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1. 研究方法——地震波

地球的圈层结构 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 地震波是地震时由震源产生的、向四周传播的弹性波,是探测地球内部结构的主要手段。

从哪来 本节为高一地理第1讲起点,无前置知识点记录,直接基于物理声学常识引入。

为什么 地震波本质是弹性波,其传播速度取决于介质的弹性模量和密度。由于纵波(P波)和横波(S波)对介质状态(固态、液态、气态)的响应不同(S波不能在液体中传播),且在不同物质界面会发生折射和反射,因此通过分析地震波在地球内部的传播速度变化及消失现象,可以反推地球内部圈层的物质状态和界面位置。

讲法
类比法:声音在空气与水中的传播 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 讲解时先让学生回忆:声音在空气中传得快还是在水里快?(通常水里更快)。再引入:地震波中的横波就像“水波”,只能在固体里“抓牢”传播;纵波像“声波”,固液气都能传。当横波遇到液态外地核时,就像水波遇到真空,直接“断掉”了。通过这种生活经验的类比,降低对“介质状态影响波速”这一抽象概念的理解难度。
讲法
数据图表分析法:速度-深度曲线 适合逻辑推理能力强、擅长数据分析的学生。 直接展示地震波速度随深度变化的曲线图。引导学生观察两个关键节点:①莫霍面处,P、S波速度突然增加(说明介质密度和弹性增加);②古登堡面处,S波突然消失,P波速度骤降(说明介质由固态变为液态)。让学生通过“读图-找突变-推性质”的逻辑链条,自主得出地球内部圈层划分的依据,培养科学探究思维。
讲法
实验演示法:弹簧与绳子 适合动手能力强、喜欢直观体验的学生。 用一根长弹簧模拟纵波(压缩-拉伸),用一根绳子模拟横波(上下抖动)。让学生感受两种波的运动方向差异。接着,用装满水的透明容器模拟“液态层”,尝试在容器中产生横波(无法产生),再产生纵波(可以产生)。通过物理实验直观展示“横波不能穿过液体”这一核心原理,将抽象的地球内部结构具象化。
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练一道
基础题
某地发生地震,监测站首先接收到P波,2分钟后接收到S波。已知该地P波速度为6km/s,S波速度为3.5km/s。求震源距离监测站多远?
变式
为什么地震波在通过古登堡界面时,横波完全消失,而纵波速度显著下降?这说明了什么?
看解答过程
设震源距离为 $d$。 P波传播时间 $t_1 = d / 6$ S波传播时间 $t_2 = d / 3.5$ 已知 $t_2 - t_1 = 2$ 分钟 = 120 秒 $d / 3.5 - d / 6 = 120$ $d \times (6 - 3.5) / (3.5 \times 6) = 120$ $d \times 2.5 / 21 = 120$ $d = 120 \times 21 / 2.5 = 1008$ km 答:震源距离监测站1008千米。
试试手自己判
检测题
在一次地震监测中,某台站记录到P波到达时间为10:00:00,S波到达时间为10:00:30。若该区域地壳平均P波速度为6.0 km/s,S波速度为3.5 km/s,且假设波沿直线传播,请计算震源距离,并判断该震源位于地壳还是地幔中(已知该地地壳平均厚度为35km)。
看答案和判分标准
答案:震源距离约为 105 km。 判断:震源位于地幔中。
判对标准:
1. 正确列出时间差方程并求解距离(允许±5km误差):$d/3.5 - d/6 = 30s$,解得 $d \approx 105$ km。
2. 正确比较距离与地壳厚度:105 km > 35 km。
3. 正确得出结论:由于震源深度(或距离,此处简化为距离代表深度量级)超过地壳厚度,故位于地幔。若学生仅计算距离未做比较,得一半分;若比较错误,不得分。
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