2.4 空间探索-【牵手名师】2025-2026学年八年级科学上册同步教学课件（浙教版·新教材）

第2章　力与空间探索 第4节　空间探索 浙教版　八年级上册 科学 2024 年初，我国长征五号遥七运载火箭成功发射，把通信技术试验卫星十一号送入预定轨道。长征五号是我国现役最大的低温运载火箭，起飞推力超过1000 t。那么，火箭升空时的动力来自哪里？ 课堂引入 一、火箭 自古以来，人们一直梦想着有朝一日 能在太空中遨游。尽管太阳系中的行星和 卫星要比其他恒星距离我们近得多，但是 它们离我们的距离仍然很远。如何才能到 达那么远的行星？ 内容讲解 5 14世纪末，我国能工巧匠万户利用自 制火箭驱动“飞船”升空飞行；19世纪60 年代，法国著名科幻作家凡尔纳设想用大 炮将一艘宇宙飞船发射到月球。20 世纪， 科学家用火箭发射的宇宙飞船已经能够登 陆月球或到达太阳系的某些行星。 我国长征运载火箭 内容讲解 6 1. 如图所示，把吸管穿在细绳上，把细绳拉紧，并用胶带把气 球粘在吸管上。 2. 把气球吹大，用手捏紧气球的吹气口。 3. 将另一只手放在吹气口的右方， 松开吹气口，观察气球的运动情况， 感受气球喷出的空气所产生的力。 4. 重复步骤2和3。 5. 分析气球运动的动力来源。 实验探究 参考视频 实验探究 气球能够飞驰，是因为气球里的气体被气球压缩从吹气口冲出， 由于力的作用是相互的，在气球给其内部的气体施加一个压力的同 时，气体反过来也给气球施加了一个 反作用力，气球在这个反作用力的作 用下，向前飞驰。 实验探究 火箭的工作原理与气球非常相似，它也 是借助释放气体的反作用力向前运动的。由 于火箭燃料舱中的燃料燃烧产生高温高压的 气体，这些热气体从火箭底部的开口处向后 喷出时，就会产生一个反作用力，这个反作 用力推动火箭向前运动。 向上飞行的火箭 内容讲解 10 一枚火箭携带的燃料有限，燃料耗尽后 燃料舱变空。空的燃料舱若不扔掉，就会成 为火箭后续飞行的负担。如果把火箭中变空 的燃料舱分离出来，可以使火箭飞得更高、 更远。为此，科学家研制出多级火箭。 北航2号 （单级火箭） 内容讲解 11 我国目前用于发射神舟系列飞船的长征二号、长征五号系列火 箭都是多级火箭，特别是被人们亲切地称为“胖五”的长征五号运 载火箭，是我国目前推力最大、运载能力最强的运载火箭。 长征二号F火箭 长征五号 内容讲解 12 如图，典型的多级火箭有三级， 前面一级火箭的燃料耗尽后，会从 火箭上脱落，下一级火箭点燃接替 工作，继续为火箭飞行提供动力。 最后将携带的承载物运送到目的地。 内容讲解 13 我国明朝时期的万户，本名陶成道，是世界上利用火箭升空的 第一人。他设计并制造了一种“飞龙”火箭，这种火箭用引信点燃 后，可飞行约1 km，万户试图用火箭做空中飞行。一天，他坐在带 有两只大风筝的木质“飞船”（椅子）里，“飞船”的周围绑上47 支“飞龙”火箭，设想等火箭升空后就用风筝飞行。“飞龙”将万 户带上天空，但不久“飞船”就坠落到山脚，万户为此献出了生命。 1970 年，国际天文学联合会用他的名字命名了月球背面的一座环形 山，以纪念这位火箭飞行的先驱者 万户与古代火箭 内容讲解 14 万户与火箭 内容讲解 15 水火箭的制作与发射 目标 通过制作水火箭进一步理解力的相互作用，探究水火箭射程的 影响因素。 塑料瓶（2 只），橡胶塞，气门芯，发射架，打气筒，剪刀， 美工刀，胶带，打孔器等。 器材 实验探究 过程 1. 设计与制作。 （1）取一只塑料瓶，用剪刀（或美工刀）剪取塑料瓶上部，如 图甲所示，用作导流罩，并用胶带固定在另一只塑料瓶的底部，如 图乙所示。 实验探究 （2）裁取三片或四片相同大小的硬纸板，用胶带固定在塑料瓶 合适的位置上，作为火箭尾翼，如图丙所示。 （3）取一只自行车气门芯装在一只已钻孔的橡胶塞上，在塑料 瓶内倒入适量的水，将装有气门芯的橡胶塞紧塞在塑料瓶瓶口，如 图丁所示，这样 水火箭就制作完 成了。 用硬纸片制作尾翼，调整火箭飞行稳定性。 实验探究 （4）将水火箭放在发射架上，用打气筒通过气门芯向水火箭内 充气，进行竖直向上发射试验，比一比各组水火箭的发射高度。 （5）在水火箭内装入不同质量的水，研究水火箭竖直向上发射 高度与塑料瓶水量的关系。 （6）如果水火箭不能升空、在空中翻滚或在空中解体等，分析 产生的原因并进行有针对性的改进。 实验探究 不能升空的原因可能有： ①水量与气压比例不当； ②气密性不足； ③发射条件问题等。 针对性改进措施： ①优化推进剂； ②加强气密性； ③选择无风天气，垂直发射。 实验探究 水火箭翻滚的原因可能有： ①尾翼设计缺陷； ②推进力方向偏离重心； ③水量过多或过少。 针对性改进措施： ①改进尾翼设计； ②校准推进力方向； ③水量优化。 实验探究 在空中解体的原因可能有： ①水火箭结构强度不足； ②内部压力超限。 针对性改进措施： ①增加水火箭的结构强度； ②充气时实时监测气压。 实验探究 2. 实验与探究。 （1）制作一个倾角可调的发射架。 （2）保持水火箭中水的质量相同，调整每一次水火箭发射的角 度，在表中记录水火箭飞行的水平距离。 实验探究 发射角 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° 第一次实验 第二次实验 第三次实验 平均值 水火箭水平飞行距离记录表 （单位：m） 实验探究 参考视频 实验探究 发射角 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° 第一次实验 14.20 16.30 17.00 21.10 19.95 17.00 14.35 第二次实验 13.95 15.75 17.85 20.30 18.85 17.90 18.70 第三次实验 13.85 16.85 19.20 18.95 20.15 17.55 16.45 平均值 14.00 16.30 18.02 20.12 19.65 17.48 16.50 水火箭水平飞行距离记录表 （单位：m） 注：数据仅供参考，请以真实实验数据为准。 实验探究 （3）分析表格中的数据，得出实验结论。 在其中的水量和充气量相同的条件下，水火箭发射角约为45° 时，水火箭水平方向上的飞行距离最远。 实验探究 （4）还有什么因素可能影响水火箭的射程？请设计实验方案继 续探究。 ①压缩空气的压力； ②水的量和水火箭总质量； ③火箭的空气动力学设计（形状、尾翼）； ④发射角度； ⑤境因素（风速、空气密度）； 等等。 实验探究 3. 交流评价。 各小组进行展示交流，并从水火箭的发射的平稳性、水火箭的 牢固性、水火箭的艺术性等方面分析优点和不足，改进和优化自己 组的水火箭。 实验探究 1.水火箭为什么能升空？真实火箭与水火箭有什么相似之处？ 问题讨论 当压缩空气推动水从喷嘴高速向下喷出时，火箭对水施加一个 向下的作用力，由于力的作用是相互的，火箭会同时受到一个大小 相等、方向相反的反作用力（即推力），从而向上运动。真实火箭 与水火箭升空的原理是相似的，高温气体从火箭底部向后喷出，产 生一个反作用力，推动火箭向上运动。 实验探究 2 . 水火箭从高空坠落容易损坏箭体和地面物品，如何回收水火 箭、确保地面安全 问题讨论 通过降落伞减速、箭体缓冲、场地防护三位一体的设计，可最 大限度降低水火箭下落遭损坏的风险。 实验探究 二、中国空间站 1970年4月24日，我国第一颗人造 地球卫星东方红一号发射成功，开创 了中国航天历史的新纪元。人类已经 发射了数千颗人造地球卫星，目前在 轨有效运行的卫星有上千颗。 东方红一号 内容讲解 32 人造地球卫星按用途可分为三类： ①科学卫星是用于科学探测和研究的卫星； ②技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫 星； ③应用卫星是直接为人类服务的卫星，包括通信、导航、气象、 资源等卫星，已极大地改变了人类的生活。 有一种卫星位于地面上方约36000 km 高度处运行，卫星轨道周期与地球自转周期相同，这种卫星称为地球同步卫星。 内容讲解 33 几十年来，我国航天事业经历了从无到有、从小到大、从弱到 强的发展历程。 1992 年9 月21 日，我国政府决定实施载人航天工程，确定了 “三步走”的发展战略，如图所示。 内容讲解 34 中国空间站是我国的国家级太空实验室。 中国空间站的轨道高度为400～450 km，倾 角42°～43°，设计寿命为10 年，长期驻留 3人，最大可扩展为180吨级六舱组合体，以 进行较大规模的空间应用。 中国空间站由天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、载人飞 船（神舟系列飞船）和货运飞船（天舟系列飞船）五个模块组成。 各飞行器具备独立的飞行能力，又可以与核心舱组合成多种形态的 空间组合体，在核心舱统一调度下协同工作，完成空间站承担的各 项任务。 内容讲解 35 内容讲解 36 2022年3月23日，中国空间站“天宫课堂”开课，“太空教师” 王亚平、叶光富演示了“太空抛物”实验。如图所示，在空间站里， 王亚平向前抛出“冰墩墩”。“冰墩墩”被抛出后，保持近似的匀 速直线运动，最后稳稳地“立”在叶光富的手中。“冰墩墩”被抛 出后到叶光富接住的这一段运动过程能否展现牛顿第一定律所描述 的现象？ “太空抛物”实验 内容讲解 37 参考视频 内容讲解 38 在中国空间站上可以开展许多科学实验，很多国家申请和我国 共同开发利用空间站，一起来探索宇宙的奥秘。面对这样的申请， 你的态度如何？为什么？ 中国空间站的国际合作，既要以开放胸襟拥抱全球智慧，助力 人类命运共同体建设；亦需以审慎态度筑牢安全堤坝，确保核心技 术自主可控。唯有在“利”与“义”、“进”与“守”间精准平衡， 方能使天宫成为人类探索星辰大海的共赢之舟。 内容讲解 39 三、探索月球和火星 20世纪60年代，人类开始 探索月球。2004年，我国开启 月球探测工程——“嫦娥工程”。 “嫦娥工程”分为“无人月球 探测”“载人登月”和“建立 月球基地”三个阶段。 内容讲解 40 “无人月球探测”工程分“绕”“落”“回”三期。“绕” “落”“回”分别指环绕月球、着陆月球、月球取样返回的无人 探测任务。2007年至2020年间，已有5个嫦娥系列的探测器奔赴月 球，“绕”“落”“回”三期任务已圆满完成。 内容讲解 41 2023年5月，我国“载人登月”阶段任务也已启动实施，总体 目标是在2030年前实现载人登陆月球，并开展月球科学考察及相 关技术试验，掌握载人地月往返、月面短期驻留、人机联合探测 等关键技术，完成“登”“巡”“采”“研”“回”等多重任务。 内容讲解 42 2020 年4 月24 日是第五个“中国航天日”，中国行星探测任务 被命名为天问系列，首次火星探测任务被命名为天问一号。天问一 号探测器由一部轨道飞行器和一辆火星车构成，并于2020年7月23日 发射升空，祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆火星表面，对火 星表面进行巡视探测。天问一号探测 器升空，实现通过一次任务完成火星 环绕、着陆和巡视探测三大目标，使 我国成为世界上第二个独立掌握火星 着陆巡视探测技术的国家。 祝融号开始巡视探测 内容讲解 43 到目前为止，人类的航天探测器已经访问了几乎所有的太阳系 行星，帮助科学家解开了太阳系的许多奥秘。它们还探测了许多卫 星、小行星和彗星，这些探测器收集的信息给科学家带来了许多新 的发现，让人类对不同行星及其周围的环境有了新的认识。 内容讲解 44 空间探索 火箭 ①工作原理：力的作用是相互的 ②动力来源：火箭底部开口处喷出的气体，它的反作用力 推动火箭前进 中国空间站 ①发展战略：第一步，发射载人飞船；第二步，发射一 个空间实验室；第三步，建造载人空间站 ②空间站组成：天和核心舱；问天实验舱；梦天实验舱； 载人飞船；货运飞船 探索月球 嫦娥工程 探索火星 天问系列：中国首次火星探测任务 知识总结 45 1．如图所示的飞行物中与水火箭的飞行原理相同的是（　　） C 当堂巩固 2．我国航天员，在天宫空间站内处于失重状态，在完全失重的空间 实验舱里，下列实验不能完成的是（　　） A．用秒表测时间 B．用水球做透镜成像实验 C．用弹簧测力计测重力 D．用刻度尺测书本长度 C 当堂巩固 3．某校将举办科技节，小宇想做一个水火箭。他将一个大的塑料饮 料瓶顶部做成子弹头形，瓶中装入约1/3的水，瓶口用带有气门芯的橡皮 塞塞紧，瓶子两侧装上侧翼。用打气筒通过气门芯向瓶内打气，当气压 增大到一定程度时，高压气体将水向下喷射出去，火箭就会向上腾空而 起，水火箭从静止变为运动，说明力能改变物体的___________。使水火 箭腾飞的施力物体是____，小宇想，神舟十九号上的 三位航天员乘坐返回舱返回地面，为了使返回舱不至 于高速撞击地面，火箭到达地面附近点火，应向_____ （选填“上”或“下”） 喷气。 运动状态 水 下 当堂巩固 声　明 本课件中所用的图片、视频等素材，一部分取自电子版教材； 另一部分来源于网络，由于网络资源源头不易查询，所以未能联 系到版权所有者，若侵权，请联系删除。 宁波涌济文化发展有限公司 Lavf57.83.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $