内容正文:
第三节 太空探索 讲义
一、教学目标
依据《义务教育地理课程标准》,本节课从地理学科核心素养的四个维度确定教学目标如下:
维度
教学目标
人地协调观
认识太空探索与人类社会发展的关系,理解探索宇宙、开发太空资源对改善人类生存条件的意义,树立保护宇宙环境、和平利用太空的意识。
综合思维
综合分析人类对太空的探索历程,将探月工程、火星探测、空间站建设与科学技术的进步、国家综合实力、社会生活变化联系起来,形成系统认识。
区域认知
结合具体航天器与探测区域(月球、火星、近地轨道),了解不同天体与空间区域的特征,以及人类针对不同区域开展的探测活动。
地理实践力
通过读图(中国航天日海报、嫦娥工程时间线、天问一号与祝融号、天宫空间站示意图、天文观测工具图)提取信息、归纳规律,尝试制作探月工程时间轴。
二、教学重难点
重点:我国探月工程(嫦娥工程)的“绕、落、回”三步走历程;天问一号与祝融号的火星探测成就;天宫空间站的建设与意义。
重点:太空探索的意义。
难点:理解嫦娥工程“绕、落、回”三个阶段的技术递进关系;理解空间站作为“太空中转站”的作用。
难点:从地理视角认识太空探索与人类生存发展之间的内在联系(人地协调观的渗透)。
三、课堂导入
【情境创设】
教师展示《中国航天日》海报,提问:
同学们,每年4月24日是什么日子?为什么把这一天定为中国航天日?
从“嫦娥奔月”的神话传说,到“天问探火”的现实壮举,中国人是如何一步步把梦想变成现实的?
【承转】
1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射,拉开了中国人探索宇宙奥秘的序幕。自2016年起,每年4月24日被设立为“中国航天日”。这节课,就让我们沿着中国航天的足迹,走进“太空探索”。
四、新课讲授
环节一 从天文观测到太空探索(起步)
1. 探索历程回顾
人类对太空的探索,已从利用天文望远镜进行天文观测,发展到利用人造卫星、探测器等对月球、火星等天体进行探测,再到建立空间站、常驻太空进行观测。
1957年10月4日,苏联发射第一颗人造地球卫星。
1961年,苏联发射第一艘载人航天飞船“东方一号”,加加林成为第一个进入太空的人类。
1969年7月20日,美国“阿波罗”计划实现人类首次登月,阿姆斯特朗成为登上月球的第一人。
1970年4月24日,我国成功发射第一颗人造地球卫星“东方红一号”。
2003年,我国“神舟五号”首次载人航天飞行,杨利伟成为我国进入太空的第一人。
2. 天文观测工具
通常,把观测天体的活动称为天文观测。天文观测的主要工具是天文望远镜,最常用的是光学天文望远镜,它的发展经历了三个阶段:
折射式天文望远镜——1609年前后,伽利略制作了世界上第一架折射式天文望远镜。
反射式天文望远镜——1668年,牛顿制成了世界上第一架反射式天文望远镜。
折反射式天文望远镜——1930年,光学家施密特研制了世界上第一架折反射式天文望远镜。
环节二 探月工程
月球是地球唯一的天然卫星,与地球相互绕转。地球上的许多自然现象,如潮汐、日食等均与月球密切相关,月球探测已成为太空探测的重点之一。
1. 世界探月历程
20世纪50年代末开始,苏联和美国相继发射月球探测器,人类进入近距离观测月球的时代。
1959年1月3日,苏联发射首个月球探测器“月球1号”,首先实现探测月球。
1969年7月20日,美国“阿波罗”计划实现人类首次登月。
2. 中国探月工程——“嫦娥工程”
2004年,我国正式启动月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”。该工程分为三个阶段:
无人月球探测(已实现)。
载人登月(规划实施中,计划2030年前实现中国人首次登月)。
建立月球基地。
我国探月工程总体遵循“绕、落、回”三步走战略,已取得一系列重大突破:
图1嫦娥系列探测器任务演进路线
我国探月工程“绕、落、回”三步走关键节点:
探测器
发射/成就时间
主要成就
嫦娥一号
2007年10月24日发射
我国首次绕月探测,获取全月球影像图;2009年3月1日受控撞月,圆满完成“绕”的任务。
嫦娥二号
2010年10月1日发射
作为技术先导星精细测绘,后飞抵日地拉格朗日L2点、飞掠图塔蒂斯小行星,不断刷新远距飞行纪录。
嫦娥三号
2013年12月2日发射
携“玉兔号”月球车实现我国首次地外天体软着陆与巡视勘察,完成“落”的关键一步。
嫦娥四号
2018年12月8日发射
2019年1月3日实现人类探测器首次月球背面软着陆巡视,揭开月背神秘面纱。
嫦娥五号
2020年11月24日发射
2020年12月17日带回约1731克月壤,实现我国首次地外天体采样返回,标志“绕、落、回”圆满收官。
环节三 火星探测
火星是地球的近邻,与地球存在诸多相似之处,历来备受人们关注。火星探测是指人类通过向火星发射空间探测器对其进行科学探测的活动。
1960年10月,苏联发射两枚火星探测器,开启人类探测火星的历程。
截至2021年5月,人类开展的火星探测任务已有40余次,但成功着陆仅约10次。
我国实施的火星及其他行星探测任务统一命名为“天问系列”。
天问一号与祝融号
2020年7月23日,“天问一号”发射升空;2021年5月15日成功着陆火星。
“祝融号”是我国首辆火星车,搭载于天问一号,在火星表面开展巡视探测。
我国成为世界上第二个实现火星软着陆的国家。
图2 “天问一号”火星着陆平台及搭载的“祝融号”火星车
图3 “祝融号”火星车在火星表面行进示意
火星全球影像
天问一号环绕器中分辨率相机历时8个月、实施284轨次遥感成像,获取14757幅影像数据,拼接成空间分辨率达76米的火星全球彩色影像图。祝融号在着陆区沙丘表面发现了含水矿物,为研究火星演化历史、探寻火星生命提供了关键线索。
环节四 空间站的建设
空间站是人类在太空中的“科学实验平台”,为人类长期驻留太空、开展科学实验提供了场所。
1971年4月,苏联发射世界上第一个空间站“礼炮1号”。
1986年,苏联发射第二个空间站“和平号”。
2010年,由美国、俄罗斯、欧洲、日本、加拿大等16国联合建造的国际空间站开始全面使用,是迄今在轨运行的最大空间实验平台。
2022年底,我国“天宫”空间站全面建成,采用T字构型,成为目前世界上仅有的两个在轨空间站之一。
图4 天宫空间站各舱段结构示意图(T字构型)
环节五 太空探索的意义
1.有助于更好地利用宇宙空间和开发太空资源,为人类未来的生存和发展提供更多选择。
2.有助于更好地了解宇宙的奥秘,探索未知宇宙,认识太阳系与地球的演化历史。
3.带动高新技术发展,催生新技术,惠及全人类。
角度
具体表现
资源角度
开发太空资源、建设太空基地,为人类未来生存和发展提供更多选择和可能。
认知角度
探索未知宇宙,了解太阳系和地球的演化历史。
科技角度
带动高新技术发展,催生新技术,服务并惠及全人类。
五、拓展阅读 天文观测工具的发展
光学天文望远镜:经历折射式、反射式、折反射式三个阶段,不断拓展人类观测宇宙的视野。
哈勃空间望远镜:1990年4月24日由美国“发现者”号航天飞机送入太空轨道,进行天基观测,在探测宇宙深空、探索宇宙起源等方面取得一系列成就。
“中国天眼”FAST:2016年9月25日,位于贵州省平塘县大窝凼的500米口径球面射电望远镜正式落成使用,是目前世界上最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜。
图5 贵州平塘500米口径球面射电望远镜“中国天眼”(FAST)
六、课堂小结
中国太空探索主要成就一览:
领域
主要成就
进入太空
1970年“东方红一号”;2003年“神舟五号”(杨利伟)。
探月工程
嫦娥工程“绕、落、回”三步走圆满收官,嫦娥四号实现人类首次月背软着陆。
火星探测
“天问一号”着陆火星,“祝融号”开展巡视,我国成为世界上第二个实现火星软着陆的国家。
空间站
2022年底“天宫”空间站全面建成,成为在轨运行的两大空间站之一。
观测工具
“中国天眼”FAST——世界最大单口径射电望远镜。
七、课堂检测
1. 我国将每年____月____日设立为“中国航天日”,是为了纪念我国第一颗人造地球卫星“________”发射成功。
2. 我国探月工程“嫦娥工程”分为“________”“________”“建立月球基地”三个阶段。
3. 2021年5月15日,“天问一号”成功着陆火星,“祝融号”火星车在着陆区沙丘表面发现了________,为探寻火星生命提供了关键线索。
4. 下列未被列入我国天宫空间站组成部分的是( )
A. 天和核心舱 B. 问天实验舱 C. 玉兔号月球车 D. 梦天实验舱
【参考答案】
1. 4;24;东方红一号 2. 无人月球探测;载人登月 3. 含水矿物 4. C
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