播速度 传播的媒介 共同点 纵波 较快 固体、液体、气体 传播速度都随所通过物质的性质而改变 横波 较慢 固体 【过渡】 虽然地震波造成了巨大的破坏，给人们带来深刻的灾难，但它却是照亮地球内部的一盏明灯，是通往地球外部的信使。 【板书】二、地球的内部圈层 【探究四】地球的内部圈层名称及其划分界面。 读图1-18“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分”，思考下面问题。 1．地震波的传播速度在什么位置出现急剧的变化？这两个位置叫什么名称，它们因何得名？ 2．在莫霍面和古登堡面，地震波波速的突然变化说明了什么问题？推测地幔和地核的物质状态可能是什么？ 3．根据地震波在地球内部传播速度上的差异，地球内部划分为几个圈层，它们的名称是什么，是否可以进一步划分？ 【设计意图】学生根据地震波的传播特性（原理），通过分析地震波在地球内部的变化，理解地球内部圈层的划分；在此基础上填写学案，培养学生归纳总结的能力，帮助学生建立地球内部圈层结构空间观念，培养学生的读图、析图、合作探究能力。 【学生总结】 在分组讨论的基础上让学生上台，对照教材图1-18进行讲解，并适时分析。 圈层名称 不连续面 深度 物质状态 地壳 莫霍面 古登堡面 17 km 2 900 km 岩石构成的固体外壳 地幔 上地幔 固态 下地幔 地核 外核 液态或熔融态，横波不能通过 内核 固态 【探究五】地球内部圈层的物质组成和特征 读教材图1-19“地球内部圈层示意”，思考： 1．地壳、地幔和地核的组成物质是什么？地球从外向内，三个圈层组成物质的密度、厚度、压力和温度发生了什么变化？ 2．地壳的厚度是不是均一的？陆壳和洋壳的厚度有何差异？ 3．岩石圈和地壳的范围是否一致？在图中找到软流层的位置，结合提供的材料掌握软流层的相关知识。 【多媒体展示】材料：软流层 由于人类尚未直接接触此层，故对其性质都是推测的。根据地震波传播速度的特点，在岩石坚硬处传播快，反之慢。此处地震波传播速度明显减缓，因此被认定较软，并可能有一定流动性，故名软流层。 科学家们推测，此层变软的原因是地球内部放射性元素衰变产生热。我们都知道豆子在加热后会变软，岩石也一样。软流层经最新的测量，被认为仍是固体。但在热量集中的地方，可能有局部熔融，被认为是岩浆的源地。有人曾根据岩石的导热性推测软流层的温度，结果发现在100km深度温度可达1300℃左右，这个温度与从火山口流出的熔岩的温度十分接近，这似乎证明：火山熔岩就来自软流层，换句话说软流层似乎就是岩浆的发源地。 【总结落实】 圈层名称 特征 组成物质 地壳 由岩石组成的固体外壳厚度不均，大洋部分薄，大陆部分厚 坚硬的岩石（硅酸盐类） 地幔 上地幔上部存在一个软流层， 这里可能为岩浆的主要源地， 温度、压力和密度均增大 硅酸盐类 地核 温度、压力和密度很大 铁、镍等 【设计意图】学生根据提供的材料，获取有效信息，并在立体空间中应用，在填图、画图过程中实现知识的内化和再现，构建地球内部圈层的空间模型。 【过渡】在地球的外部还存在着许多相互联系、相互制约的圈层，它们共同构成了人类赖以生存和发展的自然环境。见图1-21“地球圈层结构示意”。 【板书】三、地球的外部圈层 （一）大气圈 【提问】地球上大气的形成和演化是地球生命形成的重要条件之一，大气的厚度有多少呢？ 【学生回答】阅读教材，明确范围：在2000～3000千米的高空，每立方厘米的空间，平均只有1个气体分子，与星际空间的情况很接近，一般把这个高度作为大气圈的上界，即大气层的厚度约为2000～3000千米。 【板书】（二）水圈 【提问】水圈由哪些水体组成？可按哪些方式进行分类？ 【学生回答】（讨论回答）①按形态可分为液态水、固态水和气态水三类；②按空间分布可分为海洋水、陆地水、大气水和生物水，其中陆地水又可分为地表水和地下水；③按水的性质可分为咸水和淡水。 【教师】总结评价，并转入生物圈。 【板书】（三）生物圈 【提问】什么是生物圈？其范围包括哪些部分？生物 圈的核心部分是什么？ 【学生回答】（合作讨论回答）①生物圈不仅指地球上的所有生物，还包括生物生存的环境。即它是地球上所有生物及其生存环境的总称。②生物圈的界线不像大气圈、水圈、岩石圈那么分明，它同大气圈、水圈、岩石圈是相互渗透、相互影响的。③生物圈的核心部分是生物绝大部分集中分布的区域，即地面以上100米，相当于木本乔木植物的大致高度；水面以下200米，相当于阳光能透射到的水深，因为这一部分能获得充足的太阳光能，具备最适宜生命活动的温度、水、氧、二氧化碳及营养条件。总之，生命是在地球漫长演化过程中产生的，然而，它的出现却对地理环境的形成和发展起着非常重要的作用。 【课堂小结】 地球外部圈层之间相互联系，相互制约，形成了人类赖以生存和发展的自然环境，特别是生物圈，它占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部，是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果，是地球上所有生物及其生存环境的总称，是世界上最大的生态系统。同样，人类与自然环境的关系也是相互影响、相互制约的。人类对地理环境的作用都会造成环境对人类的反作用。只有按自然规律办事，合理利用、改造自然，才能促进生态系统的良性发展，为人类造福。否则，会使生态系统恶性发展，影响人类的生存和发展。 教学研讨 教案中问题的设计巧妙，能充分激发学生的学习兴趣，增强了学习过程中的探索性、自主性。整节课学生不再是被动的接受者，而是一个个充满主动精神的探索主体，一个个发现问题并尝试解决问题的研究者。师生之间是合作关系，共同投身于问题的研究过程，共同享受成功的喜悦。本课通过创设一系列具有探索性的活动情境，让学生主动地走进地理课堂，去探知未知的地理世界，认识地理价值。 备课资料 地球圈层 在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈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、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。对于地球外圈中的大气圈、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。而地球内圈，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相互重叠的，其中生物圈表现最为显著，其次是水圈。 地壳 地壳厚度各处不一，大陆地壳平均厚度约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达65千米，亚洲青藏高原某些地方超过70千米，而北京地壳厚度与大陆地壳平均厚度相当，约36千米。大洋地壳很薄，例如大西洋南部地壳厚度为12千米，北冰洋为10千米，有些地方大洋地壳的厚度只有5千米左右。整个地壳平均厚度约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；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。 地核 地幔以下到大约5100千米处，地震横波不能通过，该处称为外核，推测外核物质是“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，5100～6371千米深处是内核，在这里纵波可以转换为横波，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，由地心至地表依次化 含有岩浆的该圈层称为软流层。） 2．D（点拨：左右两图分别表示地球外部和内部圈层，这些圈层并非都是连续而不规则的，A错误；各圈层内部物质运动的能量既有来自太阳辐射的能量，也有来自地球内部的能量，B错误；各圈层通过大气循环、水循环、生物循环、岩石圈物质循环等过程实现着物质和能量的交换，C错误、D正确。） 3．C（点拨：景观图中涉及的圈层有水圈、生物圈、岩石圈、大气圈，选C。） 4．C（点拨：生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称，是最活跃的圈层，选C。） 5．B（点拨：生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称，B 说法错误，选B。） 6．C（点拨：根据材料，该探头的钻孔最深处位于俄罗斯的科拉半岛上，深度达12262米，该深度依然属于大陆地壳的厚度，应位于莫霍面以上的地壳中，据此结合图示选C。） 7．B（点拨：结合上题，科拉半岛上超深钻井钻探过程中探测到地层中的物质位于地壳中，矿物是地壳中的基本单元，故有可能看到大量的石英矿物。高温的岩浆位于地慢中，大量液态或熔融状态的铁和镍物质或大量铁、镁含量很高的硅酸盐矿物存在于地核中。据此选B。） 8．C（点拨：由于越往地下深处，地温越高，故超深钻井的钻探工具相比较常规的钻探工具应具有的特点是耐高温，选C。） 9．C（点拨：读图中各序号所起作用；①是供水、蒸发和渗透水分，应为水圈；②为生物圈供给养分，应为岩石圈；③供给氧气，应为生物圈；④产生降水，应为大气圈。故选C。） 10．B（点拨：“落红不是无情物，化作春泥更护花。”反映的圈层关系是生物圈和岩石圈，即②③，故选B。） 学科网（北京）股份有限公司 $$