人类对宇宙的新探索①
目标
1．知识目标：了解人类认识的宇宙范围在不断扩大，理解宇宙探索的意义，了解宇宙探索的现状。
2．德育目标：培养学生热爱科学和勇于探索的精神，认识保护宇宙环境对开发、利用宇宙的重要意义。
3．能力目标：培养学生观察能力、读书能力、分析综合思维能力等学习能力。
方法
导学式。
教学重点
宇宙探测的意义。
教学媒体
利用投影仪、录像片。
教学过程
【导入新课】 播放录像：航天飞机发射。
【教师说明】 这是1998年6月3日清晨美国发现号航天飞机升空时的情景。
【教师提问】 搭载它一起升空的有一个什么仪器？
学生回答：阿尔法磁谱仪。
【教师提问】 阿尔法磁谱仪的任务是什么？
学生回答：探索宇宙本源，寻找暗物质和反物质。
【教师讲述】 阿尔法磁谱仪进入太空，探索宇宙本源是人类对宇宙的又一次新探索。今天我们一起来学习人类对宇宙的新探索。
【教师提问】 人类利用哪些手段了解宇宙呢？
学生回答：双眼、望远镜、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船等。
【教师提问】 人类对宇宙的新探索始于哪种探测手段？
学生回答：1957年10月4日，前苏联第一颗人造地球卫星上天。因为它是首次在地球以外观测地球。
【播放录像】 《第一颗人造地球卫星》
【教师提问】 谈一谈你所知道的人类从此以后又有哪些新探索手段？进行了哪些探测活动？获得了哪些成果？
【出示投影】 （补充资料）
人类对宇宙的新探索
（1）1959年，前苏联发射成功“月球3号”，它所携带的自动行星际站绕到月球背面上空，第一次主动拍摄了人类从未见过的月背照片。
（2）1961年4月21日，前苏联宇航员加加林乘座“东方号”宇宙飞船用108分钟绕地飞行一周，成为第一个飞出地球的人。
（3）1969年7月20日，美国宇航员尼尔?阿姆斯特朗乘座“阿波罗11号”宇宙飞船登上月球。
（4）1971年，前苏联第一个“礼炮号”空间站发射上天。
（5）1976年，美国发射的“海盗号”飞船第一次登陆火星。
（6）1988年11月15日，前苏联发射第一架航天飞机“暴风雪号”。
（7）1995年，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机和俄罗斯“和平号”轨道空间站首次对接成功。
（8）1997年7月4日，美国“探路者号”飞船顺利在火星上着路。
【教师提问】 人类这些探索活动与望远镜观测有何不同？
学生回答：排除大气干扰，可直接取样。
【播放录像】 《宇航员与月球车》
【教师总结】 人类从第一颗人造卫星上天后，又有了太空实验室，宇宙飞船、航天飞机。航天器从无人航天器发展到载人航天器，通过这些手段，人类知道了磁层、宇宙射线和一些大行星表面物理特性和化学特性。
【播放录像】 《火星》、《木星》
【教师讲述】 在世界航天事业突飞猛进的同时，我国航天事业也在迅速发展，处于世界前列。
学生阅读：“我国航天事业发展”阅读材料
【播放录像】 《东方红1号卫星》
【教师总结】 随着人类对宇宙的不断探索，原先关闭得紧紧的“天窗”由小到大，由浅入深，一扇一扇打开，我们所掌握的信息增长了千万倍。但航天事业同时又是一项耗资巨大的事业，美国的火星计划耗资2675亿美元。有人曾计算，用航天飞机每运输100克货物约需1500美元。
【教师提问】 人类为什么不惜代价，不懈地从事宇宙探索？
学生回答：认识了解宇宙、开发利用宇宙、带动科技发展。
【教师补充】 人类认识了解宇宙的目的是为了开发、利用宇宙，目前人类已从探索阶段逐步进入到了空间开发利用阶段。
【教师提问】 宇宙中有哪些资源可供开发利用？如何利用？
学生讨论。
学生读书：“开发宇宙”
【教师补充】 宇宙资源主要有空间资源、太阳能资源、矿产资源。人们利用宇宙空间这个特殊环境，通过人造卫星可从远距离观测地球，迅速、大量收集地球的各种信息。例如气象卫星拍摄的卫星云图能为我们更好地做出天气预报；又如，根据卫星照片发现哈萨克已干涸的库兰达里河河床下是一个大湖泊，在沙漠下发现几处淡水；再如卫星提供的国外小麦产量的准确预报，仅美国一年就获得两亿美元的好处；卫星还可以在人类还未发现时预报小麦锈病虫害，可及早防治。同时人类还在卫星上进行大量科学实验。1996年12月，俄美首次成功地在“和平号”轨道站培育并收获第一批太空小麦，从播种到成熟仅用97天，证明生物在太空是可以发育的。这对于人类在未来星际飞行中解决食品问题具有重要意义。在北京超市中还出售有太空育种的西红柿、辣椒，其个大且抗灾能力强。宇宙具有的失重、高真空、超净和极端温度等条件是生产某些特殊物品所必需的。1992年10月我国利用一颗返回式卫星做搭载培育生物实验，培育出防癌生物??石刁柏。再如，火箭所需耐磨的铅铝合金，在地球上制造时，铅总要沉到底部，冷却后得到的不是一种均匀的合金块，而像一块分层蛋糕，如果在宇宙中生产这种合金就方便多了。根据统计约有400种地面上无法制造的合金能在失重环境中制造。
【教师提问】 人类为什么要把眼光投向宇宙，研究宇宙资源的开发？
学生讨论。
【教师总结】 人类生存的地球，由于人口的迅速膨胀，已出现了资源短缺的问题，未来也将面临生存空间紧张的问题。为了拓展人类的生存空间，补充陆地资源，人类在研究开发陆地环境的同时，已在向海洋和大气环境进军。人类还把目光投向宇宙，不断探索宇宙，研究宇宙资源的开发，以解人类未来所面临的种种生存问题。
开发宇宙资源是全球共同关心的问题，而且它的规模、技术、经济投入都不是一个国家所能完成的，需进行国际合作。
【教师提问】 阿尔法磁谱仪的永磁铁是哪个国家制造的？这个工作计划由多少个国家参与？
学生回答：中国，十多个（美、中、俄、法、日等）。
【教师讲述】 人类在探索宇宙获得利益的同时，也产生了一些问题，而且它已经对人类的开发活动造成危害。
【教师提问】 这个问题是什么？怎样产生的？有什么危害？
学生回答：太空垃圾。废弃的航天器、航天器爆炸后的碎片、从航天器扔出的垃圾。它们与航天器之间相对速度很大，对航天器造成巨大威胁。
【教师补充】 自1975年以来，约有4600颗废弃卫星及同样多的失事火箭及其它航天器的碎片在近地轨道上游荡，它们中虽然每天有2～3颗脱离轨道进入大气层被烧毁，但仍以每年200～300件的速度增加。它们的运行速度是炮弹飞行速度的几十倍，所以对航天器造成巨大威胁。1996年1月，在太空飞行的美国“奋进”号航天飞机为避免与一个失效卫星发生碰撞，机上宇航员不得不对航线进行调整。1995年，日本宇宙事业开发团发射的太空实验观测自由飞行器，在太空运行8个月后被“奋进”号航天飞机收回，经检查，其外壳被太空垃圾撞击布满麻坑。1983年一小块剥落的油漆曾撞坏“挑战者”号航天飞机的前窗。目前人类发射的航天器在地面监控中心与宇航员密切配合下可及时躲避太空垃圾，而人造卫星则难以躲避。人类现在正研制限制太空垃圾、减少危害的方法，这同样需要世界各国的共同努力，一起来保护宇宙环境。
【教师提问】 我们通过这节课了解了宇宙的现状及宇宙资源的利用情况，大家可否设想一下，今后宇宙探索手段及宇宙资源利用的方向。
学生讨论
【播放录像】 《设想中的太空城》
【教师说明】 这是一个设想中的太空城。它是圆环形的，像个巨大的车轮。“轮胎”是空心的，是太空城的生活区，可供1万居民居住。太空城每分钟绕自己的中心轴慢慢旋转一周，使环的外缘产生与地面重力相等的人造重力；内缘是太空城的“天”，天空有一排排拱形玻璃可提供适宜的太阳光，给太空城带来温暖和光明。自动化农业自动向农作物提供二氧化碳、水和肥料，农作物为人和动物提供食物、氧气和净化空气。
目标
1．知识目标：了解人类认识的宇宙范围在不断扩大，理解宇宙探索的意义，了解宇宙探索的现状。
2．德育目标：培养学生热爱科学和勇于探索的精神，认识保护宇宙环境对开发、利用宇宙的重要意义。
3．能力目标：培养学生观察能力、读书能力、分析综合思维能力等学习能力。
方法
导学式。
教学重点
宇宙探测的意义。
教学媒体
利用投影仪、录像片。
教学过程
【导入新课】 播放录像：航天飞机发射。
【教师说明】 这是1998年6月3日清晨美国发现号航天飞机升空时的情景。
【教师提问】 搭载它一起升空的有一个什么仪器？
学生回答：阿尔法磁谱仪。
【教师提问】 阿尔法磁谱仪的任务是什么？
学生回答：探索宇宙本源，寻找暗物质和反物质。
【教师讲述】 阿尔法磁谱仪进入太空，探索宇宙本源是人类对宇宙的又一次新探索。今天我们一起来学习人类对宇宙的新探索。
【教师提问】 人类利用哪些手段了解宇宙呢？
学生回答：双眼、望远镜、人造卫星、航天飞机、宇宙飞船等。
【教师提问】 人类对宇宙的新探索始于哪种探测手段？
学生回答：1957年10月4日，前苏联第一颗人造地球卫星上天。因为它是首次在地球以外观测地球。
【播放录像】 《第一颗人造地球卫星》
【教师提问】 谈一谈你所知道的人类从此以后又有哪些新探索手段？进行了哪些探测活动？获得了哪些成果？
【出示投影】 （补充资料）
人类对宇宙的新探索
（1）1959年，前苏联发射成功“月球3号”，它所携带的自动行星际站绕到月球背面上空，第一次主动拍摄了人类从未见过的月背照片。
（2）1961年4月21日，前苏联宇航员加加林乘座“东方号”宇宙飞船用108分钟绕地飞行一周，成为第一个飞出地球的人。
（3）1969年7月20日，美国宇航员尼尔?阿姆斯特朗乘座“阿波罗11号”宇宙飞船登上月球。
（4）1971年，前苏联第一个“礼炮号”空间站发射上天。
（5）1976年，美国发射的“海盗号”飞船第一次登陆火星。
（6）1988年11月15日，前苏联发射第一架航天飞机“暴风雪号”。
（7）1995年，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机和俄罗斯“和平号”轨道空间站首次对接成功。
（8）1997年7月4日，美国“探路者号”飞船顺利在火星上着路。
【教师提问】 人类这些探索活动与望远镜观测有何不同？
学生回答：排除大气干扰，可直接取样。
【播放录像】 《宇航员与月球车》
【教师总结】 人类从第一颗人造卫星上天后，又有了太空实验室，宇宙飞船、航天飞机。航天器从无人航天器发展到载人航天器，通过这些手段，人类知道了磁层、宇宙射线和一些大行星表面物理特性和化学特性。
【播放录像】 《火星》、《木星》
【教师讲述】 在世界航天事业突飞猛进的同时，我国航天事业也在迅速发展，处于世界前列。
学生阅读：“我国航天事业发展”阅读材料
【播放录像】 《东方红1号卫星》
【教师总结】 随着人类对宇宙的不断探索，原先关闭得紧紧的“天窗”由小到大，由浅入深，一扇一扇打开，我们所掌握的信息增长了千万倍。但航天事业同时又是一项耗资巨大的事业，美国的火星计划耗资2675亿美元。有人曾计算，用航天飞机每运输100克货物约需1500美元。
【教师提问】 人类为什么不惜代价，不懈地从事宇宙探索？
学生回答：认识了解宇宙、开发利用宇宙、带动科技发展。
【教师补充】 人类认识了解宇宙的目的是为了开发、利用宇宙，目前人类已从探索阶段逐步进入到了空间开发利用阶段。
【教师提问】 宇宙中有哪些资源可供开发利用？如何利用？
学生讨论。
学生读书：“开发宇宙”
【教师补充】 宇宙资源主要有空间资源、太阳能资源、矿产资源。人们利用宇宙空间这个特殊环境，通过人造卫星可从远距离观测地球，迅速、大量收集地球的各种信息。例如气象卫星拍摄的卫星云图能为我们更好地做出天气预报；又如，根据卫星照片发现哈萨克已干涸的库兰达里河河床下是一个大湖泊，在沙漠下发现几处淡水；再如卫星提供的国外小麦产量的准确预报，仅美国一年就获得两亿美元的好处；卫星还可以在人类还未发现时预报小麦锈病虫害，可及早防治。同时人类还在卫星上进行大量科学实验。1996年12月，俄美首次成功地在“和平号”轨道站培育并收获第一批太空小麦，从播种到成熟仅用97天，证明生物在太空是可以发育的。这对于人类在未来星际飞行中解决食品问题具有重要意义。在北京超市中还出售有太空育种的西红柿、辣椒，其个大且抗灾能力强。宇宙具有的失重、高真空、超净和极端温度等条件是生产某些特殊物品所必需的。1992年10月我国利用一颗返回式卫星做搭载培育生物实验，培育出防癌生物??石刁柏。再如，火箭所需耐磨的铅铝合金，在地球上制造时，铅总要沉到底部，冷却后得到的不是一种均匀的合金块，而像一块分层蛋糕，如果在宇宙中生产这种合金就方便多了。根据统计约有400种地面上无法制造的合金能在失重环境中制造。
【教师提问】 人类为什么要把眼光投向宇宙，研究宇宙资源的开发？
学生讨论。
【教师总结】 人类生存的地球，由于人口的迅速膨胀，已出现了资源短缺的问题，未来也将面临生存空间紧张的问题。为了拓展人类的生存空间，补充陆地资源，人类在研究开发陆地环境的同时，已在向海洋和大气环境进军。人类还把目光投向宇宙，不断探索宇宙，研究宇宙资源的开发，以解人类未来所面临的种种生存问题。
开发宇宙资源是全球共同关心的问题，而且它的规模、技术、经济投入都不是一个国家所能完成的，需进行国际合作。
【教师提问】 阿尔法磁谱仪的永磁铁是哪个国家制造的？这个工作计划由多少个国家参与？
学生回答：中国，十多个（美、中、俄、法、日等）。
【教师讲述】 人类在探索宇宙获得利益的同时，也产生了一些问题，而且它已经对人类的开发活动造成危害。
【教师提问】 这个问题是什么？怎样产生的？有什么危害？
学生回答：太空垃圾。废弃的航天器、航天器爆炸后的碎片、从航天器扔出的垃圾。它们与航天器之间相对速度很大，对航天器造成巨大威胁。
【教师补充】 自1975年以来，约有4600颗废弃卫星及同样多的失事火箭及其它航天器的碎片在近地轨道上游荡，它们中虽然每天有2～3颗脱离轨道进入大气层被烧毁，但仍以每年200～300件的速度增加。它们的运行速度是炮弹飞行速度的几十倍，所以对航天器造成巨大威胁。1996年1月，在太空飞行的美国“奋进”号航天飞机为避免与一个失效卫星发生碰撞，机上宇航员不得不对航线进行调整。1995年，日本宇宙事业开发团发射的太空实验观测自由飞行器，在太空运行8个月后被“奋进”号航天飞机收回，经检查，其外壳被太空垃圾撞击布满麻坑。1983年一小块剥落的油漆曾撞坏“挑战者”号航天飞机的前窗。目前人类发射的航天器在地面监控中心与宇航员密切配合下可及时躲避太空垃圾，而人造卫星则难以躲避。人类现在正研制限制太空垃圾、减少危害的方法，这同样需要世界各国的共同努力，一起来保护宇宙环境。
【教师提问】 我们通过这节课了解了宇宙的现状及宇宙资源的利用情况，大家可否设想一下，今后宇宙探索手段及宇宙资源利用的方向。
学生讨论
【播放录像】 《设想中的太空城》
【教师说明】 这是一个设想中的太空城。它是圆环形的，像个巨大的车轮。“轮胎”是空心的，是太空城的生活区，可供1万居民居住。太空城每分钟绕自己的中心轴慢慢旋转一周，使环的外缘产生与地面重力相等的人造重力；内缘是太空城的“天”，天空有一排排拱形玻璃可提供适宜的太阳光，给太空城带来温暖和光明。自动化农业自动向农作物提供二氧化碳、水和肥料，农作物为人和动物提供食物、氧气和净化空气。
