《地球的形状和内部结构》教学设计
浙江舟山南海实验初中 金可泽
【教学任务分析】
本节内容属于地球和空间科学领域，主要讲述人类对地球形状、大小及内部结构等基本特征的认识历程，并引导学生学习探究过程，通过科学史和现象来判断地球的形状以及理解不同阶段下人类的认识。体现理论是不断修正，科学是不断发展的科学本质。对现代学生来讲学生“地球是个球体”这一知识是一种常识，本节课要让学生体会到这常识不是“常识”，而是千百年科学家观测与辩证的结果。教学的重点并非地球的形状，而是着眼于学生体会人类认识自然界的基本过程，以及贯穿其中的求真求实的科学态度和不屈不挠的探索精神。本节中也需要通过多个模拟实验，让学生体验证明地球是一个球体的各种证据和地球内部结构特点。
【教学目标】
（1）知识与技能目标：
了解人类认识地球形状所经历的漫长过程，知道证实地球是球体的现象和方法。
了解并能运用地球半径、周长等数据正确描述地球的形状和大小。
能大致描述地球内部分层和结构特点
（2）过程与方法目标：
体会人类认识自然界的“观察分析—结论—再观察分析—修正结论”的基本过程。
通过介绍古代人对地球形状的认识，了解传说也是基于观察。
学会用数据和证据说明地理事物的方法。
（3）情感、态度与价值观目标：
初步形成宇宙具有结构与层次的观念。
通过对地球形状的认识过程的了解，形成求真求实的科学态度。
【教学重难点】
教学重点：体会人类对地球形状认识过程，证实地球形状的方法与现象。
教学难点：体会人类对地球形状认识过程。
【教学器材】
教师演示实验器材：铅笔、篮球、大半球、平板、圆柱体、圆锥体
学生探究实验器材：铅笔、纸球、直尺、篮球
【教学流程】
一、创设情境 引入新课
课前视频：人类的家园—地球
引入：课前我们一起欣赏了关于人类的共同家园——地球的一段美丽的视频。想必同学们和我一样感到非常震撼。今天，我们将一起进入地球内容的学习，我们学习的内容是地球的形状和内部结构。
设计意图：快速导入，引出课题。
二、任务探究 讲解新课
出示杭州风景图，从这张照片中，能看清地球的形状吗？为什么？（我们生活在地球上，因此也无法直接看清地球是什么形状。不识庐山真面目，只缘身在此山中）
但大家现在都应该知道地球是什么形状的。
任务一：请大家把你心目中的地球用简图画出来。（学生都在纸上画出心目中的地球，一学生在黑板上画。大部分学生会画出一个圆。）
提问：你是从哪些途径找到地球是球体的证据的？
学生回答（……）
出示卫星上拍摄地球的照片并解读。从人造卫星上拍摄的地球的图片。通过太空拍摄的地球照片，描述地球的外貌特征——形状，颜色，陆地，海洋和大气，并进行讨论。
提问：地球是个正球体吗？（不是）
解释：现代科学技术的应用，不仅使我们认识了地球的形状，而且精确地测出了地球的大小。你能在图上标出赤道半径和两极半径的吗？（学生标出赤道半径6378千米，两极半径6357千米）
引导：你能用更形象生动的语言来描述地球的形状吗？（学生用赤道略鼓、两极稍扁的球体来描述）
提问：地球这样的形态，是天生的吗？如果不是，你认为是什么原因造成的吗？
小实验：旋转纸球（把纸条的四端粘在一起，使纸条变成球形。铅笔从纸球的底部穿过后粘在纸球的顶端。双手搓动铅笔，使纸球旋转而变扁。）
展示：同学画的简图，哪一副更准确呢？
体验地球大小：一辆汽车每小时行80千米，如果日夜不停地开，要多长时间才能绕赤道一圈？（约4万千米；约500小时）
设计意图：让学生从现有认知出发，层层深入，拓展了学生的思维路径，让学生初步感知地球的形状和大小。
过渡：地球是一个球体，在今天看来是一个十分简单的问题，但在古代却是一个难解的谜。人类对地球形状的认识经历了一个漫长的过程。假如你是一个一下古代的中国人，站在平原上，想象一下地球是怎样的吗？（学生说地是平的、方的，天是圆的）
任务二： 古代人对地球形状的认识
学生对古代中国人、古代印度人、古代巴比伦人对地球形状认识进行交流。
提问：是什么原因导致古代人有这样认识？古代中国人能有古代印度人类似的认识吗？
因为当时的科学技术不发达，古人对地球的认识是凭借对地球的直观的观测，而不同国家的人所生活的地域是不一样的，有的可能生活在平原上，有的可能生活在大山下，有的可能生活在河流岸边，活动范围、认知范围过于局限，加之不同的国家他们的传说、神话、传统文化是不一样的等原因，导致了不同国家的古人对地球形状的认识不一致。但他们的认识和传说也是基于观察的。
过渡：这几个古代国家的人们基本上都认为地面是平的。但人们也发现有一些现象不能用地面是平的来解释。 （“天涯海角”走不到边，远去帆船船身先不见……）
小实验：探究远去帆船的船身比桅杆先消失的原因
（1）需要的器材：篮球、木板、铅笔 （2）操作要点：
（3）观察到的现象 （4）实验结论：
提问：笔尖代表什么？笔尾代表什么？篮球代表什么？直尺代表什么？（船身、桅杆、曲面、平面，让学生来进行模拟）
引导：这个模拟实验说明了什么？能否说明地球是个球体？ 尝试解释地面上登高望远现象。
找一找：请在阅读和相互交流的基础上，完善古人认识地球形状的简单时间轴。
公元前6世纪，古希腊的毕达哥拉斯最早提出地球是球体的设想。200年后，亚里士多德通过月食现象并由此推测地球是球体。
出示：投影月食图片。
提问：如果你是亚里士多德，会对月食的哪个部位感兴趣？这个部位是怎么形成的？
解释：地球的背面有长长的影子，当月球运行到地球的影子中时，就产生了月食，月食的轮廓是弯曲的圆弧，也证明地球是圆的。通过演示月食现象，从边缘分析，地球是个圆弧形的，这是人类认识的一大飞跃。对于这个证据，你还有什么疑问吗？
演示：用不同形状的物体放在投影前面，模拟月食现象。
补充：约公元前3世纪，埃拉托色尼用几何学方法确立了地球的概念。
有了这么多不能用平的地面解释的现象，人们是否接受地球是球形的结论了呢？（没有）
解释：因为有两大问题始终没有解决：
（1）当时，一些持反对意见的人便提出：如果大地真是圆球状的，为什么住在地球另一端的人，没有掉向下面的空中呢？
（2）从没有没人能够绕地球一周，怎么就能证明地球是球体呢？
所以，亚里士多德等科学家对地球形状的认识并不能为大家所接受，关于地球形状的传说一直统治了人们几千年。那么你知道，后来哪些人能帮他们解决了这些疑问呢？
讨论：（1）1665年，牛顿发现并于其后证实了万有引力的存在。
（2）1522年，麦哲伦经过1000多天并付出了生命的代价实现了环球航行。所以17世纪以后，人们猜逐步接受地球是一个球体的现实。当然，这个证据也有质疑的地方，你的看法呢？
出示：圆柱体、圆锥体
解释：如果地球类似这样的形状，环球航行也可以实现。直到后来有一个证据确证了地球是一个球体。（卫星上拍摄的地球照片）
介绍：当时牛顿研究了地球自转对地球形态的影响，理论上推测地球不是一个很圆的球形，而是一个扁球体，像一个“橘子”。法国科学家卡西尼父子则认为地球形状像“西瓜”。为此争论了几十年。于是法国国王派了两支队伍分别赴南、北半球，测经线的弧度，用了3000多天，结果证明牛顿是正确的。
讨论：人类对地球形状的认识经历了漫长的过程，你从中感悟到了什么？
小结：任何一个真理的发现都不是轻易而举的，都需要付出艰辛和努力，甚至以牺牲生命为代价，要树立为追求真理锲而不舍的精神。随着人类科学的发展，对地球的形状又产生新的认识，而且以后肯定会有更多的发现……
设计意图：对学生举出的现象及时做出评价，引导启发学生大胆探究质疑。
过渡：我们人类都是生活在地球的表面，现在我们已经知道了地球的形状和大小，下面我们就由表及里，看看地球的内部又是怎样一番景象呢？
任务三：通过与熟鸡蛋切面类比，初步认识地球内部结构。
出示：一个切开的熟鸡蛋和地球内部示意图进行类比，有哪些相似的地方？
介绍：我们的地球和这个煮熟了的鸡蛋是十分相似的，也是一共有三层，从外到内，依次为地壳、地幔、地核。而地壳和地幔的顶部（软流层以上的部分）被称为岩石圈。地球内部温度很高，在地表以下1000千米深处，温度可达1400℃-1500℃，地球的平均温度在2000℃左右。但地球周围的平均温度在20℃上下。
小结：两极稍扁，赤道略鼓的椭球体，地球内部从外到内可分为地壳、地幔、地核三层。
延伸：对于我们的地球家园，你还有什么看法吗？（我们只有一个地球！保护地球家园是每个人义不容辞的责任。）
作业：1. 收集有关著名航海家的环球航行事迹，了解人类认识地球的艰难历程。
2. 想像一下如果地球像我们祖先说的那样天圆地方,会怎样……(写一篇少于200字的短文)
3．地球的形状和大小,在自然地理上是很有意义的。
地球是个圆球体,太阳距离地球较远,它以平行的光线射达地球表面（曲面）,因而与地表构成不等的入射角.在地球上,任一时刻受到太阳光直射的只有一点,其他部分为斜射,所以,圆球体表面获得的太阳热能不均,这是导致地球上各地气候有差异的主要因素之一. 地球有巨大的质量,它以强大的引力将大气层、水体吸引在自己的周围,加上太阳
板书：
平面 曲面 封闭曲面 球体 扁球体 不规则的扁球体——
古人传说 帆船远去 环球航行 现代科技工具
月食弧面
现象——推测——检验——新的推测……
模型法 实测法
古代,由于科学技术不发达,对地球的样子曾流传过许各传说和神话,人类只能通过简单的观察和想象来认识地球.例如,中国的古人观察到“天似穹窿”,就提出了“天圆地方”的说法.西方的古人按照自己所居住的陆地为大海所包围,就认为“地如盘状,浮于无垠海洋之上”.大约从公元前8世纪开始,希腊学者们试图通过自然哲学来认识地球.到公元前6世纪后半叶,毕达哥拉斯提出了地为圆球的说法.又过了两个世纪之后,亚里士多德根据月食等自然现象也认识到大地是球形,并接受其老师柏拉图的观点,发表了“地球”的概念,但都没有得到可靠的证明. 直到公元前3世纪,亚历山大学者埃拉托色尼首创子午圈弧度测量法,实际测量纬度差来估测地圆半径,最早证实了“地圆说”.稍后,我国东汉时期的天文学家张衡在《浑仪图注》中对“浑天说”作了完整的阐述,也认识到大地是一个球体.但在其天文著作《灵宪》中又说天圆地平.这些都说明当时人们对地球形状的认识还是很不明晰的. 从公元 6世纪开始,西方在宗教桎梏之下,人们不但不继续沿着认识物质世界的道路迈步前进,反而倒退了.相反,中国的科学技术这时却在迅速发展.公元8世纪的20年代,唐朝高僧一行派太史监南宫说在河南平原进行了弧度测量,其距离和纬差都是实地测量的,这在世界尚属首次.并由此得出地球子午线1度弧长为132.3公里,比现代精确值大21公里.之后,阿拉伯也于9世纪进行了富有成果的弧度测量.由此确认大地是球形的.但由于那时人类的活动范围很有限,其真实形状都没有得到实践检验.直到400多年前的1522年,航海家麦哲伦率领船队从西班牙出发,一直向西航行,经过大西洋、太平洋和印度洋,最后又回到了西班牙,才得以事实证明,地球确确实实是一个球体.
课件20张PPT。第1节 地球的形状和内部结构舟山市南海实验初中 金可泽
2015.11.11第3章 人类的家园——地球 你认为地球是什么形状的？请你把心目中地球用简图画出来。任务一：陆地白云海洋地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的球体。约500小时
探究古人对地球形状的认识历程任务二：古中国人古巴比伦人古印度人ABC辨一辨古人与你对地球的认识为什么会有那么大的差距呢？ 古代人们也发现一些现象是不能用“地是平的”来解释，你觉得有哪些现象呢？说一说直观观察生活地域活动范围认知范围神话、传说、传统文化的不同为什么“天涯海角” 总走不到边？
为什么远去的帆船比桅杆先消失？ 请在阅读和相互交流的基础上，完善古人认识地球形状的简单时间轴。找一找从人类对地球形状认识的历程你感悟到什么？公元前6世纪 毕达哥拉斯提出大地是球形的设想公元前4世纪亚里士多德通过月食弧面推断地球是球体1519年麦哲伦环球航行证实地球是个球体现代人通过现代测绘技术确证地球是一个球体
……大地是个曲面大地是封闭曲面古代人认为地是平的 请在阅读和相互交流的基础上，完善古人认识地球形状的简单时间轴。找一找从人类对地球形状认识的历程你感悟到什么？公元前6世纪 毕达哥拉斯提出大地是球形的设想公元前4世纪亚里士多德通过月食弧面推断地球是球体1519年麦哲伦环球航行证实地球是个球体现代人通过现代测绘技术确证地球是一个球体
……大地是个曲面大地是封闭曲面古代人认为地是平的亚里士多德 前384----前322，
亚里士多德多次观察月食时，大地投射到月亮上的影子是弧形的，第一次科学地论证了大地是个球体。
这是人类对地球形状认识的第一次飞跃。 约公元前3世纪，埃拉托色尼用几何学方法确立了地球的概念。两大问题：1.如果大地真是圆球状的，为什么住在地球另一端的人，没有掉向下面空中呢？2 .从没人能够绕地球一周，怎么就证明地球是球体呢？ 麦哲伦环球航行1519年，葡萄牙航海家麦哲伦率领船队，经过长达3年的十分艰苦的海上航行，于1522年胜利地完成了人类历史上第一次环绕地球航行一周的壮举，他们用自己的亲身实践证实了地球是球形的。“你首先拥抱了我！” 18世纪30年代，对于地球的形状，牛顿提出“橘子说”，卡西尼则认为像西瓜。地球形状之争： 于是法国国王派了两支队伍分别赴南、北半球，测经线的弧度，用了3000多天，结果证明牛顿是正确的。 通过与熟鸡蛋切面类比，初步认识地球内部结构任务三：地幔上地幔地核外地核地壳地幔地核地壳和地幔的顶部（软流层以上部分）共同组成了岩石圈软流层：位于地幔的上层，是岩浆的发源地。岩石圈哪个小组能更快说出地球内部结构的名称比一比 通过今天的学习,你能否介绍一下我们人类共同的家园——地球的形状和内部结构呢？课堂小结：还有什么想继续探究的问题吗……环境污染请给一条生路吧！人类只有一个地球
请保护我们的家园
