人類對巖石的開發(fā)利用-教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)課題名稱：人類對巖石的開發(fā)利用教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：舉例說明巖石開發(fā)利用，以及不同社會發(fā)展階段，人類對巖石開發(fā)利用的情況，以引導(dǎo)學(xué)生建立時間和空間兩個維度，理解人類對巖石開發(fā)利用，樹立發(fā)展的思想，樹立人地協(xié)調(diào)的觀念。教學(xué)過程：各位同學(xué)大家好，今天我們一起來學(xué)習(xí)人類對巖石的開發(fā)利用。導(dǎo)入三峽工程舉世矚目，是迄今世界上綜合效益最大的水利樞紐，在發(fā)揮巨大的防洪效益和航運(yùn)效益的同時，還具有很強(qiáng)的抗旱功能、發(fā)電功能。那同學(xué)們知道，三峽大壩的基石選用的哪類巖石嗎？選用的花崗巖。因?yàn)榛◢弾r質(zhì)地堅(jiān)硬、力學(xué)強(qiáng)度高，抗震、抗壓能力強(qiáng)，巖體透水性微弱，是修建大壩的理想巖石。請同學(xué)們結(jié)合生活實(shí)際，舉例說明人類對巖石的開發(fā)和利用。大家可能會想到古埃及文明的象征——金字塔；我們中國雄偉的萬里長城，還有莫高窟；人民英雄紀(jì)念碑；秀麗的山川；我們常用的礦物、燃料——例如鐵、銅、煤、石油、天然氣等；藏著地球歷史故事的化石；絢爛多彩的寶玉石；這些都和人類對巖石的開發(fā)利用密切相關(guān)。過渡從人類漫長的發(fā)展歷程來看，巖石和我們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)。人類開發(fā)利用巖石，創(chuàng)造了豐富多彩的生產(chǎn)資料和生活資料。正因?yàn)槿祟惢顒雍偷乩憝h(huán)境之間的關(guān)系具有明顯階段性。所以，不同的發(fā)展階段人類對巖石的開發(fā)和利用必然存在差異性。依據(jù)生產(chǎn)力發(fā)展水平由低到高，我們分為原始社會、農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會、后工業(yè)化社會4個階段來研究人類對巖石的開發(fā)和利用。一、原始社會人類對巖石的開發(fā)利用我們首先研究原始社會人類對巖石的開發(fā)利用。在原始社會，人們的衣食住行極大地依賴于自然地理環(huán)境。他們以采集和狩獵為生，為適應(yīng)自然環(huán)境，要逐水草而居，往往沒有固定的居住點(diǎn)。例如，在華北地區(qū)，原始人大多生活在太行山麓和山東丘陵上，這些地區(qū)往往動植物資源相對密集，便于采集和狩獵。人們多選擇一些天然的巖洞作為主要的居住場所，躲避危險。示意圖顯示的是人們在天然洞穴里生活的場景。在這個階段，人們嘗試使用石頭，并制成簡單的工具，幫助其維持生存。初期多選擇自然環(huán)境中的天然石塊。人們在長期的使用中發(fā)現(xiàn)石塊上的銳緣或楞角，對于狩獵和切割有特殊效果，于是啟發(fā)人們打擊石塊，使之形成有尖角和銳邊的工具。這時期出現(xiàn)了大量的打制石器。隨著時間的推移，人們對石頭的加工由粗到精。根據(jù)用途不同來選擇和制作不同形狀的石器，有的用來砍伐樹木以利采摘，有的用來挖掘地下可食根塊，有的用來切割獵物，有的則用來狩獵。大部分石器為打制，少數(shù)石器已經(jīng)磨制，有些石器已非常接近農(nóng)具形狀。用石料制作各種工具，在不同時期有著不同的加工技術(shù)和方法，這中間也存在著一個相當(dāng)漫長而復(fù)雜的發(fā)展演變過程。人們從最初不加選擇地使用天然石塊，到初步打制，再到同時打制和磨制，再到對石料進(jìn)行選擇，根據(jù)石料確定加工對象和加工方法。制作石器的技術(shù)從摸索到成熟。石器的打制，還可能是人類發(fā)明利用火的源頭：打制石器時發(fā)出的火花，可能是古人獲取火種的來源之一。人們正是依靠這些簡單的石頭工具逐步打開了農(nóng)業(yè)的大門。二、農(nóng)業(yè)社會人類對巖石的開發(fā)利用進(jìn)入到農(nóng)業(yè)社會時期，人地關(guān)系發(fā)生了變化。人類開始改造地理環(huán)境。人們開發(fā)利用巖石制作的農(nóng)具其功能定位更加清晰，對石料也有了進(jìn)一步的認(rèn)識。利用石頭可以制作石杵、石轉(zhuǎn)磨這樣的農(nóng)具。利用這樣的農(nóng)具可以進(jìn)一步加工食材。我們以良渚古城為案例，來探究5000多年前，人們對巖石的開發(fā)和利用。良渚古城，于北京時間2019年7月被成功列入《世界遺產(chǎn)名錄》，成為我國的第55處世界遺產(chǎn)。世界遺產(chǎn)委員會認(rèn)為，良渚古城遺址展現(xiàn)了一個存在于中國新石器時代晚期的以稻作農(nóng)業(yè)為經(jīng)濟(jì)支撐、并存在社會分化和統(tǒng)一信仰體系的早期區(qū)域性國家形態(tài)?？脊艑W(xué)家經(jīng)歷82年的考古發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時人們開發(fā)利用巖石制成了大批新石器時代的黑陶和石器。利用巖石磨光鉆孔形成農(nóng)具——石犁；發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)人們利用巖石修筑了良渚古城外圍的水利系統(tǒng)，是中國目前發(fā)現(xiàn)最早的大型水利工程，擁有世界上最早的攔洪水壩，這些發(fā)現(xiàn)讓我們深刻體會到，基于當(dāng)時的生產(chǎn)力發(fā)展水平，人們積極地探索如何適應(yīng)自然，改造自然環(huán)境。由原始社會發(fā)展到農(nóng)業(yè)社會，人們制作農(nóng)具的技術(shù)水平不斷提高，對石制品的功能定位更加清晰，開發(fā)利用巖石的領(lǐng)域更廣。人們開發(fā)利用巖石來記載良渚文化，在良渚古城發(fā)現(xiàn)了大量象征良渚文化的玉牌、玉琮。一直以來，中華文明的起源和早期發(fā)展沒有文字直接記載下來，口說無憑。良渚古城發(fā)現(xiàn)的大量利用巖石創(chuàng)造的生產(chǎn)資料和生活資料，就是證明“五千年文明”的實(shí)際存在的最重要的實(shí)證之一。我們再以貴州的石頭寨為案例，來了解農(nóng)業(yè)社會時期，人們利用石頭建造房屋的情況。有著600多年歷史的石頭寨，位于貴州安順市鎮(zhèn)寧布依族苗族自治縣黃果樹鎮(zhèn)。傳說是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，層層疊疊，鱗次櫛比，布局竟然有序。房屋建筑經(jīng)久牢固，不光是房屋，村寨中幾乎一切東西都是用石料制成，橋梁、街道、院墻、房頂，乃至布依族人家用的一桌一凳，一磨一缸，也是用石頭制成的。請同學(xué)們思考：1.對比原始社會，農(nóng)業(yè)社會石頭房屋的出現(xiàn)，反映出人們的居住方式發(fā)生了怎樣的變化？由居無定所轉(zhuǎn)變?yōu)槎ň铀伎?：試著從地理的角度分析石頭寨修建的條件？這一問題，我們要從自然地理?xiàng)l件和人文地理?xiàng)l件兩方面綜合分析。從自然地理?xiàng)l件分析：貴州多山地，提供天然石料，可以就地取材，造價低廉；節(jié)約木材，不怕火災(zāi)；冬暖夏涼。從人文地理?xiàng)l件分析：人類在長期建筑實(shí)踐中造就了大批的能工巧匠，石頭建筑水平得以不斷提高。通過以上案例分析，發(fā)現(xiàn)，伴隨著人類文明的進(jìn)步，進(jìn)入到農(nóng)業(yè)社會。由采集狩獵為主、無固定居所，到開始農(nóng)耕、定居。這些變化都離不開對巖石的開發(fā)和利用。在華北地區(qū)，人們從地勢較高的地區(qū)遷到平坦、肥沃的平原，開始耕作。創(chuàng)造了豐富多彩的生產(chǎn)資料、生活資料。人類對地理環(huán)境的認(rèn)知逐步加深，懂得因地制宜地利用和改造地理環(huán)境，人地間的關(guān)系也在逐步變化。三、工業(yè)社會人類對巖石的開發(fā)利用下面我們一起研究工業(yè)社會人類對巖石的開發(fā)和利用。進(jìn)入到工業(yè)社會，人類的生產(chǎn)和生活對各種資源的開發(fā)和利用程度逐步深入，利用優(yōu)越的地理位置或交通條件來快速的發(fā)展經(jīng)濟(jì)。本課我們重點(diǎn)談人類對巖石中化石燃料的使用?；剂现饕譃槭汀⑻烊粴?、煤炭、油頁巖四大類。地質(zhì)學(xué)家通過對地層的研究發(fā)現(xiàn)，中國重要的成煤時期為晚古生代。我國著名地質(zhì)學(xué)家李四光，先后發(fā)現(xiàn)我國大慶、勝利、大港、華北、江漢等油田。這些重要的發(fā)現(xiàn)都和巖石的開發(fā)密不可分。我國依托能源礦產(chǎn)快速發(fā)展的城市有很多：依托石油發(fā)展的城市——克拉瑪依、大慶、東營等。依托煤炭發(fā)展的城市——大同、攀枝花、六盤水、開灤等。黃河三角洲儲藏著豐富的石油資源。以不斷“生長”的資源型城市東營為案例，來分析石油的開發(fā)和利用對城市影響。隨著油田的開發(fā)，東營市應(yīng)運(yùn)發(fā)展起來。成為了新興的工業(yè)城市，形成了大型的石油化工企業(yè)，形成多種工業(yè)生產(chǎn)部門。請同學(xué)們思考？1.你認(rèn)為石油資源會不會耗竭？答案是肯定的。石油資源會耗竭。因?yàn)槭唾Y源是非可再生資源，它們的生成需要億萬年的時間并且具備一定的地質(zhì)條件，就其總量來說用一點(diǎn)，少一點(diǎn)，加之人類消耗石油礦物燃料在快速增長，所以石油最終會耗竭。2.如果石油資源開采完了，會對人類活動產(chǎn)生哪些影響？石油不僅是人類優(yōu)質(zhì)的能源，更重要的是優(yōu)質(zhì)的化工原料，所以石油資源耗竭會影響化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)、生活所需的能源，進(jìn)而影響人們正常的生產(chǎn)和生活。3.東營在油田開采過程中，勘察、鉆井對當(dāng)?shù)赝恋卦斐傻挠绊懞艽螅托孤└菍ν寥?、地下水造成?yán)重污染，試提出合理的治理措施？說明人類在開發(fā)利用資源的同時，也會破環(huán)環(huán)境。為保證可持續(xù)發(fā)展，要全面加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，保護(hù)油井區(qū)的生態(tài)環(huán)境；要做好長遠(yuǎn)的土地復(fù)墾規(guī)劃；實(shí)施節(jié)能減排；全面治理環(huán)境污染等。不僅是石油資源，煤炭的開發(fā)和利用也會產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境問題。例如，煤炭在開采的過程中會破壞地表，如果是露天開礦，容易引發(fā)滑坡崩塌；井下采煤會導(dǎo)致采空區(qū)的地面塌陷，煤炭堆放，同時要占用土地；廢渣可能會自燃；礦山排水造成水土環(huán)境污染等等。在煤炭的運(yùn)輸與存放環(huán)節(jié)中，可能會污染空氣水與土壤，煤炭的堆放要占用土地，可能會破壞景觀，造成污染。在煤炭的利用過程中，會產(chǎn)生大量的二氧化碳、粉塵等多種大氣污染物?？偟膩碚f，人類在開發(fā)利用巖石中的化石燃料的同時，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。為了使人地關(guān)系能夠協(xié)調(diào)發(fā)展，我們可以考慮以下措施來合理開發(fā)和利用化石燃料。采用科學(xué)的方法進(jìn)行開采；環(huán)保措施與工程措施同時設(shè)計(jì)；保護(hù)耕地，合理利用土地；對化石燃料進(jìn)行深加工和精加工；實(shí)行能源結(jié)構(gòu)改革，在化石燃料中盡可能使用天然氣。隨著探測、開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，人類對巖石的開發(fā)和利用不僅停留在陸地。對海洋中巖石的開發(fā)利用也在加深。海洋資源開發(fā)的領(lǐng)域大大拓寬和加深。據(jù)初步測算，海洋中的石油、錳、鎳、銅、鈷等礦產(chǎn)儲量遠(yuǎn)比大陸豐富。美國、日本、英國、德國等國家已經(jīng)開始采掘海底錳礦。剖開來看，發(fā)現(xiàn)這種團(tuán)塊是以巖石碎屑，動、植物殘骸的細(xì)小顆粒，鯊魚牙齒等為核心，呈同心圓一層一層長成的，像一塊切開的蔥頭。由此，這種團(tuán)塊被命名為“錳結(jié)核”。錳結(jié)核含有鐵、錳、銅、鈷、鎳等50多種金屬元素、稀土元素和放射性元素，尤其是錳、銅、鈷、鎳的含量很高。四、原始社會人類對巖石的開發(fā)利用進(jìn)入到后工業(yè)化階段，人類活動在積極地探索謀求人地和諧之路。新技術(shù)快速興起，人們開發(fā)利用巖石而研發(fā)的新材料層出不窮。在此，我們重點(diǎn)介紹兩種和巖石有關(guān)的材料，鈦和石墨烯。鈦是一種物理性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定的材料。鈦及其合金強(qiáng)度高、比重小，耐海水腐蝕。占地球表面積約71%的海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，開發(fā)海洋、利用海洋，讓海洋成為人類巨大財(cái)富的源泉，這已成為人們多年來努力的方向之一。海上鉆井平臺是實(shí)施海底油氣勘探和開采的工作基地，鈦及其合金用于海上鉆井平臺的建設(shè)，可以極大地減小海水對鉆井平臺的腐蝕?？梢院芎玫貪M足人們在海洋工程方面應(yīng)用的要求。目前鈦已經(jīng)在海洋油氣開發(fā)、海港建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化、船舶等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。接下來，我們通過杭州大劇院這一案例，來進(jìn)一步探究人類對鈦的應(yīng)用。杭州大劇院是我國首個用鈦復(fù)合板裝飾的大型建筑屋面工程。建設(shè)地點(diǎn)原選在西湖邊，屋蓋的外飾面材料原設(shè)計(jì)為鋁。后來建筑地點(diǎn)更改到錢塘江后，經(jīng)專家比選確定采用進(jìn)口鈦復(fù)合板作為杭州大劇院大型屋蓋表面的飾面材料。一個建筑處在某環(huán)境中，其外表面必然受到該區(qū)域諸多自然環(huán)境因素的直接作用與影響。受自然界中的陽光、空氣、雨、風(fēng)、霜、雷電、冰雹、地震以及酸雨、塵埃和大氣中各種懸浮物等長期的作用。根據(jù)區(qū)域環(huán)境條件的不同，選擇相應(yīng)的建筑外表面材料，以抵御自然環(huán)境因素對建筑物的影響，是建筑設(shè)計(jì)師十分關(guān)注的課題之一。從鈦、不銹鋼、銅三種金屬材料耐各種大氣腐蝕的對比來看，鈦耐腐蝕性最優(yōu)。請同學(xué)們思考，從自然環(huán)境的角度分析，杭州大劇院屋蓋表面選擇鈦合金的原因？1.江水和大氣中含有海水鹽分，增加了對建筑的腐蝕強(qiáng)度。2.錢塘江邊多霧，大氣水分循環(huán)快，沿江地域開闊，陽光輻射較強(qiáng)，晝夜溫差大。通過這些小案例發(fā)現(xiàn)，人類開發(fā)利用巖石獲取的新材料，應(yīng)用在生產(chǎn)生活上，可以促進(jìn)人地協(xié)調(diào)發(fā)展。鈦合金制品在我們?nèi)粘５纳钪性絹碓匠Ｒ?。醫(yī)用鈦合金，因?yàn)槠渖锵嗳菪院眠@一獨(dú)特的優(yōu)勢，因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛青睞。我們再來一起了解新材料石墨烯。石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料，是碳的二維結(jié)構(gòu)，硬度超過鉆石，像橡膠一樣可以伸展。它的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能超過任何銅線，重量幾乎為零。2018年10月，華為的一條新聞轟動一時。如今的智能手機(jī)，性能已經(jīng)不再是制約手機(jī)發(fā)展的首要問題，而是散熱。因?yàn)樵谄渌鼦l件不變的情況下，手機(jī)處理器的性能越強(qiáng)，其所帶來的功耗增加也就越大，手機(jī)就會越熱。因此，對于手機(jī)本身散熱的要求就更高。7.2英寸的大屏幕面積，其手機(jī)內(nèi)部空間也相應(yīng)增大，所以華為新設(shè)備配備了5000毫安時的大電池，并且首次把華為自研的“石墨烯薄膜冷卻技術(shù)”和之前的“蒸汽室冷卻設(shè)計(jì)”相結(jié)合，更好地使手機(jī)散熱。石墨烯不僅在手機(jī)上得到了應(yīng)用。很多新能源汽車的生產(chǎn)商，例如廣汽在積極開發(fā)新能源石墨烯電池。期待實(shí)現(xiàn)超級快充電池。我們特別期待石墨烯電池能夠量產(chǎn)，在新能源汽車上得到更好的應(yīng)用。就可以大大減少化石燃料的使用，為保護(hù)全球的生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)力量。新技術(shù)、新材料應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。為人類創(chuàng)造更多的生產(chǎn)資料、生活資料。目前利用石墨烯在積極開發(fā)的產(chǎn)品有：石墨烯可以做成化學(xué)傳感器、石墨烯可以用來制作晶體管、石墨烯可以做成柔性顯示屏、石墨烯可以用來做新能源電池。課堂小結(jié)：我們對本課進(jìn)行小結(jié)，伴隨著生產(chǎn)力的進(jìn)步，人類對巖石的開發(fā)和利用程度越來越深，開發(fā)利用巖石獲得的新材料在人類社會的應(yīng)用領(lǐng)域也逐步拓寬，創(chuàng)造了豐富多彩的生產(chǎn)資料、生活資料。這可能會進(jìn)一步改變?nèi)祟惿鐣拿婷?，給人類帶來很多的便利，推動人類社會向前發(fā)展，人地關(guān)系產(chǎn)生新的變化。但是，人類在開發(fā)利用巖石的同時必然消耗資源、污染環(huán)境，為促進(jìn)人地協(xié)調(diào)發(fā)展，我們必須走可持續(xù)發(fā)展之路。課堂練習(xí)：在生產(chǎn)、生活中，人們開發(fā)利用巖石，對巖石進(jìn)行雕刻，形成了很多精美的雕塑物。1.對比以下各類巖石，哪種巖石是雕塑的最好材料（）A.礫巖B.砂巖C.花崗巖D.石灰?guī)r。調(diào)動已有的知識，礫巖、砂巖、石灰?guī)r都屬于沉積巖，較花崗巖硬度不高，且不宜長時間保存，在自然環(huán)境中易被風(fēng)化侵蝕，被酸堿物質(zhì)腐蝕，不宜做雕塑的材料，所以這三個選項(xiàng)都不正確。2.以下關(guān)于巖石開發(fā)利用的說法，正確的是（）A.巖石和礦物是取之不盡，用之不竭的。這種說法不正確，因?yàn)閹r石中蘊(yùn)藏的大量礦物、燃料都屬于非可再生資源。B.巖石在大氣、水、生物作用下，不會發(fā)生變化。這一說法不正確，巖石在大氣、水、生物的參與下其物理性狀和化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化。C