资源简介 八年级上册第二章第四节《空间探索》教案一、核心概念与跨学科概念1.核心概念运动与相互作用:火箭推进源于作用力与反作用力;航天器轨道运动遵循牛顿运动定律。技术与工程:中国载人航天“三步走”战略、空间站T字形构型、月球/火星探测任务。2.跨学科概念系统与模型:把火箭-地球-轨道抽象为“系统”;稳定与变化:推进力改变速度大小和方向;物质与能量:化学能→动能→重力势能。二、教学目标维度 目标内容科学观念 说出火箭推进的相互作用力原理; 列举中国载人航天三步走及空间站、嫦娥、天问任务各一项。科学思维 能用受力图解释水火箭加速上升; 能根据v-t图判断推力与重力关系。探究实践 完成“2L水火箭”设计与发射,测最大升空高度≥10 m,并填写测试报告。态度责任 认识中国航天精神“自力更生、勇攀高峰”; 愿意在社区科普航天知识,反对航天垃圾。三、教学重难点重点:作用力与反作用力在火箭推进中的体现;中国重大航天工程及其科学目标。难点:解释水火箭加速过程中的力与运动关系;理解“失重”并非“不受重力”。四、教学准备器材:2 L 塑料饮料瓶15个、打气筒 5 个、发射架 2 套、测角仪、高度标尺、秒表、平板(Phyphox 加速度计)。资源:长征2F发射视频、中国空间站T字形构型模型、嫦娥五号月面采样CG、天问一号发射新闻。学生:剪刀、胶带、硬纸板、任务单、安全护目镜。五、教学过程1、情境导入 播放长征2F点火升空 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。→ 定格提问:火箭为何能上升? 学生答“喷火”“反冲”等设计意图:创设震撼情境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。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。万户火箭: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。设计意图:了解火箭发展,关注中国的火箭发展原理揭示 用气球放气演示“作用力与反作用力”→板书牛顿第三定律 学生用手感受气球推力方向 推动气球向前运动的动力来自气球内向后喷出的气体。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。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。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。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。设计意图:具身体验,建立概念4、工程纵览 时间轴动画:1999–2025 中国载人航天三步走→展示T形空间站、嫦娥五号、天问一号 快速抢答:各任务目标设计意图:构建国家科技整体观任务布置 布置“2L水火箭”挑战:升空高度≥10 m,记录最大高度&飞行时间 领取材料,明确安全规则设计意图:目标驱动小组设计 提供设计模板:①瓶体加固②尾翼角度③水量1/3最佳 绘制草图→教师巡回指导设计意图:工程思维培养发射测试 操场分组发射→学生用测角仪+高度标尺测高→Phyphox 记录加速度 填写测试报告:推力阶段a-t图设计意图:探究实践落地数据分析 投影各组高度排行榜→讨论:为何水量过多反而飞不高? 用 F-t图解释:水量↑→质量↑→a↓设计意图:数据解释,深化理解失重体验 播放空间站“漂浮”视频→提问:航天员真的不受重力吗? 举手表决→教师用自由落体模型解释设计意图:突破迷思价值升华 了解中国的探月和探测火星的发展,展示中国航天精神海报→学生1句话致敬航天人 写便利贴贴“太空墙”设计意图:态度责任升华课堂小结 手势口诀:双手后推“作用力”,双手前伸“反作用力”,双手上举“飞向太空”设计意图:趣味固结六、板书设计2.4.空间探索——火箭与相互作用力1. 原理:作用力与反作用力(F =-F )2. 中国航天三步走①载人飞船 ②空间实验室 ③空间站3. 重大任务空间站T字形 嫦娥五号月壤 天问一号火星4. 水火箭工程设计→测试→改进高度 h= v /2g …(后续计算)七、作业设计A 基础巩固1. 课本第 1、2 题(解释火箭升空、空间站失重)。2. 计算题:水火箭 0.4 kg,推力 6 N,求初始加速度。B 拓展提升3. 观看纪录片《下一站火星》5 min,写 50 字影评。C 挑战任务(选做)4. 用废旧材料制作“三级分离”纸火箭,下节展示。八、教学反思水火箭平均发射高度11.3 m,目标达成;2组尾翼角度过大导致侧旋——下节前指导CFD模拟。失重环节仍15%学生认为“无重力”,拟用“弹簧秤+自由落体”演示再纠正。学生留言“航天梦”便利贴 37 条,其中3条提到“要清理太空垃圾”,责任目标超出预期。(共23张PPT)2.4 空间探索【第二单元 力与空间探索】八年级上册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?火箭自古以来,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。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。万户与吉代火箭万户,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。1.如图所示,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。实验表明:推动气球向前运动的动力来自气球内向后喷出的气体。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。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。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。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。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。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。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:把测试情况填人下表中。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12345中国空间站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。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。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。中国空间站(ChinaSpaceStation,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。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。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: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。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。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?探索月球和火星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。“绕”“落”“回”分别指环绕月球、着陆月球、月球取样返回的无人探测任务。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。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。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。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。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,从而进人世界深空探测先进行列。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。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2.4.1空间探索.docx 2.4.1空间探索.pptx