2025 小学六年级科学上册岩石的风化现象与原因课件

一、岩石风化现象：自然书写的“变化之书”演讲人岩石风化现象：自然书写的“变化之书”01岩石风化的原因：多因素交织的“自然工坊”02岩石风化的意义：地球循环的“隐形推手”03目录2025小学六年级科学上册岩石的风化现象与原因课件引言：当我们与岩石“对话”时站在学校后山的观景台上，我常带学生们观察那片裸露的花岗岩。三年前，这块岩石表面还平滑如镜，如今却布满细密的裂纹，边角处甚至有碎石剥落。“老师，石头怎么‘生病’了？”孩子们仰着好奇的小脸问。这正是我们今天要探讨的主题——岩石的风化现象与原因。作为一线科学教师，我深知，让学生理解“看似坚硬的岩石也会‘变化’”，是打开地球物质循环认知的第一把钥匙。接下来，我们将沿着“现象观察—原因探究—意义理解”的脉络，揭开岩石风化的奥秘。01岩石风化现象：自然书写的“变化之书”1什么是岩石风化？要理解风化，我们先从“变化”入手。教材中对风化的定义是：在自然环境中，岩石受温度、水、大气及生物等因素的影响，发生崩解、破碎或成分改变的现象。这个定义有两个关键词：“自然环境”（非人为破坏）和**“变化”**（物理形态或化学组成的改变）。举个例子：去年春游时，我们在山谷里见过一块裂开的巨石（展示照片）。它原本是完整的，如今中间出现了一条宽约10厘米的裂缝，裂缝周围的岩石碎屑散落在地。这就是典型的风化现象——岩石从整体逐渐变为碎片，甚至最终成为土壤的一部分。2常见风化现象的观察维度为了更系统地认识风化，我们可以从形态变化和成分变化两个维度观察：2常见风化现象的观察维度2.1形态变化类现象（物理风化的表现）01表面破碎：如学校围墙边的石灰岩，原本光滑的表面现在布满小米粒大小的凹坑，用手触摸能感觉到粗糙的颗粒。这是岩石表层逐渐剥落的结果。02整体开裂：山区公路旁的岩层常能看到“棋盘状”裂缝（展示图片），这些裂缝将岩石切割成块状，就像用刀切开的蛋糕。03体积缩小：沙漠地区的“风蚀蘑菇”（展示图片），下部因长期被风沙打磨，比上部更细，整体体积逐渐减小。2常见风化现象的观察维度2.2成分变化类现象（化学风化的表现）颜色改变：红色砂岩暴露在潮湿环境中，表面会逐渐变深，这是其中的铁元素与水、氧气反应生成了更稳定的氧化铁（铁锈的主要成分）。质地变软：我曾带学生用指甲划新鲜花岗岩（划不动）和风化多年的花岗岩（能划出白痕），后者因长石等矿物被分解，质地明显变软。孔洞形成：桂林的石灰岩溶洞（展示图片）是典型代表。岩石中的碳酸钙与含有二氧化碳的水反应，生成可溶于水的碳酸氢钙，随水流失后形成孔洞。3风化现象的“时间刻度”风化不是瞬间发生的，它需要漫长的时间。以我在地质博物馆见过的一块标本为例：一块距今1万年的花岗岩，表面仅有轻微的裂纹；而一块距今10万年的同类岩石，已破碎成拳头大小的碎块；距今100万年的岩石，则完全风化为沙粒。这说明，风化是一个持续积累的过程，就像我们每天写一页日记，多年后会积累成一本厚厚的书。02岩石风化的原因：多因素交织的“自然工坊”1物理风化：温度与水的“机械力”物理风化是指岩石在不改变成分的情况下，因机械作用破碎的过程。其核心驱动力是温度变化和水的冻融。1物理风化：温度与水的“机械力”1.1温度变化：岩石的“热胀冷缩”岩石由多种矿物组成，不同矿物的热胀冷缩速率不同。例如，花岗岩中的石英（膨胀系数0.000013/℃）和长石（0.000008/℃），在昼夜温差大的地区（如沙漠，白天50℃，夜晚-10℃），石英膨胀得更快，长石相对“滞后”，两者之间会产生内应力。就像两个拉着手跑步的人，一个快一个慢，时间久了手会被拉疼——岩石内部就会产生微裂纹。我曾带学生做过模拟实验：取小块花岗岩，用酒精灯加热1分钟（模拟白天高温），然后迅速浸入冰水（模拟夜晚低温）。重复5次后，岩石表面出现了肉眼可见的裂纹。这就是温度变化导致物理风化的直观表现。1物理风化：温度与水的“机械力”1.2水的冻融：“冰楔”的力量水在0℃时会结冰，体积膨胀约9%。当水渗入岩石裂缝后，若气温降至0℃以下，水结冰膨胀，像楔子一样挤压裂缝两侧的岩石（这就是“冰楔作用”）。气温回升时，冰融化成水，裂缝中留下更多空间；下次再结冰时，膨胀力更大，裂缝逐渐扩大。去年冬天，我带学生观察校园里的一块岩石：12月初裂缝宽2毫米，1月中旬（经历多次冻融）宽达5毫米，裂缝内还嵌着冰渣。这正是冻融风化的“现场直播”。1物理风化：温度与水的“机械力”1.3其他物理因素风力磨蚀：沙漠中的风携带沙粒，像天然的“砂纸”打磨岩石，形成光滑的“风蚀面”。重力崩解：陡峭山坡上的岩石因重力作用，沿原有裂缝断裂坠落，形成“倒石堆”（展示图片）。2化学风化：物质交换的“分子革命”化学风化是岩石与环境中的水、气体发生化学反应，导致成分改变的过程。其核心是溶解、氧化、水解三大反应。2化学风化：物质交换的“分子革命”2.1溶解作用：可溶矿物的“消失术”石灰岩（主要成分碳酸钙）遇到含有二氧化碳的水（如雨水），会发生反应：CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂。生成的碳酸氢钙可溶于水，随水流走，岩石就被“溶解”了。桂林山水的溶洞、石笋、钟乳石，都是溶解作用的杰作。我们可以用实验验证：取小块石灰岩放入白醋（模拟含二氧化碳的水），很快看到气泡（二氧化碳释放），一段时间后，岩石表面被腐蚀出小坑。2化学风化：物质交换的“分子革命”2.2氧化作用：“岩石的生锈”岩石中的铁、锰等金属元素与氧气反应，生成更稳定的氧化物。例如，含铁的岩石（如玄武岩）长期暴露在空气中，其中的二价铁（Fe²⁺）会被氧化为三价铁（Fe³⁺），形成红褐色的氧化铁（Fe₂O₃），这就是岩石“变红”的原因。我曾收集过两种岩石样本：一种是刚开采的新鲜玄武岩（灰黑色），另一种是暴露在地表3年的玄武岩（红褐色）。用磁铁测试发现，新鲜岩石磁性更强（因含较多磁性矿物），风化后的岩石磁性减弱——这是氧化反应改变了矿物成分的证据。2化学风化：物质交换的“分子革命”2.3水解作用：矿物的“分解重组”长石（常见于花岗岩）是地壳中最丰富的矿物之一，它与水反应会发生水解：KAlSi₃O₈（长石）+H₂O=HAlSi₃O₈（黏土矿物）+KOH（氢氧化钾）。生成的黏土矿物是土壤的重要组成部分，而氢氧化钾溶解在水中，随水流走。这就是为什么花岗岩地区常形成肥沃的土壤——水解作用为土壤提供了黏土和矿物质。3生物风化：生命参与的“温柔改造”生物风化是指生物的活动加速岩石破碎或成分改变的过程，可分为机械破坏和化学分解两类。3生物风化：生命参与的“温柔改造”3.1机械破坏：根与壳的“力量”植物的根系是天然的“岩石破碎机”。我曾在老墙根观察到：一棵小杨树的根插入砖缝（模拟岩石裂缝），3年后，根直径从2毫米长到5厘米，砖缝被撑大了3厘米，砖块表面出现明显的裂痕。这是因为根在生长时会对周围产生压力（可达10-15个大气压），就像在岩石中“种”了一颗不断膨胀的“种子”。此外，穴居动物（如蚯蚓、老鼠）的挖掘活动，也会将岩石碎屑带到地表，加速风化。3生物风化：生命参与的“温柔改造”3.2化学分解：微生物的“秘密武器”地衣、苔藓等低等生物能分泌有机酸（如草酸），溶解岩石中的矿物。我曾用显微镜观察地衣与岩石的接触面，发现岩石表面有明显的腐蚀痕迹，这是有机酸与矿物反应的结果。更神奇的是，某些细菌（如铁氧化菌）能直接分解岩石中的金属矿物，将其转化为可利用的养分。03岩石风化的意义：地球循环的“隐形推手”1塑造地表形态的“雕刻师”风化是地表形态演化的基础。例如：物理风化将大块岩石破碎为碎屑，为流水、风力搬运提供了物质基础（如黄河的泥沙主要来自岩石风化产物）；化学风化溶解可溶性矿物，形成溶洞、石林等独特地貌（如云南石林）；生物风化促进土壤形成，为植物生长提供“立足之地”（如森林中的腐殖土）。2土壤形成的“物质来源”土壤的“诞生”离不开风化。岩石经物理风化破碎为沙粒（0.05-2毫米）、粉沙（0.002-0.05毫米），再经化学风化分解为黏土（<0.002毫米），同时生物风化带入有机质（如动植物残体分解的腐殖质），最终形成“矿物质+有机质+水+空气”的土壤结构。可以说，土壤是风化的“最终产品”，而每1厘米厚的土壤形成需要100-400年，这提醒我们要珍惜每一寸土地。3地球物质循环的“关键环节”风化参与了碳、钙、硅等元素的全球循环。例如：化学风化中，岩石中的钙与二氧化碳结合形成碳酸氢钙，随河流进入海洋，最终沉积为石灰岩（如海洋中的珊瑚礁），这是“碳封存”的重要途径；硅元素经风化进入水体，被硅藻等生物吸收，死亡后沉积为硅质岩，完成“硅循环”。结语：从岩石风化看“变化的自然”站在后山再次观察那块花岗岩，孩子们的笔记本上记满了：“裂缝是温度变化和冻融的结果”“表面的红褐色是铁氧化了”“旁边的苔藓在分泌酸腐蚀岩石”……他们终于明白，看似“亘古不变”的岩石，其实每时每刻都在与空气、水、生物“对话”，在变化中完成地球物质的循环。3地球物质循环的“关键环节”岩石风化的本质，是岩石与环境的相互作用——它既是自然对岩石的“改造”，也是岩石对环境