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(共34张PPT)
模拟探索：到火星上去
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新知导入
太阳系
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火星
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用肉眼观测火星
在中国古代天文中，占星家往往根据“荧惑”的天文位置和可见度来为朝廷预测凶吉。当“荧惑”走过心宿后又回转（逆行），占星家把这种现象叫“荧惑守心”，认为这是最险恶的天象之一，也就是所谓的“大凶”之兆，预示着将会发生丧、乱、贼、兵等事件。
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用望远镜观测火星
德国天文学家开普勒计算出了火星轨道的形状
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1659年，荷兰科学家惠更斯使用望远镜观察火星表面标记的消失和重现，发现火星每24小时40分钟旋转一周。1672年，惠更斯发现了火星的极冠。
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1784年，英国天文学家赫歇尔利用对火星自旋周期的测量，发现它的自转轴倾角是25.2°。
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1890年，意大利的天文学家斯基亚帕雷利提出火星上有河流及峡谷的猜想。
新知导入
我们制作的“火箭”升空了，接着我们可以畅想去太空旅行了。火星是太阳系中环境条件与地球比较接近的一颗行星。
科学实践
一、比较火星和地球的环境有什么相近和不同之处
科学实践
行星 水的痕迹 表面温度 大气概述 岩石和土壤 气候
地球
火星
液态水
15℃
含有大量的
氧气
地形丰富，有岩石和土壤，储蓄水分
相对稳定，适合生物生存
干燥、贫瘠，有火山和沙漠，土壤中含有有毒物质
缺少，但发现有地下盐水湖
表面温度比地球冷，有沙尘暴
-132～28℃
大气稀薄，主要是二氧化碳，缺少氧气
科学实践
火星在自转，有昼夜交替现象，一天的时间是24小时37分，比地球上一天的时间约长半小时。火星自转方向同地球一样，也是自西向东，这样在火星上白天看到的太阳和夜晚看到的星星都是东升西落的。火星自转轴倾角为25.19度，和地球的相近，因此也有四季；火星的公转周期约为687天，大约是地球的2倍，因此火星上季节周期约为地球上的两倍。
科学实践
在火星上，白天看到的太阳和夜晚看到的星星会是什么样的？
由于火星与太阳的距离远大于地球与
太阳的距离，因此火星上看到的太阳
大小只有地球上看到的约三分之二。
夜空中星星的分布，火星与地球基本没有区别，在火星黄道上的黄道星座与地球几乎是相同的。
科学实践
假如我们在火星那里生活，会是什么样的状况？
火星上的温差较大，人类及地球上的各种生物可能会不适
应。
火星表面没有稳定的、大量的水，水是生命之
源，没有可以饮用的水人类将无法生存。
火星上没有氧气，动植物生存离不开氧气。
火星上也没有物资，没有食物，我们需要食物为我们提供能量。
科学实践
二、火星探测器
发射火星探测器
随着科技的发展，人类对火星的探索也不局限于用肉眼、望远镜来进行观测。于是，人类开始发射“火星探测器”到火星进行实地考察。
科学实践
自20世纪60年代人类首次实现火星探测开始，迄今为止已经取得了大量有价值的成果，对火星大气层、地形地貌与地质构造、火星表面物质（岩石、矿物与化学元素）、火星内部结构等方面取得了巨大的成就。
1965年7月14日，水手4号飞掠火星，并向地球传送了22张火星表面的近距离照片，使人类第一次目睹火星的真容。
水手4号
科学实践
2020年7月23日中午12时41分，我国成功发射第一个火星探测器——“天问一号”。“天问一号”火星探测器顺利进入预定轨道，并将完成环绕、着陆、巡视探测目标，开展对火星的科学探测。
天问一号
科学实践
“天问一号”传回首张地月合影。在这幅黑白合影图像中，地球与月球一大一小，均呈新月状，在茫茫宇宙中相互守望。
科学实践
探究火星探测器如何安全着陆
活动材料
鸡蛋、降落伞、塑料薄膜、泡沫、厚纸板、密封袋等。
科学实践
活动规则
用鸡蛋模拟火星探测器，用一定的保护措施（如降落伞、塑料薄膜等）在一定高度下使鸡蛋安全到达地面（保证鸡蛋不破）。
科学实践
活动过程：分组进行设计、制作、测试
1.设计并制作
一组：选择利用降落伞增大鸡蛋下落过程中所受的空气阻力，从而帮助整个装置减速。而且可选用伞面较大、伞绳较多的降落伞，这样的降落伞减速效果会更好。
二组：平常生活中我们经常会用各种填充材料包裹易碎的物品，所以可用棉花、塑料泡沫和厚纸板来保护鸡蛋。
……
科学实践
一组：利用降落伞来保护鸡蛋,虽然有一定减速作用，但由于鸡蛋十分脆弱，落地后就碎了。因此他们在保留降落伞的基础上，借鉴其他组的方案，用一倒锥形的容器包裹鸡蛋，减缓在落地时地面对鸡蛋的冲击力。
2.测试并改进
二组：只用塑料薄膜包裹鸡蛋保护效果一般，因此他们想将塑料薄膜替换成气泡膜，这种材料的减震效果会更好,从而达到让鸡蛋安全着陆的作用。
……
科学实践
火星探测器包括：
科学实践
火星探测器的着陆装置
科学实践
三、制订一个“火星定居计划”
为了能让火星变得适宜居住，设计改造环境的措施。
表面温度-132～28℃，温差大
改造措施
居住：先选在洞穴中生活，因为洞穴中有一定保温（保冷）作用，而且在洞穴内还可以减少辐射；在地表可以利用3D打印技术选择火星上现有的适宜的材料建造各种适合地球生物生存的建筑物。
衣着方面，如果是在建筑物内则可穿普通的衣物，如果需要外出就需要穿特制的宇航服，宇航服需配有氧气瓶，有较强的保暖功能，而且能抵挡辐射。
科学实践
火星上没有可直接饮用的水，但是大气中有水蒸气，有冻土地带
改造措施
第一种利用抽湿机收集空气中的水；第二种是用设备来提取地下和土壤中的水，火星的地表类似地球上的冻土地带，当温度升高时水会涌出，给地表加热，同时收集水。有些科学家提出可以利用小行星撞击来改变火星大环境……
科学实践
火星上没有氧气，
但有二氧化碳
改造措施
通过查阅资料，了解到二氧化碳在一定条件下可以分解为氧气和一氧化碳，再让这些气体通过特殊的过滤器，这样就可以得到氧气。除此之外，绝大多数植物在白天受到阳光的照射，会吸收二氧化碳并释放氧气，因此可以利用植物工厂（因土地贫瘠）种植很多植物（耐旱植物，可以少用水）来将二氧化碳转化为氧气，同时还可以改变大气成分，提供食物。
科学实践
制订“火星定居计划”
1.根据生存需求画出设计图
要在火星定居主要需要解决温度、氧气、食物这几个问题，因此设置了氧舱、蓄水池、植物大棚和堡垒式的住宅和工作区。由于火星环境恶劣，不容易在地表活动，因此这些建筑物之间都有管道。除此之外，还设置了风力发电装置为各种设备提供电力。
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2.利用沙盘呈现的火星定居方案
如图，最左侧是运送往返人员和物资的火箭，旁边放置了较为丰富的燃料。沙盘的中间是一个密封罩，模拟在火星上种植农作物的“大棚”，里面的土壤用有机物进行改善，可以种植土豆等植物。“大棚”顶部配有LED灯为植物进行科学补光。“大棚”右侧的建筑物有两个功能，一是适量抽取植物产生的氧气，二是从冻层解冻并抽取水。沙盘中的最右侧的建筑物是用来模拟人类居住的建筑，它会将其他装备产生的水、氧气利用管道输送到人类生活的区域。火星上还有安置各种功能的机器人，有的可以进行勘测，有的可以搭建各种设备……以上提到的设备都需要电才能运作，火星上经常会有风暴天气，会产生丰富的风能，因此选择利用风能发电。
科学实践
搭建密封罩，改良土壤，种植草木，植物吸收二氧化碳,释放氧气，供人类呼吸。
建立小型生态系统
科学实践
教师寄语
想要完成“火星定居计划”这一工程，首先需要了解人类在火星居住有哪些需求，然后根据需求进行设计，确定设计方案后就可以进行模拟建造，最后让使用者进行评估，提出新的问题、新的需求，再进行完善，这样就可以不断优化工程了。
课堂巩固
1.2021年5月，“（ ）”探测器成功着陆火星，实现了我国首次地外行星着陆，随后，“祝融号”火星车传回遥测信号。这是我国航天事业发展史上又一具有重大意义的里程碑事件。
A.天舟一号 B.天问一号
C.天宫一号 D.嫦娥一号
2.为了能使我们的火星探测器安全着陆火星表面，火星探测器上不需要有（ ）。
A.降落伞 B.减速反冲器
C.着陆支架 D.信号处理器
B
D
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