人教版高一《1.3 人类对宇宙的新探索》

1．3 人类对宇宙的新探索

课程标准：

（知识目标：）

让学生了解人类探测宇宙、开发宇宙和保护宇宙已经取得的成果，明确人类认识的宇宙范围在不断扩大，理解宇宙探测的意义。

（能力目标：）

培养学生利用资料、图像分析说明问题的能力。

教学重点：

宇宙空间资源和宇宙探测的意义。

课时安排：一课时

教学过程：

一、宇宙探测的发展

1．古代对宇宙的探测

【讲述】人类对宇宙的认识经历了一个漫长的时期。最初，人类对宇宙的认识是基于想像。在我国古代，有许多关于“宇宙”“太空”的描写。如远古时代的“盘古开天地”“女娲补天”，以及神话小说《西游记》中的“大闹天宫”“月宫”，还有《封神演义》中的许多描写等。

在古代，人们不仅对宇宙怀有美好的想像，而且劳动人民运用杰出的智慧还发明创造了许多天文观测仪，如圭表、日晷、浑象、漏刻等，在一些地方还建有天文观测仪台，如北京古观象台、河南登封的测景台等。可见，古代劳动人民是聪明而伟大的。【承转】到了近代，人类对宇宙的探测已跨人了一个新时代。

2．宇宙探测的新时代

【提问】请同学们阅读课文，看看人类对宇宙的新探索取得了哪些成果?

（1）无人航天器阶段：1957年，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上天空。（2）载人航天器阶段：

1961年，原苏联成功发送第一艘载人飞船。宇航员加加林是第一个进入太空的人。

图1．13显示，从1969年至1972年，美国的“阿波罗”登月计划先后6次将12名航天员送上月球，从此以后，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，开创了对宇宙空间进行探索的新时代。

1971年，美国发射大型载人航天站“天空实验室”（图1.14）

1981年，美国成功试航世界第一架航天飞机“哥伦比亚”号。

【提问】人类对宇宙的新探索有哪些重大发现，取得了哪些重要的成果呢?

【小结】从20世纪60年代至今，人类对宇宙空间的观测、探索主要取得了以下几方面

的成果：

(1)发现在地球上大气层外存在磁层；

(2)发现宇宙空间存在着大量的x射线和Y射线

(3)测量了许多行星表面的物理特性和化学成分

(4)在没有大气干扰的情况下，人类完成了对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测。

【承转】人类在向宇宙空间的探索过程中，我国也同世界上一些发达国家一样不甘落后，走在了时代的前列。请同学们阅读教材13页“中国向宇宙空间进军大事记”和图1．15来了解。可见，我国航天事业起步于20世纪50年代中期，已步入世界航天技术先进国家行列。

【设问】人类对宇宙的探测有何意义呢?

【板书】3．宇宙探测的意义

【小结】宇宙探测具有时代的意义，使人们对宇宙包括地球本身有了进一步的了解；宇宙探测还影响和改变着人们的社会生活。

【承转】人类探测宇宙的目的是什么呢?

【板书】二、开发宇宙

【讲述】人类探测宇宙的目的就是为了开发利用宇宙资源

目前，人类主要开发下列几种资源

1. 空间资源

【设问】人类是怎样开发利用空间资源的呢?

【学生讨论、回答】(1)利用人造卫星在距离地球一定高度上进行对地球的观测，从而收集关于地球的各种信息；(2)在卫星上进行各种科学实验。

【承转】但是，人类在开发利用空间资源的过程中，也遇到了重重困难。为什么呢? 【讨论、回答】因为宇宙空间具有高真空、强辐射、失重等特点。

【引导】尽管这样，科学家还是克服了许多困难，在太空进行了各种科学实验，例如在生物卫星上研究失重对昆虫的、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响。我们科学家还利用宇宙环境的特殊性进行航天育种试验，在太空中培育出了如太空青椒、太空黄瓜、太空玉米、太空一号小麦、太空一串红等植物品种，取得了显著的成果。

【板书】2．太阳能资源

【设问】科学家为什么要在宇宙空间中开发太阳能资源呢?

【学生讨论、回答，教师分析、总结】前面我们在学习第2课时就已经知道，太阳辐射的能量是巨大的、永不枯竭的，并且是一种清洁的能源，但是绝大部分的太阳能不能透过大气层到达地表(大气对太阳辐射具有吸收、反射和散射的作用，从而削弱了到达地面的太阳辐射。这一部分我们将在2．2节中详细学习)。所以，科学家在太空中开发太阳能资源是为了最大限度地利用太阳能。许多科学家还有一些设想，大家请看图1．16。【板书】3．矿产资源

【提问】目前人类已知的空间矿产资源有哪些?主要分布在哪个星球上?

【讲述】主要分布在月球的岩层中，发现月岩中含有地壳中的全部元素和约60种矿藏，

另外还有3He；在火星和木星之间运行的一些小行星上富含矿体。

【进一步引导、设问】开发宇宙中的矿产资源有何意义呢?

【学生讨论、回答，教师总结】随着地球上人口的不断增加，地球将面临资源枯竭的问题。所以，近年来世界上一些国家的学者、科学家就大胆提出了“到太空中去寻找、开发新资源”的设想。通过开发宇宙资源，不仅可以补充地球上矿产资源之不足，而且还可以寻找、开采到新的矿种，这样就能为人类社会的发展做出新的贡献。

【承转】科学家对宇宙的探索和开发，极大地拓展了人类的视野和生存空间，使入类能够有效地利用宇宙环境。然而，随着对宇宙探索的规律和范围的不断扩大，也带来了一些意想不到的问题。

【板书】三、保护宇宙环境

1．太空垃圾的产生及危害

【讲述】目前，人类已经向太空发射了5000多个各类航天器，这些航天器仍然在轨道〔有比苹果大的航天器碎片大约有7000～8000个，小的碎片约有3500万个，共计大约3000吨太空垃圾在日夜不停地绕地球飞行。

【提问】请同学们再进一步阅读课文及1．17图，看太空垃圾主要来自哪些方面? 【小结】太空垃圾的产生主要有以下几个方面：(1)工作寿命终止的航天器；(2)因意外或有意爆炸产生的碎片；(3)航天员扔出飞船舱外的垃圾。

【讲述】目前，太空垃圾大约以每年10％的速度增加，而且体积越来越大。

【承转】这些遨游在太空的垃圾会造成什么危害呢?

【讲述】据计算，一块以每秒10千米速度在太空中穿行的碎片和在空气中以每小时600千米的速度穿行的飞行物具有同样的破坏效果。就是说，在太空中，哪怕一个鸡蛋大小的碎片，都可以把一个卫星击毁。1996年11月24日，正在太空中执行任务的美国航天飞机“哥伦比亚”号，就曾经遭到太空垃圾袭击，只是由于这块垃圾很小，才只给宇航员的窗口留下几处痕迹。1996年7月，法国的一颗名字叫“樱桃”的卫星曾经被一块太空垃圾击中，而这块垃圾恰好是10年前法国的“阿丽亚娜”火箭末级爆炸后的碎片。幸好这块碎片并没有直接击中卫星，而是击中了卫星的平衡臂，臂膀被击断，卫星严重倾斜，曾经一度失去控制。然而，俄罗斯的“宇宙1275"卫星就没有那么幸运了，这颗卫星在与太空垃圾相撞后发生爆炸，变成了一堆废铜烂铁。

【承转】可见，太空垃圾的危害是相当大的。那么，怎样来减少空间垃圾呢?

【板书】2．保护宇宙环境

请同学们分析课文、读图1．17来寻找办法。

【小结】限制或清除太空垃圾的办法主要有：

(1)将停止工作的卫星推进到其他轨道上；

(2)用航天飞机把损坏的卫星带回地球。

【思考】同学们想一想还有什么好办法呢?(让学生展开思维、发挥想像畅所欲言)

【总结】宇宙是浩瀚的，我们在对宇宙环境开发利用的同时，还要注意保护、重视实现宇宙空间探测利用的可持续发展；宇宙又是神秘的，让我们学好本领，充满信心，到广阔的宇宙环境中去探索。