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星际航行和空间技术 学案
学习目标 与 核心素养 1.了解人类飞离地球需要解决的问题有哪些。 2.知道宇宙第一速度、第二速度、第三速度。 3.了解人类星际航行的一些重要事件。 4.知道航天器的种类有哪些。 5.了解中国航天史上的一些重要事件。 6.了解茫茫宇宙有哪些空间资源及如何开发利用的。
学习重点 1.人类飞离地球需要解决的问题。 2.中国航天史上的一些重要事件。 3.宇宙空间的资源及开发。
学习难点 宇宙空间的资源及开发利用。
【预习案】
1.航天器可分为________和________两大类。
(1)无人航天器有________、无人航天飞船、空间探测器等。
(2)载人航天器有________航天飞船和空间站等。
2.人造卫星的主要功能是依靠它的________优势对地面进行观测或作为________通信的中继站。
(1)________类卫星：各种通信卫星、电视转播卫星和导航定位卫星等。
(2)对地观测类卫星：________卫星、资源卫星和海洋卫星等。
3.载人航天飞船和人造卫星的不同之处是它还必须具有应急营救、________和________保障系统。
4.空间资源是指航天器的高位置以及宇宙空间的高________、高________、微________、
超________、强辐射等。
5.人类要进行星际航行首先需克服________。我国北斗导航卫星已能覆盖我国及周边地区，导航卫星绕地球飞行时速度至少为________。
【列出我的疑惑】
【探究案】
探究点一：星际航行和航天器
1.收集并展示星际航行及航天器的有关资料
2.星际航行的困难有哪些？
3.简略说一下星际航行的历程？
4.航天器有哪些？
5.人造了卫星有哪些优势？
6.载人航天飞船和人造卫星的区别是什么？
7.多级运载火箭是工作原理是什么？
8.了解中国航天史上的一些重要事件
9.了解中国首次载人航天飞行
探究点二：空间资源和空间开发
1.什么是空间资源？
2.空间开发的优势有哪些？
3.在空间生产半导体晶体的优点是什么？
4.了解从“探路者号”到“好奇号”
【训练案】
1..以下选项不属于航天器的是( )
A.人造卫星 B.空间探测器 C.空间站 D.客运飞机
2.下列不属于人造卫星功能的是( )
A.微波通信的中继站 B.监测海洋
C.为研究气候提供数据 D.空间科学技术的试验站
3.下列有关说法中正确的是( )
A.航天飞机是载人的人造卫星
B.空间站是建造在行星上的基地，不属于航天器范畴
C.利用宇宙空间强辐射诱发生物体的基因改变可以进行品种改良
D.人造卫星只能用于通信
4.图中的航天器从左到右依次为( )
A.空间站、人造卫星、航天飞机、空间探测器
B.空间探测器、人造卫星、航天飞机、空间站
C.人造卫星、空间站、航天飞机、空间探测器
D.空间站、航天飞机、人造卫星、空间探测器
5.人类不断推进空间探测和宇宙开发，相信未来人类必将全面实现太空旅行。下列各项关于人类开展太空旅行的考虑中，不正确的是( )
A.保证航行安全
B.保证食物和氧气的供给
C 如果没有带足燃料，整个太空旅行将无任何能量来源
D.阻挡宇宙辐射
6.我国首次载人航天飞行的飞船是( )
A.“神舟一号” B.“神舟三号” C.“神舟四号” D.“神舟五号”
7.下列关于人类对宇宙探索的发展叙述，正确的是( )
A.人类对宇宙的探索手段按发展顺序排列是：航天飞机、载人飞船、人造地球卫星
B.随着人造地球卫星的出现，实现了人类对天体的直接取样观测
C.随着载人航天器的出现，实现了人类对月球的直接取样观测
D.宇宙探测技术的发展，对人们的社会生活没有实际意义
8.开创太空观测、研究地球和宇宙新时代的探测器是( )
A.航天飞机 B.空间站 C.人造卫星 D.载人飞船
9.我们的宇宙蕴藏着无穷的奥秘。下列说法错误的是( )
A.河外星系谱线红移可以推断星系之间正在相互退行远离
B.从侧面看，银河系的主体像一个中间凸起的大透镜
C.太阳黑子、日珥等太阳活动对人类的生产、生活没有影响
D.“天宫二号”、“天舟一号”等都是探索宇宙奥秘的航天器
10.下列有关中国向宇宙空间进军的大事,按先后顺序排列正确的是( )
A.第一颗返回式人造卫星发射成功→第一枚探空火箭发射成功→“东方红1号”发射成功→“神舟”号载人飞船飞行成功
B.“神舟”号载人飞船飞行成功→“东方红1号”发射成功→第一枚探空火箭发射成功→第一颗返回式人造卫星发射成功
C.第一枚探空火箭发射成功→“东方红1号”发射成功→第一颗返回式人造卫星发射成功→“神舟”号载人飞船飞行成功
D.“东方红1号”发射成功→第一枚探空火箭发射成功→第一颗返回式人造卫星发射成功→“神舟”号载人飞船飞行成功
11.按照使用功能的不同，人造卫星可分为__________卫星和____________卫星两大类。
12.“嫦娥三号”探月工程已圆满完成，这是我国航天事业取得的又一次巨大成就。“嫦娥三号”带着“玉兔号”月球车对月球表面开展了一系列探测活动。据此回答下列问题。
(1)为了确保月球车在月球表面行驶时的可靠性，科学家在地面上进行了反复试验。试验时，要将月球车上各种仪器拆下安放在另一辆伴随车上，以减小月球车的质量，这是模拟月球车在月球上受到的________比地球上小。
(2)“嫦娥三号”着陆器上携带了一台月基天文望远镜，这是世界上第一台月基天文望远镜，在月球上进行天文观测远比在地球上的效果好，主要原因是月球上没有________。
13.我们知道用力抛出的皮球，由于地球的吸引最终会落回地面，但是如果抛出速度越大，抛出的距离就会越远，速度如果达到7.9km/s，它就会像月球一样围绕地球转个不停，这个速度叫做第一宇宙速度，也叫环绕速度；如果达到11.2km/s，它就会飞向太阳系的其他星体，这个速度叫做第二宇宙速度；如果想摆脱太阳的吸引，就必须达到第三宇宙速度也就是16.7km/s，这个速度又叫逃逸速度。现在人们已经利用这些知识进行星际远航了。
(1)人为什么不能通过跳跃离开地球？________。
(2)火星充满了神奇的传说和猜想，目前虽然已经发射了火星探测器，但都不如直接登陆火星考察来得重要。如果人类要想飞向火星，那么飞船的速度必须达到第________宇宙速度。
(3)人马座是距太阳系比较近的一个恒星系，星系结构类似于太阳系。科学家猜想在人马座或许有地外文明存在。如果有一天，人类想到人马座去做星际旅游，那么飞船的速度必须达到第________宇宙速度
参考答案
【预习案】
1.无人航天器 载人航天器 (1)人造卫星 (2)载人
2.高位置 微波 (1)通信 (2)气象
3.返回 生命
4.真空 洁净 重力 低温
5.地球引力 7.9km/s
【训练案】
1.D
2.A
3.C
4.A
5.C
6.D
7.C
8.C
9.C
10.C
11.通信类 对地观测类
12.(1)重力 (2)空气
13.(1)由于地球的吸引最终会落回地面 (2)二 (3)三
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华师大科学九年级下册课时教学设计
课题 星际航行和空间技术 章 一 学科 科学 年级 九
学习 目标 知识与技能： 1.了解人类飞离地球需要解决的问题有哪些。 2.知道宇宙第一速度、第二速度、第三速度。 3.了解人类星际航行的一些重要事件。 4.知道航天器的种类有哪些。 5.了解中国航天史上的一些重要事件。 6.了解茫茫宇宙有哪些空间资源及如何开发利用的。 过程与方法： 1.查阅资料，了解空间技术 情感、态度与价值观目标： 1.通过学习帮助学生树立正确的宇宙观
重点 1.人类飞离地球需要解决的问题。 2.中国航天史上的一些重要事件。 3.宇宙空间的资源及开发。
难点 宇宙空间的资源及开发利用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频：人类航天发展史 离开地球，飞向星空，2003年10月15日我国“神舟5号”载人航天飞船冲天而起，实现了中华民族梦寐以求的夙愿。人造卫星、载人航天飞船和空间站等航天器的发明已经使星际航行成为现实。 发展空间技术和开发空间资源能使我们深入探索宇宙的奥秘，给人类生活带来美好的前景。 了解人类发展史 引入新课
讲授新课 一、星际航行和航天器 (教材第19页) 活动：收集星际航行及航天器的有关资料 通过去图书馆、上互联网或其他途径查阅关于星际航行及航天器的资料，并在课内对以下列出的方面进行交流和讨论。 世界上第一颗人造卫星：斯普特尼克一号 第一位太空游客——丹尼斯 蒂托 1.人类对星际航行的渴望 (1)自古以来人类就向往着能自由地飞离地球，在宇宙空间遨游或者到别的星球去做客。但是，要离开地球去进行星际航行却是很困难的事。 (2)星际航行的困难 地球引力是人们星际航行面临的第一个障碍，还面临如何保证星际航行的安全、如何避免受到星际空间致命辐射的袭击、如何保证星际旅行中人类生存所必需的供给等问题。 小资料：第一、第二和第三宇宙速度 第一宇宙速度，使物体围绕地球运转而不掉下来的速度，数值为7.9 km/s。 第二宇宙速度，使物体脱离地球而成为太阳系内行星的速度，数值为11.2 km/s。 第三宇宙速度，使物体离开太阳系而去的速度，数值为16.7 km/s。 2.星际航行的历程 (1)20世纪50年代，人类终于迈出了星际航行的第一步。1957年10月4日，苏联成功地发射了第一颗人造卫星。 (2)继苏联之后，美国、法国、日本和中国等国都先后发射了自己的人造卫星。 3.航天器 目前，人类依靠航天器迈出了星际航行的第一步，航天器基本上可分为无人航天器和载人航天器两大类。无人航天器有人造卫星、无人航天飞船、空间探测器等，载人航天器有载人航天飞船和空间站等。此外还有把各种航天器送人空间的运载火箭。 4.人造卫星 人造卫星是空间科学技术的结晶。自第一颗人造卫星发射成功至今，在地球的上空已经先后有数千颗人造卫星围绕地球运转过。人造卫星的主要功能是依靠它的高位置优势对地面进行观测或作为微波通信的中继站。因此按照使用功能的不同，人造卫星可分成通信类和对地观测类卫星两大类。例如，各种通信卫星、电视转播卫星和导航定位卫星都属于通信类卫星；气象卫星、资源卫星和海洋卫星等都属于对地观测类卫星。 人造卫星是无人航天器，载人的人造卫星就成为载人航天飞船。载人航天飞船和人造卫星不同之处是它还必须具有应急营救、返回和生命保障系统。显然，载人航天飞船的技术指标和制造技术要求都远比人造卫星高。 视频：人造卫星主要用途 (教材第21页思考与讨论) 人造卫星为什么能像月球那样围绕地球运转而不会掉下来呢？ 因为它的运动速度足够大。 例：向前平抛出一块石头，石头会向前飞一段，然后落地，这是因为有地球引力的作用。抛出石头用力越大，石头飞出去的速度越大，飞行距离就越远。如果石头飞出去时的速度足够大，飞行时在引力作用下向下弯曲的轨迹与地球弯曲的程度相同，那么这块石头在引力作用下向下弯曲了多少，地面也向下弯曲了多少，这块石头就不会落回到地面了，就是一颗围绕地球运行的人造卫星了。 因此，要让一颗人造卫星不落回地面，就必须给予人造卫星足够的速度。这个速度就是地球的第一宇宙速度，也叫环绕速度，其大小为7.9km/s。 视频：多级运载火箭 (教材第22页) 小资料：多级运载火箭 视频：回顾中国航天的发展历程 (教材第23页) 小资料：中国航天史上的一些重要事件 (教材第24页) 视窗：中国首次载人航天飞行 (教材第24页思考与讨论) 请你想一想，在茫茫的宇宙空间是否有可供人类利用的资源？请说出你的理由。 有，太空资源泛指太空中客观存在的、可供人类开发利用的环境和物质。主要包括：相对于地面的高位置资源、高真空和高洁净环境资源、微重力环境资源、太阳能资源、月球资源、行星资源等。 二、空间资源和空间开发 1.空间资源 航天器的高位置及宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射等都是非常有用的空间资源。 2.空间开发 (1)高位置：①微波通信中继站；②放置空间太阳能电站向地球输送电能；③监测地球表面的活动，了解地球表面的资源分布、海洋活动、气象变化等状况。 (2)高真空、高洁净、微重力、超低温：制造或生产出地球上无法制造的高纯度、高均匀的晶体和药片，生产出新型的合金。 (3)强辐射：诱发物体的基因突变，可以进行物种的改良等。 (4)在月球和其他行星上寻找稀有金属。 (教材第24页) 小资料：在空间生产半导体晶体 (教材第25页) 小资料：从“探路者号”到“好奇号” 收集星际航行及航天器的有关资料，在课堂上展示 了解人类人类对星际航行的渴望和星际航行的困难 了解第一、第二和第三宇宙速度 了解星际航行的历程 了解常见航天器 了解人造卫星 知道人造卫星围绕原理 了解多级运载火箭 了解中国航天史上的一些重要事件 了解中国首次载人航天飞行 完成思考与讨论 知道什么是空间资源 知道空间开发 了解在空间生产半导体晶体 了解从“探路者号”到“好奇号” 指导收集与展示 分析介绍人类人类对星际航行的渴望和星际航行的困难 自主学习 自主学习 自主学习 自主学习 分析讨论 自主学习 自主学习 自主学习 指导完成 自主学习 自主学习 自主学习
课堂练习 1.下列哪类资源不属于宇宙中的自然资源？( D ) A.空间资源 B.太阳能资源 C.矿产资源 D.生物资源 2.生产高纯度、高均匀的晶体和药片，利用了哪些空间资源？( C ) A.高洁净 高位置 高真空 微重力 B.强辐射 高位置 超低温 微重力 C.高洁净 高真空 超低温 微重力 D.高真空 高洁净 高位置 超低温 3.第一宇宙速度是( C ) A. 物体在宇宙中所能达到的最高速度 B. 物体摆脱地球引力所必须具有的速度 C. 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最小发射速度 D. 物体摆脱太阳引力所必须具有的速度 4.可以用来做微波中继站的是( C ) A.月球 B.地球 C.地球的同步通信卫星 D.任何星球都行 5.要离开地球进行星际航行,下列条件必须满足的是( C ) ①克服地球引力 ②满足第二宇宙速度 ③穿宇航服 ④保证航行安全 ⑤与地面保持紧密联系 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑤ D.①③⑤ 6.下列不属于载人航天器的一项是( D ) A.载人飞船 B.空间站 C.航天飞机 D.火箭 习题训练 知识应用与理解
课堂小结 学习了什么？ 1.航天器可分无人航天器和载人航天器两大类。无人航天器有人造卫星、无人航天飞船、空间探测器等，载人航天器有载人航天飞船和空间站等，此外还有把各种航天器送入空间的运载火箭。 2.航天器的高位置，宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射，以及月球和其他行星上的资源等都是非常有用的空间资源。 知识小结 总结概括
板书
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星际航行和空间技术
华师大版 九年级下
新知导入
发展空间技术和开发空间资源能使我们深入探索宇宙的奥秘，给人类生活带来美好的前景。
人类航天发展史
一、星际航行和航天器
活动：收集星际航行及航天器的有关资料
世界上第一颗人造卫星：斯普特尼克一号
1957年10月4日前苏联在拜科努尔航天中心发射升空，升空后发射了3个星期信号，在轨道中度过3个多月，围绕地球转了1400多圈，最后坠入大气层消失。
合作探究
(教材第19页)
第一位太空游客——丹尼斯.蒂托
2001年4月28日，丹尼斯·蒂托同两名俄罗斯宇航员一起搭乘俄“联盟TM-32”载人飞船自拜科努尔发射场升空，两天后飞船与国际空间站成功对接，蒂托在俄宇航员的陪同下进入国际空间站，后乘坐“联盟TM-31”飞船返回舱返回地面。他称这次旅行是他生命中“最美好的八天”。
合作探究
新知讲解
(1) 向往能自由地飞离地球，在宇宙空间遨游或者到别的星球去做客
1.人类对星际航行的渴望
新知讲解
(2)星际航行的困难
地球引力
航行安全
致命辐射
生存供给
宇宙射线
宇宙航行
新知讲解
第一宇宙速度：
使物体围绕地球运转而不掉下来的速度，数值为7.9km/s
小资料：第一、第二和第三宇宙速度
第二宇宙速度：
使物体脱离地球而成为太阳系内行星的速度，数值为11.2km/s
第三宇宙速度：
使物体离开太阳系而去的速度，数值为16.7km/s
新知讲解
1957年苏联成功发射第一颗人造卫星
美、法、日和中国等国先后发射了自己的人造卫星
2.星际航行的历程
新知讲解
3.航天器
载人航天器
无人航天器
人造卫星
载人航天飞船
运载火箭
空间探测器
无人航天飞船
空间站
新知讲解
4.人造卫星
各种通信卫星
电视转播卫星
导航定位卫星
气象卫星
资源卫星
海洋卫星
功能
依靠它的高位置优势对地面进行观测或作为微波通信的中继站
分类
通信类
对地观测类
载人航天飞船和人造卫星不同之处是它还必须具有应急营救、返回和生命保障系统
新知讲解
人造卫星是无人航天器
载人航天飞船的技术指标和制造技术要求都远比人造卫星高
新知讲解
例：向前平抛出一块石头，石头会向前飞一段，然后落地，这是因为有地球引力的作用。抛出石头用力越大，石头飞出去的速度越大，飞行距离就越远。如果石头飞出去时的速度足够大，飞行时在引力作用下向下弯曲的轨迹与地球弯曲的程度相同，那么这块石头在引力作用下向下弯曲了多少，地面也向下弯曲了多少，这块石头就不会落回到地面了，就是一颗围绕地球运行的人造卫星了。
人造卫星为什么能像月球那样围绕地球运转而不会掉下来呢？
牛顿人造地球卫星的设想图
合作探究
因为它的运动速度足够大
环绕速度
就是地球的第一宇宙速度，其大小为7.9km/s
小资料
多级运载火箭
(教材第21页)
新知讲解
回顾中国航天的发展历程
中国航天史上的一些重要事件
(教材第22页)
新知讲解
2003年10月15日9时正，在我国酒泉卫星发射场，利用“长征2号F”运载火箭将“神舟5号”载人飞船送入太空。中国首次载人航天飞行取得圆满成功，实现了中华民族的飞天梦想。
中国首次载人航天飞行
(教材第23页)
有，太空资源泛指太空中客观存在的、可供人类开发利用的环境和物质。
请你想一想，在茫茫的宇宙空间是否有可供人类利用的资源？请说出你的理由
主要包括：相对于地面的高位置资源、高真空和高洁净环境资源、微重力环境资源、太阳能资源、月球资源、行星资源等。
合作探究
(教材第24页)
新知讲解
航天器的高位置及宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射等都是非常有用的空间资源。
二、空间资源和空间开发
1.空间资源
新知讲解
2.空间开发
(1)高位置
①微波通信中继站
②放置空间太阳能电站
③监测地球表面的活动
新知讲解
(4)在月球和其他行星上寻找稀有金属
(2)高真空、高洁净、微重力、超低温：制造或生产出地球上无法制造的高纯度、高均匀的晶体和药片，生产出新型的合金
(3)强辐射：诱发物体的基因突变，可以进行物种的改良等
碳化硅晶片
新知讲解
在空间高洁净和微重力的条件下，半导体材料有着更均匀的成分和渗透物的分布，甚至可获得无尺寸限制的晶体
小资料：在空间生产半导体晶体
(教材第24页)
新知讲解
好奇号
探路者号
从“探路者号”到“好奇号”
勇气号
机遇号
凤凰号
(教材第25页)
课堂练习
1.下列哪类资源不属于宇宙中的自然资源？( )
A.空间资源 B.太阳能资源 C.矿产资源 D.生物资源
2.生产高纯度、高均匀的晶体和药片，利用了哪些空间资源？( )
A.高洁净 高位置 高真空 微重力
B.强辐射 高位置 超低温 微重力
C.高洁净 高真空 超低温 微重力
D.高真空 高洁净 高位置 超低温
D
C
课堂练习
C
3.第一宇宙速度是( )
A. 物体在宇宙中所能达到的最高速度
B. 物体摆脱地球引力所必须具有的速度
C. 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最小发射速度
D. 物体摆脱太阳引力所必须具有的速度
4.可以用来做微波中继站的是( )
A.月球 B.地球
C.地球的同步通信卫星 D.任何星球都行
C
课堂练习
5.要离开地球进行星际航行,下列条件必须满足的是( )
①克服地球引力 ②满足第二宇宙速度
③穿宇航服 ④保证航行安全 ⑤与地面保持紧密联系
A.①②③④⑤ B.①②③④ C.①③④⑤ D.①③⑤
6.下列不属于载人航天器的一项是（ ）
A.载人飞船 B.空间站 C.航天飞机 D.火箭
C
D
课堂总结
1.航天器可分无人航天器和载人航天器两大类。无人航天器有人造卫星、无人航天飞船、空间探测器等，载人航天器有载人航天飞船和空间站等，此外还有把各种航天器送入空间的运载火箭。
2.航天器的高位置，宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射，以及月球和其他行星上的资源等都是非常有用的空间资源。
学习了什么？
板书设计
星际航行和空间技术
星际航行和航天器
空间开发
指航天器的高位置及宇宙空间的高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射等
高真空、高洁净、微重力、超低温、强辐射
空间资源
高位置
作业布置
一、完成26页练习
二、观看电影《宇宙与人》，并组织讨论
目的：拓展关于宇宙的知识，了解人类在宇宙中的位置，知道理解宇宙与促进人类文明进步的关系，加深对人与自然协调重要性的认识。
步骤：
1.组织全班同学观看电影（或DVD）《宇宙与人》。
2.组织全班同学讨论以下问题：
（1）为什么说宇宙是有起源的、膨胀的和演化的？
（2）宇宙是怎样起源的？证据是什么？
（3）你觉得关于宇宙起源和演化的过程可信吗？为什么？
（4）人类处于宇宙中的什么位置？
（5）通过本章学习和观看电影《宇宙与人》，你改变了哪些关于宇宙的看法？
（6）理解宇宙与促进人类文明的进步有什么关系？
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