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2.4 空间探索
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
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。
新知讲解
一、火箭
自古以来，人们一直梦想着有朝一日能在太空中翱翔，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呢？
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匠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。
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：
动力来源：
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
反作用力推动气球向左前进
原理：
感到气体向右喷出，有向右的力。
气球内向右喷出的气体。
物体间力的作用是相互的。
火箭的工作原理与气球非常相似，也是借助释放气体的反作用力向前运动。
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
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。
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。
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，
但不就“飞船”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，以纪念这位火箭飞翔的先
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.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。
5.展示交流：分析优点和不足，进一步改进和优化水火箭。
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
6
水火箭发射测试情况记录表
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。
二、中国空间站
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。
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。
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。
中国空间站（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。
（1）天和核心舱：空间站的管理和控制中心。
发射：2021年4月29日，在文昌航天发射场由长征五号B遥二运载火箭发射升空，标志着中国空间站在轨组装建造全面展开。
作用：核心舱具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验的各项能力。舱内空间总容积约为50m3,可支持3名航天员长期在轨驻留。配置了3个对接口、2个停泊口和1个出舱口。
（2）问天实验舱（中国空间站首个科学实验舱）
发射：2022年7月24日搭乘长征五号B遥三运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空。
作用：主要用于开展空间科学与应用实验、太空授课。
(3)梦天实验舱（中国空间站第二哥科学实验室舱）
发射：2022年10月31日搭乘长征五号B遥四运载火箭在中国文昌航天发射场发射升空，11月1日成功对接于天和核心舱前向端口，11月3日顺利完成转位。
作用：主要用于开展空间科学与应用实验。
(4)载人飞船（神舟系列飞船）负责运送航天员往返天地
结构：采用轨道舱、返回舱、推进舱组成的三舱方案，返回舱居中。
发射：2003年10月15日神舟五号首次载人飞行，杨利伟搭乘，使中国成为世界上继美、俄之后第三个拥有载人航天技术的国家。此后神舟系列飞船相继发射，开展空间站相关任务。
(5)货运飞船：（天舟系列飞船）承担向空间站运输物资等任务
发射：2017年4月20日，天舟一号发射成功，是中国首艘货运飞船。此后，天舟系列飞船相继发射，不断完善和提升货运能力与技术。
主要用途：一是补给空间站的推进剂消耗、空气泄露，运送维修和更换设备，延长空间站在轨飞行寿命；二是运送航天员工作和生活用品，保障航天员在轨中长期驻留和工作；三是运送空间科学实验设备和用品，支持空间站开展较大规模空间科学实验与应用。
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。
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。
三、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年到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。
“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年到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年前实现载人登录月球，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。
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。
1．2022年11月29日，神舟十五号载人飞船冲向宇宙，6.5h后与空间站组合体完成自主快速交会对接。
（1）点火后，搭载神舟十五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 　 　 （填.“空气”或“燃气”）。
（2）对接前，神舟十五号飞船绕地球匀速飞行，此时飞船受 　 　 （填“平衡力”或“非平衡力”）的作用。
燃气
非平衡力
对接前，神舟十五号飞船绕地球匀速飞行，运动状态不断改变。
2．某同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：如图甲，往550mL的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气筒向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气体会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空，发射成功后，测量水平方向的射程。

序号 液体种类 液体体积/毫升 倾角/度 平均射程/米
1 水 100 30 16.4
2 水 200 30 7.7
3 水 300 30 6
4 水 200 15 6.5
5 水 200 45 24
6 水 200 60 14.5
（1）实验中测量液体体积的工具是 　 　 。
（2）如图乙为水火箭的结构所示图。当水火箭向下喷水使自身升空，
说明 　 　 。
量筒　
物体间力的作用是相互的
（3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为150mL，测得平均射程为7.7m，则此次发射角度可能是 　 　 。
A.15° B.30° C.45° D.60°
（4）为了探究液体的种类是否会影响水火箭的平均射程，请你帮他设计主要的实验步骤 　 　 　
　 　 　。
A
在相同倾角下比较平均射程
换用与水相同体积的不同种类的液体，
3、根据“祝融号”火星车发回的遥测信号确认，2021年5月15日7时18分，“天问一号”着陆巡视器与环绕器分离后进入火星大气层。经过减速，成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。又根据遥测数据判断，2021年5月22日10时40分，到达火星表面，开始巡视探测说法错误的是（　　）
A．着陆巡视器在进入火星大气层后减速下落的过程中，受到重力的作用
B．着陆巡视器在距离火星表面100m高度处悬停时，受到了平衡力的作用
C．“祝融号”火星车的太阳能电池阵，是用半导体材料和金属导体制成的
D．“祝融号”火星车发回的遥测信号和数据，是利用超声波来传递的
D
4、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
A.
A. B. C. D.
5、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（　　）
D
板书设计
2.4 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
再见

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