1、高考资源网（） 您身边的高考专家超重与失重-备课资料(1)一、目标制定依据1.通过三条牛顿运动定律的学习，学生已经具备了一定的运用牛顿运动定律分析解决问题的能力.2.牛顿三大运动定律并不是彼此孤立的，通过对超重和失重现象的探究和学习，可以加深学生对这三大定律的认识，进而提高了学生对已有知识的理解和分析解决问题的能力.3.本节课复习了关于重力的知识，通过本节课的探究和学习，可以使学生区分清楚“重力”和“重量”这两个容易混淆的概念，从而进一步理解“重力”的本质.二、评价标准1.学生是否能够通过合作的探究式学习方式切身感受到生活中的超重和失重现象.2.学生是否能够根据已有的牛顿定律的知识从理论上理解
2、超重和失重现象的本质.3.学生是否能够把所学到的对超重和失重现象本质的理解应用到具体的生产和生活中去并且解释和解决一些具体的问题.4.在合作的探究性学习的过程中，学生是否具有积极探索的创新精神、交流合作精神及对科学的好奇心与求知欲，是否乐于探究自然界的奥秘，能否体验到探索自然规律的艰辛与喜悦.三、教学流程四、一个小实验:用冰淇淋纸杯做失重实验 如图6-4-1，把两个金属螺母（M1012 mm）拴在一根橡皮筋的两端，再把橡皮筋的中点用一短绳固定在冰淇淋纸盒（或铁罐）底部正中，让螺母挂在空盒的口边上.实验时让空盒从约2 m的高处自由下落，你会发现螺母被橡皮筋拉回盒中，并发生“咔哒”的撞击声.请你试
3、一试，并思考下列问题:图6-4-1（1）为什么下落时，螺母会被拉到盒内？（2）在空盒放手后的初始阶段，螺母是否以重力加速度g自由下落?（3）放手后，空盘是否以重力加速度g下落？五、教学过程中的几点体会 如果这节课可以认为比较成功，能有可供他人借鉴之处的话，我有以下体会:1.要以优化课堂教学为目标，勇于探索，大胆创新，改革课堂教学模式，才能把全面推进素质教育落到实处.2.教学中，在充分体现学生主动学习的同时，又要发挥教师的主导作用，导的要求是:要面向全体学生，使不同层次的学生都学有所得；要导在点子上，既要明确学的目的又要有利于激发学生的学习潜能.教师的教学语言要简练生动，板书要工整规范，通过教师
4、的口语、体语、板书、板画，学生的实验操作等，体现物理学的外在美，通过发掘和展示现象的本质，以及物理知识在生活、生产、技术中的应用，体现物理学的内在美.良好的外部环境是开展教育科研必不可少的条件.六、进行分组实验的意义1.通过学生亲自动手实验，把学习的主动权交给了学生；通过引导学生观察实验现象，分析原因,总结出物理概念并将所学的知识用于解决具体问题.这样，让学生懂得，依靠自己的能力是可以探索并掌握新的知识的，从而树立持久的学习信心.更重要的是，在实验、观察、总结过程中，使学生潜移默化地感受到“实践认识再实践再认识”的认知规律.从近期来看，可以培养学生良好的学习方法，从长远发展来看，可以培养学生受
5、益终身的学习能力.2.通过进行学生的分组实验,可以培养学生的动手能力、观察能力、分析能力和学生之间的协作能力，使学生全面素质的提高落到实处.3.通过进行学生的分组实验，抛弃了那种由教师分析总结并得出结论的传统教学模式，科学、合理地探索随堂实验课这种教学模式所遵循的一般规律.七、教材130页作业第4题参考资料 国家微重力试验室National Microgravity Laboratory Chinese Academy of Science（NMLC） 中国科学院国家微重力实验室是我国微重力科学研究的中心.国家微重力实验室以微重力基本规律研究为主，同时组织重大的微重力基础研究和开拓重大有应用前
6、景的微重力课题研究,积极承担国家的重大科学和应用任务.国家微重力实验室以微重力流体科学作为基点，发展与空间材料科学和空间生物技术的交叉学科研究.主要学科方向包括微重力条件下的具有界面或自由面的流体力学过程、空间生物技术的机理研究、空间材料制备的机理研究、微重力条件下的燃烧、组织微重力基础问题的研究，同时发展先进的实验方法和测试技术. 国家微重力实验室位于中关村地区，主要建筑包括2 000 m2的实验楼及我国第一座110 m高的进行微重力实验研究的落塔和52 m高的落管.此外，100余台(套)性能优良、指标先进的仪器设备，构成国家微重力实验室完整的、系统的实验研究体系.“神舟”四号飞船将在太空完
7、成多项科学实验. 中国载人航天工程空间应用系统总设计师顾逸东在此间接受新华社记者采访时说，“神舟”四号飞船在太空飞行期间将要完成微重力流体物理实验、空间细胞电融合仪和空间电泳仪等多项空间科学实验项目. 他说，流体物理学研究是微重力科学的重点基础领域，微重力环境下的液滴（Marangoni）迁移动力学问题，既有理论方面的重要性，也有很强的应用背景，如在微重力环境下的材料加工、晶体掺杂、空间焊接及电泳过程中都会遇到液滴或气泡的迁移问题.在“神舟”四号飞船上安排的实验项目，采用我国自行研制的通用流体实验装置，在不同条件下实验，期望在相关理论研究中取得新的突破. 这位总设计师介绍说，细胞融合技术是生物
8、加工、培育新品种和生物制药的新技术.空间微重力条件下，细胞在融合液中的重力沉降现象消失，可以提高电融合杂种细胞得到率和细胞活力，为人类利用微重力资源进行空间制药探索新方法.“神舟”四号飞船上的电融合仪由我国自行设计，在一套实验装置中同时分别进行动物细胞和植物细胞的两项电融合实验，以求获得新药物和新植物品种的方法和技术. 这位专家介绍说，生物医学和生物技术的发展，使一些高纯度的生物材料如氨基酸、蛋白质的分离纯化方法成为重要的基础应用技术.连续自由流电泳分离具有效率高、设备操作简单、分辨率好、过程和条件可控、对产物损伤小等优点，是制备型的主要分离手段.在“神舟”四号上安排的电泳分离实验主要目的是为
9、研究其规律，通过实验积累经验，为我国的蛋白质和其他生物大分子分离纯化技术的研究发展奠定基础. 据介绍，“神舟”四号飞船空间应用系统的有效载荷分别安装在飞船的返回舱、轨道舱和附加舱段，其任务以微波遥感对地探测、空间环境综合监测和科学实验为主，自主飞行期间主要进行微重力流体物理科学和生物技术研究实验.飞船轨道舱留轨运行半年期间，将进行微波遥感对地探测和空间环境监测等新技术试验. 教材130页作业第5题参考资料 我国的载人航天活动航天知识简介1.从天谈起 “天”又称太空、空间、外层空间,目前尚无确切范围.一般指距地面100 km以上的稀薄的大气层以外的空间.(又一说为75 km) 天是继海、陆、空以
10、外的第四疆域，是一个待人类开发的新疆域.2.天与航天的区别与关系 天(太空)是自然客观存在的，航天则是有人的参与，是人类认识自然和改造自然的过程.过去有“空”与航空，现在则有“天”与航天.3.人类对太空的向往和追求 自古中国就有“嫦娥奔月”的传说，敦煌莫高窟有着“飞天”的壁画.中国是最早发明和使用火箭的国家.公元10世纪已有火药用于火箭的文字记载.14世纪末，中国明代工匠万户手持风筝试图借助火箭的推力和风筝的升力飞上天，虽然失败了，但他是人类第一个利用火箭升空的人.后来人们为了纪念他，在月球背面有一个环形山以“万户”命名.4.从幻想到科学航天科学的三位先驱(1)俄国的齐奥尔科夫斯基 齐奥尔科夫
11、斯基于1903年发表了利用喷气工具研究宇宙空间一文和以他的名字命名的公式，奠定了火箭和液体发动机的理论基础.他还证明了脱离地球引力必须使用多级火箭.齐奥尔科夫斯基有一句名言:“地球是人类的摇篮.人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断地探索新的天体和空间.人类首先将小心翼翼穿过大气层，再然后去征服太阳系空间.”(2)美国的戈达德 戈达德在理论和实验上都为火箭作出过卓越贡献.1926年他研制出世界上第一枚液体火箭.虽然这枚火箭只飞行了2.5 s，达到12 m高、56 m远，但这是火箭技术非常重要的开端.(3)德国的冯布劳恩 第二次世界大战时，纳粹德国在波罗的海边的佩内明德建了一个秘密导弹工厂.冯布
12、劳恩带领一批科学家在那里研制出现代导弹的鼻祖V2.V2导弹在二战中被成批生产并用于实战，主要用来轰炸伦敦.5.为什么人类对进入太空这么感兴趣？ 从现代的眼光看，太空有无可替代的资源.这些资源包括:航天器(卫星、飞船、空间站)相对地球表面的高位置资源；航天器中的微重力环境资源；太空的高真空、高洁净、高能粒子辐射和大范围高低温变化的环境资源.(1)空间高位置资源 航天器居高临下俯瞰全球，在军事上和民用上都有无可比拟的优势.表1列出了几个不同高度的飞行器可观察到地球总面积的百分比.表1 几个不同高度的飞行器可观察到地球总面积的百分比飞行体位置高度地球面积(%)视野扩大倍数飞机飞行高度10千米0.08
13、1近地轨道卫星200千米15.2190倍地球同步卫星35 800千米42.4530倍 早在1945年英国科幻小说家阿瑟克拉克就预言，在地球赤道上空放置3颗地球同步定点卫星就可进行全球通信.随着航天技术的发展，地球变得愈来愈小，人类可以把全球作为一个整体来观察和利用.据有了这种太空高位置，人类文明就前进了一大步.(2)航天器内微重力环境资源 卫星或空间站能环绕地球飞行是由于其运动所产生的离心力与地球引力相互抵消，因而卫星或空间站内呈现微重力环境(其)，这种环境在地面上和飞机做抛物线飞行时仅能出现几十秒时间.航天器内长时间的微重力环境在地面上无法模拟仿真，是独一无二的太空资源.(3)太空高真空、高
14、洁净、高能粒子辐射、大范围高低温变化环境 这些环境与微重力环境结合起来的综合环境，对特殊材料的制备，完美晶体的生长，生物工程及药品的制备和提纯，高质量冶炼等都可获得地面上难以得到的结果. 由于在太空大气极度稀薄，对电磁波的全频谱辐射的吸收、折射、散射基本上不存在，因而是天文观测的理想环境，由此出现了太空望远镜和空间天文学这门新学科.6.航天包含哪些内容？ 2000年11月中国政府发表的中国的航天白皮书把航天活动归纳为航天技术、空间应用、空间科学.航天技术是手段,空间应用是目的，属于改造世界的范畴；空间科学则属于认识宇宙的范畴. 载人航天工程是我国航天史上最大、最复杂的系统工程.1999年11月
15、2021日我国“神舟”一号试验无人飞船首次试验飞行取得圆满成功，这标志着我国在载人航天领域迈出了可喜的第一步.“神舟”二号和“神舟”三号分别于2001年1月10日和2002年4月1日发射成功后，现在正准备发射“神舟”六号，我国进行载人航天飞行的日子不会很远了. 载人航天器与不载人航天器的最大区别是载人航天器必须设置环境控制和生命保障系统，以保证宇航员在发射入轨、在轨运行和返回着陆时能正常工作和生活.载人航天器由7个独立系统组成.(1)宇航员系统 这是一个以宇航员为中心的医学与工程相结合的复杂系统.它负责宇航员的选拔和培训；在空间对宇航员进行医学监测和保障；负责航天服和生命保障系统的研制.(2)
16、飞船应用系统 进行对地观测，开展微重力条件下的科学实验，以及空间生命科学和空间天文学实验.(3)载人飞船系统 载人飞船是载人航天工程的核心系统，由轨道舱、返回舱、推进舱及两对太阳能电池帆板组成.轨道舱是宇航员在轨飞行期间的工作和生活舱段，在飞行试验结束后留在天上，继续运行，并可作为将来做交会对接试验的空间对接目标.推进舱内有许多大大小小的火箭发动机，用来进行姿控、变轨、制动，在返回时扔掉后会在大气层内烧毁.唯一可返回地面的是返回舱，3名宇航员在上升段和返回段都坐在返回舱里面.返回采用升力控制方案及降落伞回收方案.(4)“长征二号F”运载火箭系统 “长征二号F”运载火箭是在“长征二号E”的基础上
17、研制的，在可靠性方面进行了大量改进，同时为保证宇航员的安全，增设了故障检测系统和逃逸救生系统.(5)发射场 采用了垂直总装、垂直测试，箭、船整体垂直运输至发射塔架和远距离测试发射技术.(6)测控通信系统 采用了全新的S波段统一系统.为提高全球覆盖率派出4艘测量船分布在太平洋、印度洋和大西洋，构建成陆海全球测控通信网.(7)着陆场 有落区跟踪雷达、预测落点和S波段测控设备和回收队、人员和装备. 整个发射、飞行、返回过程大致分为以下阶段: 航天飞行按以下程序进行: 飞船和运载火箭在技术厂房按垂直组装和垂直测试的一系列程序完成技术准备工作后，整体垂直运输到脐带塔，并进行最后的功能检查.一切准备就绪后
18、，火箭一级发动机及4个助推器同时点火.火箭升空，开始程序转弯，火箭继续飞行，抛逃逸塔，助推器分离，火箭一级二级分离，整流罩分离.二级发动机关机，随后船箭分离，飞船入轨. 入轨后，飞船捕获地球，建立轨道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向.飞船入轨一段时间后，地面测控系统提供初始轨道数据，并通过测控站和测控船对飞船注目，飞船按预定轨道环绕地球飞行，飞行一周约90 min.当飞船进入海陆测控区时，飞船上的设备开机工作，发射遥测信息，接收遥控信息.在海陆测控区外，短波通信机工作.飞船在环绕地球飞行规定的圈数和完成科学试验任务后返回，在返回前由地面站和测量船发出调姿指令.轨道舱与返回舱分离，建立返回
19、制动姿态.飞船制动进入返回轨道，返回舱降低至140 km的高度时，推进舱与返回舱分离，在降至100 km时，返回舱进入再入姿态调整，约80 km时，返回舱再入稠密大气层，进入黑障区后，通信中断，约40 km高度时，出黑障区，通信恢复.在返回舱再入大气层后，着陆场地面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返回轨道，预报返回舱着陆点.在约10 km高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和辅助引导伞，拉出减速伞，减速伞分离，拉出主伞，主伞张开，抛返回舱防热大底，返回舱从斜吊挂状态改为垂直吊挂，当下降到离地面约1 m高度时，着陆缓冲发动机工作，返回舱着陆.随后，截断主伞，抛天线罩，弹出回收信标天线，发射信标.空
20、中搜索直升机和地面搜索车辆发现目标后迅速赶往着落地点回收返回舱.至此，这次“神舟”号的飞行任务就结束了. 第一步:准备就绪 第二步:火箭发射 一切准备就绪后，火箭一级发动机及4个助推器同时点火. 第三步:程序转弯 火箭升空，开始程序转弯. 第四步:抛逃逸塔 火箭继续飞行，抛掉逃逸塔. 第五步:抛助推器 助推器分离. 第六步:整流罩分离 火箭一级二级分离，整流罩分离. 第七步:船箭分离 二级发动机关机，随后船箭分离. 第八步:展开帆板 飞船入轨.入轨后，飞船捕获地球，建立轨道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向. 第九步:测控站对飞船监控 飞船入轨一段时间后，地面测控系统提供初始轨道数据，并通
21、过测控站和测控船对飞船监控. 第十步:按预定轨道飞行 飞船按预定轨道环绕地球飞行. 第十一步:飞船接受发射信息 飞行一周约90 min.当飞船进入海陆测控区时，飞船上的设备开机工作，发射遥测信息，接收遥控信息. 第十二步:飞船调姿1 在海陆测控区外，短波通信机工作.飞船在环绕地球飞行规定的圈数和完成科学试验任务后返回，在返回前由地面站和测量船发出调姿指令. 第十三步:飞船调姿2 在海陆测控区外，短波通信机工作.飞船在环绕地球飞行规定的圈数和完成科学试验任务后返回，在返回前由地面站和测量船发出调姿指令. 第十四步:轨道舱与返回舱分离 轨道舱与返回舱分离. 第十五步:推进舱与返回舱分离 建立返回制
22、动姿态.飞船制动进入返回轨道，返回舱降低至140 km的高度时，推进舱与返回舱分离. 第十六步:进入黑障区 在降至100 km时，返回舱进入再入姿态调整，约80 km时，返回舱再入稠密大气层. 第十七步:出黑障区 进入黑障区后，通信中断，约40 km高度时，出黑障区，通信恢复. 第十八步:拉出引导伞 在返回舱再入大气层后，着陆场地面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返回轨道，预报返回舱着陆点.在约10 km高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和辅助引导伞. 第十九步:拉出减速伞 拉出减速伞. 第二十步:拉出主伞 减速伞分离，拉出主伞. 第二十一步:抛防热板 主伞张开，抛返回舱防热大底 第二十二步:缓冲发动机工作 返回舱从斜吊挂状态改为垂直吊挂，当下降到离地面约1 m高度时，着陆缓冲发动机工作. 第二十三步:发射信标 返回舱着陆.随后，截断主伞，抛天线罩，弹出回收信标天线，发射信标信号. 第二十四步:现场回收 空中搜索直升机和地面搜索车辆发现目标后迅速赶往着落地点回收返回舱.至此，这次“神舟”号的飞行任务就结束了.- 7 - 版权所有高考资源网