1、第一章 第四节 地球的圈层结构【教学目标】一、知识要求1使学生了解地球的圈层构造，初步掌握地球内部圈层的组成和划分依据2使学生了解各内部圈层的界限、厚度、物理性状等。二、能力要求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。三、情感目标通过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。【教学重点】1地震波的波速及传播特点，区别横波与纵
2、波。2地球内部圈层划分实况及各层主要特点，特别是地壳的特点。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“地幔”的有关知识。2激发学生学科学、爱科学的兴趣及责任感，形成地球系统观念。【课时安排】1 课时【教具设计】地震波的传播速度与地球内部圈层的划分、地球内部结构示意图、多媒体（投影、图片）。【教学过程】一、导入新课前边我们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圈和地球内圈两大部分。
3、下面我们就来学习第四节地球的圈层结构。二、新授（一）地球的内部圈层地球内部因地壳的阻挡，对人类来说始终是神秘的，我们怎么会知道地球内部是由地壳、地幔、地核组成的呢？1地震波问题一：学生讨论人类用什么方法可以了解地球？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。问题二：哪种方式能将地心的信息也传递出来呢？地震波。问题三：你知道其机理吗？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。同学们总结机械波特点，进一步归纳地震波特点。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。（）纵波(P 波)：传播
4、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。（物质密度越大，传播速度越快）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。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。两条波速变化曲线，
5、区别出 P、S 波（依据：同一物质中 P 波速较 S 波快）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。定义不连续界面：霍面（平均地下 33Km），古登堡界面（地下平均2900Km）地球内部圈层的划分（观看地球的内部圈层结构）（）地壳：在地面以下，莫霍面以上，由岩石组成。大陆部分的平均厚度为 33 km，大洋地壳的平均厚度为 58 km，整个地壳平均厚度为 17 km。地壳最厚的地方在青藏高原。地壳又分为双层结构：上层是硅铝层，下层是硅镁层，在大陆地壳中，两个层次都有；在大洋地壳中，硅铝层变薄甚至缺失。所以大洋地壳比较薄。（）地幔：地幔的范围是从莫霍面到古登堡面，它位于地
6、壳与地核之间，是三大圈层中的中间层，厚度为 2800 多千米。根据地震波的传播状况可把地幔分为上地幔和下地幔两层，地幔圈占了地球大部分的质量。在上地幔的上部，有一个物质呈融熔状态的软流层，一般认为软流层是岩浆和地震的发源地。软流层物质仍是岩石（主要是橄榄岩、榴辉岩等） ，为硅酸盐类、氧化物等。由于这层放射性元素大量集中蜕变生热温度高，岩石处于塑性状态，局部地区呈融熔流动状态，犹如倾倒的浆糊。根据地震波变化情况推测，软流层物质的物理性状与上下层物质都不同，并构成一个圈层，在地质构造学中称软流圈。软流圈层厚度范围并不是从莫霍面算起，约在地下 60250 km，它属上地幔部分，但位置并不在地幔的顶部
7、。因此，软流圈层与地壳之间（即与莫霍面之间）还有一层物质存在，即上地幔的顶部，也是岩石，并构成了一个圈层，它和地壳共同组成了岩石圈。岩石圈是指软流层以上的部分，物质由岩石组成，包括地壳的全部和上地幔的顶部。（）地核：因为横波不能通过外核，所以外核部分呈液态，主要成分是铁镍等重金属元素，而液态铁的运动形成一个巨大的磁场。因为地震波速度在内核处加快，随着深度增加，压力和密度都增大，其熔点升高得比温度升得快，所以内核呈固态。圈层名称 不连续面深度（Km）特征地壳 由岩石构成的固体外壳大陆地壳厚、海洋地壳薄上地幔固态上部存在一个软流层（可能是岩浆的发源地地幔 下地幔可能为固态温度、压力和密度均增大外核
8、 接近液态、横波不能通过地核 内核（莫霍界面）（古登堡界面）平均 17900290051506370 温度、压力和密度都很大总结知识点时特别要落实岩石圈、软流层范围。难点讲析（）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。（）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：纵波在地下 5 000 千米深处，传播速度明显增加，说明可能由液态转为固态
9、；横波在 5 000 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。（过渡）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，还需要对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？（二）地球的外部圈层外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等(展示多媒体) ，这些圈层之间相互联系、相互制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。大气圈大气圈包围着地球，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
10、运动之中。生物圈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。由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有 40 万种，动物约有 110 多万种，微生物至少有 10 多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有 5 亿10 亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球
11、上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。小结：地球所有的外部圈层是相互渗透、相互影响，甚至相互重叠的，在太阳和人类生活的参与下，整个地球生机盎然；同时，它们起着保护地球的作用，可以减弱太阳和宇宙辐射对地表的影响，减少宇宙中的陨石对地球表面的撞击。外部各圈中的物质运动和循环，是促使地表物质和形态演变的重要动力。【素材推荐】请以小组为单位，选择完成下列调查题之一：课外学习大比拼：走访当地有关部门，或者访问长辈 、相关市民：1.了解地球哪些圈层与我们溧阳人民的生产和生活有关系？哪个因素起主导作用？2通过上网、阅读科普等方法，多了解一些有关地球和月亮的信息，
12、把你找到的信息（用图或文字表达出来）做成小卡片，比一比谁找的信息多。资料一：月球是地球的唯一天然卫星，它与地球有着密切的演化 联系。根据 对建立在月球上的阿波罗 11 号和 12 号月震台记录资料的分析，以及对月球表面和月岩的研究，可知 现今的月球内部也有圈层结构，但与地球内部的圈 层结构并不完全相同。月球表面有一层几米至数十米厚的月球土壤。整个月球可以认为由月球岩石圈（ 01000 千米）、 软流圈（10001600 千米）和月球核（16001738 千米）组成。月球岩石圈又可进一步分为四层，即月壳（060 千米）、上月幔（60 300 千米）、中月幔（ 300 800 千米）和月震带（80
13、01000 千米）。软流圈又称为下月幔。在月壳的 10 千米、25 千米和 60 千米深处，均存在月震波速的急剧变化，表明在这些深度处存在 显著的不连续性。月球表面至 25 千米深处为玄武岩组成的月壳第一层次，25 千米60 千米之 间为月壳的第二层，由辉长岩和钙长岩组成。上月幔由富镁的橄榄石组成，中月幔和下月幔由基性岩组成。月球震源的位置位于 6001000 千米的深度之间，平均月球震源深度为 800 千米。由于月球表面岩石的密度并不比整个月球的平均密度小很多，因此，可以认为月球核不会是较重的铁镍等元素组成，它可能呈塑性或部分熔融状。在月球 1000 千米深处，月幔温度不会高于 1000C。
14、根据对月球内部状况的了解，固体部分圈层结构并不是地球本身所特有的。月球的上述圈层结 构，也是月球的演化 过程中整个月球物质圈层分化的结果。资料二：月面上山岭起伏，峰峦 密布，没有水，大气极其稀薄，大气密度不到地球海平面大气密度的一万亿分之一。没有火山活 动，也没有生命，是一个平静的世界。已经知道月海有 22 个，总面积 500 万平方千米。从地球上看到的月球表面，较大的月海有 10 个：位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海，位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海。这些月海都为月球内部喷发出来的大量熔岩所充填，某些月海盆地中的 环形山，也被 喷发的熔岩所覆盖，形成了规模宏大的暗色熔岩平
15、原。因此，月海盆地的形成以及继之而来的熔岩喷发，构成了月球演化史上最主要的事件之一。月球上的陨击坑通常又称为环形山，它是月面上最明 显的特征。环形山（crater），希腊文的意思是“碗 ”，所以又称为碗状凹坑结构。 环形山的形成可能有两个原因，一是陨星撞击的结果，二是火山活动；但是大多数的 环形结构均属于陨星的撞 击结果。 1924 年，吉福德（A.C.Gifford）曾把月坑同地球上的陨石坑作了比较， 证实 了月坑是陨星撞击形成的。因此，陨击作用是形成现今月球表面形态的主要作用之一。 许多大型 环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹，并由较高反射率的物 质组成，形成波状起伏的地形，向外延伸可达数
16、百千米。环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层；溅射的大块岩石又撞击月球表面，形成次生陨击坑。由于反复的陨星撞击与岩 块溅落，以及月球内部 喷出的熔岩大 规模泛滥，使得许多陨击坑模糊不清，或只有陨击坑中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。从叠加在月海上的陨击坑的状况判断，以及从月球上带回 样品的放射性年龄测定表明，月海物质大致是与陨击坑同时期形成的。月海年 龄大都在 35 亿年左右，而月 陆高地的形成至少在月海熔岩喷发之前 10 亿多年已经存在，因此原始月壳是更为早期形成的，并且是大量熔岩的不断喷发，月球物质长 期圈层分化的结果。研究表明，月球的圈层结构是继大约 46亿年前它所经历的一个漫长的天文演化
17、阶段之后，又一个持续了约 10 亿年之久的一个圈层分化过程。月球上大型环形山多以古代和近代天文学者的名字命名，如哥白尼、开普勒、埃拉托塞尼、托勒密、第谷等。月球表面陨击坑的直径大的有近百千米，小的不过 10 厘米，直径大于 1 千米的环形山总数多达 33000 个，占月球表面 积 的 710%，最大的月球坑为直径235 千米。在月球背向地球的一面，布满了密集的陨击坑，而月海所占面积较少，月壳的厚度也比正面厚，最厚处达 150 千米，正面的月壳厚度为 60 千米左右。由于月球表面之上缺乏大气圈和水圈，所以月球早期的熔岩喷发和陨星撞击形成的月球表面形 态特征能够得到长期的保存。自 1969 年以来，宇航员已从月球表面取回数百公斤的月岩 样品，经过对这些月岩样品的研究分析得出结论，这些月岩曾熔化 过，月球表 层物质 主要是岩浆岩组成。月球的年龄至少已有 46 亿年。资料三：地球与月球构成了一个天体系统，称 为地月系。在地月系中，地球是中心天体，因此一般把地月系的运动描述为月球对于地球的绕转运动。然而，地月系的实际运动，是地球与月球对于它们的公共质心的绕转运动。地球与月球 绕 它们的公共质心旋转一周的时间为 27 天 7 小时 43 分 11.6 秒，也就是 27.32166 天，公共 质 心的位置在离地心约 4671 千米的地球体内。
