人类对岩石的开发利用-教学设计

教学设计课题名称：人类对岩石的开发利用教学重点、难点：举例说明岩石开发利用，以及不同社会发展阶段，人类对岩石开发利用的情况，以引导学生建立时间和空间两个维度，理解人类对岩石开发利用，树立发展的思想，树立人地协调的观念。教学过程：各位同学大家好，今天我们一起来学习人类对岩石的开发利用。导入三峡工程举世瞩目，是迄今世界上综合效益最大的水利枢纽，在发挥巨大的防洪效益和航运效益的同时，还具有很强的抗旱功能、发电功能。那同学们知道，三峡大坝的基石选用的哪类岩石吗？选用的花岗岩。因为花岗岩质地坚硬、力学强度高，抗震、抗压能力强，岩体透水性微弱，是修建大坝的理想岩石。请同学们结合生活实际，举例说明人类对岩石的开发和利用。大家可能会想到古埃及文明的象征——金字塔；我们中国雄伟的万里长城，还有莫高窟；人民英雄纪念碑；秀丽的山川；我们常用的矿物、燃料——例如铁、铜、煤、石油、天然气等；藏着地球历史故事的化石；绚烂多彩的宝玉石；这些都和人类对岩石的开发利用密切相关。过渡从人类漫长的发展历程来看，岩石和我们的生产生活密切相关。人类开发利用岩石，创造了丰富多彩的生产资料和生活资料。正因为人类活动和地理环境之间的关系具有明显阶段性。所以，不同的发展阶段人类对岩石的开发和利用必然存在差异性。依据生产力发展水平由低到高，我们分为原始社会、农业社会、工业社会、后工业化社会4个阶段来研究人类对岩石的开发和利用。一、原始社会人类对岩石的开发利用我们首先研究原始社会人类对岩石的开发利用。在原始社会，人们的衣食住行极大地依赖于自然地理环境。他们以采集和狩猎为生，为适应自然环境，要逐水草而居，往往没有固定的居住点。例如，在华北地区，原始人大多生活在太行山麓和山东丘陵上，这些地区往往动植物资源相对密集，便于采集和狩猎。人们多选择一些天然的岩洞作为主要的居住场所，躲避危险。示意图显示的是人们在天然洞穴里生活的场景。在这个阶段，人们尝试使用石头，并制成简单的工具，帮助其维持生存。初期多选择自然环境中的天然石块。人们在长期的使用中发现石块上的锐缘或楞角，对于狩猎和切割有特殊效果，于是启发人们打击石块，使之形成有尖角和锐边的工具。这时期出现了大量的打制石器。随着时间的推移，人们对石头的加工由粗到精。根据用途不同来选择和制作不同形状的石器，有的用来砍伐树木以利采摘，有的用来挖掘地下可食根块，有的用来切割猎物，有的则用来狩猎。大部分石器为打制，少数石器已经磨制，有些石器已非常接近农具形状。用石料制作各种工具，在不同时期有着不同的加工技术和方法，这中间也存在着一个相当漫长而复杂的发展演变过程。人们从最初不加选择地使用天然石块，到初步打制，再到同时打制和磨制，再到对石料进行选择，根据石料确定加工对象和加工方法。制作石器的技术从摸索到成熟。石器的打制，还可能是人类发明利用火的源头：打制石器时发出的火花，可能是古人获取火种的来源之一。人们正是依靠这些简单的石头工具逐步打开了农业的大门。二、农业社会人类对岩石的开发利用进入到农业社会时期，人地关系发生了变化。人类开始改造地理环境。人们开发利用岩石制作的农具其功能定位更加清晰，对石料也有了进一步的认识。利用石头可以制作石杵、石转磨这样的农具。利用这样的农具可以进一步加工食材。我们以良渚古城为案例，来探究5000多年前，人们对岩石的开发和利用。良渚古城，于北京时间2019年7月被成功列入《世界遗产名录》，成为我国的第55处世界遗产。世界遗产委员会认为，良渚古城遗址展现了一个存在于中国新石器时代晚期的以稻作农业为经济支撑、并存在社会分化和统一信仰体系的早期区域性国家形态。考古学家经历82年的考古发现，当时人们开发利用岩石制成了大批新石器时代的黑陶和石器。利用岩石磨光钻孔形成农具——石犁；发现和确认人们利用岩石修筑了良渚古城外围的水利系统，是中国目前发现最早的大型水利工程，拥有世界上最早的拦洪水坝，这些发现让我们深刻体会到，基于当时的生产力发展水平，人们积极地探索如何适应自然，改造自然环境。由原始社会发展到农业社会，人们制作农具的技术水平不断提高，对石制品的功能定位更加清晰，开发利用岩石的领域更广。人们开发利用岩石来记载良渚文化，在良渚古城发现了大量象征良渚文化的玉牌、玉琮。一直以来，中华文明的起源和早期发展没有文字直接记载下来，口说无凭。良渚古城发现的大量利用岩石创造的生产资料和生活资料，就是证明“五千年文明”的实际存在的最重要的实证之一。我们再以贵州的石头寨为案例，来了解农业社会时期，人们利用石头建造房屋的情况。有着600多年历史的石头寨，位于贵州安顺市镇宁布依族苗族自治县黄果树镇。传说是600年前有一姓伍的布依人到此定居逐步繁衍而成寨的。全寨的石屋依山修建，层层叠叠，鳞次栉比，布局竟然有序。房屋建筑经久牢固，不光是房屋，村寨中几乎一切东西都是用石料制成，桥梁、街道、院墙、房顶，乃至布依族人家用的一桌一凳，一磨一缸，也是用石头制成的。请同学们思考：1.对比原始社会，农业社会石头房屋的出现，反映出人们的居住方式发生了怎样的变化？由居无定所转变为定居思考2：试着从地理的角度分析石头寨修建的条件？这一问题，我们要从自然地理条件和人文地理条件两方面综合分析。从自然地理条件分析：贵州多山地，提供天然石料，可以就地取材，造价低廉；节约木材，不怕火灾；冬暖夏凉。从人文地理条件分析：人类在长期建筑实践中造就了大批的能工巧匠，石头建筑水平得以不断提高。通过以上案例分析，发现，伴随着人类文明的进步，进入到农业社会。由采集狩猎为主、无固定居所，到开始农耕、定居。这些变化都离不开对岩石的开发和利用。在华北地区，人们从地势较高的地区迁到平坦、肥沃的平原，开始耕作。创造了丰富多彩的生产资料、生活资料。人类对地理环境的认知逐步加深，懂得因地制宜地利用和改造地理环境，人地间的关系也在逐步变化。三、工业社会人类对岩石的开发利用下面我们一起研究工业社会人类对岩石的开发和利用。进入到工业社会，人类的生产和生活对各种资源的开发和利用程度逐步深入，利用优越的地理位置或交通条件来快速的发展经济。本课我们重点谈人类对岩石中化石燃料的使用。化石燃料主要分为石油、天然气、煤炭、油页岩四大类。地质学家通过对地层的研究发现，中国重要的成煤时期为晚古生代。我国著名地质学家李四光，先后发现我国大庆、胜利、大港、华北、江汉等油田。这些重要的发现都和岩石的开发密不可分。我国依托能源矿产快速发展的城市有很多：依托石油发展的城市——克拉玛依、大庆、东营等。依托煤炭发展的城市——大同、攀枝花、六盘水、开滦等。黄河三角洲储藏着丰富的石油资源。以不断“生长”的资源型城市东营为案例，来分析石油的开发和利用对城市影响。随着油田的开发，东营市应运发展起来。成为了新兴的工业城市，形成了大型的石油化工企业，形成多种工业生产部门。请同学们思考？1.你认为石油资源会不会耗竭？答案是肯定的。石油资源会耗竭。因为石油资源是非可再生资源，它们的生成需要亿万年的时间并且具备一定的地质条件，就其总量来说用一点，少一点，加之人类消耗石油矿物燃料在快速增长，所以石油最终会耗竭。2.如果石油资源开采完了，会对人类活动产生哪些影响？石油不仅是人类优质的能源，更重要的是优质的化工原料，所以石油资源耗竭会影响化学工业的发展和生产、生活所需的能源，进而影响人们正常的生产和生活。3.东营在油田开采过程中，勘察、钻井对当地土地造成的影响很大，石油泄漏更是对土壤、地下水造成严重污染，试提出合理的治理措施？说明人类在开发利用资源的同时，也会破环环境。为保证可持续发展，要全面加强生态建设，保护油井区的生态环境；要做好长远的土地复垦规划；实施节能减排；全面治理环境污染等。不仅是石油资源，煤炭的开发和利用也会产生严重的环境问题。例如，煤炭在开采的过程中会破坏地表，如果是露天开矿，容易引发滑坡崩塌；井下采煤会导致采空区的地面塌陷，煤炭堆放，同时要占用土地；废渣可能会自燃；矿山排水造成水土环境污染等等。在煤炭的运输与存放环节中，可能会污染空气水与土壤，煤炭的堆放要占用土地，可能会破坏景观，造成污染。在煤炭的利用过程中，会产生大量的二氧化碳、粉尘等多种大气污染物。总的来说，人类在开发利用岩石中的化石燃料的同时，给环境带来严重污染。为了使人地关系能够协调发展，我们可以考虑以下措施来合理开发和利用化石燃料。采用科学的方法进行开采；环保措施与工程措施同时设计；保护耕地，合理利用土地；对化石燃料进行深加工和精加工；实行能源结构改革，在化石燃料中尽可能使用天然气。随着探测、开发技术的进步，人类对岩石的开发和利用不仅停留在陆地。对海洋中岩石的开发利用也在加深。海洋资源开发的领域大大拓宽和加深。据初步测算，海洋中的石油、锰、镍、铜、钴等矿产储量远比大陆丰富。美国、日本、英国、德国等国家已经开始采掘海底锰矿。剖开来看，发现这种团块是以岩石碎屑，动、植物残骸的细小颗粒，鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的葱头。由此，这种团块被命名为“锰结核”。锰结核含有铁、锰、铜、钴、镍等50多种金属元素、稀土元素和放射性元素，尤其是锰、铜、钴、镍的含量很高。四、原始社会人类对岩石的开发利用进入到后工业化阶段，人类活动在积极地探索谋求人地和谐之路。新技术快速兴起，人们开发利用岩石而研发的新材料层出不穷。在此，我们重点介绍两种和岩石有关的材料，钛和石墨烯。钛是一种物理性能优良、化学性能稳定的材料。钛及其合金强度高、比重小，耐海水腐蚀。占地球表面积约71%的海洋中蕴藏着丰富的资源，开发海洋、利用海洋，让海洋成为人类巨大财富的源泉，这已成为人们多年来努力的方向之一。海上钻井平台是实施海底油气勘探和开采的工作基地，钛及其合金用于海上钻井平台的建设，可以极大地减小海水对钻井平台的腐蚀。可以很好地满足人们在海洋工程方面应用的要求。目前钛已经在海洋油气开发、海港建筑、沿海发电站、海水淡化、船舶等领域取得了广泛的应用。接下来，我们通过杭州大剧院这一案例，来进一步探究人类对钛的应用。杭州大剧院是我国首个用钛复合板装饰的大型建筑屋面工程。建设地点原选在西湖边，屋盖的外饰面材料原设计为铝。后来建筑地点更改到钱塘江后，经专家比选确定采用进口钛复合板作为杭州大剧院大型屋盖表面的饰面材料。一个建筑处在某环境中，其外表面必然受到该区域诸多自然环境因素的直接作用与影响。受自然界中的阳光、空气、雨、风、霜、雷电、冰雹、地震以及酸雨、尘埃和大气中各种悬浮物等长期的作用。根据区域环境条件的不同，选择相应的建筑外表面材料，以抵御自然环境因素对建筑物的影响，是建筑设计师十分关注的课题之一。从钛、不锈钢、铜三种金属材料耐各种大气腐蚀的对比来看，钛耐腐蚀性最优。请同学们思考，从自然环境的角度分析，杭州大剧院屋盖表面选择钛合金的原因？1.江水和大气中含有海水盐分，增加了对建筑的腐蚀强度。2.钱塘江边多雾，大气水分循环快，沿江地域开阔，阳光辐射较强，昼夜温差大。通过这些小案例发现，人类开发利用岩石获取的新材料，应用在生产生活上，可以促进人地协调发展。钛合金制品在我们日常的生活中越来越常见。医用钛合金，因为其生物相容性好这一独特的优势，因此在医学领域获得广泛青睐。我们再来一起了解新材料石墨烯。石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，硬度超过钻石，像橡胶一样可以伸展。它的导电和导热性能超过任何铜线，重量几乎为零。2018年10月，华为的一条新闻轰动一时。如今的智能手机，性能已经不再是制约手机发展的首要问题，而是散热。因为在其它条件不变的情况下，手机处理器的性能越强，其所带来的功耗增加也就越大，手机就会越热。因此，对于手机本身散热的要求就更高。7.2英寸的大屏幕面积，其手机内部空间也相应增大，所以华为新设备配备了5000毫安时的大电池，并且首次把华为自研的“石墨烯薄膜冷却技术”和之前的“蒸汽室冷却设计”相结合，更好地使手机散热。石墨烯不仅在手机上得到了应用。很多新能源汽车的生产商，例如广汽在积极开发新能源石墨烯电池。期待实现超级快充电池。我们特别期待石墨烯电池能够量产，在新能源汽车上得到更好的应用。就可以大大减少化石燃料的使用，为保护全球的生态环境贡献力量。新技术、新材料应用在更多的领域。为人类创造更多的生产资料、生活资料。目前利用石墨烯在积极开发的产品有：石墨烯可以做成化学传感器、石墨烯可以用来制作晶体管、石墨烯可以做成柔性显示屏、石墨烯可以用来做新能源电池。课堂小结：我们对本课进行小结，伴随着生产力的进步，人类对岩石的开发和利用程度越来越深，开发利用岩石获得的新材料在人类社会的应用领域也逐步拓宽，创造了丰富多彩的生产资料、生活资料。这可能会进一步改变人类社会的面貌，给人类带来很多的便利，推动人类社会向前发展，人地关系产生新的变化。但是，人类在开发利用岩石的同时必然消耗资源、污染环境，为促进人地协调发展，我们必须走可持续发展之路。课堂练习：在生产、生活中，人们开发利用岩石，对岩石进行雕刻，形成了很多精美的雕塑物。1.对比以下各类岩石，哪种岩石是雕塑的最好材料（）A.砾岩B.砂岩C.花岗岩D.石灰岩。调动已有的知识，砾岩、砂岩、石灰岩都属于沉积岩，较花岗岩硬度不高，且不宜长时间保存，在自然环境中易被风化侵蚀，被酸碱物质腐蚀，不宜做雕塑的材料，所以这三个选项都不正确。2.以下关于岩石开发利用的说法，正确的是（）A.岩石和矿物是取之不尽，用之不竭的。这种说法不正确，因为岩石中蕴藏的大量矿物、燃料都属于非可再生资源。B.岩石在大气、水、生物作用下，不会发生变化。这一说法不正确，岩石在大气、水、生物的参与下其物理性状和化学性质会发生变化。C