资源简介

2.4 空间探索
本节导航·目标清单 教材精研·内容全解 避坑指南·易错辨析实战演练·随堂检测 巩固拓展·课后提升
01 本节导航·目标清单
目标导航 方法指导
能用“物体间力的作用是相互的”解释火箭和水火箭的升空原理 知道多级火箭抛掉空燃料舱的作用 能区别人造地球卫星的三类用途，了解地球同步卫星的特点 了解中国载人航天工程“三步走”发展战略及空间站的组成 了解“嫦娥工程”绕、落、回三期任务与我国载人登月、月球基地规划 了解“天问一号”与“祝融号”火星探测的历程与意义 用“作用力—反作用力”分析喷出气体或水获得前进动力 结合时间轴和示意图梳理我国载人航天、月球探测、火星探测的发展历程
02 教材精研·内容全解
考点01 火箭的工作原理
1. 气球实验：物体间力的作用是相互的
把气球吹大，用手捏紧吹气口，将另一只手放在吹气口的左方，松开吹气口，气球会向右移动。推动气球向右运动的动力来自气球内向左喷出的气体。膨胀的气球给其内部的气体施加一个作用力，使气体向左喷出；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向右前进。
飞驰的气球
2. 火箭的升空原理
火箭的工作原理与气球相似。火箭燃料舱中的燃料燃烧，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高速喷出。由于物体间力的作用是相互的，喷出的气体对火箭产生一个向前的反作用力，推动火箭向前运动。
向上飞行的火箭
3. 万户与古代火箭
我国明朝时期的万户，本名陶成道，是世界上利用火箭升空的第一人。他坐在带有两只大风筝的木质“飞船”里，周围绑上47支“飞龙”火箭，试图用火箭做空中飞行。1970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。
万户与火箭
考点02 多级火箭
1. 为什么要研制多级火箭
一枚火箭携带的燃料有限，燃料耗尽后燃料舱变空。空的燃料舱如果不扔掉，就会成为火箭后续飞行的负担。科学家研制出多级火箭：前面一级火箭的燃料耗尽后，会从火箭上脱落，下一级火箭点燃接替工作，继续为火箭飞行提供动力，从而使火箭飞得更高、更远。
多级火箭
2. 水火箭的制作
水火箭利用压缩空气将水从瓶口高速向后喷出，水对瓶体产生向前的反作用力，使水火箭升空。制作时，先用塑料瓶上部作导流罩并固定在另一只塑料瓶底部，再裁取硬纸板作尾翼，最后在瓶口塞入装有气门芯的橡胶塞。
甲：剪取导流罩 乙：固定导流罩
丙：安装尾翼 丁：塞入橡胶塞
考点03 人造地球卫星与地球同步卫星
1. 人造地球卫星的分类
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。人造地球卫星按用途可分为三类：科学卫星（用于科学探测和研究）、技术试验卫星（进行新技术试验或为应用卫星进行试验）、应用卫星（直接为人类服务，包括通信、导航、气象、资源等卫星）。应用卫星已极大地改变了人类的生活。
2. 地球同步卫星
地球同步卫星位于地面上方约36000 km高度处运行，卫星轨道周期与地球自转周期相同，相对于地面保持静止。
考点04 中国空间站
1. 中国载人航天工程的“三步走”发展战略
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”发展战略。第一步，发射载人飞船（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。第二步，突破载人飞船和空间飞行器的交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题。第三步，建造载人空间站，解决有较大规模的、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。
2. 中国空间站的组成与设计指标
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。中国空间站由天和核心舱、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，又可在核心舱统一调度下协同工作。中国空间站的轨道高度为400~450 km，倾角42°~43°，设计寿命为10年，长期驻留3人，最大可扩展为180吨级六舱组合体。
中国空间站
3. 太空抛物实验
2022年3月23日，中国空间站“天宫课堂”开课，航天员演示了“太空抛物”实验。在接近完全失重的环境中，被水平向右抛出的“冰墩墩”由于惯性，保持原来的运动状态，在水平方向做匀速直线运动，最后稳稳地“立”在叶光富的手中。这一实验体现了牛顿第一定律。
“太空抛物”实验
考点05 探索月球
1. “嫦娥工程”
2004年，我国开启月球探测工程——“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，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。
中国“无人月球探测”工程“绕”“落”“回”三期任务
2. 载人登月与月球基地
2023年5月，我国“载人登月”阶段任务启动实施，总体目标是在2030年前实现载人登陆月球，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，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。
我国载人登月方案
考点06 探索火星
1. “天问一号”与“祝融号”
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，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。
祝融号开始巡视探测
03 避坑指南·易错辨析
易错警示 1. 火箭升空的施力物体是向后喷出的高温燃气，不是空气。太空中没有空气，火箭仍能依靠喷出燃气工作。 2. 火箭向后下方喷出气体，喷出气体对火箭的反作用力方向向前，推动火箭上升。 3. 多级火箭燃料耗尽后，前面一级火箭会分离脱落，目的是减轻后续飞行负担，使火箭飞得更高、更远。 4. 地球同步卫星位于地面上方约36000 km高度处，运行周期与地球自转周期相同。 5. 太空中“冰墩墩”被水平推出后，由于惯性保持匀速直线运动，体现了牛顿第一定律。 6. “月球上看到的地球美丽吗？”属于个人审美感受，不属于科学问题；科学问题应能通过观察、实验或推理来回答。
04 实战演练·随堂检测
【实战演练】
1. （2025·义乌模拟）2024年10月30日，神舟十九号载人飞船冲向宇宙，约6.5 h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”）。
（2）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。
答：________________________________
答：________________________________
2. “冰墩墩”上太空了！2022年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（ ）
A B C D
3. （2025·金华期中）2023年7月，我国公布载人登月初步方案，计划2030年前把航天员送上月球开展科学探索，其后将探索建造月球科研试验站。下列不属于科学问题的是（ ）
A. 月球上看到的地球美丽吗？
B. 如果有水和空气等适宜条件，月球土壤本身适合种植蔬菜吗？
C. 在月球上适合提供给科研试验站的能源有哪些种类？
D. 如何利用月球自身资源获得水和氧气？
05 巩固拓展·课后提升
【巩固拓展】
1. 解释火箭升空的科学原理。
2. 查阅资料，了解更多关于我国火箭发展的情况和故事，介绍给其他同学。
3. 访问互联网，搜索在航天技术中已经诞生的新产品，与同学交流它们是怎样影响现代人们的生产和生活的。
4. 查找资料，向同学介绍太空授课的有关实验，并利用实验室里的器材开展实验，体验与太空实验的不同之处。
参考答案
【实战演练】
第1题： 燃气；非平衡力
解析：火箭发射时向相反方向喷射高温燃气，火箭对燃气施加向下的作用力，由于物体间力的作用是相互的，燃气对火箭产生向上的反作用力，使火箭上升，故施力物体是燃气。对接前，飞船绕地球匀速飞行，但运动方向不断改变，运动状态在不断改变，所以受非平衡力。
第2题： D
解析：太空中接近完全失重状态，沿水平方向推出的“冰墩墩”由于惯性，保持原来的运动状态，在水平方向做匀速直线运动。
第3题： A
解析：科学问题是指一定时代的科学家在特定知识背景下提出的、关于科学知识和科学实践中需要解决而尚未解决的问题。“月球上看到的地球美丽吗？”是审美感受，不属于科学问题；B、C、D均属于科学问题。
【巩固拓展】
第1题：
解析：火箭燃料燃烧产生高温高压气体，气体从火箭底部向后高速喷出。由于物体间力的作用是相互的，喷出的气体对火箭产生向前的反作用力，推动火箭升空。
第2题：
解析：提示：可从长征一号、长征二号、长征五号等火箭的发展历程，以及钱学森、任新民等科学家的贡献等方面查阅资料。
第3题：
解析：提示：可搜索卫星通信、卫星导航、卫星气象预报、遥感测绘、新材料、医学影像等航天技术衍生产品，结合具体实例说明其对生产和生活的影响。
第4题：
解析：提示：可介绍“太空抛物”实验、液桥实验、水球光学实验等；在地面开展对比实验时，注意地面存在重力，物体运动状态会明显不同。

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