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新人教必修一第一章 问题研究  月球基地应该是什么样子 教学设计

作者:未知 教案来源:网络 点击数:

新人教必修一第一章 问题研究  月球基地应该是什么样子 教学设计

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问题研究  月球基地应该是什么样子

 

●三维目标

知识与技能

1.在问题研究中初步学会探究学习。

2.把前面学习的有关地球上存在生命的条件等知识应用到问题研究中,以理论指导实践,巩固所学知识。

3.培养学生通过各种方式进行查找、收集、分析资料的能力。

过程与方法

1.在所学知识的基础上大胆设想和创新,科学地尝试规划月球基地。

2.运用探究学习的方式加强研究性学习课程的实施。

情感、态度与价值观

1.培养学生科学研究的素养和态度。

2.培养学生的合作和团队精神。

●教学重点

1.探究学习方式的初步体验。

2.查找、收集、分析资料的能力培养。

●教学难点

1.探究学习方式的初步体验。

2.查找、收集、分析资料的能力培养。

3.月球基地的整体规划。

教具准备

多媒体设备,集成的相关课件

课时安排

1课时

教学过程

[新课导入]

(放映)1969年7月美国“阿波罗”计划片段。

(投影)月球环形山图片。

几千年来,中华民族就流传着“嫦娥奔月”的美丽神话,1969年美国“阿波罗”11号在月球探测中取得最辉煌的成果,先后有6次12名宇航员踏上月球,并向地面带回440千克的月岩样品。

科技大国美国、欧洲、中国、日本、加拿大和印度,最近都燃起了对月球的兴趣,计划在10年内派太空船到月球展开探索,并提出要建立月球基地。

2002年6月,科罗拉多开采学院土木工程师苏姗特,就跟欧洲太空总署(ESA)旗下的欧洲太空研究及技术中心(ESTEC)合作,于荷兰举办了第一届欧洲月球基地设计工作坊,由来自16个国家13个学系和40名毕业生,构思出他们心目中的月球基地。结果,工作坊成功“开发出”数个独特的月球基地设计,每个基地都发挥特有的功能,如开采冰水研究、开发太阳能、用水研究、开采氦-3等,同时也顾及在月球居住的社会和心理问题。

那么月球基地应该是什么样子呢?下面我们一起来探究这个问题。

推进(新知识传授)

[教师精讲]

师:我们首先来了解一下人类已经对月球做了哪些探测研究。

(投影)

就国际上的探月活动来说,从1958年至今,美国进行了9次载人月球探测,其中有6次为载人登月;前苏联、美国、日本和欧洲空间局向月球发射的无人探测器共计87个。

1969年7月,“阿波罗”11号实现了人类登月之梦,在月球探测中取得最辉煌的成果。这一年先后有12名宇航员踏上月球,并向地面带回440千克的月岩样品。

1972年美国“阿波罗计划”结束以后,月球探测一时有所降温,因为探月活动耗资巨大。

1990年日本发射了“飞天”月球探测器,正在研制“月神”月球探测器。

1998年美国发射“月球勘探者”探测器,准备在2004年发射“破冰者”探测器。

2003年9月27日欧洲第一个月球探测器“SMART-1号”在格林尼治时间顺利升空。

2004年2月我国公布了首次探月计划。

师:再看看今后各国的探月计划。

(投影文本及图片)

美国:准备重返月球

据美国媒体报道,虽然许多科学家担心美国重返月球的计划耗资太大,影响到其他科研项目的执行,但这些并没有影响到布什政府重返月球的雄心,美国国会已经批准了美国家航空航天局的预算。

执行重返月球计划的第一步骤是寻找合作厂商,本月初,美国家航空航天局已经签出总价值约10亿美元的70份合同,获得这些合同的都是美国著名的军事和科技设备制造商,如诺斯罗普·格鲁曼公司、波音公司等。这些合同项目包括建造一个机器人探测者,用于寻找一个适宜做月球基地的好地点,建造采掘月球资源的设备以及着陆器等。

美国家航空航天局曾在一份太空探索战略文件中建议,月球南极可能是最适宜人类驻扎的目的地。因为月球南极地区有冰冻水存在的迹象。这些冰冻水可用于饮用或分离为氢气和氧气作为燃料。这份文件还提议在2008~2011年间开展一系列月球无人探索任务,搜集数据并选择着陆地点。2011~2015年间,美国将为建立永久有人基地作准备。

(投影文本及图片)

NASA设想研制移动式月球基地

美国宇航局(NASA)正在积极研究新的月球计划,其中包括设计未来月球基地的研究工作,不仅要研究固定式月球基地,而且还要研究移动式的。

目前,位于加州的NASA埃姆斯研究中心已成功研究出一种移动式月球基地的设计计划。该中心专家已在6月底提出移动式月球基地新构思,相应的计划由NASA研究员迈克尔·科埃恩博士在新墨西哥州美国物理研究所举办的论坛上提出。

科埃恩博士指出,移动式月球基地具有一系列优点,其中一个主要优点是,移动式月球基地不会拴死在月球表面一个具体点上,借助于移动式月球基地将可以进行更广泛的研究,同时建造移动式月球基地的费用也不会太高。

科埃恩博士批评了传统的月球基地模型,为了确保长期考察队的安全,必须至少派3部车辆运送他们。这样,建造移动式月球基地要简单得多。除此之外,移动式月球基地可以协同工作,连接成特殊的“列车”,然后再分散进入各自的研究区域。不过,研究月球移动式基地的设想暂时还处于起始阶段,到真正实施时也许会与现在讨论的方案完全不同。

(投影文本及图片)

俄罗斯:要建造月球基地

在美国大张旗鼓准备重返月球的同时,俄罗斯也准备实施相似的计划。早在2002年,俄罗斯航空航天局领导人就曾宣布,俄罗斯在一系列月球项目方面积累了丰富经验。许多专家也多次强调,俄罗斯可在近期实现月球飞行。

在美国公布重返月球计划后,俄罗斯航空航天局副局长莫伊谢耶夫22日宣布,俄罗斯将会在2020~2025年间在月球上建成一个自动化基地。莫伊谢耶夫当天在华盛顿参加美国航空航天局组织的国际空间站项目问题研讨会上宣布,俄罗斯不排除近期在月球建设基地的可能性。

莫伊谢耶夫还告知其他国家的官员关于俄罗斯国际空间站的计划,包括旨在探索太阳系的先进研究,以及自动化航天器的应用。

(投影文本及图片)

欧洲版  “嫦娥工程”:(图为欧洲首颗月球探测器智慧一号)

“SMART-1号”月球探测器于2003年9月发射升空,它是欧洲航天局名为“高级技术研究小规模任务”的系列低成本探测计划的第一步,该计划担负着为日后重大研究项目进行前期技术考察的任务。

“SMART-1号”拥有一套全新设计的动力推进系统:一种高效能离子驱动系统。在整个系统中,由太阳能电池板产生电力,以此使得氙气燃料加热后电离化,产生的离子由探测器后部喷射出来,以此推动探测器向前飞行。据悉,整套系统比传统的火箭推进系统效率高出10倍。为建月球基地选址欧洲航天局表示,此次“SMART-1号”主要探测活动之一,是详细考察月球上一座名为“恒久光明之巅”的山峰。这座月球山峰山顶上由于能常年沐浴到太阳光照射,其温度在适宜人类活动的-20 ℃左右,是人类建造月球基地的理想位置。同时由于其常年能接受到太阳能辐射,可以满足宇航员工作生活上对能源供给的要求,据初步估计在其附近环形山地带也许还有大量可供使用的水存在。

作为“SMART-1号”探测器上X射线分光设备的主要负责人,来自英国牛津郡的拉塞弗德·阿普尔顿实验室的曼纽尔·格蓝迪博士称:“月球上的南极地区很可能是建立人类月球基地的理想选址地区。”

绕月追寻月球身世按照整个探测计划,从2005年1月开始,“SMART-1号”在环绕月球的轨道飞行中逐步测绘出月球表面等高线轮廓图、绘制月球上各种矿物质分布图,并进一步探索月球表面地层的进化线索。

其中最主要的任务,就是详细研究月球南极的“埃特肯盆地”区域。“埃特肯盆地”宽度接近2500千米,深度更达到13千米,是迄今为止太阳系内已知最大的冲击陨石坑。据称,埃特肯盆地几乎深达月球地幔内部,可以使科学家看清月球的内部构造,进一步了解到月球的过去。

(投影文本及图片)

日本:日本于1970年发射了第一颗人造卫星,此后的很长一段时间内,日本都处于国际航天业的前列,1996年,当日本拿到为美国休斯公司发射30颗卫星的合同时,日本更是意气飞扬,认为是本国H2火箭计划的巨大成功。但不幸的事接踵而来,H2火箭接连4次发射失败,致使合同几乎全部被迫取消,虽然此后H2A火箭也有连续两次发射成功的成绩,但是日本火箭的信誉已经丧失殆尽。

早在13年前,日本就开始了研发“月神A”号的工作,并计划于1995年让其搭载M5火箭从位于日本鹿儿岛县的内之浦宇宙空间观测所发射升空。但是,受M5的开发延迟等因素影响,探月卫星的发射一推再推,如今已经是第7次推迟了。日本宇宙机构在去年发射“希望”号火星探测卫星失败后,决定对探月卫星“月神A”号进行全面检查,结果发现仍有不少问题。据悉,宇宙开发委员会下个月将对该卫星进行重新评估,不排除终止探月卫星计划的可能。

发展探月十余年永久基地是目标。在上世纪六七十年代的探月热潮之后,90年代又掀起第二次高潮,当时拉开新一轮探月序幕的正是日本。

1990年1月24日,日本用M35-2型火箭成功发射了一颗“缪斯A”号科学卫星,这颗卫星进入太空后更名为“飞天”号。这是日本第一次发射接近月球的科学卫星,使日本成为继美苏之后,世界上第三个探测月球的国家。

1996年,日本提出了建造永久月球基地的计划,预计投资260多亿美元,在之后的30年之内建成月球基地,包括居住、氧和能源生产厂以及月球天文台等。将月球软着陆和自主漫游车技术作为核心技术进行开发,计划2005年将漫游车送上月球。现在看来,这个愿望恐怕难以实现。

正在就日本几十年后的宇宙开发长远规划进行研究的日本宇宙航空研究开发机构完成了一份《中期汇总方案》,其核心内容是在月球表面建立无人太空基地,以及在比月球更远的地方建立“深层空间站”等。

方案中包括了利用机器人技术在月球表面建设无人基地,在不受大气影响的环境下进行天体观测,以及为载人太空活动积累技术经验等内容。

此外,还计划用30到50年的时间,在离地球大约150万千米处太阳和地球的重力保持平衡的特殊稳定空间内,悬浮一个无人的太空基地,以此构筑“深层空间站”。该空间站将可以用来设置望远镜观测宇宙,或是作为探测火星和木星等行星时的中转站。

加拿大:10年内登月奔火星拟与印度共探月

加拿大航天局局长加内奥表示,加拿大有能力在今后10年内登上月球或火星。他还透露,加拿大已经开始与印度进行月球探测方面的合作。

加内奥在加拿大蒙特利尔的一次新闻发布会上说,如果有充分的经费保证,依加拿大现有的技术能力,加拿大完全可以在今后10年内登上月球或者火星。

加内奥指出,加拿大已经开始与印度进行月球探测方面的合作。他表示,在去年3月与印度方面进行会谈时,印度提出双方的合作可以先放下登月计划,而从发射月球轨道探测器开始。加拿大目前正在研究在印度的卫星上安装仪器的可行性。

印度:已准备好参与登月

据印度报业托拉斯报道,印度空间研究组织(ISRO)主席奈尔在印度南部城市班加罗尔表示,印度希望参与美国“新登月计划”的实施,并已为此作好了准备。

奈尔对记者说,印度空间研究组织对布什讲话进行了认真研究,认为与美国在航天技术领域进行合作有利于印度空间技术的发展,也将大大推动印度自身的“登月计划”的实施。

奈尔表示,印度将在2007年或2008年用自行研制的运载火箭“PSLV”将重达530千克的无人驾驶飞船“月旅1号”送入月球轨道。此外,印度还计划发射一艘低空极地飞船,以探测地球上的各种自然资源。

据悉,印度空间研究组织官员将在班加罗尔与美国国家宇航局官员就两国在航天领域进行合作事宜继续进行磋商。

中国:早在1978年,美国总统安全事务顾问布热津斯基就送给中国政府1克月球样品,中科院就曾组织全国力量对0.5克月球样品进行了初步研究,同时还利用月球陨石和其他途径开展了相应研究。

随着我国科技的发展和我国国力的增强,“嫦娥奔月”将这一神话变为现实的日子已经为期不远了。2004年1月,国务院正式批准绕月工程立项后,经绕月探测工程领导小组研究决定将我国的探月工程命名为“嫦娥工程”。我国第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”,要在2007年打出去。

根据绕月探测工程研制总要求,月球探测卫星系统由卫星平台与有效载荷两部分组成。在“东方红”3号卫星平台及其他卫星成熟技术的基础上,研制月球探测卫星平台。卫星选用的有效载荷有:CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测

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