第8课 宇宙探险

【教学目标】

1．知识与技能：

知道：现代物理学和天文学的发展，是人类太空探险的科学基础和技术条件；

苏联成功发射世界上第一颗人造卫星，中国成功发射“东方红”一号人造卫星，人造卫星的分类及其用途；

各国进行宇宙探险的概况；

理解:宇宙探险的原因、意义；

人类不同探险阶段的特征

2．过程与方法：

提取教材和教师讲述中显性、隐性有效信息，培养学生依据史料，从具体史实出发，推导出相关结论，完成从“史实”到“史识”的学习过程。

通过对人类所面临困境和月球资源描述，分析整理总结人类开发月球的原因、意义

通过对阿波罗登月计划的置疑介绍，树立培养“史由证来”的证据意识和敢于置疑历史的态度；

3．情感态度价值观：

人类走出长期生活的地球，这是在生产力发达、科技日益发展的前提下进行的，同时又促进了其发展。人类不畏艰险、勇于探索的发现精神帮助人类创造美好未来。

【教学重难点】

教学重点：苏联人造地球卫星发射的结果；人类开发月球的意义；人类探测火星的真正目的

教学难点：人类进入太空探险所必须的条件；开发月球的积极意义；开发火星的目的

【教学设计】

1 导入：5分钟

以2006年8月24日冥王星排除出太阳系这一新闻导入

同学们，初中地理课上我们都学过太阳系有九大行星，分别是哪些？

根据学生的回答教师画出九大行星图

从这副简易的图中我们可以看到，冥王星位于太阳系的边缘。长期以来，天文学家对冥王星疑云重重，它原先是不是海王星的卫星呢？今年的8月24日，在布拉格参加国际天文学联合会的75国2500名天文学家投票决议，取消冥王星的行星资格。因为它的轨道和海王星有重叠，它被降级为矮行星。（展示现在八大行星图）

多年来人们对冥王星的争论终于尘埃落定。从中可见人类对宇宙的探索不断深入，宇宙神秘的面纱正逐渐被人类揭开。

抬头仰望，浩瀚星空，引发人们无限遐思。我们从小就知道嫦娥娘娘怀抱玉兔住在广寒宫，月亮上有棵桂花树，它的修剪工作由一个叫吴刚的包办；相信每个同学都知道自己的星座，甚至还有人迷星相说的。过去有部卡通《圣斗士星矢》，大家看后发现怎么不少星座的守护神和希腊神话里的神同名同姓?能够像鸟儿天上飞，是人类一直以来的梦想。

2．梦想开始的地方――飞天 10分钟

小时候我们写作文就会用“天似穹庐”这四个字，我们的老祖先一直相信天是圆的，地是方的，一直向前走总有一天能走到天涯海角。在长夜漫漫的欧洲中世纪，绝对权威的教会绝对相信“地球就是宇宙的中心”，直到波兰科学家哥白尼耗尽毕生心血研究证明“日心说”，给大家洗脑“太阳才是所有天体的中心”。在他辞世前夕把《天体运行论》公布于世，人类才对天空的自然规律略知一二。敢于和教会叫板的大有人在，布鲁诺甚至大胆猜测宇宙无限，伽利略随后就以实际观察证明，刻卜勒则用数学方式表示出行星与卫星之间按一定轨道运行。一个苹果砸在一个极富想象力的年轻人头上，于是就有了伟大的“万有引力理论”！这个理论非同一般，后来人造卫星能够上天，人类能进入外太空，全仰仗它的功劳。1687年牛顿的《自然哲学的数学原理》出版，标志经典力学的诞生。上个世纪初，公认的人类最伟大科学家爱因斯坦提出了相对论。对别人来说这是个及其高深的理论，不过爱因斯坦解释说“如果你坐在火炉上，两分钟就像是两小时；但你若和一个熟悉的朋友聊天，那两个小时就像是两分钟。”天文学物理学的发展，为人类飞向太空奠定了科学基础。

1857年，“宇航之父”齐奥尔科夫斯基出生在俄国一个林业职员家庭。他的人生坎坷，不断遭遇pk，堪称“男版大长今”。9岁时就因猩红热双耳失聪，在母亲的教导下读书认字，可不久母亲又病故。父亲对他管教粗暴，一系列变故使他性格孤僻。但上帝在为你关上一扇门的同时必定打开另一扇窗，在天文学领域他有独到的见解。他曾经用木桶做过比喻：“让我们假设一个装满压缩气体的大桶子，如果扭开桶子的一端的活门，那幺气流就会不断地从大桶中冲出，把气体质点推向空间，气体的弹性也同样不停地推动着大桶”。这个设想的大桶，正是现今飞船的粗糙模型。上个世纪初他就提出了火箭飞行的理论，1926年美国人哥达德点燃了世界上第一枚液体火箭，但仅上升12米。德国人对火箭做了极大改进，首先将比较成熟的火箭技术应用于导弹。不过最后解决火箭达到第一速度这一难题的仍然是苏联人。1957年，苏联科学家科罗廖夫在一枚洲际导弹四周捆绑四台助推火箭。

科罗廖夫是苏联ss－6洲际导弹的首席设计师，和军事目的相比，他似乎更感兴趣太空飞行。1956年他听说美国打算发射一颗“先锋者”卫星，立刻向苏联政府汇报，希望政府能批准赶在美国人前头发射。一开始苏联政府并没有采纳他的建议，不过57年的时候同意了，批准科罗廖夫全权负责。苏联宣布了，他也要发射一颗人造卫星，作为向国际地球物理年的小小献礼。1954年地球物理国际会议召开，建议57－58年为国际地球物理年，有关国家在此期间研究发射人造卫星。不过当时苏联宣布这一宏伟壮举的时候，舆论和媒体都不怎么看好它，苏联方面也没有过多的透露有关资料。1957年8月3日，苏联成功发射了ss-6洲际导弹，在第二次成功试射后，总设计师科罗廖夫最后批准发射第一颗人造卫星“宇宙一号”。本来苏联是打算发射第一颗卫星研究太空和地球的，好好挫挫美国人的锐气，但实际上这颗卫星的研制比原计划要迟，又听说美国那边的“先锋号”发射在即。为了抢在美国人前头，斯拉夫人决定先要速度再讲效度了，改发射一颗球面卫星来代替原先那颗设计复杂、功能全面的卫星，结果这颗球面卫星就成了我们现在知道的“宇宙一号”人造卫星。1957年10月，苏联成功发射世界上第一颗人造卫星，轰动世界，令美国人大跌眼镜，标志人类进入太空的开始，数百年来人类的飞天梦终于实现。

科技发展到今天，能够发射人造卫星的国家远不止苏联和美国，1970年4月，中国成功发射了“东方红”一号人造卫星，我国的太空探索进入一个新阶段。同样，卫星的数量种类质量都大大提高：我们知道有通信卫星，传送电视节目信号，不然我们怎么能够同步观看世界杯，东方卫视湖南卫视，上星上的什么星？通信卫星了；还有用于科学研究的卫星，研究南极上空臭氧层就需要科研卫星；用于观察的卫星，这类卫星就厉害了，无孔不入，全球定位系统的作用强大，不然萨达姆躲在地下怎么还能被挖出？真是应了那句老话“掘地三尺也能把你挖出。”03年欧洲太空署发射的“SMART-1（智能一号）”卫星更是有着非凡的任务，这里先设个小伏笔，后面会有讲解。

再回到57年，苏联的人造卫星发射成功给美国人造成极大压力。舆论的压力，民众的压力，苏联的光辉形象频频出现于国际舞台。Uncle Tom坐不住了，赶紧建立美国航空航天局（NASA），开始美国人对如何打翻身仗还是一头雾水，总统和国会指引航向：把宇航员送入太空。

3．梦想更进一步――奔月 15分钟

赫鲁晓夫认为，在航天科技上超越美国，将会在政治经济上影响第三世界和不结盟国家，也奠定它超级大国的地位；美国人也见识到太空竞争的政治影响。于是双方开始pk，他们都把下一个目标锁定这里――月球（运用太阳系八大行星图）人类开始向更为广阔的宇宙空间进发，越来越远离地球。

人类似乎对月球有特殊的情愫，中国人更是钟爱月亮，中秋赏月已是中华民族的传统习俗。月亮确实也值得人们的厚爱，月球土壤中有丰富的硅、铝、铁、钙以及钛、锰、镁、铬等元素的氧化物，有地球上稀有的“清洁”核燃料氦-3，在月面上可直接利用太阳的辐射热获得熔炼矿砂的高温，太阳能发电的效率也比地球上高得多。这些都是建设工业基地的有利条件。月球上的高真空环境，没有有机物污染，对生命科学实验研究非常有利。月球直接承受太阳宇宙辐射，没有大气、磁场和振动影响，重力波强度只有地球的1/10—1/9。这些是探测中微子、引力波，进行带电粒子加速和高速碰撞实验研究、核聚变实验研究等的有利条件。月球上没有大气带来的各种影响，自转速度小，重力只有地球的1/6，地震也很微小，没有尘埃污染，有漫长的黑夜和极低的温度，在月球背面更没有人造光源和无线电波的干扰。这些都是有利的天文观测条件。

1957年的11月，苏联又发射了第二颗人造卫星“宇宙二号”，这颗比第一颗更具有科研价值。在它的增压舱里装有一只用来试验的狗，它的名字我想大家一定很熟悉（写下英文LYCRA，学生认出是“莱卡”）这说明苏联有想法把生物体，包括人类送上太空。有想法就有行动，1961年的4月，苏联宇航员加加林乘坐“东方”一号宇宙飞船环绕地球一周后返回，成为第一个进入太空的人。美国这个时候在人造卫星和载人航天技术方面都落后苏联，胜过苏联必须要有大的行动，于是美国人一狠心，一咬牙，一跺脚，实施了20世纪最大的载人航天工程。1961年5月到1972年12月，阿波罗登月计划历时11年半，耗资250亿美元，参与的主要公司达两万多家，120所大学左右，成为美国继研制原子弹的“曼哈顿计划”之后的又一个高度综合性的大型科学工程。

1969年7月16日上午,巨大的“土星5号”火箭载着“阿波罗11号”飞船从美国肯尼迪角发射场点火升空，开始了人类首次登月的太空飞行。参加这次飞行的有美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗、埃德温·奥尔德林、迈克尔·科林斯。在美国东部时间下午4时17分42秒，阿姆斯特朗将左脚小心翼翼地踏上了月球表面，这是人类第一次踏上月球。接着他用特制的70毫米照相机拍摄了奥尔德林降落月球的情形。他们在登月舱附近插上了一面美国国旗。接着，宇航员们装起了一台“测震仪”、一台“激光反射器”……在月面上他们共停留了21小时18分钟,采回22公斤月球土壤和岩石标本。7月25日清晨,“阿波罗11号”指令舱载着三名航天英雄平安溅落在太平洋中部海面，人类首次登月宣告圆满结束。

但是近年来越来越多的美国人置疑这次登月的真实性，尤其在NASA宣布有关资料和照片都不幸丢失后，更增加了人们的怀疑。前面我们提到的“智能一号”探测卫星，它的职责除了为未来的国际登月计划搜集资料，更重要的它要飞越“阿波罗11号”登月飞船在月球的降落点，观察月球表面究竟有没有这艘飞船的遗留物，以确定美国人在1969年7月21日那天，究竟有没有真的登上月球！据美国一家权威的社会调查机构统计：竟有约2500万美国人认为：所谓美国人先后6次登上月球，是美国国家航天航空局（NASA）制造有一科技发展史上空前的大骗局。 曾在阿波罗计划中工作过的比尔·凯恩教授，最近写了一本名为《我们从未登上月球》的书，书中对阿波罗登月计划列举了以下一些重大疑点：

1.没有大气折射的月球上看星星应该更加明亮清晰,可许多所谓“登月照片”的太空背景上却看不到一颗星。

2.登月飞船降落时，火箭发动机的巨大推力应在粉尘遍地的月球表面留下明显的痕迹,而在照片中却看不到。

3.在一些照片上，近景与远景之间有一条不易察觉的线，使人联想到电影特技中的“褪光描画”法，即画出远景再运用光与影来遮掩。

如果登月飞行是假的话，那是用什么手段来瞒住全世界数亿电视观众的呢？比尔·凯恩认为：载有宇航员的火箭确实发射了，但目标不是月球，而是人迹罕至的南极，在那里指令舱弹出火箭，并被军用飞机回收，随后宇航员在地球上的实验室内表演登月过程，随后进入指令舱，并被投入太平洋，完成整个所谓的登月过程。同学们如若有兴趣可以上网搜集有关内容，我们不妨课后小小讨论，到底有没有“阿波罗登月”，不管是真是假请拿出证据来。

现在我们暂且不管它是真是假，至少有一点是可以肯定的：人类已具备了登上月球的能力。地球上人口日益膨胀，资源越来越匮乏，能够有效利用月球资源，也算是可持续发展的一条路径了。美国科学家设想在月球上建立前哨，日本科学家则想先让机器人把燃料 通信设备送往月球，让机器人先为人类开垦月球，一切打点妥当后人类才冲上云霄，移民月球。听上去像是人类的又一次大殖民，anyway人类的生存空间总是得到拓展。奇奥科夫斯基说“地球是人类的摇篮，”但是我们也总不能生活在摇篮里，我们在地球上已经生活了二三百万年，一直生活在摇篮里的婴儿总要有长大探出脑袋看看外面的世界。外面的世界很精彩，我们已经到达了月球，我们还要我们更精彩的世界。

4．梦想飞翔――探测火星

（讨论外星人激发学生兴趣）ET是什么？大家都知道是外星人。cctv-10科教频道曾有过一档探索栏目，专门访问那些自称和外星人有过亲密接触的目击证人。有一个故事我印象满深刻，“是谁背着我飞行”，好像是一个河南的老汉说有几年中他曾经到过哪些地方，全是梦境般。（调动学生参与到课堂中）

关于到底先是上月球还是上火星，科学家们是有过争论的，大家知道为什么？（大家讨论火星的特征）

火星的自然条件比月球更接近地球，火星与地球可以说是一对在宇宙中遥望的“兄弟”，03年的8月27日，这对好兄弟有了一次“最亲密接触”――火星冲日。就是说那一天火星位于日地连线上并且在地球同位于太阳的一侧，太阳地球火星三点一线。这万载难逢的一天被称为“火星日”。火星有坚固的表面，有大气和四季交替变化，昼夜长度几乎与地球上一样，有磁场，重力达地球的38％，夏季赤道带的温度在20摄氏度以上，冰冻的地表下可能有液态水存在。火星的天然条件让人们有理由相信火星上可能存在“天外飞仙”。19世纪中叶以后，“火星生命”之谜又牵动着人们的心。这是因为人们先后发现火星上一些地区有颜色变化；火星两极的白色极冠冬季扩大，夏季缩小；火星表面有河渠状黑色条纹；有靠得很近的两颗小卫星。这些成为存在“火星人”的最好依据。颜色变化是不同季节的庄稼和植物造成的，黑色条纹是引两极融化的冰水灌溉农田而开凿的运河；两颗小卫星是人工发射的。

虽然后来的探测查明黑色条纹不是运河，两颗小卫星是天然卫星，也排除了智能“火星人”的存在。但有人在模拟的火星环境实验中发现，某些苔藓和微生物能够存活和成长。因此，直到20世纪40年代，一些科学家仍坚持认为火星上有低级生命在发展，一些地区的颜色变化是植物的枯荣造成的。

刚才我们说到人类不可能永远做襁褓中的婴儿，总要跨出第一步的。是什么原因使得人类不仅仅满足于探索月球还要揭开火星神秘的面纱呢？（学生讨论）

1．为了探测火星的“生命之谜”，这是探测火星的强大动力

2．地球自身资源环境的破坏

“或许我们就是很久以前从火星搬来的，我们放弃火星的原因大概就是火星受到了严重的污染。我们一定要保护现在的地球，否则我们就无处藏身了。”

——网友评论

3．科技的发展

美国和苏联两国在探索火星的较量也是如火如荼。1960年10月，第一个火星探测器窗口在苏联诞生，不过在这个窗口发射的两次探测都不幸失败。在接下来的发射中，火星一号终于发射成功，不过4个月后不幸失踪了，也许成了别的某个星球的“天外飞仙”。1964年11月到1973年8月间苏联共向火星发射六次探测器，不过有的要不是仅仅绕火星飞行，有的虽投放探测器，但技术不过硬，成效都不大。美国虽然起步晚，但是紧追不舍。1964年到1975年间美国共向火星发射四个“水手号”和两个“海盗号”火星探测器，“水手9号”成为火星第一个人造卫星，顶替了原先那两颗小行星啊。“海盗号”的主要任务就是探测生命了，但对于是否究竟有生命存在都没有定论。

1996年NASA宣布，在一块来自火星的陨石上发现有微生物的化石。这使火星生命之谜再度高涨起来，许多科学家相信，即使火星上现在没有生命，也一定曾经有过生命发展期。这再次激起揭开火星生命之谜的新热情。美国于这年11月和12月发射的“火星全球勘测者”和“火星开拓者”探测器获得了成功。03年是人类探测火星的集中火力年份，“机遇号”发现一块岩石很明显是在一个盐海的底部形成的，这也就意味着火星上的确曾经存在过海洋；04年“勇气号”探测器的发现就更加惊人了，它偶然将摄像机对准火星天空，没想到却意外地拍到了一个火星上的不明飞行物。天文学家们正在研究这个UFO到底是什么物体，除了小行星外，这个不明飞行物还可能是30年前探测火星的飞行器在火星轨道上留下的残骸。

【讨论】火星何去何从？

随着探测火星工作的进行，人们发现，要想在短期内发现火星生命，希望十分渺茫。但是美英等国的科学家们正在酝酿一个大胆的计划———把红色的火星改造成另一个地球，使蓝色的海洋、绿色的田野、温和的清风覆盖如今的不毛之地，让生命在火星上尽情跳跃。这个看起来像科幻小说的计划也招来了许多人的批评，他们认为，把火星变成地球的计划与其说是异想天开，不如说是荒谬绝伦，因为，它很可能会给火星带来致命的灾难。　反对者称人类不能毁了地球再毁火星，美国天文研究中心的保罗·穆丁就表示“我之所以说改造火星计划是可怕的，是因为人类已经以一个惊人的速度破坏了自己居住的星球，现在，我们不对此进行反思和补救，反而又开始讨论如何去毁掉另一个星球。”还有科学家认为改造火星将直接危及可能存在的火星生命，这会给太空生物学带来无法弥补的灾难。

对此，你的看法是什么？

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