2.4 空间探索（教学课件）科学新教材浙教版八年级上册

空间探索 第 4 节 第2章 力与空间探索 浙教版 八年级上册 火箭 01 知 识 目 标 中国空间站 02 探索月球和火星 03 重点 重点 难点 01 科学观念 通过探究活动，理解火箭升空动力来源，形成相互作用观念。设计出具 有一定新颖性和价值的水火箭。通过读图、讨论等活动了解中国载人航天工程“三步走”和探月工程的 发展战略，关注天文和航天事业的进展。 02 科学思维 针对火箭升空这一真实情境中的动力来源问题，利用分析、归纳等思维 方法建构简单模型，并解释生活中的一些相关现象。通过分析认识中国载人航天工程“三步走” 和探月工程三期的意义，初步具有创新思维。 03 探究实践 结合生活事例，提出科学问题，经历模拟实验等过程，能制作把科学原 理转化为技术产品的简单装置，具备初步制作实物模型的能力。通过读图获取有用信息和知识，形成科学的语言表达能力，提升 自主学习能力。 04 态度责任 通过探索活动和水火箭的制作，提升共同解决问题的能力，乐于思考和 探究生活现象背后的原因和规律，乐于合作与交流。通过小组合作学习，培养积极合作、主动交流的协作能力，增强学生的民族自豪感和爱 国热情。 素 养 目 标 情境创设 新知讲授 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？ 火箭 探究新知 PART 1 新知讲授 火箭升空的动力来自哪里？ 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？ 新知讲授 1. 如图2.4-1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。 新知讲授 实验表明，推动气球向前运动的动力来自气球内向后喷出的气体。因为物体间力的作用是相互的，气球给其内部的气体施加一个作用力使之向后喷出的同时，喷出的气体也给气球施加一个反作用力，这个反作用力推动气球前进。 新知讲授 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。 新知讲授 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。 新知讲授 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。 如图2.4-3，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。 新知讲授 万户与古代火箭 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。970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。 新知讲授 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。 器材 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。 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2.4-5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2.4-5乙所示。 新知讲授 （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2.4-5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2.4-5丁所示，这样水火箭就制作完成了。 （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。 新知讲授 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2.4-1中记录水火箭飞行的水平距离。 表 2.4-1  水火箭水平飞行距离记录表 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 新知讲授 （3）分析表格中的数据，得出实验结论。 （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。 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。 问题讨论 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？ 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？ 中国空间站 探究新知 PART 2 新知讲授 中国人的太空家园是怎样建成的？ 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。 几十年间，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。 新知讲授 人造地球卫星可以分为哪几类？ 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。人造地球卫星按用途可分为三类： 科学卫星 用于科学探测和研究的卫星。 技术试验卫星 进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。 应用卫星 直接为人类服务的卫星，包括通信、导航、气象、资源等卫星。 地球同步卫星：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。 新知讲授 中国载人航天工程的"三步走"战略是什么？ 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。 新知讲授 中国空间站由哪些模块组成？ 中国空间站是我国的国家级太空实验室。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。 新知讲授 “太空抛物”实验 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2.4-8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？ 新知讲授 “太空抛物”实验 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2.4-8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？ 新知讲授 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？ 中国空间站秉持着开放合作的态度欢迎各国参与合作。因为国际合作能汇聚力量，共探宇宙奥秘，增进国际交流。 探索月球和火星 探究新知 PART 3 新知讲授 人类如何走向更深的太空？ 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"。 从绕月探测到载人登月，从火星环绕到巡视探测，人类的脚步从未停止。 新知讲授 嫦娥工程"绕""落""回"三期任务分别是什么？ 新知讲授 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。 新知讲授 天问一号实现了哪些火星探测突破？ 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，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。 天问一号对火星的表面形貌、土壤特性、物质成分、水冰、大气、电离层、磁场等开展科学探测。 三大目标一次完成：火星环绕、着陆和巡视探测。 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，进入世界深空探测先进行列。 图2.4-11 祝融号开始巡视探测 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，为科学家解开了太阳系的许多奥秘。 新知讲授 【例1】我国的嫦娥工程月球探测计划分三个阶段，目前，我国的探月工程所处的阶段是（　　） A．无人月球探测 B．载人登月 C．建立月球基地 D．地基观测 【答案】A 【解答】解：我国嫦娥工程的三个阶段分别是：无人月球探测、载人登月、建立月球基地；无人月球探测（第一阶段）：包括绕月探测、落月探测和采样返回任务，使用无人探测器获取月球数据。载人登月（第二阶段）：计划将宇航员送上月球，但尚未实施。建立月球基地（第三阶段）：在月球上建立长期科研基地，属于远期目标；目前，我国已经完成了“绕、落、回”的无人月球探测任务，后续将逐步推进载人登月和建立月球基地的计划。 故选：A。 课堂小结 火箭 工作原理 动力来源 力的作用是相互的 火箭底部开口处喷出的气体， 它的反作用力推动火箭前行 实践 制作水火箭 课堂小结 中国空间站 人造卫星分类 科学/技术/应用 发展战略 载人航天"三步走" 空间站组成 天和+问天+梦天 探索月球和火星 嫦娥工程 "绕""落""回"三期 载人登月 2030年前实现 火星探测 天问一号绕落巡 核心主线：从火箭升空 → 空间站建成 → 月球探测 → 火星巡视， 人类探索太空的脚步永不停歇，中国航天从跟跑到并跑再到部分领跑。 感 聆 谢 听 浙教版 八年级上册 $