第四节地球的圈层结构名师教学实录

第四节　地球的圈层结构　… 高中地理       人教2003课标版

1 了解地球内部圈层的划分、边界及特征，底壳的组成元素及分布，地球的外部圈层结构。

2.掌握地震波的传播规律和地球内部圈层划分的依据，底壳厚薄的分布规律，岩石圈与地壳的关系，地球外部各圈层之间的关系。

3.掌握地球各圈层与人类的密切关系。

课标要求是“说出地球的圈层结构，概括各圈层的主要特点”。 而地球的内部圈层看不见、摸不着，并且在前面的学习中又没有涉及到，学生较难理解，所以应该重点引导学生去探究地球的分层，多作比喻加深学生对地球内部的理解。外部圈层学生较易掌握，而且讲解也不易过深，只是作为后面各个单元的铺垫。

教学的重点：地球内部圈层的划分、界面、地壳厚度变化规律、外部圈层的划分及各圈层与人类活动的关系。

教学的难点：内部圈层的划分依据；地幔及软流层和岩石圈；外部圈层的界线。

【导入】这节课我们继续来学习第一章的内容，在前面的学习中，我们总是用的一种独特的视角来观察地球，这种独特的视角就是，我们总是想象我们是站在太阳系这个大圆盘上方的宇宙空间中，俯视太阳系里的太阳和八大行星，这样来学习上述内容的。这样的视角对我们学习地球的宇宙环境是很有效的，但我们在学习地理事物的时候，常常需要转变视角，通过不同的角度，来更深刻而全面的了解地理事物。因此对于我们所生活的地球而言，我们对它的了解要达到足够透彻的话，我们就要把我们的视角转变一下，从另外的角度来研究它，今天我们就要把我们的视角降落到地球上，来了解我们地球本身的性质和特点。

【PPT】 标题：地球的圈层结构

现在我们降落到地球了，同学们可能已经迫不及待的想好好的深入的认识一下我们的地球了吧，没问题，我们待会儿就会开始相关的学习，但是首先我们要一起解决一个问题，就是当我们站在地球上的时候，会发现它比在太空中看着要大得多，我们即使再怎么努力，也只能够看到地球的一小部分，如果所有人都把自己看到的那一部分认为是地球的样子，那么我们会得到很多不同版本的地球，为了避免盲人摸象式的学习误区，我们就有必要把地球分为不同的部分，让不同的人去探究它，然后综合起来，得到的就是比较完整而科学的认识了，对不对？那么我们应该怎样去划分地球呢？很自然的，我们会想到，把地面上可以看到的一切划为一部分，地面下看不到的划为一部分，这样子两部分的区别是明显的，而二者加起来就是整个地球，并且它们的界限是很明显的，而且研究的方法也很不一样，因此我们就可以通过对这两部分内容的分别研究，来探索地球本身的性质了，对吧。

根据划分好的两个部分，我们就可以开始来学习地球本身的结构和性质了。首先我们来看地面以下看不到的这一部分，这个部分的学名，叫做地球的内部圈层。

【PPT】 人类如何认识地球内部

地球内部是不可见的，所以我们要研究起来的话很感觉很困惑，我们怎么去研究它呢？大家可能会觉得这个问题太抽象了，不好去思考，那我们用一个东西来做比喻，我们可以用哪些方法，去认识一个西瓜呢？

【PPT】 切开、裂隙、敲打

切开对于西瓜来说是一个最直接的方法，但是由于地球实在太大了，把地球一切两半实在不具备可行性，因此这个方法可以忽略不计。西瓜的裂隙对应的地球上的大峡谷和海峡，我们可以直接去实地探索，但由于峡谷和海峡的深度，对于地球而言也实在太薄，所以这个方法的局限也很大。而第三个方法敲打，它的原理是通过听敲打产生的震动在西瓜内部传播的声音来判断西瓜的生熟，对地球而言，我们要把地球敲起这么大的动静的可行性是很低的，但是地球时常会发生地震，地震波对于科学研究仪器来说就相当于人的耳朵，因此这个方法是目前对地球内部研究的主要方法。那么，什么是地震波呢？哪位同学根据课本来说一下。

【同学答】···

答得很好，这就是地震波的概念，地震波主要有纵波和横波之分，。这是它们的特征和区别。那么纵波和横波都是什么样的呢？我们来看一个视频片段，来直观的了解纵波和横波的形态差异。

【PPT】视频

大家看视屏中纵波和横波的形态，有没有觉得跟生活中的什么东西相似呀？

【同学答】···

对，纵波就像是弹簧一样，能量和质点的方向是一致的，而横波则像挥舞的彩带，彩带是上下翻飞的，但是能量却是向前传递，能量和质点的方向是垂直的。这是纵波和横波的形态差异，那么它们的性质有什么样的差别呢？大家看课本，纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。我们在生活中最常见的纵波，就是声波。对地震波的了解就到这里，接下来我们来一起小结一下地震波的知识。

【PPT】地震波小结表格

···

它们的共同点这一性质对于我们认识地球内部结构是非常重要的，是一个关键的性质，大家记好了，等会儿会用到它来分析的。

【过渡】

我们学习地震波是为了什么呀？···对，是为了通过它来认识地球的内部，那么现在我们来看，怎么通过地震波来认识地球的内部结构。大家看图1.25 地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图。

【PPT】图1.25

大家先观察一下左半部分的这个图，我们说对图表的分析要注意几点，首先是看图名与坐标，其次分析这个图的总体规律，然后是找出关键点。接下来同学们就根据老师刚刚说的分析图表的方法，和刚才我们所总结的地震波的一个共同特点，地震波的速度随着所通过物质的性质而变化，来分析一下左边的这个图，待会儿老师会找个同学来跟大家分享一下他的分析结果。

【学生答】

    刚才这位同学分析的很好，首先这幅图反映的是地震波的波速随着地内深度的变化而变化的总体规律，然后他又找出了两个关键点，分别在地下33KM和2900KM处，这两个关键点，其实是一个平均深度上的有厚度的界面，这个大家可以理解吧？这两个界面是100余年前的两个科学家分别发现的，为了纪念他们，人们把33KM的这个界面，叫做莫霍界面，而2900KM的这个界面，叫做古登堡界面。在这两个界面附近，地震波的波速发生了突变，说明了这两个界面两侧的物质性质是不同的。根据这两个关键的界面呢，我们可以把地球的内部划分出三大圈层结构，分别为地壳、地幔和地核。

下面我们来学习地球内部圈层的划分以及各个圈层的特点。

【PPT】

首先我们要明确，地球内部圈层的划分是全球尺度的，也就是说，在全球各个地方，通过地震波对地球内部进行地壳、地幔和地核的划分所得出的结果都是一样的，三大圈层是同心的圆环，圆心都在地心，只是厚度不一而已。

下面同学们翻到下一页，看图1.26 地球的内部圈层结构图

【PPT】 图1.26

首先来看地壳，它位于莫霍面以上，直到地表，是由岩石组成的一层薄薄的坚硬外壳，它的厚度不一，大洋地壳较薄，平均厚度为5-8千米，大陆地壳较厚，平均厚度为33千米，整个地球的地壳平均厚度为17千米。

地壳之下是地幔，地幔介于莫霍面和古登堡面之间，是三大圈层的中间层，厚度为2800多千米，地幔圈占了地球质量的大部分。根据地震波，可以把地幔分为上地幔和下地幔两层。这其中上地幔又可以再划分出一些小的圈层来。在上地幔的上部，有一个物质呈融熔状态的软流层，位于地下60-150千米的深度，这里的物质仍然是岩石，但是岩石呈现的是融熔流动状态，就像打翻了的浆糊，或者果冻。一般认为软流层是岩浆和地震的发源地，在软流层的上面，是上地幔的最顶层，这里的物质仍然是岩石，但是是坚硬的，而不是融熔的，这层岩石与地壳一起，共同组成了岩石圈。

这里大家注意一下，地壳和岩石圈是两个不同的概念，大家不要混淆了。岩石圈包括了地壳的全部，还包括上地幔顶层的那一层岩石，它是以物质形态划分出来的；而地壳是地表到上地幔顶部的岩石圈部分，是以地震波划分出来的圈层。

在地幔之下，越过古登堡界面，就是地核。地核的厚度为3400多千米，因为深入地下深处，地核的温度很高，压力和密度都很大。根据地震波波速的变化，可以将地核分为外核和内核两层。外核的物质形态为液态，这一层液态核随着地球的自转而流动，从而产生了地球上的磁场。内核呈固态，这里的密度和温度都是地球上最高的，它的温度甚至超过了太阳表面的温度！

刚才所讲的就是地球内部圈层的划分和这些圈层的一些基本的特点，我们怎么才可以更好的记住这么多的圈层呢？在这里，老师借用一个东西，来教大家怎么去清晰的记住它们。

【PPT】

对，你没看错，就是鸡蛋，这个鸡蛋可不是一般的鸡蛋，而是一个半熟的鸡蛋。这个半熟的鸡蛋的分层与地球的内部圈层有着相似的划分，蛋壳为地壳，蛋白为地幔，由于是半熟的，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆，蛋壳与蛋白之间的膜和蛋壳合起来就是岩石圈，蛋黄为地核。

我们了解了地球的内部圈层，我们再来学习地球的外部圈层。

【PPT】 图1.27

地球的外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈，以及由地壳和上地幔顶部共同组成的岩石圈。对于地球外部的这四大圈层，我们就不用煞费苦心的通过地震波来间接的了解了，我们一般用直接观测和测量的方法来进行研究。

地球外部四大圈层并不是像内部三大圈层一样有着明显的界限的，大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互渗透，相互包含，共同的围绕着地球表面，形成太阳系所有行星里独一无二的生命世界。

首先我们来看大气圈

【PPT】大气圈

大气圈是地球外圈中最外部的圈层，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。大气圈没有明确的上界，在2000-16000千米的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的空气。由于地心引力的作用，基本所有的气体都集中在离地面100千米的高度范围内，其中75%的大气又都集中在离地面10千米的高度范围内。

【PPT】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。从离地球数万千米的高空看地球，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”。水圈是地球外部四大圈层联系的纽带，因为水，大气圈、岩石圈和生物圈才组合成了一个有机整体，形成我们现在所看到的地球。

【PPT】生物圈

是地球表层生物及其生存环境的总称。占有大气圈的底部、水圈的全部、岩石圈的上部。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。

地球外部的四大圈层是相互联系的，它们相互渗透，相互影响，它们之间没有明确的界限，物质形态多种多样，共同组成了适合生命存在的环境。

地球外部圈层的存在对人类的影响也很深刻。

【PPT】 地球外部圈层对人类的影响

人类的生存和发展，无不仰赖于地球外部的四大圈层，生命起源于海洋中，我们生活在地球表面上，呼吸着空气，食物来源于身边的自然环境···

今天我们主要学习了地球本身的结构性质，主要分为两部分来学习，一个是地球的内部圈层，一个是地球的外部圈层，而地球的内部圈层又是通过对地震波的研究来学习的。接下来我们总结一下地球圈层结构的划分和它们各自的特点。

    人类生活的地球表面是在地球外部的四个圈层与内部三大圈层共同作用的界面上，生命所需的光、热、水存在于外部三大圈层之间，而人类生存的立足点，社会发展所需要的矿物又来自于内部三大圈层。

我们对地球结构性质的学习就到这里，下去同学们可以自己查找资料和新闻，了解一下我们还可以通过哪些方法来探究地球内部的结构性质。

第四节　地球的圈层结构　

第四节　地球的圈层结构　

【导入】这节课我们继续来学习第一章的内容，在前面的学习中，我们总是用的一种独特的视角来观察地球，这种独特的视角就是，我们总是想象我们是站在太阳系这个大圆盘上方的宇宙空间中，俯视太阳系里的太阳和八大行星，这样来学习上述内容的。这样的视角对我们学习地球的宇宙环境是很有效的，但我们在学习地理事物的时候，常常需要转变视角，通过不同的角度，来更深刻而全面的了解地理事物。因此对于我们所生活的地球而言，我们对它的了解要达到足够透彻的话，我们就要把我们的视角转变一下，从另外的角度来研究它，今天我们就要把我们的视角降落到地球上，来了解我们地球本身的性质和特点。

【PPT】 标题：地球的圈层结构

现在我们降落到地球了，同学们可能已经迫不及待的想好好的深入的认识一下我们的地球了吧，没问题，我们待会儿就会开始相关的学习，但是首先我们要一起解决一个问题，就是当我们站在地球上的时候，会发现它比在太空中看着要大得多，我们即使再怎么努力，也只能够看到地球的一小部分，如果所有人都把自己看到的那一部分认为是地球的样子，那么我们会得到很多不同版本的地球，为了避免盲人摸象式的学习误区，我们就有必要把地球分为不同的部分，让不同的人去探究它，然后综合起来，得到的就是比较完整而科学的认识了，对不对？那么我们应该怎样去划分地球呢？很自然的，我们会想到，把地面上可以看到的一切划为一部分，地面下看不到的划为一部分，这样子两部分的区别是明显的，而二者加起来就是整个地球，并且它们的界限是很明显的，而且研究的方法也很不一样，因此我们就可以通过对这两部分内容的分别研究，来探索地球本身的性质了，对吧。

根据划分好的两个部分，我们就可以开始来学习地球本身的结构和性质了。首先我们来看地面以下看不到的这一部分，这个部分的学名，叫做地球的内部圈层。

【PPT】 人类如何认识地球内部

地球内部是不可见的，所以我们要研究起来的话很感觉很困惑，我们怎么去研究它呢？大家可能会觉得这个问题太抽象了，不好去思考，那我们用一个东西来做比喻，我们可以用哪些方法，去认识一个西瓜呢？

【PPT】 切开、裂隙、敲打

切开对于西瓜来说是一个最直接的方法，但是由于地球实在太大了，把地球一切两半实在不具备可行性，因此这个方法可以忽略不计。西瓜的裂隙对应的地球上的大峡谷和海峡，我们可以直接去实地探索，但由于峡谷和海峡的深度，对于地球而言也实在太薄，所以这个方法的局限也很大。而第三个方法敲打，它的原理是通过听敲打产生的震动在西瓜内部传播的声音来判断西瓜的生熟，对地球而言，我们要把地球敲起这么大的动静的可行性是很低的，但是地球时常会发生地震，地震波对于科学研究仪器来说就相当于人的耳朵，因此这个方法是目前对地球内部研究的主要方法。那么，什么是地震波呢？哪位同学根据课本来说一下。

【同学答】···

答得很好，这就是地震波的概念，地震波主要有纵波和横波之分，。这是它们的特征和区别。那么纵波和横波都是什么样的呢？我们来看一个视频片段，来直观的了解纵波和横波的形态差异。

【PPT】视频

大家看视屏中纵波和横波的形态，有没有觉得跟生活中的什么东西相似呀？

【同学答】···

对，纵波就像是弹簧一样，能量和质点的方向是一致的，而横波则像挥舞的彩带，彩带是上下翻飞的，但是能量却是向前传递，能量和质点的方向是垂直的。这是纵波和横波的形态差异，那么它们的性质有什么样的差别呢？大家看课本，纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。我们在生活中最常见的纵波，就是声波。对地震波的了解就到这里，接下来我们来一起小结一下地震波的知识。

【PPT】地震波小结表格

···

它们的共同点这一性质对于我们认识地球内部结构是非常重要的，是一个关键的性质，大家记好了，等会儿会用到它来分析的。

【过渡】

我们学习地震波是为了什么呀？···对，是为了通过它来认识地球的内部，那么现在我们来看，怎么通过地震波来认识地球的内部结构。大家看图1.25 地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图。

【PPT】图1.25

大家先观察一下左半部分的这个图，我们说对图表的分析要注意几点，首先是看图名与坐标，其次分析这个图的总体规律，然后是找出关键点。接下来同学们就根据老师刚刚说的分析图表的方法，和刚才我们所总结的地震波的一个共同特点，地震波的速度随着所通过物质的性质而变化，来分析一下左边的这个图，待会儿老师会找个同学来跟大家分享一下他的分析结果。

【学生答】

    刚才这位同学分析的很好，首先这幅图反映的是地震波的波速随着地内深度的变化而变化的总体规律，然后他又找出了两个关键点，分别在地下33KM和2900KM处，这两个关键点，其实是一个平均深度上的有厚度的界面，这个大家可以理解吧？这两个界面是100余年前的两个科学家分别发现的，为了纪念他们，人们把33KM的这个界面，叫做莫霍界面，而2900KM的这个界面，叫做古登堡界面。在这两个界面附近，地震波的波速发生了突变，说明了这两个界面两侧的物质性质是不同的。根据这两个关键的界面呢，我们可以把地球的内部划分出三大圈层结构，分别为地壳、地幔和地核。

下面我们来学习地球内部圈层的划分以及各个圈层的特点。

【PPT】

首先我们要明确，地球内部圈层的划分是全球尺度的，也就是说，在全球各个地方，通过地震波对地球内部进行地壳、地幔和地核的划分所得出的结果都是一样的，三大圈层是同心的圆环，圆心都在地心，只是厚度不一而已。

下面同学们翻到下一页，看图1.26 地球的内部圈层结构图

【PPT】 图1.26

首先来看地壳，它位于莫霍面以上，直到地表，是由岩石组成的一层薄薄的坚硬外壳，它的厚度不一，大洋地壳较薄，平均厚度为5-8千米，大陆地壳较厚，平均厚度为33千米，整个地球的地壳平均厚度为17千米。

地壳之下是地幔，地幔介于莫霍面和古登堡面之间，是三大圈层的中间层，厚度为2800多千米，地幔圈占了地球质量的大部分。根据地震波，可以把地幔分为上地幔和下地幔两层。这其中上地幔又可以再划分出一些小的圈层来。在上地幔的上部，有一个物质呈融熔状态的软流层，位于地下60-150千米的深度，这里的物质仍然是岩石，但是岩石呈现的是融熔流动状态，就像打翻了的浆糊，或者果冻。一般认为软流层是岩浆和地震的发源地，在软流层的上面，是上地幔的最顶层，这里的物质仍然是岩石，但是是坚硬的，而不是融熔的，这层岩石与地壳一起，共同组成了岩石圈。

这里大家注意一下，地壳和岩石圈是两个不同的概念，大家不要混淆了。岩石圈包括了地壳的全部，还包括上地幔顶层的那一层岩石，它是以物质形态划分出来的；而地壳是地表到上地幔顶部的岩石圈部分，是以地震波划分出来的圈层。

在地幔之下，越过古登堡界面，就是地核。地核的厚度为3400多千米，因为深入地下深处，地核的温度很高，压力和密度都很大。根据地震波波速的变化，可以将地核分为外核和内核两层。外核的物质形态为液态，这一层液态核随着地球的自转而流动，从而产生了地球上的磁场。内核呈固态，这里的密度和温度都是地球上最高的，它的温度甚至超过了太阳表面的温度！

刚才所讲的就是地球内部圈层的划分和这些圈层的一些基本的特点，我们怎么才可以更好的记住这么多的圈层呢？在这里，老师借用一个东西，来教大家怎么去清晰的记住它们。

【PPT】

对，你没看错，就是鸡蛋，这个鸡蛋可不是一般的鸡蛋，而是一个半熟的鸡蛋。这个半熟的鸡蛋的分层与地球的内部圈层有着相似的划分，蛋壳为地壳，蛋白为地幔，由于是半熟的，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆，蛋壳与蛋白之间的膜和蛋壳合起来就是岩石圈，蛋黄为地核。

我们了解了地球的内部圈层，我们再来学习地球的外部圈层。

【PPT】 图1.27

地球的外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈，以及由地壳和上地幔顶部共同组成的岩石圈。对于地球外部的这四大圈层，我们就不用煞费苦心的通过地震波来间接的了解了，我们一般用直接观测和测量的方法来进行研究。

地球外部四大圈层并不是像内部三大圈层一样有着明显的界限的，大气圈、水圈、生物圈和岩石圈相互渗透，相互包含，共同的围绕着地球表面，形成太阳系所有行星里独一无二的生命世界。

首先我们来看大气圈

【PPT】大气圈

大气圈是地球外圈中最外部的圈层，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。大气圈没有明确的上界，在2000-16000千米的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的空气。由于地心引力的作用，基本所有的气体都集中在离地面100千米的高度范围内，其中75%的大气又都集中在离地面10千米的高度范围内。

【PPT】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。从离地球数万千米的高空看地球，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”。水圈是地球外部四大圈层联系的纽带，因为水，大气圈、岩石圈和生物圈才组合成了一个有机整体，形成我们现在所看到的地球。

【PPT】生物圈

是地球表层生物及其生存环境的总称。占有大气圈的底部、水圈的全部、岩石圈的上部。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。

地球外部的四大圈层是相互联系的，它们相互渗透，相互影响，它们之间没有明确的界限，物质形态多种多样，共同组成了适合生命存在的环境。

地球外部圈层的存在对人类的影响也很深刻。

【PPT】 地球外部圈层对人类的影响

人类的生存和发展，无不仰赖于地球外部的四大圈层，生命起源于海洋中，我们生活在地球表面上，呼吸着空气，食物来源于身边的自然环境···

今天我们主要学习了地球本身的结构性质，主要分为两部分来学习，一个是地球的内部圈层，一个是地球的外部圈层，而地球的内部圈层又是通过对地震波的研究来学习的。接下来我们总结一下地球圈层结构的划分和它们各自的特点。

    人类生活的地球表面是在地球外部的四个圈层与内部三大圈层共同作用的界面上，生命所需的光、热、水存在于外部三大圈层之间，而人类生存的立足点，社会发展所需要的矿物又来自于内部三大圈层。

我们对地球结构性质的学习就到这里，下去同学们可以自己查找资料和新闻，了解一下我们还可以通过哪些方法来探究地球内部的结构性质。