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(共34張PPT)
模擬探索：到火星上去
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新知導入
太陽系
新知導入
火星
新知導入
用肉眼觀測火星
在中國古代天文中，占星家往往根據“熒惑”的天文位置和可見度來為朝廷預測兇吉。當“熒惑”走過心宿后又回轉（逆行），占星家把這種現象叫“熒惑守心”，認為這是最險惡的天象之一，也就是所謂的“大兇”之兆，預示著將會發生喪、亂、賊、兵等事件。
新知導入
用望遠鏡觀測火星
德國天文學家開普勒計算出了火星軌道的形狀
新知導入
1659年，荷蘭科學家惠更斯使用望遠鏡觀察火星表面標記的消失和重現，發現火星每24小時40分鐘旋轉一周。1672年，惠更斯發現了火星的極冠。
新知導入
1784年，英國天文學家赫歇爾利用對火星自旋周期的測量，發現它的自轉軸傾角是25.2°。
新知導入
1890年，意大利的天文學家斯基亞帕雷利提出火星上有河流及峽谷的猜想。
新知導入
我們制作的“火箭”升空了，接著我們可以暢想去太空旅行了。火星是太陽系中環境條件與地球比較接近的一顆行星。
科學實踐
一、比較火星和地球的環境有什么相近和不同之處
科學實踐
行星 水的痕跡 表面溫度 大氣概述 巖石和土壤 氣候
地球
火星
液態水
15℃
含有大量的
氧氣
地形豐富，有巖石和土壤，儲蓄水分
相對穩定，適合生物生存
干燥、貧瘠，有火山和沙漠，土壤中含有有毒物質
缺少，但發現有地下鹽水湖
表面溫度比地球冷，有沙塵暴
-132～28℃
大氣稀薄，主要是二氧化碳，缺少氧氣
科學實踐
火星在自轉，有晝夜交替現象，一天的時間是24小時37分，比地球上一天的時間約長半小時。火星自轉方向同地球一樣，也是自西向東，這樣在火星上白天看到的太陽和夜晚看到的星星都是東升西落的。火星自轉軸傾角為25.19度，和地球的相近，因此也有四季；火星的公轉周期約為687天，大約是地球的2倍，因此火星上季節周期約為地球上的兩倍。
科學實踐
在火星上，白天看到的太陽和夜晚看到的星星會是什么樣的？
由于火星與太陽的距離遠大于地球與
太陽的距離，因此火星上看到的太陽
大小只有地球上看到的約三分之二。
夜空中星星的分布，火星與地球基本沒有區別，在火星黃道上的黃道星座與地球幾乎是相同的。
科學實踐
假如我們在火星那里生活，會是什么樣的狀況？
火星上的溫差較大，人類及地球上的各種生物可能會不適
應。
火星表面沒有穩定的、大量的水，水是生命之
源，沒有可以飲用的水人類將無法生存。
火星上沒有氧氣，動植物生存離不開氧氣。
火星上也沒有物資，沒有食物，我們需要食物為我們提供能量。
科學實踐
二、火星探測器
發射火星探測器
隨著科技的發展，人類對火星的探索也不局限于用肉眼、望遠鏡來進行觀測。于是，人類開始發射“火星探測器”到火星進行實地考察。
科學實踐
自20世紀60年代人類首次實現火星探測開始，迄今為止已經取得了大量有價值的成果，對火星大氣層、地形地貌與地質構造、火星表面物質（巖石、礦物與化學元素）、火星內部結構等方面取得了巨大的成就。
1965年7月14日，水手4號飛掠火星，并向地球傳送了22張火星表面的近距離照片，使人類第一次目睹火星的真容。
水手4號
科學實踐
2020年7月23日中午12時41分，我國成功發射第一個火星探測器——“天問一號”。“天問一號”火星探測器順利進入預定軌道，并將完成環繞、著陸、巡視探測目標，開展對火星的科學探測。
天問一號
科學實踐
“天問一號”傳回首張地月合影。在這幅黑白合影圖像中，地球與月球一大一小，均呈新月狀，在茫茫宇宙中相互守望。
科學實踐
探究火星探測器如何安全著陸
活動材料
雞蛋、降落傘、塑料薄膜、泡沫、厚紙板、密封袋等。
科學實踐
活動規則
用雞蛋模擬火星探測器，用一定的保護措施（如降落傘、塑料薄膜等）在一定高度下使雞蛋安全到達地面（保證雞蛋不破）。
科學實踐
活動過程：分組進行設計、制作、測試
1.設計并制作
一組：選擇利用降落傘增大雞蛋下落過程中所受的空氣阻力，從而幫助整個裝置減速。而且可選用傘面較大、傘繩較多的降落傘，這樣的降落傘減速效果會更好。
二組：平常生活中我們經常會用各種填充材料包裹易碎的物品，所以可用棉花、塑料泡沫和厚紙板來保護雞蛋。
……
科學實踐
一組：利用降落傘來保護雞蛋,雖然有一定減速作用，但由于雞蛋十分脆弱，落地后就碎了。因此他們在保留降落傘的基礎上，借鑒其他組的方案，用一倒錐形的容器包裹雞蛋，減緩在落地時地面對雞蛋的沖擊力。
2.測試并改進
二組：只用塑料薄膜包裹雞蛋保護效果一般，因此他們想將塑料薄膜替換成氣泡膜，這種材料的減震效果會更好,從而達到讓雞蛋安全著陸的作用。
……
科學實踐
火星探測器包括：
科學實踐
火星探測器的著陸裝置
科學實踐
三、制訂一個“火星定居計劃”
為了能讓火星變得適宜居住，設計改造環境的措施。
表面溫度-132～28℃，溫差大
改造措施
居住：先選在洞穴中生活，因為洞穴中有一定保溫（保冷）作用，而且在洞穴內還可以減少輻射；在地表可以利用3D打印技術選擇火星上現有的適宜的材料建造各種適合地球生物生存的建筑物。
衣著方面，如果是在建筑物內則可穿普通的衣物，如果需要外出就需要穿特制的宇航服，宇航服需配有氧氣瓶，有較強的保暖功能，而且能抵擋輻射。
科學實踐
火星上沒有可直接飲用的水，但是大氣中有水蒸氣，有凍土地帶
改造措施
第一種利用抽濕機收集空氣中的水；第二種是用設備來提取地下和土壤中的水，火星的地表類似地球上的凍土地帶，當溫度升高時水會涌出，給地表加熱，同時收集水。有些科學家提出可以利用小行星撞擊來改變火星大環境……
科學實踐
火星上沒有氧氣，
但有二氧化碳
改造措施
通過查閱資料，了解到二氧化碳在一定條件下可以分解為氧氣和一氧化碳，再讓這些氣體通過特殊的過濾器，這樣就可以得到氧氣。除此之外，絕大多數植物在白天受到陽光的照射，會吸收二氧化碳并釋放氧氣，因此可以利用植物工廠（因土地貧瘠）種植很多植物（耐旱植物，可以少用水）來將二氧化碳轉化為氧氣，同時還可以改變大氣成分，提供食物。
科學實踐
制訂“火星定居計劃”
1.根據生存需求畫出設計圖
要在火星定居主要需要解決溫度、氧氣、食物這幾個問題，因此設置了氧艙、蓄水池、植物大棚和堡壘式的住宅和工作區。由于火星環境惡劣，不容易在地表活動，因此這些建筑物之間都有管道。除此之外，還設置了風力發電裝置為各種設備提供電力。
科學實踐
2.利用沙盤呈現的火星定居方案
如圖，最左側是運送往返人員和物資的火箭，旁邊放置了較為豐富的燃料。沙盤的中間是一個密封罩，模擬在火星上種植農作物的“大棚”，里面的土壤用有機物進行改善，可以種植土豆等植物。“大棚”頂部配有LED燈為植物進行科學補光。“大棚”右側的建筑物有兩個功能，一是適量抽取植物產生的氧氣，二是從凍層解凍并抽取水。沙盤中的最右側的建筑物是用來模擬人類居住的建筑，它會將其他裝備產生的水、氧氣利用管道輸送到人類生活的區域。火星上還有安置各種功能的機器人，有的可以進行勘測，有的可以搭建各種設備……以上提到的設備都需要電才能運作，火星上經常會有風暴天氣，會產生豐富的風能，因此選擇利用風能發電。
科學實踐
搭建密封罩，改良土壤，種植草木，植物吸收二氧化碳,釋放氧氣，供人類呼吸。
建立小型生態系統
科學實踐
教師寄語
想要完成“火星定居計劃”這一工程，首先需要了解人類在火星居住有哪些需求，然后根據需求進行設計，確定設計方案后就可以進行模擬建造，最后讓使用者進行評估，提出新的問題、新的需求，再進行完善，這樣就可以不斷優化工程了。
課堂鞏固
1.2021年5月，“（ ）”探測器成功著陸火星，實現了我國首次地外行星著陸，隨后，“祝融號”火星車傳回遙測信號。這是我國航天事業發展史上又一具有重大意義的里程碑事件。
A.天舟一號 B.天問一號
C.天宮一號 D.嫦娥一號
2.為了能使我們的火星探測器安全著陸火星表面，火星探測器上不需要有（ ）。
A.降落傘 B.減速反沖器
C.著陸支架 D.信號處理器
B
D
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