4.2 土壤的结构和质地（第1课时）（教学设计）-【上好课】七年级科学下册同步备课系列（浙教版）

4.2 土壤的结构和质地（第1课时）（教学设计） 年级 七年级 授课时间 课题 4.2 土壤的结构和质地（第1课时） 教学 目标 科学观念：理解土壤形成的自然过程；掌握土壤的主要成分及其功能。 科学思维：对比物理风化（如冰胀、根劈）与化学风化（如矿物溶解）的差异及实例；通过有机物燃烧实验（质量减少）和无机盐蒸发实验（残留物析出），建立实验现象与成分检测的逻辑联系。 探究实践：设计并操作实验：加热土壤验证有机物存在，蒸发浸出液检测无机盐；观察风化现象示意图（如岩石裂隙、根劈作用），分析其与土壤形成的关系。 态度责任：认识土壤形成过程的漫长与珍贵，树立保护土壤资源的意识；体会科学实验的严谨性，养成如实记录数据的习惯。 教学 重难点 重点：土壤形成；土壤成分 难点：风化机制区分；土壤层次发育 学情 分析 本节内容选自浙教版七下第四章第2节。本节的主要内容：土壤的形成；土壤的成分；土壤的结构；土壤的质地。教材介绍了土壤的结构与质地，重点阐述土壤形成（物理与化学风化作用）、成分（矿物质、有机质、水、空气及生物）、结构（团粒结构最优，利于保水透气）及质地分类（砂土、黏土、壤土）。学生需掌握风化作用与土壤层次发育的关系、土壤成分实验方法（有机物燃烧、无机盐蒸发检测）、不同土壤质地（砂土透气但保水差，黏土保水但透气差，壤土均衡）对植物生长的影响。教学旨在理解土壤特性与农业实践的关联，如有机肥改良结构、因地制宜选种植被。 本节内容拟分2课时完成。第1课时主要内容是土壤的形成、土壤的成分；第2课时主要内容是土壤的结构、土壤的质地。 教学 准备 课件、结构挂图 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 普通水稻只能生长在一般的水田里，而无法在盐碱地生长。2012年以来，袁隆平院士参与培育的适合在盐碱地里生长的“海水稻”，从科研试验阶段发展到了产业化、规模化推广阶段。普通水田与盐碱地，两种土壤的结构和质地有什么不同？ 思考土壤的结构和质地 新 知 讲 授 一、土壤的形成 人类很早就开始种植农作物，这些农作物需要在土壤中生长。那么这些土壤又是怎样形成的？ 最初，地球外层的地壳是由岩石组成的，并没有土壤。 土壤的形成过程 岩石风化：风化是岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分变化的现象。 岩石侵蚀：侵蚀是风、水、冰或重力等作用破坏岩石、搬运岩石碎屑物的过程。 土壤的风化——物理风化 岩石遭受物理风化时，会破裂成越来越小的碎屑，每块碎屑保持原有的物质性质。影响岩石物理风化的因素有很多，温度、压力和生物活动是导致岩石发生物理风化的重要因素。 温度的变化——冰能裂石 当岩石缝隙中的水由于温度降低而结成冰时体积增大，会将缝隙胀大。 古人修栈道时，常用火烧岩石，待岩石温度升到很高时，再浇上冷水，岩石会因骤热后突然遇冷而爆裂。 温度的变化——冷热骤变裂石 温度的剧烈变化是一种常见的岩石风化因素。炎热的太阳曝晒会使岩石变得很烫，若气温骤降，可能导致岩石爆裂。 压力 当压在岩石上的覆盖层被去除，岩石承受的压力会大幅降低，会像洋葱那样层层剥落。 生物活动 植物的根会深入岩石的缝隙生长。根的生长会使岩石缝隙进一步加大。 土壤的风化——化学风化 化学风化是岩石在水、氧气、二氧化碳和酸等多种因素作用下，发生化学反应使岩石的成分改变的过程。例如，岩石和水的化学反应导致新矿物的形成，以及可溶性物质的析出。 岩石通过物理风化碎裂成碎屑后表面积增大，碎屑物更易遭受化学风化作用。 从矿物质颗粒到土壤的形成 风化的岩石碎屑慢慢发育成土壤层。 土壤可被粗略地分为三层，分别是表层、淀积层、母质层。 母质层 最靠近基岩的母质层仅包含部分风化的岩石碎屑，这些碎屑是土壤的物质基础。 特点：矿物质丰富，有机质极少。 表层 靠近地表的表层积累了更多来自地表植被的有机质，岩石碎屑被进一步分解为黏土和无机物。 特点：富含有机质（腐殖质），颗粒细小（黏土、无机物）。 淀积层 淀积层位于表层和母质层之间，是在降水作用下，上方土壤中的可溶性矿物质、细小颗粒被溶解、冲刷下来积累形成的。 特点：矿物质和黏土含量高，颜色较深。 土壤的形成过程十分缓慢，直到今天，这个过程仍在不断地继续着形成1cm厚的表土，一般情况下需要100~400年，在极其寒冷的环境中大约需要1000年。 思考与讨论 岩石形成土壤的快慢与哪些因素有关？ 气候（温度、雨水）：高温和雨水让岩石容易破碎、溶解，土壤形成快； 岩石软硬：松软的岩石（如页岩）容易破碎成土； 生物活动：树根扎进岩石裂缝，把岩石撑裂，蚯蚓、蚂蚁翻动土壤，微生物分解枯叶产生酸性物质，帮助溶解岩石； 地形平坦程度：平缓地带（如平原）容易积累风化碎屑，形成土壤。 二、土壤的成分 土壤在我们周围随处可见。你是否仔细观察过土壤里究竟有些什么呢? 矿物质颗粒（主要组成成分） 气体（大部分来自大气中的氮气、氧气等，小部分来自土壤内的生命活动产生的二氧化碳和水蒸气等） 水分（主要由地表渗入，其中含有许多溶解的矿物质） 动物、植物和微生物 思考与讨论 蚯蚓是靠能分泌黏液的湿润体壁进行呼吸的。下雨时蚯蚓常从土壤中钻到地面，请分析出现这一现象的原因。 蚯蚓没有专门的呼吸器官，依靠湿润的体壁进行呼吸。雨水渗入土壤后，土壤中的空气（氧气）被水挤占，导致土壤中氧气不足。虽然蚯蚓需要湿润环境，但如果土壤完全被水淹没，水中溶解的氧气有限，蚯蚓会因缺氧而无法正常呼吸。为了生存，蚯蚓会钻出地面，到空气流通的地表呼吸。 有机物能燃烧生成水和二氧化碳等无机物，你能根据这一原理设计实验来检验土壤中是否存在有机物吗? 探索活动 1.取经充分干燥的土壤，先用天平称取50g，然后把它们放在细密的铁丝网上，用酒精灯加热，观察到什么现象？ 2.待土壤冷却后，再用天平称得其质量为45g。从土壤的成分分析，土壤质量发生变化的原因是什么？ 土壤中含有有机物，有机物在加热过程中燃烧了，导致质量减小。 土壤中的有机物主要来源于生物的排泄物和死亡的生物体，以及人工施用的有机肥。这些有机物经过微生物分解后形成腐殖质，使土壤形成良好的团粒，有利于植物生长。 腐殖质的作用 腐殖质可以为土壤动物提供食物，同时也丰富了植物生长所必需的氮、磷、钾和硫等元素，使土壤更为肥沃。 矿物质含有磷、钾、镁、钙、铁等元素，可提供除氮以外的植物生长所需的各种主要养分。这些元素往往以无机盐的形式存在于土壤中。那么，如何检验土壤中无机盐的存在呢？ 探索活动 1.取适量土壤样品放入烧杯中，倒入适量的蒸馏水，用玻璃棒搅拌，然后让它慢慢沉淀下来。上部的溶液就是土壤浸出液。 2.静置一段时间，取上部土壤浸出液约10mL，放入蒸发皿中，用酒精灯加热，使水分蒸发。观察蒸发皿中的残留物。 蒸发皿中出现白色残留物，残留物是无机盐。土壤中这些不能燃烧但能溶于水的物质是无机盐，它们与植物的生长发育关系密切。 大量事实表明，土壤由矿物质颗粒、腐殖质、微生物、水和空气等组成。土壤中有固体、液体和气体三类物质，固体约占土壤体积的50%，其中矿物质颗粒一般约占土壤固体部分质量的95%。土壤中还有大量的生物，它们与环境相互作用，相互影响。 了解土壤的形成过程 区分物理风化和化学风化 知道土壤的层次发育 知道土壤的形成十分漫长 了解土壤的成分 了解如何检验土壤中的有机物 知道腐殖质的形成及作用 了解如何检验土壤中的无机盐 课 堂 练 习 例1.下列关于土壤成因的叙述不正确的是（ ） A.岩石的风化是土壤形成的必要条件 B.生物活动在土壤形成过程中起了很大的作用 C.岩石风化的产物逐步发展成土壤 D.岩石只需经热胀冷缩等物理变化就能变成土壤 【答案】D 【解析】岩石在长期的风吹雨打、冷热交替和生物的作用下，逐渐风化变成了矿物质颗粒，最后经各种生物气候长期作用才形成的土壤。D描述错误。 故选D。 例2.土壤孕育了大地上的万物。下列有关土壤的说法，错误的是（ ） A.地球上一开始并没有土壤 B.在农田中为了增加肥效，可以大量施用化肥 C.土壤主要由矿物质、空气、水和有机物组成 D.土壤中有微生物、动物和植物等土壤生物 【答案】B 【解析】A.生命的起源初期，地球上并没有土壤，A正确。 B.肥料包括农家肥料和化学肥料；农家肥料具有来源广、养分全、肥效久、能够改良土壤等优点，但农家肥料的养分含量低、肥效缓慢；化学肥料的养分含量高、肥效快、施用及储运方便等优点，但化学肥料的成本高、污染环境、破坏土壤结构；因此施肥时，要以农家肥为主，配合施用化肥，另外化肥施用过多还会造成“烧苗”现象，B错误。 C.土壤主要由矿物质、空气、水和有机物组成，C正确。 D.土壤中有微生物、动物和植物等土壤生物，D正确。 故选B。 例3.下列说法正确的是（ ） A.土壤中的有机物主要来自生物的排泄物和死亡的生物体 B.构成土壤的物质有固体和气体两大类 C.土壤中不存在微生物 D.土壤中腐殖质占固体部分的95% 【答案】A 【解析】土壤中有大量的生物、非生命的水分、空气、矿物质和有机物。 A.土壤中的有机物主要来自于生物的排泄物和死亡的生物体，A正确； B.构成土壤的物质有固体。液体。气体三类，固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气，B错误； C.土壤中有微生物、动物和植物等土壤生物，C错误； D.土壤固体部分主要由矿物质颗粒和腐殖质组成，其中的矿物质颗粒占固体部分的95%左右，其余的是腐殖质，D错误。 故选A。 例4.土壤在我们周围随处可见，下列哪一个实验在研究土壤中是否存在有机物（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】A.往相同规格的土块和铁块中加水，可以探究土壤中是否含有空气，选项错误； B.将少量土壤放入试管中，试管口附近的试管壁上会出现小水珠，说明土壤中含有水分，选项错误； C.把充分干燥的若干克土壤放在细密的铁丝网上加热燃烧，并冒白烟，并闻到烧焦味，说明土壤中含有有机物，选项正确； D.土壤浸出液有可溶于水中的物质，蒸发皿中剩余的物质是无机盐，该装置可以探究土壤中是否有无机盐，选项错误。 故选C。 课 堂 小 结 1.土壤的形成 （1）物理风化 ①定义：岩石在物理作用下破碎成碎屑，不改变其化学成分。 ②温度变化：昼夜温差导致岩石表层与内部膨胀收缩不一致，产生裂隙。 冰胀作用：水渗入岩石裂隙→结冰体积膨胀→裂隙扩大→岩石碎裂。 压力释放：覆盖岩石的上层被剥蚀后，内部压力减小→岩石层状剥落（如花岗岩“洋葱皮”剥离）。 生物作用：植物根系生长（根劈作用）撑裂岩石；动物挖掘活动加速岩石破碎。 产物特征：碎屑物与原岩成分一致，颗粒大小不一（如砂粒、石砾）。 （2）化学风化 ①定义：岩石与化学物质（水、氧气、酸等）反应，成分发生改变。 ②产物特征：生成新矿物（如黏土）、可溶性盐类（如碳酸氢钙）。 （3）土壤层次发育 ①母质层 位置：最下层，紧邻基岩。 特点：含部分风化的岩石碎屑，矿物质丰富，有机质极少。 ②淀积层 形成：降水将表层黏土、无机盐等淋滤到此层堆积。 特点：矿物质和黏土含量高，颜色较深。 ③表层（腐殖质层） 形成：母质层经生物活动（植物根系、微生物分解）发育而成。 特点：富含有机质（腐殖质），颗粒细小（黏土、无机物）。 ④形成时间：1cm厚表土需100-400年，寒冷地区需约1000年（微生物活动弱，分解慢）。 2.土壤的成分 （1）主要成分及功能 成分 来源/组成 功能 矿物质 岩石风化产物（砂粒、黏粒等） 提供磷、钾、钙等元素，占固体95% 有机质 动植物残体、微生物分解产物（腐殖质） 提供氮、硫等养分，改善土壤结构 水 降水渗入或地下水 溶解矿物质，供植物吸收 空气 大气中的氧气、二氧化碳 植物根系呼吸，微生物活动所需 生物 蚯蚓、细菌、真菌等 分解有机物，促进养分循环 板 书 设 计 作 业 设 计 反 思 评 价 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$