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【新课标●新课堂】第4节 空间探索 同步作业
（教师版）
1．如图所示是2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的“长征二号系列”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，关于运载火箭升空的过程，下列说法中正确的是（　　）
A．以地面为参照物，运载火箭是静止的 B．以运载火箭为参照物，地面是运动的
C．以发射架为参照物，运载火箭是静止的 D．以运载火箭为参照物，载人飞船是运动的
【答案】B
【解析】以地面为参照物，火箭位置不断变化，是运动的，A 错误；以火箭为参照物，地面位置不断变化，是运动的，B 正确；以发射架为参照物，火箭远离发射架，是运动的，C 错误；分离前，飞船与火箭相对位置不变，是静止的，D 错误。
2．如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（ ）
A．利用了力的作用是相互的 B．火箭及燃料质量保持不变
C．火箭不再受到重力的作用 D．火箭始终做匀速直线运动
【答案】A
【解析】火箭升空利用 “物体间力的作用是相互的”，燃料燃烧产生的气体向后喷出，对火箭产生向前的反作用力，A 正确；火箭发射过程中燃料燃烧，质量减小，B 错误；火箭始终受重力作用，只是升力大于重力，C 错误；火箭升空时速度不断增大，做加速运动，D 错误。
3.中国空间站的天和核心舱在太空中运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 核心舱不受重力作用
B. 航天员在舱内处于失重状态，惯性消失
C. 核心舱运动状态改变时，一定受到非平衡力
D. 核心舱绕地球运动，所受合力为零
【答案】C
【解析】太空中物体仍受重力（提供向心力），A 错误；惯性只与质量有关，失重时惯性不变，B 错误；运动状态改变（如轨道调整）必受非平衡力，C 正确；绕地球运动是曲线运动，合力不为零，D 错误。
4.“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（ ）
A. 太空中物体质量变小 B. 太空中没有重力和空气阻力
C. 太空中力的作用效果消失 D. 冰墩墩在太空中不受任何力
【答案】B
【解析】地面抛物受重力和空气阻力，轨迹弯曲；太空中近似失重且无空气阻力，物体几乎不受外力，保持匀速直线运动，B正确；质量是属性不变，A 错；力的作用效果仍存在，C错；太空中仍受万有引力，D错。
5.嫦娥五号返回舱从月球返回地球过程中，速度不断增大，其受力情况是（ ）
A. 只受重力 B. 受非平衡力 C. 受平衡力 D. 不受力
【答案】B
【解析】返回舱速度增大，运动状态改变，根据力与运动的关系，必受非平衡力（重力、空气阻力等的合力不为零），故选 B。
6.中国空间站的太阳能电池板将光能转化为电能，下列与此能量转化形式相同的是（ ）
A. 火箭发动机将燃料内能转化为机械能 B. 嫦娥五号着陆器利用反推发动机减速
C. 太阳能热水器将光能转化为内能 D. 祝融号火星车的蓄电池放电
【答案】C
【解析】太阳能电池板是光能→电能，与太阳能热水器（光能→内能）同属光能转化，C 正确；A 是内能→机械能，B 是内能→机械能，D 是化学能→电能，均不同。
7．如图甲所示是某同学在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行．如图乙所示是该同学发射的水火箭飞行的大致路径，请问下列说法正确的是( )
A．水火箭向后喷水时，火箭对水有作用力，水对火箭没有作用力
B．火箭喷完水后，仍可以向前飞行一段距离是因为受到了空气给火箭向前的力
C．火箭在空中飞行时，受非平衡力
D．空中飞行的火箭，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动
【答案】C
8．(多选)位于花溪区小河的航天研究院主要承担着中国运载火箭、载人飞船等航天产品固体发动机的研制、生产、试验任务．如图所示是某物理兴趣小组利用自制水火箭模拟真实火箭发射的轨迹，利用打气筒对水火箭打气，拉开气阀，水向下喷出，水火箭一飞冲天．在水火箭发射及上升过程中，下列说法正确的是( )
A．水火箭到达最高点时速度为零 B．水火箭到达最高点时处于非平衡状态
C．水火箭能起飞是受到水对它向上的推力 D．水火箭上升过程中速度一直增大
【答案】BC
9、中国空间站的天和核心舱在太空中匀速绕地球运动时，其运动状态 （选填 “改变” 或 “不变”），原因是 。
【答案】改变；运动方向不断变化
【解析】匀速圆周运动中，速度方向时刻改变，故运动状态改变。
10.嫦娥三号月球车在月球表面行驶时，受到的重力约为地球表面的1/6，若其在地球表面质量为140kg，在月球表面质量为 kg，重力约为 N（g取10N/kg）。
【答案】140；233.3（或700/3）
【解析】质量是属性，与位置无关，仍为 140kg；月球重力 G=1/6×140kg×10N/kg≈233.3N。
火箭发射时，燃料燃烧产生的推力使火箭上升，说明力可以改变物体的 ，同时火箭对喷出的燃气有向下的力，燃气对火箭有向上的力，说明力的作用是 。
【答案】运动状态；相互的
【解析】推力使火箭运动状态改变（速度增大）；火箭与燃气的相互作用力体现力的作用相互性。
某同学为研究“太空中物体运动与受力的关系”，设计了三组对比实验：
实验1：在地球上，将滑块从光滑斜面滑下，观察到滑块在水平桌面滑动1m后停下。
实验2：在抽成真空的玻璃罩内，重复实验1，滑块滑动5m后停下。
实验3：用磁悬浮技术使滑块悬浮在水平轨道上（几乎无摩擦），滑块滑动 20m 后仍未停下。
（1）实验1中滑块停下的主要原因是受到 力的作用。
（2）对比实验1和实验2，可得出结论： 。
（3）对比实验2和实验3，进一步推理：若物体在太空中不受任何外力，将 。
（4）中国空间站的 “太空抛物” 实验中，“冰墩墩” 的运动状态与实验 的推理结果一致，这支持了 定律。
【答案】（1）摩擦（或阻力）（2）在其他条件相同时，阻力越小，物体运动距离越远
（3）保持匀速直线运动状态（或永远运动下去）（4）3；牛顿第一（或惯性）
【解析】
地球表面的摩擦力是滑块停下的主要原因；
（2）实验 2（真空）阻力小于实验 1，滑动距离更远，说明阻力影响运动距离；
（3）实验 3 阻力极小，运动距离极远，推理不受外力时将匀速直线运动；
（4）太空抛物实验中物体不受外力保持匀速直线运动，与实验 3 推理一致，验证牛顿第一定律。
13．如图甲所示为小柯制作的水火箭设计图．他在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩．他将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气．当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，对水火箭产生向上的推力，水火箭竖直向上飞起．
（1）水火箭向下喷水却向上升空可以说明 ．
（2）若水火箭装水前的质量为200 g，装水后发射前的总质量为1 kg，则当水火箭喷完水到达最高点后向下掉落时，水火箭自身的重力为 (g取10 N/kg)
（3）图乙为水火箭发射后的速度时间数据图，则t1、t2、t3时刻中水火箭上升时受到推力等于阻力的时刻为 ．
【答案】（1）物体间力的作用是相互的(或力可以改变物体的运动状态)（2）2N．（3）t1
【解析】(1)水火箭上升时，瓶内的水向下喷出，同时水火箭向上运动，这是因为物体间力的作用是相互的(或力可以改变物体的运动状态)．(2)水火箭喷完水到达最高点后向下掉落时的质量为m＝200 g＝0.2 kg，则重力为G＝mg＝0.2 kg×10 N/kg＝2 N；(3)在开始一段时间内，火箭受到的向上的推力大于重力，则它做加速运动．随着推力的逐渐减小，当推力与重力相等时，此时合力为零，加速停止，即此时速度最大，此时受到平衡力．根据图乙可知，当t1时刻时，火箭的速度最大，则此时它受到平衡力．
14．水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构如图所示。将水火箭置于地面，当瓶内气压足够大时， 打开阀门，瓶内的水沿打气管向后喷出，水火箭迅速飞起。小明对影响水火箭水平方向飞行距离的因素产生了兴趣，作出以下猜想：
I．可能与瓶内气体的气压有关；
II．可能与发射的角度（指水火箭与水平面的夹角大小）有关；
III．可能与加水质量的多少有关；
（1）瓶内的水向后喷出，水火箭迅速飞起，这是因为物体间力的作用是　 　的；
（2）为了探究猜想III，小明使用同一支水火箭，改变加水的质量，使　 　和发射角度相同，测量出了发射点到落地点的水平距离记录如下表：
水的质量（g） 125 150 200 250 300 350 400
水平距离（m） 39.2 49.4 57.3 60.5 54.3 51.8 45.6
分析表中数据可得出：在其他条件相同时，当所加水的质量为　 　g时，水火箭水平飞行的距离最远，故猜想III是　 　（选填：“正确”或“错误”）的；
（3）当水火箭竖直向上发射时，若无法直接测量水火箭发射的最大高度，这时可以测量水火箭从发射到落地的来间接反映发射的　 　高低情况；
（4）制作水火箭会安装尾翼，主要作用是____（选填序号）；
A．增加水火箭的配重 B．为火箭提供更强的动力 C．保证火箭飞行的稳定性
（5）除上述猜想外，你认为还有哪些因素可能会影响水火箭的飞行距离： 　（写出一条即可）。
【答案】（1）相互
（2）瓶内气体的气压；250；正确
（3）时间
（4）C
（5）除上述探究过的影响因素外，水火箭自身的质量可能会影响水火箭飞行的最大高度、还有箭体的容积、空气阻力等
【解析】（1）瓶内的水向下喷出，水火箭给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，水火箭向上运动。
（2）为了探究猜想III，小明使用同一支水火箭，改变加水的质量，使瓶内气体的气压和发射角度相同。 从表中数据可以得出，当质量从125g，150g，200g，250g过程中水火箭水平方向飞行距离在增大，当质量为300g时水火箭水平方向飞行距离在减小，故质量为250g时水火箭水平方向飞行距离最远 ，验证了猜想III是正确的。
（3）火箭上升的高度越高，到落地时与所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。
（4）水火箭在没有尾翼的情况下，飞行时很容易左右摇摆，其所获得的动能便部分消耗在纠正方向上，所以水火箭飞行时箭身打转，应调整尾翼的位置和大小，给水火箭安装尾翼的主要作用是保证火箭飞行的稳定性，故C正确。
（5）除上述探究过的影响因素外，水火箭自身的质量可能会影响水火箭的飞行距离。
16．图甲是搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭发射时的场景，图乙是其示意图，O点表示重心，请在图乙中作出火箭加速上升过程中的受力示意图。（不计空气阻力）
【答案】
17．阅读材料，回答问题。
2023年10月26日，神舟十七号载人飞船在长征二号F遥十七运载火箭的托举下，从酒泉卫星发射中心点火升空，搭载着汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔向太空。长二F火箭与载人飞船的总质量约为500吨。如图所示，火箭点火升空时，降温系统向发射塔喷洒大量的水，顿时周围“白气”滚滚.之后，神舟十七号载人飞船成功对接于天和核心舱前向端口，形成三舱三船组合体，即空间站三个舱段、两艘载人飞船和一艘货运飞船。
（1）火箭发射时向下喷出高温高压的燃气，火箭获得向上的推力，该推力的
施力物体　 　；
（2）中国空间站在轨道上绕地球正常运行时处于　 　（选填“平衡”或“非平衡”）
状态，在空间站中，航天员可以通过　 　（填“举哑铃”“弹簧拉力器”
或“跳绳”）来锻炼身体；
（3）航天员和家人通过网上聊天实现“天地对话”，依靠电磁波传递信息，当空间站距
离航天员家属510km时，航天员发出的信号经过　 　s后就可以被地面上
的家属接收到（不考虑仪器的延时特性）；
（4）设计师为减轻火箭的重力，将一个钢制零件改为铝制零件，使其质量减少208kg，则该零件铝的质量为　 　kg。（，）
【答案】（1）燃气（2）非平衡；弹簧拉力器（3）1.7×10-3（4）108
【解析】（1）火箭发射时向下喷出高温高压的燃气，给燃气施加一个向下的力，物体间力的作用是相互的，燃气对火箭施加一个向上的推力，所以火箭受到的向上的推力施力物体是燃气。
（2）中国空间站在轨道上绕地球正常运行，做曲线运动，因此它所处的状态不是平衡状态。
在空间站中，物体处于微重力环境，航天员可以通过弹簧拉力器来锻炼身体。
（3）信号传输所用时间
（4）设零件体积为V，由题意可知，ρ钢V-ρ铝V=m
零件的体积为
该零件铝的质量为
18．2024年9月25日，中国东风31AG导弹亮剑太平洋，振奋人心。中国人民解放军火箭军在南太平洋相关公海海域成功发射了1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域，射程12000km，创下了全球洲际导弹实际测试中的最远纪录，具备全球击打能力。从发射到命中目标，整个过程仅耗时20分钟。
（1）火箭携载训练模拟弹头飞行过程中，以训练模拟弹头为参照物，火箭是　 　的；
（2）计算火箭的飞行平均速度是多少？
（3）目前最大的速度为光速， 假若导弹以光速飞行（c=3×105km/s） ， 将无人能敌， 那么12000km的路程，需要多少时间就可以到达？
【答案】（1）静止
（2）
（3）
【解析】（1）以训练模拟弹头为参照物，火箭与训练模拟弹头的相对位置没有发生改变，因此火箭是静止的。
（2）计算火箭飞行的平均速度时，需先统一单位，20 分钟换算为小时是 20/60 = 1/3 小时。根据速度公式 v = s/t，其中路程 s=12000km，时间 t=1/3h，可得 v = 12000km ÷ (1/3) h = 36000km/h。
（3）当导弹以光速飞行时，根据时间公式 t = s/c，其中路程 s=12000km，光速 c=3×10 km/s，可得 t = 12000km ÷ (3×10 km/s) = 0.04s。
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【新课标●新课堂】第4节 空间探索 同步作业
1．如图所示是2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的“长征二号系列”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，关于运载火箭升空的过程，下列说法中正确的是（　　）
A．以地面为参照物，运载火箭是静止的 B．以运载火箭为参照物，地面是运动的
C．以发射架为参照物，运载火箭是静止的 D．以运载火箭为参照物，载人飞船是运动的
2．如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（ ）
A．利用了力的作用是相互的 B．火箭及燃料质量保持不变
C．火箭不再受到重力的作用 D．火箭始终做匀速直线运动
3.中国空间站的天和核心舱在太空中运行时，下列说法正确的是（ ）
A. 核心舱不受重力作用 B. 航天员在舱内处于失重状态，惯性消失
C. 核心舱运动状态改变时，一定受到非平衡力 D. 核心舱绕地球运动，所受合力为零
4.“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（ ）
A. 太空中物体质量变小 B. 太空中没有重力和空气阻力
C. 太空中力的作用效果消失 D. 冰墩墩在太空中不受任何力
5.嫦娥五号返回舱从月球返回地球过程中，速度不断增大，其受力情况是（ ）
A. 只受重力 B. 受非平衡力 C. 受平衡力 D. 不受力
6.中国空间站的太阳能电池板将光能转化为电能，下列与此能量转化形式相同的是（ ）
A. 火箭发动机将燃料内能转化为机械能 B. 嫦娥五号着陆器利用反推发动机减速
C. 太阳能热水器将光能转化为内能 D. 祝融号火星车的蓄电池放电
7．如图甲所示是某同学在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行．如图乙所示是该同学发射的水火箭飞行的大致路径，请问下列说法正确的是( )
A．水火箭向后喷水时，火箭对水有作用力，水对火箭没有作用力
B．火箭喷完水后，仍可以向前飞行一段距离是因为受到了空气给火箭向前的力
C．火箭在空中飞行时，受非平衡力
D．空中飞行的火箭，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动
8．(多选)位于花溪区小河的航天研究院主要承担着中国运载火箭、载人飞船等航天产品固体发动机的研制、生产、试验任务．如图所示是某物理兴趣小组利用自制水火箭模拟真实火箭发射的轨迹，利用打气筒对水火箭打气，拉开气阀，水向下喷出，水火箭一飞冲天．在水火箭发射及上升过程中，下列说法正确的是( )
A．水火箭到达最高点时速度为零 B．水火箭到达最高点时处于非平衡状态
C．水火箭能起飞是受到水对它向上的推力 D．水火箭上升过程中速度一直增大
9. 中国空间站的天和核心舱在太空中匀速绕地球运动时，其运动状态 （选填 “改变” 或 “不变”），原因是 。
10.嫦娥三号月球车在月球表面行驶时，受到的重力约为地球表面的1/6，若其在地球表面质量为140kg，在月球表面质量为 kg，重力约为 N（g取10N/kg）。
火箭发射时，燃料燃烧产生的推力使火箭上升，说明力可以改变物体的 ，同时火箭对喷出的燃气有向下的力，燃气对火箭有向上的力，说明力的作用是 。
某同学为研究“太空中物体运动与受力的关系”，设计了三组对比实验：
实验1：在地球上，将滑块从光滑斜面滑下，观察到滑块在水平桌面滑动1m后停下。
实验2：在抽成真空的玻璃罩内，重复实验1，滑块滑动5m后停下。
实验3：用磁悬浮技术使滑块悬浮在水平轨道上（几乎无摩擦），滑块滑动 20m 后仍未停下。
（1）实验1中滑块停下的主要原因是受到 力的作用。
（2）对比实验1和实验2，可得出结论： 。
（3）对比实验2和实验3，进一步推理：若物体在太空中不受任何外力，将 。
（4）中国空间站的 “太空抛物” 实验中，“冰墩墩” 的运动状态与实验 的推理结果一致，这支持了 定律。
13．如图甲所示为小柯制作的水火箭设计图．他在可乐瓶中装入适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩．他将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气．当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，对水火箭产生向上的推力，水火箭竖直向上飞起．
（1）水火箭向下喷水却向上升空可以说明 ．
（2）若水火箭装水前的质量为200 g，装水后发射前的总质量为1 kg，则当水火箭喷完水到达最高点后向下掉落时，水火箭自身的重力为 (g取10 N/kg)
（3）图乙为水火箭发射后的速度时间数据图，则t1、t2、t3时刻中水火箭上升时受到推力等于阻力的时刻为 ．
14．水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构如图所示。将水火箭置于地面，当瓶内气压足够大时， 打开阀门，瓶内的水沿打气管向后喷出，水火箭迅速飞起。小明对影响水火箭水平方向飞行距离的因素产生了兴趣，作出以下猜想：
I．可能与瓶内气体的气压有关；
II．可能与发射的角度（指水火箭与水平面的夹角大小）有关；
III．可能与加水质量的多少有关；
（1）瓶内的水向后喷出，水火箭迅速飞起，这是因为物体间力的作用是　 　的；
（2）为了探究猜想III，小明使用同一支水火箭，改变加水的质量，
使　 　和发射角度相同，测量出了发射点到落
地点的水平距离记录如下表：
水的质量（g） 125 150 200 250 300 350 400
水平距离（m） 39.2 49.4 57.3 60.5 54.3 51.8 45.6
分析表中数据可得出：在其他条件相同时，当所加水的质量为　 　g时，水火箭水平飞行的距离最远，故猜想III是　 　（选填：“正确”或“错误”）的；
（3）当水火箭竖直向上发射时，若无法直接测量水火箭发射的最大高度，这时可以测量水火箭从发射到落地的来间接反映发射的　 　高低情况；
（4）制作水火箭会安装尾翼，主要作用是____（选填序号）；
A．增加水火箭的配重 B．为火箭提供更强的动力 C．保证火箭飞行的稳定性
（5）除上述猜想外，你认为还有哪些因素可能会影响水火箭的飞行距离： 　（写出一条即可）。
16．图甲是搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭发射时的场景，图乙是其示意图，O点表示重心，请在图乙中作出火箭加速上升过程中的受力示意图。（不计空气阻力）
17．阅读材料，回答问题。
2023年10月26日，神舟十七号载人飞船在长征二号F遥十七运载火箭的托举下，从酒泉卫星发射中心点火升空，搭载着汤洪波、唐胜杰、江新林3名航天员奔向太空。长二F火箭与载人飞船的总质量约为500吨。如图所示，火箭点火升空时，降温系统向发射塔喷洒大量的水，顿时周围“白气”滚滚.之后，神舟十七号载人飞船成功对接于天和核心舱前向端口，形成三舱三船组合体，即空间站三个舱段、两艘载人飞船和一艘货运飞船。
（1）火箭发射时向下喷出高温高压的燃气，火箭获得向上的推力，该推力的
施力物体　 　；
（2）中国空间站在轨道上绕地球正常运行时处于　 　（选填“平衡”或“非平衡”）
状态，在空间站中，航天员可以通过　 　（填“举哑铃”“弹簧拉力器”
或“跳绳”）来锻炼身体；
（3）航天员和家人通过网上聊天实现“天地对话”，依靠电磁波传递信息，当空间站距
离航天员家属510km时，航天员发出的信号经过　 　s后就可以被地面上
的家属接收到（不考虑仪器的延时特性）；
（4）设计师为减轻火箭的重力，将一个钢制零件改为铝制零件，使其质量减少208kg，则该零件铝的质量为　 　kg。（，）
18．2024年9月25日，中国东风31AG导弹亮剑太平洋，振奋人心。中国人民解放军火箭军在南太平洋相关公海海域成功发射了1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域，射程12000km，创下了全球洲际导弹实际测试中的最远纪录，具备全球击打能力。从发射到命中目标，整个过程仅耗时20分钟。
（1）火箭携载训练模拟弹头飞行过程中，以训练模拟弹头为参照物，火箭是　 　的；
（2）计算火箭的飞行平均速度是多少？
（3）目前最大的速度为光速， 假若导弹以光速飞行（c=3×105km/s） ， 将无人能敌， 那么12000km的路程，需要多少时间就可以到达？
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【新课标●新课堂】浙教版八上科学 2.4 空间探索 教学设计
【核心概念】
1.技术、工程与社会
2.工程设计与物化
【内容要求】
内容：
1.技术工程改变人们的生产和生活
2.工程是设计方案物化的结果
要求：
1.举例说明重大的技术发明会给人类社会带来深远的影响。
2.列举科学原理转换为实用技术的案例，尝试制作把科学原理转化为技术的简单模型。
3.尝试应用科学原理指导制作过程，根据实际反馈结果，对模型进行有科学依据的迭代改进，最终进行展示。
【教学目标】
1.了解火箭的发展历程，知道火箭的工作原理，认识多级火箭设计的意义。
2.通过气球喷气的探索活动，认识气球运动的动力来源。
3.通过水火箭的制造与发射试验，理解应用力的作用是相互的原理，指导制作过程，根据实际反馈结果，对水火箭的模型进行有科学依据的迭代改进，最终进行展示。
4.了解中国空间站、我国的月球探测工程和火星探测任务的基本情况，了解空间探索活动与科学技术发展的关系。
5.通过材料阅读，了解中国载人航天工程的“三步走”的战略实施、“嫦娥工程”三阶段的实施与规划和“天问一号”空间探测。
6认识中国航天事业从无到有、从小到大、从弱到强的发展历程，了解中国在深空探测领域进入世界先进行列，激发民族自豪感和爱国主义情怀。
【教学思路】
通过查阅相关材料，了解火箭的发展历程，中国空间站、我国的月球探测工程和火星探测任务的基本情况。通过气球喷气的探索活动，认识火箭升空的动力来源。通过水火箭的制造与发射试验，理解应用力的作用是相互的原理，指导制作与发射火箭的过程。深刻领悟重大的技术发明会给人类社会带来深远的影响。
【教学过程】
一、创设情景，引入任务
【复习】1．什么是力？ 2．力的作用效果有哪些？
【引入】2024年初，我国长征五号遥七运载火箭成功发射，把通信技术试验卫星十一号送入预定轨道。长征五号是我国现役最大的低温运载火箭，起飞推力超过1000t。那么，火箭升空时的动力来自哪里？
视频：火箭发射
讨论：动力来源
如喷出的燃气、燃料、塔台、火箭内部某种动力结构等等。
引入模拟实验：气球运动的动力
二、围绕任务，素养内化
（一）火箭
【探索活动】飞驰的气球
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。
实验现象：气球向左运动
结论：推动气球向左运动的动力来自气球内向右喷出的气体。
分析：因为物体间力的作用是相互的，气球给其内部的气体施加一个作用力使之向后喷出的同时，喷出的气体也给气球施加一个反作用力，这个反作用力推动气球前进。
思考与讨论：
1.把吸管穿在细绳上，把细绳拉紧，这样操作的好处是什么？
减小摩擦，有利于气球运动。
2.该实验的原理是什么？
力的作用是相互的。气球内的气体向右喷出的同时产生了给气球向左的力。
3.重复步骤2和3的目的是什么？
使实验结论具有普遍性。
【归纳提升】
1.火箭的工作原理：力作用是相互的
由于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时，就会产生一个反作用力，这个反作用力推动火箭向前运动。
2.火箭升空时的动力来源：喷出的燃气。
【探索活动】根据教材及相关资料完成下表：
3.火箭的发展历程：
时间 发展历程
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。
20世纪 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。
目前 多级火箭的发展
阅读：我国目前用于发射神舟系列飞船的长征二号、长征五号系列多级火箭。
【工程实践】水火箭的制作和发射 阅读P87
视频：水火箭
1.器材：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.制作：根据小组讨论确定的设计方案，制作水火箭。
3.发射：选择一个空旷的场地，对水火箭进行发射试验。
4.记录：把测试情况填入表2.4-1中。
表 2.4-1 水火箭发射测试情况记录表
序号 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
6
【参考资料】
水火箭
水火箭是一个简单、有趣且极具教育意义的科技项目，非常适合在学校、科普活动或家庭中进行。它利用气压和水作为动力，完美地展示了牛顿第三定律——作用力与反作用力（力的作用是相互的）原理。
一、核心原理：
1.构建压力容器：使用塑料饮料瓶（通常1.25L或2L）作为火箭的主体和压力舱。
2.注入部分水：向瓶内注入大约1/3到1/2体积的水。水是主要的“推进剂”质量。
3.密封与加压：用一个特制的塞子（通常包含自行车轮胎气门芯）紧密塞住瓶口。通过气门芯用自行车打气筒或气泵向瓶内注入高压空气。
4.释放与推进：当瓶内气压升高到足够大，超过塞子与瓶口之间的摩擦力时，塞子会被猛烈推出。高压空气瞬间膨胀，将瓶中的水高速向下从瓶口喷射出去。根据牛顿第三定律——作用力与反作用力（力的作用是相互的）原理，水向下喷射产生巨大的反作用力，推动瓶子（火箭）向上高速飞行。
二、关键组成部分
1.箭体：塑料饮料瓶（1个或多个连接起来增加容量）。这是火箭的主体和压力容器。
2推进剂：压缩空气。水提供主要的质量喷射，空气提供膨胀做功的能量。
3.喷嘴/释放机构：核心部件！通常由软木塞、橡胶塞或3D打印件制成，中间嵌入自行车轮胎的气门芯。它必须能在特定压力下可靠地释放，同时保证加压时的密封性。
4.发射台：用于支撑火箭，提供稳定的发射角度（通常是垂直或略倾斜），并包含一个导气管连接到气门芯进行加压。发射台可以是简单的PVC管支架，也可以是更复杂的带角度调节的装置。
5.稳定装置（可选但强烈推荐）：
尾翼：安装在箭体尾部（瓶底），通常用硬卡纸、塑料板或泡沫板制作。尾翼提供飞行稳定性，防止火箭在空中翻滚，使其沿直线或预定轨迹飞行。形状设计（梯形、矩形、菱形等）和安装角度会影响稳定性。
头锥：安装在箭体头部（瓶口端，发射时朝上），通常用泡沫塑料或另一个小瓶子制作。主要作用是减小空气阻力，也有助于配重和美观。
6.加压设备：自行车打气筒（最常见）或小型空气压缩机。为瓶内注入高压空气。
三、制作简易水火箭的基本步骤
1.准备瓶体：清洗干净一个或多个饮料瓶，撕掉标签。如果做多级，需要安全可靠地连接瓶口和瓶底（需要额外工具和技巧）。
2.制作尾翼：
裁剪硬卡纸或塑料板成3-4片形状相同的尾翼（梯形效果好）。
用胶带（强力胶带如电工胶布、布基胶带）或热熔胶将它们均匀地粘在靠近瓶底的位置。确保尾翼对称且牢固。
3.制作头锥（可选）：将泡沫塑料削成锥形或用小瓶子做头锥，用胶带或胶水固定在瓶口端（火箭顶部）。
4.制作核心塞子：在软木塞/橡胶塞中心钻一个孔，大小刚好能紧密塞入自行车气门芯。将气门芯插入孔中，确保气门芯尾部（打气端）露在外面，头部（密封端）在塞子内部。塞子的大小需要与你的饮料瓶口紧密匹配。
5.组装发射台（简易版）：用PVC管或木棍制作一个稳定的三脚支架。在支架顶部固定一个平台或卡箍，能垂直支撑住火箭瓶身（瓶底朝下）。确保火箭瓶口（塞子）朝下，下方有足够空间让水和塞子喷出。
将打气筒的气管连接到塞子上的气门芯。
6.发射！给火箭注水（约1/3瓶），将塞子紧紧塞入瓶口，将火箭倒置（瓶口向下）放在发射台上固定好，快速将打气筒气管连接到气门芯，所有人员远离火箭后方和下方！用力快速打气，向瓶内加压。当压力足够大时，塞子会被喷出，水随即高速喷出，火箭升空！
四、影响飞行高度的关键因素
1.水量：水量过大，质量太大，加速慢；水量过小，喷射时间短，加速不足。最佳水量通常在瓶容积的1/3到1/2之间，需要实验确定（不同瓶子、气压、塞子阻力下最优值不同）。
2.气压：压力越高，喷射速度越快，推力越大。但安全第一！塑料瓶有压力极限（通常在8-10个大气压左右），加压过高会导致瓶体爆炸，非常危险！务必佩戴护目镜，保持安全距离。通常手动打气筒打到明显费力（约3-6个大气压）即可发射。
3.塞子阻力：塞子太紧，需要更高压力才能弹出，能量损失大；太松则可能提前泄漏或无法建立足够压力。需要找到平衡点。
4.火箭重量：过重的头锥、过多的胶带、多层瓶体都会增加重量，降低加速度和最终高度。在保证强度和功能的前提下尽量轻量化。
5.空气动力学：
尾翼设计：大小、形状、数量、安装位置和角度都影响稳定性。不稳定会导致翻滚，大大增加阻力。
头锥：流线型头锥能有效减小空气阻力。
箭体表面：光滑平整的表面阻力更小。
6.发射角度：垂直发射（90度）通常飞得最高（克服重力）。调整角度可以改变射程。
五、安全须知（极其重要！）
始终佩戴护目镜！喷射的水、塞子、甚至破碎的塑料片都可能造成伤害。所有人员远离火箭后方和下方！喷射方向是危险区域。
不要过度加压！了解塑料瓶的极限（远低于其爆破压力，但老化或损伤的瓶子更脆弱）。听到瓶子有异常响声或变形严重应立即停止加压并远离。
使用专用塞子和气门芯，确保连接牢固可靠。
在开阔、无人的场地发射，远离建筑物、电线、树木和人群。不要在炎热天气下长时间放置加压后的火箭。发射台要稳固。
六、进阶玩法
优化设计：实验不同水量、气压、尾翼形状/大小/数量/角度、头锥形状/重量、瓶体组合方式（串联、并联）。
降落伞回收：设计触发机构（如延时、气压触发）在火箭到达顶点时打开降落伞，实现软着陆。
数据记录：测量气压、水量、发射角度、飞行高度/距离（可用测距仪、手机APP、或三角函数法）。
多级火箭：设计多级分离机构，当第一级推进剂耗尽后分离并点燃（其实是释放）第二级。
载荷任务：携带轻质“有效载荷”，如鸡蛋（需保护装置）、传感器（高度计、加速度计）并安全回收。
七、教育意义
水火箭项目完美融合了多个学科知识：
物理学：牛顿运动定律（特别是第三定律）、动量守恒、气压与体积的关系（近似玻意耳定律）、流体力学（喷射、阻力）、抛体运动、能量转换（气压势能 -> 水动能 -> 火箭动能/势能）。
工程学：设计、材料选择、结构稳定性、空气动力学、测试与迭代优化。
数学：测量、计算（角度、高度、距离）、数据分析。
动手能力：制作、组装、工具使用。
问题解决能力：分析飞行失败原因（不稳定、漏水、推力不足等）并改进。
团队合作：通常需要多人协作完成制作和发射。
总结
水火箭是体验工程乐趣和基础物理原理的绝佳方式。它成本低廉、制作相对简单，却能带来极大的成就感和学习价值。只要牢记安全规，你就可以尽情享受设计、制作、发射和优化你的水火箭的乐趣了！
（资料内容来自DeepSeek）
（二）中国空间站
1.1970年4月24日，我国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。
2.空间站的作用：
（1）促进空间科学、生命科学等空间技术的发展，辐射带动相关领域技术创新。
（2）提供更精准、更丰富的情报信息，提高各个领域的监视能力
（3）提升我国的国防实力和国际地位。
3.中国航天工程三步走战略：
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。
（1）第一步——载人飞船阶段
发射载人飞船（即神舟系列飞船），建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间实验。
（2）第二步——空间实验室阶段
突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。
（3）第三步——空间站建设阶段
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
4.中国空间站的组成
中国空间站包括天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、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。
【科学拓展】说明力和运动关系的 “太空抛物” 实验
“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，展示了牛顿第一定律所描述的现象。
思考与讨论：在中国空间站上可以开展许多科学实验，很多国家申请希望和我国共同开发利用空间站，一起来探索宇宙的奥秘。面对这样的申请，你的态度如何？为什么？
（三）探索月球和火星
1.嫦娥工程
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。
2.天问系列
2020年4月24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，祝融号火星车于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。
天问一号探测器升空，实现通过一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。
三、归纳总结，应用迁移
（一）课堂小结
1.火箭的工作的原理是什么？
2.列举中国航天事业的主要成就。
（二）随堂例题
【例1】如图所示是2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的“长征二号系列”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，关于运载火箭升空的过程，下列说法中正确的是（　　）
A．以地面为参照物，运载火箭是静止的 B．以运载火箭为参照物，地面是运动的
C．以发射架为参照物，运载火箭是静止的 D．以运载火箭为参照物，载人飞船是运动的
【答案】B
【解析】以地面为参照物，火箭位置不断变化，是运动的，A 错误；以火箭为参照物，地面位置不断变化，是运动的，B 正确；以发射架为参照物，火箭远离发射架，是运动的，C 错误；分离前，飞船与火箭相对位置不变，是静止的，D 错误。
【例2】如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（ ）
A．利用了力的作用是相互的 B．火箭及燃料质量保持不变
C．火箭不再受到重力的作用 D．火箭始终做匀速直线运动
【答案】A
【解析】火箭升空利用 “物体间力的作用是相互的”，燃料燃烧产生的气体向后喷出，对火箭产生向前的反作用力，A 正确；火箭发射过程中燃料燃烧，质量减小，B 错误；火箭始终受重力作用，只是升力大于重力，C 错误；火箭升空时速度不断增大，做加速运动，D 错误。
【例3】“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（ ）
A. 太空中物体质量变小 B. 太空中没有重力和空气阻力
C. 太空中力的作用效果消失 D. 冰墩墩在太空中不受任何力
【答案】B
【解析】地面抛物受重力和空气阻力，轨迹弯曲；太空中近似失重且无空气阻力，物体几乎不受外力，保持匀速直线运动，B正确；质量是属性不变，A 错；力的作用效果仍存在，C错；太空中仍受万有引力，D错。
【板书设计】
第4节 空间探索
一、火箭
1.火箭的工作原理：力作用是相互的
2.火箭升空时的动力来源：喷出的燃气。
3.火箭的发展历程：
二、中国空间站
1.空间站的作用：
2.中国航天工程三步走战略：
三、探索月球和火星
1.嫦娥工程
2.天问系列
【课后作业】
1.完成作业本上相应内容
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共27张PPT)
第2章 力与空间探索
第4节 空间探索
（第1课时）
（浙教版）八年级
上
【引入】
2024年初，我国长征五号遥七运载火箭成功发射，把通信技术试验卫星十一号送入预定轨道。长征五号是我国现役最大的低温运载火箭，起飞推力超过1000t。那么，火箭升空时的动力来自哪里？
对动力来源的猜测：
喷出的燃气？燃料？塔台？火箭内部某种动力结构等等。
一、火箭
【探索活动】 飞驰的气球
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。
实验现象：气球向左运动
动力来源：推动气球向左运动的动力来自气球内向右喷出的气体。
因为物体间力的作用是相互的，气球给其内部的气体施加一个作用力使之向后喷出的同时，喷出的气体也给气球施加一个反作用力，这个反作用力推动气球前进。
思考与讨论：
1.把吸管穿在细绳上，把细绳拉紧，这样操作的好处是什么？
减小摩擦，有利于气球运动。
2.该实验的原理是什么？
力的作用是相互的。气球内的气体向右喷出的同时产生了给气球向左的力。
3.重复步骤2和3的目的是什么？
使实验结论具有普遍性。
【归纳提升】
1.火箭的工作原理：力作用是相互的
由于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时，就会产生一个反作用力，这个反作用力推动火箭向前运动。
2.火箭升空时的动力来源：喷出的燃气。
3.火箭的发展历程：
时间 发展历程
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。
20世纪 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。
目前 多级火箭的发展
阅读：我国目前用于发射神舟系列飞船的长征二号、长征五号系列多级火箭。
【工程实践】
水火箭的制作和发射
1.器材：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.制作：根据小组讨论确定的设计方案，制作水火箭。
3.发射：选择一个空旷的场地，对水火箭进行发射试验。
4.记录：把测试情况填入表2.4-1中。
表2.4-1 水火箭发射测试情况记录表
序号 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
6
5. 展示交流：分析优点和不足，进一步改进和优化水火箭。
【参考资料】
水火箭
水火箭是一个简单、有趣且极具教育意义的科技项目，非常适合在学校、科普活动或家庭中进行。它利用气压和水作为动力，完美地展示了牛顿第三定律——作用力与反作用力（力的作用是相互的）原理。
（资料内容来自DeepSeek）
1.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星东方红一号（如下图）发射成功，开创了中国航天历史的新纪元。
二、中国空间站
2.空间站的作用：
（1）促进空间科学、生命科学等空间技术的发展，辐射带动相关领域技术创新。
（2）提供更精准、更丰富的情报信息，提高各个领域的监视能力
（3）提升我国的国防实力和国际地位。
中国空间站
3.中国航天工程三步走战略：
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。
4.中国空间站的组成
中国空间站包括天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、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。
【科学拓展】说明力和运动关系的 “太空抛物” 实验
“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，展示了牛顿第一定律所描述的现象。
1.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星东方红一号（如下图）发射成功，开创了中国航天历史的新纪元。
思考与讨论：在中国空间站上可以开展许多科学实验，很多国家申请希望和我国共同开发利用空间站，一起来探索宇宙的奥秘。面对这样的申请，你的态度如何？为什么？
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。
1.嫦娥工程 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。
三、探索月球和火星
2.天问系列
2020年4月24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，祝融号火星车于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。
【课堂总结】
1.火箭的工作的原理是什么？
2.列举中国航天事业的主要成就。
【随堂巩固】
【例1】如图所示是2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的“长征二号系列”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，关于运载火箭升空的过程，下列说法中正确的是（　　）
A．以地面为参照物，运载火箭是静止的
B．以运载火箭为参照物，地面是运动的
C．以发射架为参照物，运载火箭是静止的
D．以运载火箭为参照物，载人飞船是运动的
【答案】B
【例2】如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（ ）
A．利用了力的作用是相互的
B．火箭及燃料质量保持不变
C．火箭不再受到重力的作用
D．火箭始终做匀速直线运动
【答案】A
【解析】火箭升空利用 “物体间力的作用是相互的”，燃料燃烧产生的气体向后喷出，对火箭产生向前的反作用力，A 正确；火箭发射过程中燃料燃烧，质量减小，B 错误；火箭始终受重力作用，只是升力大于重力，C 错误；火箭升空时速度不断增大，做加速运动，D 错误。
【例3】“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（ ）
A. 太空中物体质量变小
B. 太空中没有重力和空气阻力
C. 太空中力的作用效果消失
D. 冰墩墩在太空中不受任何力
【答案】B
【解析】地面抛物受重力和空气阻力，轨迹弯曲；太空中近似失重且无空气阻力，物体几乎不受外力，保持匀速直线运动，B正确；质量是属性不变，A 错；力的作用效果仍存在，C错；太空中仍受万有引力，D错。
【板书设计】
第4节 空间探索
一、火箭
1.火箭的工作原理：力作用是相互的
2.火箭升空时的动力来源：喷出的燃气。
3.火箭的发展历程：
二、中国空间站
1.空间站的作用：
2.中国航天工程三步走战略：
三、探索月球和火星
1.嫦娥工程
2.天问系列
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