初探地球物理学：活动三的优化标题

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地球物理学研究什么？

地球物理学（geophysics）是地球科学的主要学科之一，是通过定量的物理方法（如：地震弹性波、重力、地磁、地电、地热和放射能等方法）研究地球以及寻找地球内部矿藏资源的一门综合性学科，研究范围包括地球的地壳、地幔、地核和大气层。地球物理学有诸多研究分支，包括固体地球物理学、地球动力学、地震学、大地测量学、地热学、地磁学、水文地理学、海洋学、气象学、地核构造学、勘探地球物理学、比较行星学、大地构造物理学和大地天文学；研究内容包括地球内部结构、震源理论、地震波传播理论、大陆地壳大尺度的特征，诸如板块俯冲带和大洋中脊。传统地球物理学主要指固体地球物理学，现代地球物理学的研究延伸到地球大气层外部的现象，例如电离层电机效应（ionospheric dynamo）、极光放电（auroral electrojets）和磁层顶电流系统（magnetopause current system），甚至延伸到其他行星及其卫星的物理性质。

探究学习

1.地震弹性波探究

地球下岩层断裂错位伴随产生大量的能量释放，造成周围弹性介质的强烈振动，这种振动以波的方式上下跳动、摇晃，物体为摆动式向外传播，即为地震弹性波。

◆某些动物有一种特殊的能力，能在地震发生之前，人类没有任何感觉的时候，感应到将有地震来临。上图一排动物的下面画有一条波纹线，说说这根波纹线表达的意思是什么。

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◆互动反馈

我们小组对上述问题的探究意见一致和不一致的内容是：___________________

2.重力探究

我们能够在地球表面生存，而不被地球自转所产生的离心力抛向天空，是因为重力的原因。这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做“重力”。

◆右图跳伞运动员在降落过程中，前一阶段下降速度不断增加，后一阶段保持匀速下降，跳伞运动员在这两阶段受力情况是（　）。

A.重力大于空气阻力，重力小于空气阻力

B.重力大于空气阻力，重力等于空气阻力

C.重力小于空气阻力，重力大于空气阻力

D.重力自始至终大于空气阻力

◆登月宇航员在月球上受到的重力大约只有在地球上的六分之一，所以月球上的比例系数g大约只有地球上的六分之一。一位登月宇航员的质量为70千克，他在地球上受到的重力为多少牛？当他登上月球表面时，他的质量为多少千克？他受到的重力又为多少？（g地球=9.8米/秒2）

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◆上图描绘的是一位宇航员在地球和月球举杠铃的情景，请你用相关的重力知识解释两张图片的情景。

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◆我们小组在探究这个问题时遇到的困难是：_____________________________

◆互动反馈

我认为在我们小组内________同学发挥了引领作用，理由是：_____________________________________________________________

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地球物理技术：人造雾和人工降雨

地球物理技术有很多，其中之一是人造雾。人造雾是利用专用造雾主机将经过精密过滤处理的水，输送到造雾专用高压管网（耐压14 MPa），最后到达造雾专用喷头喷出成雾。造雾剂配方成分包括氧化剂A（45％～75％）、可燃剂镁粉（0～10％）、成核催化剂H（5％～20％）、黏合剂C（8％～22％）以及功能调节剂D（1％～5％）；其中固定氧化剂、成核催化剂以及功能调节剂共计为78％，镁粉和黏合剂共计22％。根据镁粉与黏合剂用量的不同，可以有不同的配方。

人工降雨，是指根据自然界降水形成的原理，人为补充某些形成降水的必要条件，促进云层迅速凝结成雨滴，降落到地面。其方法是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量，以达到降雨的目的。

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1.地球物理技术——人造雾

雾是由悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶所形成的气溶胶系统，它是可见光的天然遮障，对红外激光、热红外同样具有极佳的吸收和散射作用，对波长较短的雷达波也有一定的衰减作用。第二次世界大战期间，1943年，美军出动飞机在意大利伏尔特河面上，低空播撒“造雾剂”，制造出5000米长，高度超过1000米的“雾墙”，部队凭借浓雾掩护，一举突破河对岸的德军防线。

◆在我们的日常生活中常能见到一些人造雾，譬如舞台、景点等。我们在科学或化学老师的带领下，也来一次造雾活动，我们请来的老师是：______________

我们的小组成员是：______________________________________________________

具体分工是：____________________________________________________________

◆我们准备的材料是：_______________________________________________

◆我们选择的造雾地点是：___________________________________________

◆造雾完成后，我对造雾过程和结果的描写（比如写雾气的弥漫和效果）是：

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◆互动反馈

我比较欣赏小组内________同学的描写，理由（文采、表达是否清晰等）是：______________________________________________

2.地球物理技术——人工降雨

美国艾森豪威尔总统执政期间，美军提出“气候控制比原子弹还重要”的观点。1953年，美三军联合成立人工影响气候研究委员会，研究气象武器。越战期间，美军向某作战空域的云层倾泻了成吨的碘化银，实施人工降雨，延长季风持续的时间；美军曾出动飞机26000架次，对“胡志明”小道施放474万多枚催化弹，人工制造暴雨和洪水。造成局部地区洪水泛滥，桥梁、水坝、道路和村庄被毁。

◆和平年代的人工降雨与战争年代的人工降雨目的是不同的。以四人小组为单位，了解现代社会在什么情况下和用什么方式人工降雨。

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◆我们通过媒体（网站、报纸、杂志等）了解了人工降雨的信息。

媒体名称：_______人工降雨的目的：___________________________________

人工降雨的形式：____________________________________________________

◆互动反馈

在这次探究活动中，_______同学最值得点赞，理由（善于搜集资料、善于分析等）是：______________________________________________________________

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司　南

司南是中国古代辨别方向用的一种仪器，是中国古代劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的发明。据《古矿录》记载，司南最早出现于战国时期的河北磁山一带。据近代考古学家猜测，司南是用天然磁铁矿石琢成一个勺形的东西，放在一个光滑的盘上，盘上刻着方位，利用磁铁指南的作用，可以辨别方向。目前发现的唯一一件实物在四川成都。是现在所用指南针的始祖。据1982年3月《光明日报》报道：磁山（在今河北省邯郸市武安）是我国四大发明之一指南针的发源地。

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1.磁场探究

◆地球有磁场指南针才能发挥作用。下列说法正确的项是（多选）（　）

A.地球中心是一团非常热的岩浆，像河流和海流一样不停地奔流。但是这团热核心旋转的速率和它外表地壳的速率不同，因此产生了磁场。

B.所有的磁场都有两极，分别称为北极磁和南极磁。地球的南北磁极靠近地理上的南北极，但并不与南北极重叠。

C.当两个磁极的北极端彼此靠近，会有排斥现象，南极端的反应也一样，而北极的一端却会吸引磁铁的南极端，反之亦然。

D.磁铁拥有“同极相斥，异极相吸”的特征，正是指南针运作的原理。

◆下列人物（从左至右为郦道元、徐霞客、郑成功、麦哲伦）需要使用罗盘（指南针）吗？为什么？

◆互动反馈

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在“磁场探究”活动中，我们小组的主要分歧是哪个问题，最后怎么解决的？(www.xing528.com)

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2.制作指南针

◆准备材料。

可以用关键词“指南针制作”在网上搜索，看看制作指南针需要些什么材料。比如：硬纸板、大头针、回形针、吸铁石、剪刀、双面胶、透明胶、圆规等。我们准备的材料是：__________________________________________________________

◆制作过程如下（先做什么，后做什么，按顺序记录）。

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◆下面右边方框内是我们小组的作品（画或贴照片）。

◆互动反馈

通过与别的小组对比，双方指南针的优缺点是（材料、外观和实用性）：____________________________________________________

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北斗卫星导航系统

中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第55颗导航卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，至此，北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成。

探究学习

1.北斗系统探究

北斗系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。

◆空间段由哪些卫星组成？

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◆地面段由哪些站组成？

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◆用户段包括哪些产品？

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2.亲子活动：导航探究

北斗卫星导航系统App是一款免费的私人定位导航服务软件。北斗卫星导航系统App支持手机北斗卫星导航、手机导航定位、地图查询等功能，为用户提供专业、精准的定位导航服务。同时，北斗卫星导航系统App还能监测道路拥堵情况，让你选择合适的出行路线，对用户的出行带来了极大的帮助，还能查询同伴的大致位置。

◆和家人一道，准备一部手机，看看手机里是否有北斗卫星导航App，如果没有，可以下载安装这个App。我们用（称谓______）______的手机进行探究。

◆目前国内生产的手机，都装有兼容北斗和GPS的双模芯片，所以，不下载北斗卫星导航App，其实也能享受北斗卫星导航系统的服务。我们在手机的导航App（名称）___________中设置了从家里到学校的路线，选择公交地铁、骑行、步行三种方式，看看App给出的三种出行方式各需多少时间。然后我们利用上学和放学的机会，验证一下乘坐公交（哪路公交车或哪号地铁）___需要____小时；骑行需要____小时；步行需要____小时。其中误差最大的是________方式。（注意：时间要求精确到分）

◆互动反馈

我与________同学就导航探究活动进行了交流，我们两人相同与不相同的感受是：____________________________________________________________________

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嫦娥四号探测器

嫦娥四号探测器，简称“四号星”，是嫦娥三号的备份星。它由着陆器与巡视器组成，巡视器命名为“玉兔二号”。2018年12月8日，嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射，作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着陆月球表面，继续更深层次、更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月球的档案资料。2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极附近的艾特肯盆地。月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测；同年1月11日，嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器完成两器互拍，达到工程既定目标，标志着嫦娥四号任务圆满成功。

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1.嫦娥四号探究

嫦娥四号探测器的目的地是月球背面，后续经历地月转移、近月制动、环月飞行之后，嫦娥四号探测器实现了人类首次月球背面软着陆，开展月球背面就位探测及巡视探测。

◆上面三张图中物品名称从左至右分别是：左图：________________________

中图：_______________右图：_______________

◆左图和中图分别是谁拍摄的？

左图是________________拍摄的；中图是________________拍摄的。

◆20世纪50年代开始，发射到月球的探测器和轨道器有多少个？嫦娥四号首次在月球背面着陆和就位巡视，有什么意义（可从了解月球背面的特定信息和这些信息有什么用等方面思考）？

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◆互动反馈

我们小组对嫦娥四号首次在月球背面着陆和就位巡视意义的思考，比较集中的看法是：_________________________________________________________________

2.高程图探究

月球分为三大地体，即克里普岩地体、斜长高地岩地体、艾特肯盆地地体。前两个地体都已经被巡视探测过，只有艾特肯盆地地体没有被近距离巡视探测，此次探测在科学上应该会有很多新发现。了解月球上的地形，需要月球“高程图”。

◆请想办法解释名词“高程图”。

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◆请在上面的月球高程图上用一个小圆圈画出嫦娥四号着陆的大致地点，并说明理由：______________________________________________________________

◆比较月球正面和背面的高程图，说明月球正面和背面的地形特征。

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◆互动反馈

我们小组对高程图了解得比较好的同学有：_______________________________

生涯规划

地球物理学是以地球为对象的一门应用物理学，包含许多分支学科，涉及海、陆、空三界，是天文、物理、化学、地质学之间的一门边缘科学。

地球物理学专业培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究和应用基础研究的基本训练，具有较好的科学素养及初步教学、研究能力，能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。

地球物理学专业学生主要学习地球物理学方面的基本理论和基本知识，受到基础研究和应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，掌握地球深部构造、地震预测、地球物理工程、能源及矿产资源勘察等研究与开发的基本技能。

我国开设地球物理学专业的主要学校是：

◆我对地球物理学专业的看法是：_____________________________________

◆互动反馈

我们小组对地球物理学专业相同和不相同的看法是：______________________

活动评价表

评价等级：优、良、中、差