3.13 制作飞船对接模型（教学课件）【含AI动画】科学青岛版五四制五年级上册（新教材）

该小学科学课件聚焦航天器交会对接，通过“什么是交会对接”“空间站的生命线”等问题导入，引导学生从真实对接技术（气密性、通信等）过渡到模型制作，构建“明确问题-制定方案-实施方案-检测改进”的工程学习支架。 其亮点在于以科学观念（系统组成与功能协调）和探究实践（小组合作制作与迭代改进）为核心，用塑料瓶、铜片等材料制作模型，结合入水气密性测试、电路导通通信测试等检测，落实工程流程。采用项目式学习，附评价表和知识梳理，助力学生提升科学思维与动手能力，为教师提供完整教学方案。

现在请同学们以小组为单位讨论并设计飞船对接模型。 请大家根据交流的改进意见，对模型进行修改优化吧。 飞船与空间站是如何对接的？目前正在运行的空间站只有两个，以美俄等16个国家参与建造的空间站叫做国际空间站。当然这16个国家不包含中国，因为咱们有自己的空间站，叫做中国空间站。接下来通过这个三弟视频模拟演示一遍航天飞船与空间站是如何对接的。先说国际的，以俄罗斯联盟号为例，联盟号由三个独立仓组成，中间的是返航舱，前面是轨道舱，后面是服务舱。这三个仓连在一起组成了航天飞船，中间返航仓是指挥中心，内部空间比较狭窄，三把定制的座椅已占据了一半空间，座椅后面放的是维持生命系统的设备，包括去除二氧化碳与氧气罐之类的。头顶上这两个白色大包是他们返航地球需要用到的生存装备。前面的仪表盘是控制系统，旁边这两个小窗可以让宇航员看到外面的景象。打开这个小门可以通向前面的轨道舱，这是他们在进入空间站前的生活区。宇航员随身携带的设备都存放在这，他们可以在这里用餐，甚至上厕所。下面这个是宇航员爬进来时的窗口，现在处于封闭状态。最前面这个通道门要等飞船与空间站对接后才会打开。后面这个服务舱，飞船飞行的动力推进器就放在这，包括油箱、氧气箱和备用电池。组成宇宙飞船的三个独立的仓，只有返航仓能回到地球，另外两个在返回地球时会在进入大气层过程中稍微灰烬。飞船表面包了几层黑色防护服，属于隔热织物，防止飞船过热或过冷，以确保内部空间处于恒温的状态。前面这个是对接机构，旁边这两个是对接系统的天线，这是可视窗，可以看到飞船的前方监控对接用的摄像头与LED照明灯。下方还有一个可360度旋转的潜望镜，是给宇航员观察外面用的。顶部这个是卫星通信天线，旁边为太阳能充电板，侧面与背面是辅助推进器，助推器在底部中间打开盖子就可用。这是整个国际空间站，俄罗斯轨道段是这一部分，这边属于美国轨道段，它这边的对接口无法兼容俄罗斯飞船。顺便说一句，俄罗斯的对接系统叫做SSCP，与中国空间站的对接系统也是无法通用的。对接机构主要由两大部分组成，一部分在飞船这边，称为追探头，另一部分在空间站那边，称为锥套。对接之前，飞船速度必须赶上空间站速度，并保持一致，慢慢接近空间站。这个过程，飞船会利用侧边辅助推进器调整对接姿势。当距离接近100米左右时，飞船会降慢速度慢到以每秒几厘米的速度接近。飞船上这个对接摄像头起到视觉定位的作用，它以视觉锁定空间站接头上这个对接端口。这个对接过程都是自动化的，无需宇航员干预操作。当探头接触到锥套时，飞船会启动辅助推进器将其推入，这个过程称为软捕获。当探头伸入到这个位置时，探测器会回缩，将拉动飞船与空间站紧密贴合。之后这些锁扣会将飞船牢牢固定在空间站上，这个过程称为硬捕获。然后会进行电气和数据的连接，最后再进行一系列的空气加压检查，这过程需要一个多小时。等确保可以安全打开后，这时宇航员才会从飞船进入空间站。从地球发射到对接成功，宇航员进入空间站，这整个过程大概需要经历七八个小时。 请同学们思考，怎么才能让我们制作的飞船对接模型准确对接呢？ 13.制作飞船对接模型 五年级上册第三单元 青岛版五四制 目录 1 明确问题 2 制定方案 3 实施方案 4 展示评价 5 回顾.练习 科学观念：1.知道航天器交会对接的含义，了解飞船太空对接需要解决的关键技术问题。 2. 知道飞船对接系统由多个功能部分组成，各个部分功能不同，只有相互协调匹配，才能实现整体对接功能。3. 了解模拟模型可以还原真实航天器部分工作原理，明白模型与真实航天器存在区别。 科学思维：1.针对飞船对接的技术难题，开展小组研讨，分析接口、材料、检测标准之间的联系，自主构思模型设计思路。2. 能够对自制模型进行测试，分析模型存在的缺陷，推理故障产生原因，提出切实可行的改进方案。3. 能对比不同小组的设计方案，评估方案优缺点，建立系统工程思维。 探究实践：1.小组合作开展探究，围绕对接任务，自主完成模型设计方案，画出创意设计图。2. 按照步骤动手制作飞船对接模型，完成功能测试。3. 能够根据测试现象，查找模型不足，落实改进措施，迭代优化模型，完成展示与评价交流。 态度责任：1.体会我国航天工程技术人员严谨细致、攻坚克难的工程实践精神，感受航天工程的复杂性。 2. 在小组合作设计、制作、改进模型过程中，乐于倾听同伴意见，愿意不断修改完善自己的作品。 3. 懂得工程制作需要反复测试、不断迭代，树立工程实践意识，对航天工程技术保持探究兴趣。 核心素养 1.明确问题 学习任务 聚焦 指两个航天器（飞船、空间站等）在空间轨道上，通过精确的轨道控制，实现“同时、同地、同向”的会合，并最终在结构上连成一个整体的复杂技术。它要求极高的控制精度与协同能力。 什么是交会对接？ 聚焦 这是实现天地往返运输、航天员轮换、物资补给的必经之路，更是建设多舱段空间站、开展载人登月及深空探测的技术基石，是衡量一个国家航天技术水平的重要标志。 空间站的“生命线” 聚焦 2.制定方案 学习任务 任务一： 怎么让我们制作的飞船对接模型准确对接？ 制定方案 任务一：怎么让我们制作的飞船对接模型准确对接？ 制定方案 任务一：怎么让我们制作的飞船对接模型准确对接？ 制定方案 气密性保障 对接面必须实现绝对密封，防止舱内气压流失。这是维持航天员生存环境、保障生命安全的第一道防线，也是太空任务中最基础的安全前提。 通信传输畅通 建立稳定的双向数据链路，实时传递控制指令、遥测数据与高清图像。保障地面指挥中心与飞船、以及飞船之间的信息交互零延迟、零丢失。 分析关键问题——真实飞船对接需要攻克哪些技术难关？ 任务一：怎么让我们制作的飞船对接模型准确对接？ 制定方案 精准居中锁定 依靠高精度导航系统实现毫米级精准对齐，通过捕获锁与结构锁完成刚性连接。这是确保组合体在轨道运行中结构稳固、姿态可控的关键。 安全稳定控制 通过推进系统进行微速逼近与姿态微调，消除相对运动带来的晃动。在接触瞬间实现平稳缓冲，避免刚性碰撞对航天器精密设备造成损伤。 分析关键问题——真实飞船对接需要攻克哪些技术难关？ 任务一：怎么让我们制作的飞船对接模型准确对接？ 制定方案 任务二： 设计飞船对接模型。 制定方案 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 接口形态：精准与灵活并存 结构上需实现“精准咬合、无缝对齐”，保证连接的稳定性；同时要兼顾“易拆易装”的便捷性。可以参考生活中常见的水管卡扣结构，利用物理卡合实现紧密连接与轻松分离。 推荐：塑料水管卡扣—— 材质轻便，卡合力度适中，气密性较好，是首选方案。 备选：强力磁铁—— 优点是连接迅速，但存在易错位、气密性难以保证的问题，适合非密封场景的快速连接。 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 01 气密性保障：严丝合缝 设计：接口处增加密封海绵，提升接触面贴合度。 标准：模型入水静置30秒，连接处无气泡冒出即为达标。 02 通信传输：稳定导通 设计：使用铜片作为导电接触点，确保电流稳定传输。 标准：对接完成后，电路闭合，小灯泡能正常发光。 03 居中锁定：精准咬合 设计：利用互锁式卡扣结构，实现模型的精准对位。 标准：对接后无松动、不偏移，倒置或轻晃时模型不脱落。 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 完善方案：绘制设计图 创意设计图绘制任务清单： 勾勒飞船雏形 在草稿纸上自由发挥，画出至少两个不同的飞船模型基础轮廓，确定整体的结构比例与外观形态。 标注核心组件 清晰标记出电源接口、电池仓、小灯泡以及铜片触点的具体位置，确保电路布局合理且易于连接。 注入创意细节 为飞船添加个性化的装饰元素，如图案、编号或特殊的科技感线条，让设计独一无二。 任务二：设计飞船对接模型。 制定方案 展示设计图 3.实施方案 学习任务 实施方案 任务一： 制作飞船对接模型 任务一：制作飞船对接模型 实施方案 准备材料清单: 主体结构:大号塑料饮料瓶(500ml)、水管卡扣 连接密封:热熔胶枪、防水绝缘胶带、剪刀 能源组件:5号干电池、细导线、导电铜片 信号模拟:小电珠(小灯泡)、灯座或金属底座 创意装饰:彩色卡纸、马克笔、太空主题贴纸 任务一：制作飞船对接模型 实施方案 用热熔胶将裁剪好的薄铜片粘贴在连接卡扣内侧，确保粘贴牢固、无松动。这是电流传输的关键通道，决定了电路能否有效导通。 任务一：制作飞船对接模型 实施方案 将电池正负极与灯泡分别连接到铜片两端，形成闭合回路。保持所有元件裸露，直观检查电路连接是否正确。 任务一：制作飞船对接模型 实施方案 将电池和灯泡分别置入两个塑料瓶内，并用防水胶带将卡扣牢固地固定在瓶口。 注意：务必确保卡扣与瓶口连接紧密，避免因松动导致电路接触不良。 任务一：制作飞船对接模型 实施方案 将两个瓶口的卡扣相互卡接，使电路形成闭合回路。仔细观察小灯泡是否正常点亮：若灯泡亮起，证明电路连接无误，简易装置的通信基础已搭建完成；若未亮，请重新检查连接点。 实施方案 任务二： 检测飞船对接模型 任务二：检测飞船对接模型 实施方案 任务二：检测飞船对接模型 实施方案 气密性测试 操作：将组装好的模型整体浸入清水中，仔细观察接口缝隙处。 判定标准：无气泡持续冒出 → 气密性良好，符合实验要求。 通信功能测试 操作：接通电源，检查电路连接点，观察小灯泡的亮灭状态。 判定标准：灯泡稳定发光 → 电路连通，信号传输功能正常。 锁定功能测试 操作：双手握住模型两端，轻轻施加外力晃动，模拟使用场景。 判定标准：卡扣紧密咬合不脱落 → 机械结构连接稳固。 检测模型 实施方案 任务三： 改进飞船对接模型 任务三：改进飞船对接模型 实施方案 任务三：改进飞船对接模型 实施方案 分析改进 通信接触不良，灯泡时亮时灭 症结：铜片固定松动、位置偏移，造成电路间歇性断路。 优化方案：使用热熔胶加固铜片焊点，重新调整接触位置以增大有效接触面积，确保电流稳定传输。 结构不稳定，模型容易散架 症结：塑料瓶体重量过轻导致重心偏高，且卡扣连接处咬合深度不够。 优化方案：在瓶底加入螺丝或石子作为配重降低重心；更换互锁更深的卡扣结构，或辅以胶带二次加固。 任务三：改进飞船对接模型 实施方案 分析改进 气密性差，入水持续冒气泡 诱因：卡扣接口设计存在缝隙，且未进行额外密封处理，导致水体从接缝处渗入，置换出内部空气形成气泡。 改进方案：在卡扣接触的关键密封面，粘贴薄海绵条或硅胶密封胶圈，通过物理填充消除缝隙，增强接口的密闭性。 4.展示评价 学习任务 反思 展示评价 各小组现场演示优化后的对接模型，分享设计迭代中的巧思；复盘改进过程中攻克的结构加固、动力协调等技术难点，交流团队协作的宝贵经验，实现思维碰撞与共同成长。 反思 展示评价 反思 评价 5.回顾.练习 学习任务 一、选择题。 练习 1. 航天器交会对接指两个航天器在太空轨道会合后（ ） A. 短暂靠近即可 B. 结构连成一个整体 C. 只交换数据不接触 D. 分开独立飞行 B 一、选择题。 练习 2. 制作飞船对接模型时，用来模拟飞船通信的材料是（ ） A. 橡皮泥 B. 海绵 C. 铜片触点、电池、小灯泡 D. 塑料瓶身 C 一、选择题。 练习 3. 检测模型气密性的正确方法是（ ） A. 浸入水中观察有无气泡冒出 B.摇晃模型听声音 C. 用手按压瓶身 D. 观察灯泡亮度 A 二、判断题。 练习 1. 飞船对接只需要保证两个飞船卡在一起，不用考虑密封漏气问题。（ ） 2. 铜片触点分开时电路断开，对接贴合后电路导通，以此模拟飞船通信。（ ） 3. 模型入水出现大量气泡，说明气密性达标。（ ） 4. 一个系统由多个部件组成，各部分相互配合才能完成整体功能。（ ） 5. 制作模型时可以直接组装，不需要提前测试电路是否通畅。（ ） × √ × × √ 三、综合题。 练习 1.说一说完整的工程实践流程，结合本课模型制作简单说明每一步作用。 流程及作用： ①明确问题：知道太空飞船对接的任务与技术难点； ②制订方案：小组讨论设计模型结构、材料、检测标准，画出设计图； ③实施方案：按照步骤组装飞船模型、搭建通信电路； ④检测测试：用水、通电测试气密性与通信功能； ⑤迭代改进：根据测试故障优化模型结构。 总结 制作飞船对接模型 一、什么是交会对接 太空轨道会合，连接成整体 二、对接四大任务 气密性｜通信传输｜居中锁定｜安全稳定 三、工程流程 明确问题 → 制订方案 → 实施方案（制作）→检测测试→迭代改进 四、常见故障与改进 1.接触不良：加固铜片，校准触点 2.结构不稳：底部配重、加装支架 3.气密性差：增加密封垫圈 五、科学道理：系统由多部分组成，协调配合实现整体功能 科学态度 合作学习 评价 感谢您的聆听 THANKS 青岛版五四制 $同学们，方案已经完善，接下来我们实施方案，动手制作飞船对接模型。 模型已经制作完成，但我们还不知道性能怎样。接下来我们进入检测环节。 同学们，这节课我们要完成两个任务，一了解太空中飞船是怎样对接的。二做一个飞船对接模型。