《地球的内部》教学设计2.3李清

地球的内部教学设计（作者单位：扬州市广陵小学 李清）教学目标：过程与方法：1、能够根据一些自然现象推测地球的内部构造。2、能够制作一个地球结构的模型。科学知识：知道地球的内部结构。情感态度与价值观：树立科学的自然观。教学准备：教师准备：分别装有水、细沙、小石头的黑色胶卷盒若干。介绍地球内部构造的录像。火山、地震、地热、海啸等图片（也可以为录像）。优美的音乐一段学生准备：煮熟的鸡蛋、不同颜色的橡皮泥、小刀。教学过程：一、游戏导入：1、桌上有三个密封的胶卷盒，在不打开盖子的前提下，你们可以用什么方法知道盒子里装的是什么？你准备怎样做？ 2、学生讨论3、学生实验：（注意在实验中要及时记录你所得到的信息，然后依据所得的信息进行判断：盒子里可能是什么？）4、学生汇报交流。（给予学生充分的时间，并能提示学生完整的表达）二、了解地球内部构造1、过渡提问：刚才同学们说盒子里的物体的时候，都用到了“好象”这个词，说明大家对这个实验的结果还不能肯定，这仅仅是一个猜测而已。地球也象一个无法打开的胶卷盒，那么关于地球内部的信息你可以通过哪些现象去猜测呢？把你知道的说给大家听听。2、学生汇报。（让学生进行充分交流，注意让学生说出一些现象和判断。）3、看相关录像：科学家们又是通过哪些途径来收集并了解有关地球内部的信息的呢？我们先来看一组有关地表现象的图片。（课件出示火山、地震、地热、海啸等图片，让学生进行观看。）4、通过这些现象引导学生对地球的内部情况做一个推测并画下来。5、相互交流讨论6、说说自己的构思，比比谁画的最有可能。7、观看录像，对比验证（介绍地球内部构造的片段）8、出示鸡蛋一只，讨论：鸡蛋的内部结构会与地球的内部有什么关系？ 9、实验验证，弄清地核、地幔、地核与蛋壳、蛋白、蛋黄之间的相似之处。三、制作地球构造模型1、用橡皮泥做一个地球构造模型2、师生讨论制作步骤3、学生交流自己想好的制作步骤，教师注意及时进行归纳4、学生动手做地球模型。（教师播放音乐）5、制作完成后，让学生展示自己制作的地球构造模型，并说说自己是怎样做的以及制作时的一些想法和感受。四、课后拓展1、讨论：现在人们已经想到了钻孔的方法来研究地球。将来，假如让你来研究，你会怎么做呢？ 参考资料：案例参考：小学科学教学参考书知识参考：地球内部的主要物理性质 ：地球内部的主要物理性质包括密度、压力、温度及弹性等。 密度 根据万有引力公式，计算出地球的质量为5.9741024千克（几乎六十万亿亿吨），再除以地球的体积，就可得到地球的平均密度为5.517g/cm3, 地表岩石平均密度仅为2.72.8g/cm3。 压力 地球内部的压力是指在不同深度处单位面积上的静岩压力（其实应该叫压强）。即地球内部压力基本上保持平衡；其数值与该处上覆岩石的总重量相等，称为静岩压力，其大小可用P=hg来表达，即静岩压力（P）等于某一深度（h）、该处上覆物质平均密度（）与平均重力加速度（g）的乘积。 地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。地壳的平均密度约2.75g/cm3，深度每增加1km，压力增加27.5MPa（1MPa=1兆帕斯卡=106N/m2）。静岩压力在莫霍面附近约1200MPa，古登堡面附近约135200MPa，地心处可达361700Mpa，相当于360万个大气压力。 温度 地球的温度总体上是从地表向地内逐渐增高的。但是，在地表附近，由于太阳幅射热的影响，温度有昼夜变化、季节变化和多年周期的变化这一表层可叫外热层（或变温层）。在其下界面附近，地温常年保持不变，等于或略高于当地年平均气温，该处称为常温层。 一般把在常温层以下，每向下加深100m所升高的温度称为地热增温率或地温梯度。 地球表层的平均地温梯度为3海底的地温梯度一般为48，大陆为0.95如果都用上述地表附近的地温梯度来推算地球深部的温度,则地壳底部将为900,核幔边界将达86,000,到地心将高达192,100。 根据高温、高压实验成果与地震波传播特点，目前，地球内部温度比较公认的推算结果为：在莫霍面附近地温约为400900，在岩石圈底面约在1100左右，地幔内的温度大致在10003500之间，地核的温度在40005000之间。 通常把单位时间内通过地表单位面积的热量称为地热流密度。目前全球实测的平均地热流值为1.4741.686mW/m2 ，大陆地表热流的平均值(1.4641.686mW/m2)与海底的平均值(1.4741.686mW/m2)基本相等。 地表的不同地区地热流值并不相同，一般在一些构造活动地区(如年青山脉、大洋中脊、火山、岛弧等)热流值偏高，而在一些构造稳定的地区热流值偏低。地表热流值或地温梯度明显高于平均值或背景值的地区称为地热异常区。 弹性 地球具有弹性，表现在地球内部能传播地震波，因为地震波是弹性波。地表的固体岩石在日、月引力的作用下也有交替的涨落现象，其幅度为78cm,这种现象称为固体潮。地球的基本参数： 平均赤道半径: ae = 6378136.49 米 平均极半径: ap = 6356755.00 米 平均半径: a = 6371001.00 米 赤道重力加速度: ge = 9.780327 米/秒2 平均自转角速度: e = 7.292115 10-5 弧度/秒 扁率: f = 0.003352819 质量: M = 5.9742 1024 公斤 地心引力常数: GE = 3.986004418 1014 米3/秒2 平均密度: e = 5.515 克/厘米3 太阳与地球质量比: S/E = 332946.0 太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5 回归年长度: T = 365.2422 天 离太阳平均距离: A = 1.49597870 1011 米 逃逸速度: v = 11.19 公里/秒 表面温度: t = - 30 +45 表面大气压: p = 1013.250毫巴 地球各圈层结构 人们对于地球的结构直到最近才有了比较清楚的认识。整个地球不是一个均质体，而是具有明显的圈层结构。地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其它行星的结构，以至于整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。 地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外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公里处。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，目前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。大气圈 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.1361021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。水圈 水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗蓝色的行星。地球水圈总质量为1.661024克，约为地球总质量的3600分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。生物圈 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510亿种之多，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。岩石圈 对于地球岩石圈，除表面形态外，是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成，从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面（莫霍面），一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系，因此，岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多，而大洋盆地约占海底总面积的45，其平均水深为40005000米，大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此，整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成，对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的全球构造学理论。软流圈 在距地球表面以下约100公里的上地幔中，有一个明显的地震波的低速层，这是由古登堡在1926年最早提出的，称之为软流圈，它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面，它位于约60公里深度以下；在大陆地区，它位于约120公里深度以下，平均深度约位于60250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在，将地球外圈与地球内圈区别开来了。地幔圈 地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面（称为莫霍面）之外，在软流圈之下，直至地球内部约2900公里深度的界面处，属于地幔圈。由于地球外核为液态，在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的，所以也称为古登堡面，它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔（33410公里深度的B层，4101000公里深度的C层，也称过渡带层）、下地幔的D层（10002700公里深度）和下地幔的D层（27002900公里深度）组成。地球物理的研究表明，D层存在强烈的横向不均匀性，其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟，它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层，而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。外核液体圈 地幔圈之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度称为E层，完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层，它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。固体内核圈 地球八个圈层中