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第4节 空间探索
【核心概念】
3.物质的运动与相互作用
【学习内容与要求】
3.1 力是改变物体运动状态的原因。
⑥力是改变物体运动状态的原因。
【教学目标】
1.科学观念：了解火箭升空的原理，关注我国空间站建设和深空探索的进展。
2.科学思维：理解火箭升空的原理是力的作用是相互的，理解力是改变物体运动状态的原因。
3.探究实践：通过实验探究让学生明白气球运动的工作原理。
4.态度责任：通过水火箭制造和发射实验，激发学习兴趣，提高学生对尖端科技的发明创造的热情，热爱祖国。
【教材分析】
本课时主要是已学力学知识在空间探索中的应用，介绍火箭升空的原理，理解力的作用是相互的和力能改变物体的运动状态，必能解释；了解我国的空间站；介绍我国的探月工程和探索行星工程，激发学生学习的热情。
【教学过程】
教学环节 教学活动 设计意图
创设情境，明确问题 2019年底，我国长征五号遥三重型运载火箭成功发射，把8t的“实践二十号”卫星送入高度约为3.6万米的地球同步轨道，标志着我国拥有完善的重型火箭发射技术。 那么，火箭升空时的动力来自哪里 引入课题
火箭 探索活动 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。 现象：感到气体向右喷出，有向右的力。 动力来源：气球内向右喷出的气体。 原理：物体间力的作用是相互的。 提出问题：火箭的工作原理与气球非常相似，请解释。 思考讨论： 归纳提升： 火箭燃料仓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，火箭对这些热气体有向下的作用力，这些热气体对火箭有向上的反作用力，这个反作用力推动火箭向前运动。 提出问题：如何使火箭飞得更高、更远？ 思考讨论： 归纳提升：科学家研制出多级火箭。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。 科学阅读 实践活动 1.材料器具：可乐瓶，剪刀，小刀,木塞，球类气针，圆珠笔芯，订书机，双面胶，彩色装饰纸，火箭发射器。 2.动手制作：根据小组讨论确定的设计方案，制作水火箭。 3.发射火箭：选择一个空旷的场地，对水火箭进行发射试验。 4.活动记录：把测试情况填入下表中。 次数水火箭里水的质量/g水火箭的总质量/g发射角度发射距离/m1 2 3
5.展示交流： 分析优点和不足,进一步改进和优化水火箭。 力的作用是相互的应用。 学以致用，激发兴趣。
中国空间站 提出问题1：我国空间站有哪些作用价值？ 阅读文本： 提出问题2：我国空间站的规划是说什么？ 阅读文本：分三步 提出问题3：我国空间站的设计指标和构成？ 阅读文本：最大6舱组合体，5个模块 观看视频：太空抛物。 用牛顿第一定律解释。
探索月球和火星 提出问题：我国探月工程有什么规划？ 阅读文本： 归纳提升： 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。 “无人月球探测”工程分“绕”“落””“回”三期。 “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。 提出问题：我国火星探索有什么进展？ 阅读文本： 归纳提升： 天问一号探测器升空，实现通过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。
板书设计
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第4节 空间探索
浙教版 八年级上
创设情境
2019年底，我国长征五号遥三重型运载火箭成功发射，把8t的“实践二十号”卫星送入高度约为3.6万米的地球同步轨道，标志着我国拥有完善的重型火箭发射技术。
那么，火箭升空时的动力来自哪里
北京时间2025年7月15日5时34分，搭载天舟九号货运飞船的长征七号遥十运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射，约10分钟后，天舟九号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道，之后飞船太阳能帆板顺利展开，发射成功。
探究实践
20世纪末，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。
自古以来，人们一直梦想着有朝一日能在太空中邀游。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上
其实，人类一直在进行探索。
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(J.Verne)设想用大炮将一艘宇宙飞船发射到月球。
随着科技的进步，人们的飞天梦终于得以实现。
探究实践
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。
飞驰的气球
吸管
胶带
细绳
现象：感到气体向右喷出，有向右的力。
动力来源：气球内向右喷出的气体。
喷出的气体对气球有向左的反作用力
气球对喷出的气体有向右的作用力
气球对喷出的气体
有向右的作用力
反作用力推动气球向左前进
原理：物体间力的作用是相互的。
探究实践
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。
向上飞行的火箭
这个反作用力推动火箭向前运动。
火箭燃料仓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
火箭对这些热气体有向下的作用力
物体间力的作用是相互的
这些热气体对火箭有向上的反作用力
探究实践
一枚火箭携带的燃料有限，燃料耗尽后燃料仓变空。空的燃料仓若不被扔掉，就会成为火箭后续飞行的负担。
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
长征五号
第一级
第二级
第三级
如果把火箭中变空的燃料仓分离出来扔掉，可以使火箭飞得更高、更远。为此科学家研制出多级火箭。
长征九号是我国正在研制的新一代重型火箭。
探究实践
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。
典型的多级火箭：
探究实践
科学阅读
万户与古代火箭
万户，本名陶成道，是我国明朝时期的一名能工巧匠，他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1km，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”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。1959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。万户这种勇于探索、为科学献身的精神，值得我们学习。
探究实践
1.材料器具：可乐瓶，剪刀，小刀,木塞，球类气针，圆珠笔芯，订书机，双面胶，彩色装饰纸，火箭发射器。
2.动手制作：根据小组讨论确定的设计方案，制作水火箭。
3.发射火箭：选择一个空旷的场地，对水火箭进行发射试验。
4.活动记录：把测试情况填入下表中。
次数 水火箭里水的质量/g 水火箭的总质量/g 发射角度 发射距离/m
1
2
3
4
5.展示交流： 分析优点和不足,进一步改进和优化水火箭。
探究实践
探究实践
空间站也可以为我国提供更精准、更丰富的情报信息，提高各个领域的监视能力，同时还可以用于测试和验证一些军事技术和装备，提升我国的国防实力和国际地位。
1970年4月24日，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。
中国空间站是我们的太空家园，为我国科学家进行长期的、大规模的空间科学实验、技术试验研究提供条件，能够极大地促进空间科学、生命科学等空间技术发展，辐射带动相关领域技术创新。
探究实践
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2.4-6所示。
发射载人飞船（即神舟号飞船），建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间实验。
实破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，并利用载人飞船技术改装、发射一个空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。
建造载人空间站，解决较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。至 2022年11月，中国空间站全面建成，6名航天员可以同时在轨开展科学研究。
探究实践
中国空间站(China Space Station，简称CSS，又称“天宫空间站”)是我国的国家级太空实验室。
中国空间站的轨道高度为400~450km，倾角42~43度，设计寿命为10年，长期驻留3人，最大可扩展为180t级六舱组合体，以进行较大规模的空间应用。
探究实践
中国空间站包括天和核心舱、梦天实验舱、问天实验舱、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。
探究实践
科学拓展
说明力和运动关系的“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，王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件,“冰墩墩”被抛出后几乎不受外力作用影响，接连几个“空翻”画出一条直线径迹，保持近似的匀速直线运动，最后稳稳地站在叶光富的手中。“太空抛物”实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。
探究实践
中国空间站作为我国的国家太空实验室，可以推动我国载人航天事业跻身世界前列，牵引我国空间科学与技术的深人发展，为人类的太空探索和空间技术进步贡献中国力量。
探究实践
未来，各国的宇航员可能都将有机会前往天宫空间站进行科学实验和合作研究，这将进一步促进全球的太空合作。
中国空间站是目前唯一在轨使用的空间站，很多国家申请希望和我国一起共同开发利用空间站，来探索宇宙的奥秘。面对这样的申请，你的态度如何？为什么
思考与讨论
中国的航天发展不仅仅是为了自身利益，更是为了促进全球的共同发展。
在不损害自身利益的基础上，可以合作。
探究实践
20世纪60年代，人类开始月球探索。
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。
“无人月球探测”工程分“绕”“落””“回”三期。
嫦娥四号探测器
“绕”指环绕月球
“落”指着陆月球
“回”指月球取样返回
2007年至2020年之间，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。
探究实践
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。
1.两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送到地月转移轨道交会对接，航天员进入月面着陆器。
2.月面着陆器着陆于月面预定区域，航天员登上月球开展科学考察与样品采集。
3.完成任务后、航天员将乘坐月面着陆器回到环月轨道与飞船交会对接，并携带样品乘坐飞船返回地球。
不久的将来，在完成载人登月的基础上，我国将建立“月球基地”，开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证，推动载人航天技术由近地走向深空的跨越式发展，深化人类对月球和太阳系起源与演化的认识，为月球科学的发展贡献中国智慧。
探究实践
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。
天问一号探测器升空，实现通过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。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、磁场等的科学探测,实现了中国在深空探测领域的技术跨越，从而进入世界深空探测先进行列。
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，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。
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，祝融号火星车在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。
迁移应用
1.2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。10月30日11时00分，神舟十九号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。
（1）点火后，搭载神舟十九号飞船的火箭开始加速上
升，则能够使火箭上升的力的施力物体为______（选填
"空气"或"燃气"）。
（3）火箭点火后加速上升，说明力可以 。
（4）对接前，神舟十九号飞船绕地球匀速飞行，此时飞船受________（选填"平衡力"或"非平衡力"）的作用。
（3）舱外工作时航天员不能直接面对而交谈，是因为____________。
改变物体的运动状态
燃气
非平衡力
声音不能在真空中传播
迁移应用
A.
A. B. C. D.
3.发射火箭，火箭在升空时，以下说法正确的是（ ）
A.采用多级火箭，保持匀速上升
B.火箭升空时受到平衡力的作用
C.火箭升空利用了力的作用是相互的
D.火箭升空时，受到惯性力的作用
2.冰墩墩上太空了!3月23日下午“天宫课堂”第二课在中国空间站开课。王亚平老师为我们演示了牛顿第一定律—太空抛物实验。当冰墩墩在"失重"的状态下被水平向右推出，下列哪幅图是冰墩墩被推出后的运动路线（ ）
C
D
迁移应用
4.关于我国的探月工程,下列说法正确的是（ ）
A.我国的探月工程于2007年启动,命名为“嫦娥”
B.嫦娥三号首次实现在月球背面软着陆
C.我国的探月工程分为“绕”、“落”、“巡”三个阶段
D.嫦娥五号首次实现月面采样返回
D
5. 嫦娥五号返回器携带月球样品成功着陆，实现了中国首次月球无人采样返回，下列有关此次探月工程中说法正确的是( )
A. 嫦娥五号在发射升空的过程中，以火箭为参照物，探测器是运动的
B. 着陆器支脚安装了面积较大的底座，是为了增大压强
C. 着陆器托举上升器起飞时，着陆器深陷月面，说明力的作用是相互的
D. 嫦娥五号携带的月球样品返回地球后其质量与月球上相比变小；
C
迁移应用
6.2021年5月15日上午7:18,“祝融号”着陆在火星上,如图所示，下列有关“祝融号”的说法中正确的是（ ）
C.如果“祝融号”登陆月球，它将失去惯性
D.如果“祝融号”登陆火星后静止在火星表面上,它相对于地球是运动的
A.“祝融号”车轮的表面积较大，目
的是为了减小运动时受到的摩擦力
B.当“祝融号”匀速运动时，受到的
摩擦力和支持力是一对平衡力
D
板书设计
第4节 空间探索
空间探索
力的作用是相互的
火箭
中国空间站
嫦娥工程
探索月球
探索行星
发展：三步
组成：五个模块
动力来自于燃气
天问系列
谢谢
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第4节 空间探索
核心概念聚焦
1.如图所示是“喷气火箭”的模型，胶带固定气球与吸管，吸管套在绳上。将吹足了气的气
球封口的夹子松开，球内气体从气球嘴泄出的同时，气球会向前运动。
使球向前运动的力的施力物体是（ ）
A.气球 B.气球外边的空气 C.气球内泄出的气体 D.绳子
2.如图是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是（ ）
A.采用多级火箭，上升过程中速度不变 B.火箭升空时受到平衡力的作用
C.火箭升空利用了力的作用是相互的 D.火箭升空时受到惯性力的作用
3.中国空间站是中华人民共和国建成的国家级太空实验室。下列说法正确的是（ ）
A.空间站受到平衡力的作用 B.空间站的运动状态不断改变
C.空间站相对地球是静止的 D.空间站一直做匀速直线运动
4.2020年11月24日，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火成功发射探月工程娥
五号探测器，开启我国首次地外天体采样返回之旅，火箭在加速升空的过程中(不考虑燃
料质量变化)，下列说法正确的是（ ）
A.火箭加速升空的过程中，火箭惯性逐渐减小
B.嫦娥五号探测器的运动状态发生改变
C.发动机的推力与自身重力是一对相互作用力
D.火箭受到发动机的推力大小等于自身重力
5.关于我国的探月工程,下列说法正确的是（ ）
A.我国探月工程于2007年启动，命名“嫦娥” B.嫦娥三号首次实现在月球背面软着陆
C.我国探月工程分为“绕”“落”“巡”三个阶段 D.嫦娥五号首次实现月面采样返回
6.天宫空间站是我国建造的太空实验室，下列有关天宫空间站的说法错误的是（ ）
A.空间站由天和核心舱、梦天、问天实验舱、载人飞船、货运飞船组成
B.空间站的宇航员在太空进行过多次的太空授课
C.天宫空间站的宇航员还不具备出舱活动的能力
D.目前天宫空间站有三位宇航员长期驻留
7.冰墩墩上太空了！3月23日下午“天宫课堂”第二课在中国空间站开课。王亚平老师为我
们演示了牛顿第一定律—太空抛物实验。当冰墩墩在“失重”的状态下被水平向右推出，
下列哪幅图是冰墩墩被推出后的运动路线（ ）
A. B. C. D.
核心素养提升
8.2021年5月，我国自主设计的“祝融号”火星车成功着陆火星，如图所示，实现了我国航
天史上的新突破，已知同一物体在火星上的重力是地球上的3/8。地球表面g取
（1）“天问一号”探测器着陆有降落伞减速和动力减速等过程，而“嫦娥五号”在降落
月球时没有采用降落伞减速的原因是 。动力减速采用喷气方式，利用了力
能 的原理，在此过程中着陆器受力是 (选填“平衡”或“不
平衡”)的。
（2）“祝融号”车轮的表面积较大，目的是为了 。
（3)火星车的质量为240kg，它从地球上到火星上质量______ 选填
“变大”“变小”或“不变”。火星车在火星表面静止时，若
所有轮子和水平表面的总接触面积为，则车对火星表面
的压强是多少帕？
创新素养应用
9.学习科学后，学校开展“制作水火箭”项目化学习活动，活动包括制作水火箭和发射水火
箭两个环节。
【制作水火箭】实验器材：2000mL大可乐瓶、
气筒、自行车气门芯、铁丝、橡皮塞、水、
防水胶布等。产品如图甲所示，构造如图乙
所示。
（1）在瓶中装入600g的水，大可乐瓶和其
他配件总共200g，水火箭受到的重力为 牛。
（2）往瓶中装600mL的水，塞好瓶塞后放在发射架上。用气筒不断地向瓶内打气，瓶内
气压不断增大，当橡皮塞从瓶口向下冲出时，水火箭向上发射升空。这是因为力的
作用是 的。
【发射水火箭】
（3）以下是水火箭发射的评价量表
结果
评价指标 优秀 合格 待改进
功能性 火箭能顺利升空且在空中运行时间t＞6s 火箭能顺利升空且在空中运行时间2s≤t≤6s 火箭能顺利升空且在空中运行时间t＜2s 或不能升空
美观性 符合审美，有一定的设计感 符合审美，设计感一般 部符合审美，设计感较差
某组同学制作的“水火箭”，由地面竖直向上发射，其
速度和时间的关系如图所示，根据图像，结合评价量表的功
能性指标，你对该水火箭评价结果是什么并说明理由。
（4）拓展延伸：小组同学对水火箭水平飞行的距离与哪些
因素有关的问题进行了进一步研究，并设计了多个方案。其中的一个方案是：取上
述水火箭，分别安装在发射架上，调整它们发射的角度分别为20°、30°、40°、
45°、50°、60°、70°，向瓶内打气直至橡皮塞从瓶口冲出，使水火箭向前飞出。
下表是他们在实验中收集到的数据：分析表中数据可得出的结论是： 。
发射角/° 20° 30° 40° 45° 50° 60° 70°
水平飞行距离/m 14.81 31.32 43.60 50.72 53.07 49.82 35.42
参考答案
核心概念聚焦
1.C 2.C 3.B 4.B 5.D 6.C 7.D
核心素养提升
8.（1）月球上是真空 改变物体的运动状态 不平衡
（2）减小压强 （3）不变 30000
创新素养应用
9.（1）8 （2）相互 （3）合格 在空中运行时间2s≤t≤6s
（4）在其他情况相同时，水火箭水平飞行距离与发射角有关，发射角为50°时，水平飞行距离最大
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