第1章 问题研究：火星基地应该是什么样子？课件2025-2026学年高中地理人教版必修一

该高中地理课件系统介绍火星的基本概况、地表形态、与地球自然环境的对比，深入分析其不适宜人类生存的条件，进而探讨火星基地的建设与设计方案，帮助学生从认识星球到解决生存挑战构建知识体系。 其亮点在于融合人地协调观、综合思维与地理实践力，通过“绿航星际”实验平台案例、火星基地设计方案对比及学生手绘实践，培养分析问题与创新设计能力。采用案例分析与实践活动结合的教学方法，学生能深化对人地关系的理解，教师可提升教学互动性与知识应用效果。

火星成为世界各国争先恐后探测火星的原因 第1章 问题研究：火星基地应该是什么样子？ 课标要求： 素养目标： 1.据图片、视频等资料，了解火星的地理环境特点及中国开展火星探测的成就。 2.通过设计“火星基地”,培养动手能力和空间感，激发探索宇宙奥秘的兴趣。 3.通过学习火星基地建设的种种困难后，深刻认识到地球可能是人类唯一的家园,树立爱护地球、保护环境的观念，初步建立科学的宇宙观，增强人类命运共同体意识，树立人与自然协调发展的理念。 运用图文资料，说明火星的地理环境特点及中国开展火星探测的成就。 一、问题提出 在太阳系中，火星被认为是除地球外最适合人类居住的星球。从20世纪60年代开始，人类向火星发射探测器，开启了火星探测之旅。 科学家设想在火星上建立人类定居点。假设技术能够解决目前所有的难题，可以顺利将人送到火星，那么建立一个火星基地需要哪些条件呢？ “祝融号”火星车 二、研究思路 分析火星基地的基本功能，绘制构想图。 收集资料，了解人类目前在生物圈研究领域的成就。 收集资料，了解火星表面的自然状况。 分析火星基地应具备的基本的生命保障条件。 （一）火星的基本概况 太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星。 直径约为地球的53%，质量为地球的11%，表面重力约为地球的2/5。 自转轴倾角、自转周期均与地球相近，平均火星日为24小时39分35.244秒，公转一周约为地球公转时间的两倍。 火星橘红色外表是地表的赤铁矿（氧化铁）。 位置 大小 运动特征 地表成分 与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部分于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系第一高山：奥林帕斯山和最大的峡谷：水手号峡谷。南北极则有以干冰(固态的二氧化碳)和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。 地表形态 水手号峡谷 奥林帕斯山 对比项目 地球 火星 有无大气层 有 稀薄 大气成分 氮氧为主 二氧化碳为主（95％） 昼夜温差 小 大 液态水 有 地表干燥，两极有冰盖，中纬度地区地下埋藏有大量的水冰 地表环境 大部分地区植被茂盛 地表地区偏布尘埃、大风、沙尘暴 磁场 有 无 地球与火星自然地理环境比较表 1.据材料，分析火星上不适宜人类生存的条件？ 材料1：火星的自然环境在温度、大气、辐射等多方面与地球存在显著差异，直接威胁人类生存。其表面无法满足人类基本生存需求，需依赖技术手段改造或建立封闭生态系统。另外，其极端温度波动：火星表面昼夜温差可达100℃以上，白天平均约20℃，夜晚骤降至-80℃2。夏季平均气温低至-50℃，冬季最冷达-120℃，缺乏稳定热源维持人类活动。火星大气稀薄且有毒，火星的大气层确实稀薄且成分与地球大气层有显著差异，这使得火星环境对人类生存构成挑战。根据相关资料，火星大气的主要成分是二氧化碳，占95%；氮占3%；大气中水汽含量很少，仅占0.01%。火星的大气中基本上没有游离的双原子氧，因此，一个人只能在火星大气中存活2或3分钟。而且火星上也没有臭氧层保护人类免受辐射。此外，火星的大气层非常稀薄，气压仅为地球大气压的0.5%-0.8%。这使得火星表面的温度经常低于冰点，缺乏温室效应来保持温度，对人类来说过于寒冷。强烈的风沙：火星表面经常刮起强烈的风暴，沙尘暴更是时有发生。这些风沙不仅会对人类的居住环境造成破坏，还可能对人体健康构成威胁。水资源匮乏且难以利用；火星上存在大量的水冰资源，但这些水冰主要分布在两极和高纬度地区的地下或地表以下。要将这些水冰转化为可供人类使用的液态水，需要消耗大量的能源和技术手段。此外，火星上的水资源分布不均，也可能对人类的生存和发展构成挑战。 极端温度波动；大气稀薄且有毒；强烈的风沙；水资源匮乏且难以利用； 小组讨论：2.在火星上我们人类能不能生存？为什么？ 小结：人类在火星生存可能遇到的困难 ①大气稀薄，辐射强； ②大气成分以二氧化碳为主，缺少氧气； ③昼夜温差大； ④多大风、沙尘暴； ⑤缺少可被人类直接利用的液态水； ⑥缺少食物； ⑦距太阳远，太阳辐射微弱。 3.面对火星上不适宜人类生存的条件如稀薄的大气、低温、缺氧和缺乏液态水，我们应如何改造？ A.增加温室效应：通过融化火星两极的干冰（固态二氧化碳）来增加大气中的二氧化碳含量，从而增强温室效应，提高火星表面温度。 B.释放封冻的水：随着温度的升高，火星两极封冻的水也会逐渐释放，为人类提供必要的水资源。 C.改善大气成分：移植耐恶劣条件的藻类植物，以改善火星的大气成分。 D.使用气凝胶材料：二氧化硅气凝胶具有优秀的防热隔热性能，可以用来提升火星表面的温度，融化地下冰层，产生液态水。 （二）火星基地的建设 材料2： 为开展载人航天深空探测提供技术设备，为人类星际旅行和地外居住创造保障条件，我国科学家研发了“绿航星际”这一受控生态生保系统集成实验平台。该实验平台由植物舱、乘员舱、生保舱和资源舱组成。 它基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控 等多个功能单元的协作，以实现封闭环境内的大气、水和食物的循环再生， 建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，减少地面物质补给需求。 2016年12月14日，4名志愿者结束了为期180天的密闭实验。舱内 系统实现了志愿者所需氧气、水及部分食物的再生式供应。 该次实验为我国空间站任务提供了有力的技术支持，也 为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面。 1.“绿航星际”实验平台为什么要在封闭环境进行? 火星表面环境恶劣，人类很难生存，或许可以尝试在密闭的人造环境中生存。 材料2：为开展载人航天深空探测提供技术设备，为人类星际旅行和地外居住创造保障条件，我国科学家研发了“绿航星际”这一受控生态生保系统集成实验平台。该实验平台由植物舱、乘员舱、生保舱和资源舱组成。它基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元的协作，以实现封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，减少地面物质补给需求。2016年12月14日，4名志愿者结束了为期180天的密闭实验。舱内系统实现了志愿者所需氧气、水及部分食物的再生式供应。该次实验为我国空间站任务提供了有力的技术支持，也为未来地外星球基地生命保障技术的预先研究打开了新局面。 2.“绿航星际”实验对火星基地的建设能提供哪些参考? 火星基地可以模拟“绿航星际”，根据生态学原理，通过培养动植物、建立水、气物处理系统和大气调控系统等，获得人类生存所需的氧气、水、食物。减少地面物资补给需求，为人类走向火星打开了新局面。 中国首个火星基地坐落于中国青海省茫崖市，地处3000米高海拔、人烟稀少的高原之上。中国天文学家和地理学家认为这里的地理环境与火星地貌最为相似，是整个中国境内“最像火星”的地方。这片位于青海柴达木盆地的红崖地区，拥有这全中国最大的雅丹地貌，其气候寒冷干燥，昼夜温差极大，可以最大限度上的模拟火星上的生存环境。 青海省海西蒙古族藏族自治州红崖地区 火星基地要有登陆区、居民区、科研区、能源区等几个站区,选一个站区从形态、功能、防护等方面提出一个设计方案。画出示意图，把不同区对接起来。形成一个完整的火星基地。(可参考中国模拟火星基地建设) （三）火星基地的设计 示例： 材料3：随着人类对深空探索的兴趣增加，火星基地建设成为热点。设计需考虑火星低重力、大气稀薄、辐射强等特殊环境，同时尽可能利用火星本地资源以降低运输成本。 1.根据资料，请你提出火星基地的设计方案！ 2.从形态、功能、防护等方面总结火星基地的设计要点 形态方面：以保护罩的形式构建密闭舱体；设置登录区、居住区、科研区、能源区、种植区、制水区、通信基站等； 功能方面： 提高太阳能利用率，积极发展核电、风电，获得的能源用于为舱体保温、融冰取水、电解水等； 建立通信基站，缓解思乡之情，防止抑郁；提高自主智能化设备的运行能力。 防护方面：舱体密闭可隔绝不适宜人类生存的大气环境； 舱体保护罩可阻挡宇宙射线，火星上的强风和沙尘暴。 三、学生作品展示 课堂思维导图 火星是地球的近邻，表面大气稀薄，大气成分以二氧化碳为主，昼夜长短接近地球，而昼夜温差却超过100℃。几十年来人类对火星的探测一直没有停止过。下图为太阳系示意图。据此完成1-2题。 1. 火星上的夜晚可能观察到（ ） A. 美丽的银河横跨星空 B. 水星在小行星中穿梭 C. 土星遮住火星的卫星 D. 圆圆的地球挂在天空 2. 造成火星昼夜温差大的主要原因有（ ） ①白天大气对太阳辐射削弱小 ②白天火星表面吸收大气辐射多 ③夜晚大气阻挡火星表面辐射多 ④夜晚火星表面吸收大气辐射少 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 课堂练习 A D Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $