第四节《地球的圈层结构》教学设计

教案背景：

　　1．面向学生：中学

　　2．学科：地理

　　3．课时：2课时

　　4、教案内容

　　（1）课前预习了解

　　（2）课内探究生成

　　（3）课后复习巩固 教学课题：

一、课标解读 ：

　　课标要求：说出地球的圈层结构，概括各圈层的主要特点。有几方面的要求：

　　1.从宏观上了解地球的结构及特点。

　　2、要求了解地球自然环境的组成，这也是根本要求。

　　3、说明地球的圈层结构。

　　教材分析：

　　1.地球的内部圈层，主要包括内部圈层的划分及边界，地壳的组成元素、厚薄和分布，地幔的组成和地核的组成和状态。

　　2.地球的外部圈层，主要包括大气圈、水圈、生物圈等的组成和空间分布及相互的联系。

二、教学目标：

　　知识和技能：

　　1、知道地球的圈层构造，初步掌握地球内部圈层的组成和划分依据(有关地震波的基本知识、地震波在地球内部的传播情况及两个主要的不连续面)。

　　2、识记地壳、地核、地幔的基本特征(界线、厚度、物理性状和物质组成等)。

　　3. 地球的外部圈层特征，主要包括大气圈、水圈、生物圈等的组成和空间分布及相互的联系。

　　过程和方法：

　　1．使学生了解研究地球内部构造的方法，从而认识人类对未知事物所进行的探索实践，激发同学们学科学、爱科学的兴趣及责任感。

　　2．了解地球内部圈层划分实况及各层主要特点，从宏观上认识全球的整体面貌，形成地球系统观念。

　　3．通过归纳、总结、对比地球内部各层的特点，对学生进行综合归纳等思维能力的培养和训练。

　　情感态度价值观：

　　1、通过地球内部圈层划分的教学，培养学生"本质是通过现象表现出来的，而现象总是表现本质"的辩证唯物主义观点。

　　2.学习对学生进行热爱自然、热爱科学的教育，鼓励学生献身于科学教育事业。

三、重点、难点分析 ：

　　教学重点：

1、了解地球的内部圈层和外部圈层结构，并能概括出各圈层的主要特点。这是历年来的考点，同时也是要求同学掌握的基本知识，是地质学的基础。

　　2、利用"地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图"，初步掌握读图分析技能，并能据此总结地震波的波速及传播特点，区别横波与纵波，进而找出划分内部圈层结构的依据和界面。地理学习的重中之重在于学会读图和用图，本节的示意图较多所以在本节培养学生的读图能力至关重要，也是培养学生的地理思维的基本能力。

　　3．岩石圈概念，软流层知识。

　　4．激发同学学科学、爱科学的兴趣及责任感，地球系统观念的形成。

　　教学难点：

　　1、地震波在地球内部传播速度的变化与地球内部物质组成的关系。之所以把这部分知识确定为难点是因为地震波的传播情况与其物理特性相关，学习这部分知识要运用到物理学知识，要求的地理综合知识水平较高，对于推断内部各层的物质也要求较广博的知识与较强的逻辑思维能力。

　　2、地球的内部圈层。地球内部圈层的划分与地震波在地壳内部的变化情况紧密联系，要搞清楚内部的分层首先要读懂地震波在地壳内的传播图，而高一学生思维的深度还不够，对有效信息的提炼还不准确，对事物的认识停留在感性阶段，难于抓住两者之间的联系，所以在教学过程中是比较难的一块。

　　3、教学难点："地幔"的有关知识；学生学科学、爱科学的兴趣及责任感，形成地球系统观念。

　　（转承）下面，为了讲清重难点，使学生能达到本节课设定的教学目标，我再从教法和学法上谈谈：

四、教法、学法与教具：

　　教法运用：

科学合理的教学方法能使教学效果事半功倍，达到教与学的和谐完美统一。教无定法，贵在得法，这是新课程"以人为本"的教育思想的体现。以此为出发点，本节课根据教学内容的特点和学生年龄特征，培养创新精神和实践能力，主要采用以下教学方式：

1、探究式教学:在教学中，营造宽松和谐的课堂氛围，激励学生在解决问题中探究。

2、多媒体辅助教学：利用课件大师等软件制作地理课件，将文字、图形、动画等媒体综合在一起，创设直观性与探索性相结合的教学情境，以强化教学的直观性，提高课堂教学效率。

3、提问导学法：提出问题让学生采取自学的方式来解决，增强学生自己解决地理问题的能力。

　学法指导：

　　我们常说："现代的文盲不是不识字的人，而是没有掌握学习方法的人"，因而在教学中要特别重视学法的指导。教学矛盾的主要方面是学生的学。学会是中心，会学是目的。学法上，我贯彻的指导思想是把"学习的主动权还给学生"，倡导"自主、合作、探究"的学习方式教师在教学中必须"授之以渔"，培养学生独立获取知识的能力。本节课主要从以下几个方面渗透学法：

　　1、学会读图：培养学生从各种地理图像中获取地理信息的能力，在地理课中，图表是最重要的一种知识载体，在图表上可以获得很多地理信息，在本节课中要求同学们运用图表来熟悉人类对宇宙进行探索的历程。

　　2、学会合作：通过小组讨论，培养学生的互动能力，使学生学会合作学习。

　　3、学会探究：使学生在探究性学习中，掌握比较、分析综合等科学的探究方法。

　　教具：

　　多媒体计算机、常规教具

五、教学过程

　　（一）导课

第四节 地球的圈层结构

--第一课时：地球的内部圈层结构

【导入新课】

同学们，上节我们学习了地球的基本特征--地球的运动。回顾前面的知识内容我们为了研究我们生存的家园--地球，而学习了整个地球所处的大的环境--宇宙，同时，还进一步认识了给地球孕育生命提供条件的太阳，而今天，我们将回到地球，看看我们地球它本身具有的结构特征。通过研究，我们地球是具有圈层结构的，分别为地壳、地幔、地核、大气圈、水圈、生物圈，前三个为内部圈层结构，后三个为外部圈层结构。如课件图所示（展示课件示意图"地球圈层结构"）

　　如本节探索所言，老师交给大家一个封闭的黑色盒子，让你们猜猜里面装的是什么东西，你们会怎么做？会采取什么办法，如何探知呢？（学生可能回答：拍、称重、摇、甚至切开等）很好，那一个盒子，我们可以采用众多的办法探知里面的构成，但是，对于我们地球的内部结构而言，我们如何探知呢？本节课，我们一起进行探讨和学习。首先，我们一起学习地球的内部圈层结构。

【进行新课】

　　如刚才所述，对于我们地球内部结构而言，我们要探知其基本信息明显没有那么容易，那么，我们如何探知地球内部圈层结构呢？

　　（学生可能回答钻井、研究火山物质等）

　　【讲解】钻探取样分析，火山喷发带来的地球内部信息；地震波带来地球内部信息等。

　　目前为止，最深的钻井深度为12km，而火山喷发最深能将地下450m的物质带到地球表层，对于我们大约6千千米左右深度的地球而言，研究资料远远不足。

　　那么【提问】哪种方式能将地心的信息也传递出来呢？地震波。你知道其机理吗？

　　【归纳讲解】当地震发生时，地下岩石受到强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波叫地震波。地震波是一种机械波。人类通过对地震波传播速度变化的研究，将地球内部划分了三层。人们之所以利用地震波研究地球内部结构，就是因为地震波具有特殊的特点，下面我们一起学习地震波的特点。

　　一、划分依据--对地震波的研究地震波特点

　　1．纵波(P波)：传播速度较快，可通过固、液、气传播

　　横波(S波)：传播速度较慢，只通过团体传播

　　2．物质密度越大，传播速度越快

　　3.共同性质：传播速度都因穿过介质的不同而产生变化

　　（思考）当地震发生时，在震中的人们首先感到地面上下跳动还是左右晃动？为什么？"（学生：先上下跳动再左右摇晃，因为纵波速度快，先到达地面）

　　【过渡】虽然人类限于岩石图阻挡，目前对地球内部的了解仅是皮毛，但人类的认识潜力是无限的，人类会日益深入地认识地球的真实面貌，从而和谐地与之共存。人类认识事物的一种方法是：从了解宏观结构到逐步深入分析微观结构。对地球内部认识就是如此，首先通过研究地震波变化曲线了解其结构。

　　请同学们看课件图 "地震波速度与地球内部构造图"分析：

（引导读图1-4-1"地震波传播速度和距离地表深度的关系"， 并在黑板上或通过多媒体图片展示我将提出如下问题：

纵坐标与横坐标分别表示的含义？如何区别纵波与横波？纵波、横波有几次明显的变化？在什么深度上有明显的变化？怎么变化？在两个不连续面上，地震波波速的突然变化说明了什么问题（传播介质的变化--地球内部的组成物质差别很大）？推测古登堡界面两侧地球物质的状态可能是什么（上界：固态；下界：可能为液态。）？根据地震波的这种变化特征，我们把地球分成三层（地壳、地幔、地核）。）

　　纵波和横波的传播速度随着所通过的物质性质而变化。根据地震波在地球内部的传播情况的研究，人们将地球内部划分为几个圈层结构。分析P、S波的波速变化情况，由波速的突然变化引入不连续面的存在和地球内部圈层的划分。①两条波速变化曲线，区别出P、S波（依据：同一物质中P波速较S波快）②总结P、S波速变化情况，归纳波速发生突然变化的层次及大致深度。③定义不连续界面：霍面（平均地下33Km），古登堡界面（地下平均2900Km）

　　讲解总结：（板图：边讲边绘边讲述）:我们把地下地震波速度发生变化的面叫做不连续面。通过上图的分析地震波在地下2900km处传播速度发生了一次大的变化--横波消失，纵波速度突然减慢，所以我们把这一级不连续面叫做古登堡面（由古登堡发现而命名）。除此之外，地球内部还存在一个一级不连续面叫做莫霍面，有的同学已经找见了，就是在平均深度大约33km处，地震横波和纵波速度明显加快，我们把这一不连续面叫做莫霍面（由莫霍发现而命名）。通过前面地震波性质的学习我们知道纵波和横波的传播速度随着所通过的物质性质而变化，所以莫霍面和古登堡面上下界面的物质组成可能发生了变化，所以我们就以这两个界面将地球内部结构划分为三个圈层--地壳、地幔、地核（地表至莫霍面：地壳；莫霍面至古登堡面：地幔；古登堡面至地心：地核）。细心的同学们可能还发现了，除了莫霍面和古登堡面之外，地震波在地下还有明显两次速度变化的界面，我们把它们称之为次级不连续面：在地下1000km左右，地震横波和纵波速度相对加快，我们以这一界面将地幔分为上、下两层；在地下5000km左右，纵波速度明显加快，我们以这一界面将地核分为内、外两层。（下图为黑板上的板图：）

　　各个圈层主要特征介绍（边画图边讲解，在画图过程中完成对各圈层的分析）：

　　地壳：指地表至莫霍面之间的部分，它是组成地球的坚硬外壳，由岩石组成。地壳厚度不均，平均为17km，陆地地壳较厚，平均35km左右，海洋地壳较薄，平均为7km。

　　地幔：指莫霍面以下至古登堡面之间的圈层。主要组成成分为硅酸盐。地幔可分为上地幔和下地幔。莫霍面至地下1000km深度为上地幔，1000km至2900km为下地幔。在上地幔上部大约60至250km（上界）到地下400km深度（下界），物质组成和地壳相似，但由于温度过高岩石处于熔融状态，我们称之为软流层，一般认为这里是岩浆的发源地。地壳和上地幔顶部（软流层以上的上地幔）合成岩石圈。

　　地核：指古登堡面至地心的部分，它主要由铁和镍组成。地核分为内地核和外地核。研究表明，外地核可能处于熔融状态，包围着内地核。内地核由于压力极大，铁原子和镍原子被挤到一起形成一个固态金属球。

　　现在，大家看课件，我们一起看一下地球内部圈层结构示意图：

　　（列表总结）下面，我们依照黑板上的表梳理一下各个圈层的主要特征：

二、地球内部圈层的划分及主要特征

　　通过分析图表总结（利用表解对比法帮助学生理解记忆）：（备注：此部分教师在学生读图分析是画到黑板上，最后和学生共同总结）

圈层名称 　　不连续面 　　深度（Km） 　　特征 　　地壳

（莫霍界面）

（古登堡界面） 　　

平均17

1000

　　2900

　　5100

地心：6370 　　①由岩石构成的固体外壳

　　②大陆地壳厚、海洋地壳薄 　　地地幔 上地幔 　　 　　 　　①固态（主要由硅酸盐组成）

　　②上部存在一个软流层（可能是岩浆的发源地 　　 　　下地幔

　　 　　 　　 　　①可能为固态

　　②温度、压力和密度均增大 　　地地核 　　外核 　　 　　 　　接近液态、横波不能通过 　　 　　内核 　　 　　 　　温度、压力和密度都很大 　　【注意】总结知识点时特别要落实岩石圈、软流层范围。

　　【难点讲析】(1)横波如何通过软流层？误区：软流层给人"液体"印象，但为什么能通过横波？

　　解析：软流层所在深度温度、压力极大，强大的压力下，岩面处于一种潜在融熔态，就像烧红的玻璃，既不是液态，又有可塑性，以岩浆形式喷出时，由于压力减小，这种可塑性岩石转化成液态。

　　(2)内核为何是固体？误区：外核是液体，横波不能通过，内核从课本图中也没有见到横波通过，为何是固体？

　　解析：①纵波在地下5 100千米深处，传播速度明显增加，说明可能由液态转为固态；②图上未表现出，横波在5 100千米以下由纵波转化而成，比较微弱，进一步证明内核为固态。

　　【课堂小结：和学生一起总结】这节课我们学习了地球内部圈层结构，根据地震波传播速度的变化，我们发现了莫霍面和古登堡面，在这两个不连续面上下界物质组成形式可能发生了变化，由此我们以这两个界面将地球内部结构划分为地壳、地幔、地核三个圈层，这三大圈层并不是完全分离存在，也存在相互的过渡面。下去之后，同学们整理这节课的内容并识记，好，本节课就上到这里，下课。

　　　　　　　　　第二课时：地球的外部圈层结构

　　导入：上节课我们学习了地球的内部圈层结构，可以分为三个圈层，即地壳、地幔、地核。要使我们更全面地认识地球整体面貌，除了需要对地壳结构的了解外，还需要认识地球外部结构的层次。那么地球的外部圈层主要有哪些层次？它们各自范围和作用是什么呢？请同学们看课件上的图"地球外部圈层结构示意图"：

　　【归纳讲解】外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等(如图所示)，这些圈层之间相互联系、相互制约，，彼此进行着物质和能量的迁移和转化，共同影响着我们地理环境的发展和演化，形成人类赖以生存和发展的自然地理环境。

　　大气圈包围着地球，是由气体和悬浮物组成的复杂系统，它的主要成分是氮和氧。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、大汽水、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。它占有大气圈的底部、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。

　　下面。我们首先学习大气圈。

一、大气圈

1.定义及范围：包围在地球表面的由水汽、悬浮物组成的气体圈层，范围从近地面到高空2000-3000km。（其下界为地球海陆表面，上界约在高空2000至3000千米处。大气的密度随着高度的增加逐渐减小，故大气的上界也是相对的。）

2、大气的组成成分及作用

低层大气的组成成分：干洁空气、水汽、固体杂质

低层大气是由干洁空气、水汽和悬浮在大气中的固体杂质三部分组成的。干洁空气是由多种气体混合组成的，其主要成分是氮和氧，其次是氩、二氧化碳和臭氧等。此外还有微量的氖、氦、氨、氢等稀有气体。氮气是大气中含量最多的气体，占大气体积的78%，其次是氧气，占大气体积的21%，其他气体只占1%。

大气的组成成分具有重要的作用，如下表所示：

（提问并总结：低层大气的组成成分为三部分--干洁空气、水汽、固体杂质。让学生回答并纠正完成下表：）

组成成分 含量 作用 干洁空气 氮气 二者占干洁空气的99% 任何有机体的健康生长必不可少的元素 氧气 一切生物生命活动必需的物质 二氧化碳 含量少 光合作用的重要原料、对地面有保温作用 臭氧 含量少 吸收紫外线，保护地球生物 水汽 含量少 成云致雨的必要条件 固体杂质 在大气圈中，随着高度的变化，大气的物理性质和运动状况都会发生很大的变化。因而依据大气在垂直方向上的物理性质和运动状况可以将大气分为三层，即对流层、平流层、高层大气。

2.大气圈划分层次

（1）划分依据：根据大气的运动状况和物理性质

（2）由近地面到大气上界划分为三层：对流层、平流层、高层大气（海拔越高，大气密度越小）。让学生分析书本上的图并阅读课本资料，归纳总结各个圈层的主要特征。最后提问并大家一起归纳总结：

（3）各个圈层的主要特征

对流层：（地球大气的最下层称为对流层，它与人类的关系最密切。因为地面是对流层大气的直接热源，所以，对流层的气温是随着高度的增加而降低的。一般高度每上升100米，气温平均下降0.6摄氏度。由于对流层大气上部冷下部热，因而空气的对流运动十分显著。该层是各层大气中最薄的一层，但却集中了大气质量的3/4和几乎整个大气中的水汽和杂质。与其他各层相比，对流层的天气变化最大，是众多天气现象的发生地。）

特征：①气温随海拔高度的上升而降低（近地面是对流层的直接热源）；②空气以对流运动为主（因为气温状况导致空气上冷下热，热空气体积膨胀上升、冷空气体积收缩下沉，空气做垂直运动）；③天气现象复杂多变（因为水汽、杂质集中）。

　　平流层：（从对流层顶到50-55千米高度间的大气层称为平流层。平流层的气温随海拔高度的增加而递增。造成平流层气温随海拔高度递增的原因是该层大气的热量主要来源于臭氧对紫外线的吸收。平流层上部热下部冷，大气稳定，不易形成对流，平流层内的空气大多作水平运动。同时平流层水汽、杂质含量少，大气平稳，天气晴朗，对航空飞行十分有利。）

　　特征：①气温随海拔高度的上升而上升，即逆温现象（平流层上部存在臭氧层，臭氧大量吸收紫外线使上部空气升温）；②空气以水平运动为主（因为空气上热下冷）；③天气晴朗、大气平稳，利于航空飞行。

高层大气：从平流层顶到3000千米高度间的大气层称为高层大气。高层大气的密度非常小，与星际空间接近。（电离层包括中间层、热层、高层大气，特征分析交给学生，因为和对流层、平流层特征的推理过程完全相同）。在该层存在电离层，能够反射无线电波，对地球上无线电短波通信有重要影响。

二、水圈

　　水圈是地球表层连续但不规则的水体。水圈的主体是地球上的海洋，其面积约占全球面积的71%。主要组成成分：海洋水和陆地水。陆地水包括河流水、湖泊水、地下水、沼泽水、冰川水等。水是地球表面分布最广的物质。从参与地理环境物质能量转化的角度来说，水也是地表最重要的物质。

　　地球上的水97%以上是海洋咸水，只有3%的陆地水。在这3%中，约有三分之二储存在南北两极和高山地区的冰川中。大气层中也有少部分水，基本是以水汽存在的。

　　水分和热量的不同组合使地球表面形成了不同的自然带和自然景观类型。水溶解岩石和土壤中的营养物质，为满足生物需要创造了前提。水循环可以净化大气，调节气候。水几乎伴随着一切的自然地理过程，促进地理环境的发展和演化。

三、生物圈

　　生物圈是由地球上所有生物及其生存环境所组成。生物圈并不单独占有一个圈层，而是和其他圈层相互渗透而存在，即存在于大气圈下界、地壳上界、整个水圈。但生物绝大部分集中在地面以上100m或水下200m的这一薄层，是生物圈的核心。生物圈的质量仅相当于大气圈的三百分之一、水圈质量的七千分之一，但它极其活跃。

　　在高空和地球内部，各圈层基本上是上下平行分布的，但是，在地球表面附近，各个圈层却是相互渗透、甚至是相互重叠的。

　　总结：地球的圈层结构包括六个，分别为地壳、地幔、地核、大气圈、水圈、生物圈，前三个为内部圈层，后三个为外部圈层，它们相互作用、相互影响，不断进行物质和能量的迁移和转化，共同孕育了我们生存的地理环境。

（三）板书设计

1.4 地球的圈层结构

一、地球的内部圈层结构

（一）地震波

1.地球内部圈层的划分依据：地震波传播速度的变化

2地震波的性质：（列表）

特 点

界 面 平均深 度 纵波、横波

传播速度 发现者及发现时间 莫霍面 35 km 纵波、横波传播速度明显增加 莫霍洛维契奇（1909） 古登堡面 2900 km 纵波速度明显下降，横波消失 古登堡（1914）

（二）地球内部圈层结构的划分

1.划分三大圈层的界面 ：莫霍界面和古登堡面

2.内部圈层结构的分层及各层主要特征：（列表）

名称 范围 深度 主要特征 地壳

地表

↓

莫霍界面 平均17千米 （1）固态，由各种岩石组成

（2）各地厚度不一（洋壳薄，平均7km；陆壳厚，平均35km）

（3）可分为硅铝层和硅镁层 地幔

莫霍界面

↓

古登堡界面 17-2900千米 （1）固态，硅酸盐类物质，自上而下铁、镁的含量逐渐增加

（2）上部有一软流层（范围：上地幔中60-250----400km）

（3）软流层以上的地幔部分和地壳共同合成岩石圈。 地核

古登堡界面↓

地心 2900-6371千米 （1）外核呈液态或熔融状态，内核为固态

（2）物质成分以铁和镍为主

（3）温度、压力、密度均很大 二、地球的外部圈层结构

1、大气圈

（1）范围：近地面到高空两千到三千千米的范围

（2）主要组成物质及作用

组成成分 含量 作用 干洁空气 氮气 二者占干洁空气的99% 任何有机体的健康生长必不可少的元素 氧气 一切生物生命活动必需的物质 二氧化碳 含量少 光合作用的重要原料、对地面有保温作用 臭氧 含量少 吸收紫外线，保护地球生物 水汽 含量少 成云致雨的必要条件 固体杂质 （3）大气圈的分层及特征

对流层：①气温随海拔高度的上升而降低（近地面是对流层的直接热源）；②空气以对流运动为主（空气上冷下热，空气做垂直运动）； ③天气现象复杂多变（水汽、杂质集中）。

平流层：①气温随海拔高度的上升而上升，即逆温现象（平流层上部存在臭氧层，臭氧大量吸收紫外线使空气升温）；②空气以水平运动为主（空气上热下冷）；③天气晴朗、大气平稳，利于航空飞行。

高层大气：包括中间层、热层、高层大气。高层大气存在电离层，对地球上无线电短波通信有重要影响。

2、水圈

（1）主要组成部分：海洋水、陆地水（河流水、湖泊水、地下水、沼泽水、冰川水等）

（2）作用：物质和能量的迁移和转化；水循环；参与地理环境的演化

3、生物圈

（1）组成物质及范围

生物圈是由地球上所有生物及其生存环境所组成。

范围为：存在于大气圈下界、地壳上界、整个水圈。

其核心：集中在地上100m或水下200m的范围。

（2）主要特征：不单独占有一个圈层；最活跃的圈层。