《71空间环境和空间资源》教案.ppt

7 1空间环境和空间资源 教材分析 本节为本章的第一节 对下面几节所讨论的问题有导入和引领的作用 本节结构如下 教材重点 空间环境的特点及空间环境的两面性 由于教材提供了较为翔实的资料 因此课堂的重点不是向学生提供更多的课外信息 而是通过 提问阅读 讲解讨论 提炼归纳 的模式 让学生比较深刻地领会教材内容 对学生可能有疑问的知识点及教材需要重点提升的观念适当补充一些材料 以加深学生的理解 本节教学模式与安排 教学过程 神舟六号 上天 标志着中国载人航天实现了真正意义上有人参与的外层空间科学试验 中国终于真正跨进了世界科技强国 航天强国的行列 这是每一个中华民族的炎黄子孙都值得骄傲的一件事情 那么什么是外层空间 一 外层空间 外层空间 小结 人类进入空间可以加深对自然的认识 而且促进了社会生产力的发展 指离地面100 120km之外的空间 简称空间或太空 空间被人们称为除陆地 海洋和大气层外的第四环境 一国的领空一般指其领土上面的大气空间 在领空以外的是外层空间 按 外空条约 规定 空间资源为全人类共有 二 空间环境的特点 1 微重力环境 物体处于完全失重状态与所受重力很小时情况完全相同 即微重力环境 问题 乘坐电梯上下楼时都会经历超失重 请同学们回忆高一物理中学习过的超重 失重与完全失重问题 地面上的物体如果有向下的加速度 它的视重小于自身的重力将处于失重状态 如果物体在重力场中自由落体或作各种抛体运动 视重等于零就处于完全失重状态 航天器在环绕地球运行时由于其所受的万有引力完全提供向心力 处于完全失重状态 航天器远离星体 由万有引力公式可知 物体所受的重力很小 接近于零 地面上的微重力状态都是极短的时间 而航天器环绕地球运行时处于持续的微重力状态 2 高真空环境 远离地表由于空气分子所受的引力逐渐减小 大气密度和大气压力随地面高度的增加 按指数规律迅速减小 3 温度变化剧烈 由于没有大气的传热和散热 空间中在120km高度地球向阳面处温度高达2000C以上 背阳面的温度可低到 1000C以下 在远离恒星的空间环境温度接近0K 而在恒星附近温度高达几百到几千摄氏度 空间是个巨大的真空环境 地面上用人工方式获得的都是较小的真空环境 在空间可以获得天然的超低温环境 4 各种辐射强烈 在外层空间存在各种波段的电磁波辐射 还有强大的粒子辐射 小结 在地面上要得到以上几种极端环境 一般都需要庞大的机器 消耗极大的能量和巨大的财力物力 知识拓展 在空间中 不仅有宇宙大爆炸时留下的辐射 各种天体也向外辐射电磁波 许多天体还向外辐射高能粒子 形成宇宙射线 许多天体都有磁场 磁场俘获上述高能带电粒子 形成辐射性很强的辐射带 强辐射能使物体材料及生物细胞受到损害 三 空间环境的两面性 物体将飘在空中 液滴呈绝对球形 气泡在液体中将不再上浮 宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服 走路务必小心 稍有不慎 将 上不着天 下不着地 食物要做成块状或牙膏似的糊状 以免食物的碎渣 漂浮 在空中 进入宇航员的眼睛 鼻孔 讨论 你是否在一些大型的游艺机上尝试过失重的感觉 设想地球重力一旦消失会发生什么现象 宇航员在宇宙飞船中就会遇到什么现象 小结 空间环境对人类生存极端不利 但是在地面上也很难得到这样的环境 这样的环境对人类也是宝贵的资源 因此对人类 空间环境具有两面性 一切事物都有两面性 微重力环境不利于人类的生存 但各种密度不同的材料可以均匀混合 在微重力环境下 熔化了的金属液滴形状呈绝对球形 冷却后可以成为理想的滚珠 材料可以不与容器接触 可以制取高纯度药品 问题 微重力环境对宇航员的健康有何影响 知识拓展 微重力环境对宇航员的健康 安全和工作能力会产生重要影响 中长期航天飞行可导致宇航员出现多种生理 病理现象 主要表现为心血管功能障碍 骨丢失 免疫功能下降 肌肉萎缩 内分泌机能紊乱 工作能力下降等 讨论 外层空间的环境不利于人类的正常生活 为什么人类还要到外层空间去 归纳 人类进入空间有以下几个方面的原因 了解宇宙演化及其中的各种物理现象和过程 了解人类和地球生物在宇宙中的地位及意义 满足人类的好奇心 利用空间的极端环境进行各种科学和技术试验 发展各种空间技术并将其运用到各个领域 探索和利用各种空间资源造福人类 改善人类日益恶劣的生存环境 拓展人类日益窘迫的生存空间 空间为全人类共有 进入空间可以充分利用资源为本国的发展服务 同时可以体现一个国家综合实力的强大 四 空间资源 一 空间高位置资源人类将航天器发射到几百千米甚至几万千米的高空 占据这种高位置 利用空间的特殊环境 可进行地球表面无法完成的工作 二 空间环境资源 2 高真空环境资源太空高真空和高洁净的环境对电子器件 商品等生产工艺也是十分必需的 在地面上要付出巨大的能源和经济代价才能靠人工获得的环境 在外层空间则天然具有这种环境 1 微重力环境资源对冶金 化工和药物的生产过程有重大影响 4 强辐射环境资源空间的强辐射可以改变材料的性能 甚至可以通过诱发基因突变来改造生物的性能 3 超低温环境资源空间可以为某些生产工艺提供超低温条件 也能降低热噪声 有利于通信 5 近地空间充足的太阳能资源在近地空间有充足的太阳能资源 但在地球表面由于有云层的遮挡 30 以上的太阳能被大气层反射而浪费掉 利用空间太阳能发电 先在近地空间将太阳能转化为电能 然后利用微波传输回地球 可以充分利用太阳能资源 三 空间物质资源除了上述与空间环境有关的资源外 在月球 火星 小行星等天体上还有可待用的物质资源 例如 在月球上有丰富的氧