高二地理：第一章《浩瀚的宇宙》學案導學 魯教版選修1

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111 第一章 浩瀚的宇宙 學案 導學 探索宇宙 【學習指導】 1．了解人類對宇宙的認識在不斷深化。 2．理解宇宙探測的意義。 3．了解宇宙探測的現(xiàn)狀和宇宙環(huán)境的保護。 4．樹立科學的宇宙觀，培養(yǎng)熱愛科學和勇于探索的精神。 【知識結構】 【重難點知識講解】 一、人類探索宇宙的歷程 從古代起，人們就幻想穿過地球大氣層，飛上太空。1957年10月，原蘇聯(lián)用火箭把第一顆人造地球衛(wèi)星送上了天，開創(chuàng)了從太空觀測、研究地球和整個宇宙的新時代。例如，各種科學衛(wèi)星和空間探測器上天后，發(fā)現(xiàn)了地球大氣層外還有磁層；宇宙中存在著大量的X射線、γ射線。還測量了許多行星表面的物理特性和化學成分。 20世紀60年代以來，各種載人飛船、航天站、航天飛機先后進入太空，實現(xiàn)了在沒有地球大氣干擾的情況下，人類對月球、大行星的逼近觀測和直接取樣觀測，以及對宇宙空間環(huán)境的直接探測，極大地充實和豐富了人類對于太陽系和宇宙的知識。 宇宙探測的發(fā)展，不僅使人們進一步了解了地球的宇宙環(huán)境，而且還影響和改變著人們的社會生活。例如，人們利用衛(wèi)星進行軍事偵察、空間通信、氣象觀測，以及尋找資源、為飛機導航等，從中獲得許多實際利益。 在1957年世界第一顆人造衛(wèi)星上天，到1981年世界第一架航天飛機試航成功，在這短短的24年中，人類對宇宙的認識，已經(jīng)從空間探索階段，逐步進入到了空間開發(fā)利用的新階段。 我國的航天事業(yè)起步于20世紀50年代中期，現(xiàn)在已經(jīng)步入世界上航天技術先進國家的行列。 二、宇宙資源的開發(fā) 人類進入宇宙空間并開始適應、研究、認識、開發(fā)和利用空間環(huán)境，這是人類文明史上的一次大飛躍。宇宙環(huán)境蘊藏著豐富的自然資源。 1、空間資源。利用極其遼闊的宇宙空間，人造衛(wèi)星可以從距離地球數(shù)萬千米的高度觀測地球，迅速、大量地收集有關地球的各種信息；利用高真空、強輻射和失重等地面實驗室難以模擬的物理條件，可以在衛(wèi)星上進行各種科學實驗，例如在生物衛(wèi)星上研究失重對昆蟲、微生物、植物的生長、發(fā)育和代謝的影響。 2、太陽能資源。太陽能是地球最重要的能源。但是，其絕大部分能源不能穿透地球大氣層到達地表。如何最大限度地利用太陽能，是擺在科學家面前的科研課題。 3、礦產(chǎn)資源?？茖W家們對航天員從月球上帶回的月巖標本進行了分析，發(fā)現(xiàn)月巖中含有地殼里的全部元素和約60種礦藏，還富含地球上沒有的能源氦3，它是核聚變反應堆理想的燃料。此外，在火星和木星之間的軌道上運行著成千上萬顆小行星，其中不少小行星富含礦體。 空間開發(fā)活動，無論規(guī)模和技術，還是經(jīng)濟投入，都已不是一個國家所能獨立完成的。因此，空間資源開發(fā)的一個趨向是日益走上國際合作的道路。 三、宇宙環(huán)境保護 人類向宇宙空間發(fā)射的各種航天器，固然有著十分重大的科研和應用價值，但是不可避免地會產(chǎn)生太空垃圾。例如工作壽命終止的航天器、因意外或有有意爆炸產(chǎn)生的碎片，以及航天員扔出飛船艙外的垃圾等。這些空間垃圾大約以每年10%的速度增加，而且體積越來越大。由于空間垃圾和航天器之間的相對速度很大，一般為幾千米每秒到幾十千米每秒，因此即使輕微碰撞，也會造成航天器的重要損壞。面對這種情況，科學家們大聲疾呼“保護太空清潔!”現(xiàn)在，航天專家已經(jīng)開始研究限制太空垃圾產(chǎn)生的辦法，例如，將停止工作的衛(wèi)星推進到其它軌道上去，以免同正常工作的衛(wèi)星發(fā)生碰撞；用航天飛機把損壞的衛(wèi)星帶回地球，以減少空間的大件垃圾。 【學海泛舟】 人類探索宇宙的歷程 古時候，人們每天看到太陽、月亮和星星東升西落，仿佛看到一個巨大的圓穹形的“天”繞著大地不停地轉動。 公元前4世紀，古希臘哲學家亞里斯多德提出了大地是球形的證據(jù)。他說，大地實際上是一個球體，一部分是陸地，一部分是海洋，外面包圍著空氣。還作了論證，朋食時的黑影是地球的投影，它是個圓弧，可見地球是球體或者是近似的球體。 公元前270年，古希臘天文學家阿里斯塔克曾經(jīng)測定太陽和月亮對地球距離的近似比值，同時還提出地球繞太陽運轉的理論?？墒沁@古代樸素的“日心說”，在那時候卻沒有人相信。 在歐洲，基督教認為，宇宙萬物都是上帝創(chuàng)造的，《圣經(jīng)》中說，上帝花了6天工夫“創(chuàng)造了世界”。有1天，上帝來到一片空蕩虛無、黑黝黝的空間，他把它分為天和地，又創(chuàng)造了光，把光亮和黑暗分開，就有了晝和夜。第2天，又創(chuàng)造了光，把光亮和黑暗分開，就有了晝和夜。第2天，又創(chuàng)造了空氣，把天和地之間用空氣隔開。第3天，他又把地上的水聚在一起，使海陸分開，讓陸地生長出青草、蔬菜和果樹。第4天，他創(chuàng)造了太陽、月亮和星星，普照大地。第5天，他又創(chuàng)造了飛鳥和游魚，使世界更富有生氣。第6天，上帝又創(chuàng)造了昆蟲、野獸和牲畜，還嫌美中不足，又按照自己形象創(chuàng)造了人，讓人來管理世界上的一切。他對自己的杰作感到十分滿意，到了第7天，他便休息了，并把第7天定為圣日，也就是人們所說的禮拜（星期日）。 公元2世紀，希臘天文學家說，地球處于宇宙的中心，太陽、月亮和行星，都是圍繞著地球轉動的。這種“地球中心說”正符合“上帝創(chuàng)世說”的需要，為它提供了“科學依據(jù)”?！妒ソ?jīng)》成了當時檢驗真理的標準，誰要是宣傳和《圣經(jīng)》不同的觀點，誰就是“異端邪說”，誰就褻瀆了“神靈”，誰就要受到宗教法庭的嚴厲制裁。因此，在漫長的歷史時期里，科學真理的傳播被禁錮了。 到了16世紀，波蘭天文學家哥白尼在《天體運行論》一書中首先提出：地球不是宇宙的中心，地球和其他行星一樣，都是繞著太陽運動的，而地球也在不停地自轉著。 哥白尼完成了這部著作后，猶豫了36年才拿出來出版。書一出版，即遭到了羅馬天主教會的激烈反對。他們宣布太陽中心說是“異端邪說”，燒了哥白尼的書，殘酷迫害傳播哥白尼學說的人。 意大利思想家布魯諾宣傳和發(fā)展了哥白尼的思想。他說，地球并不是宇宙的中心，它不過是繞著太陽運行的一個石頭而已?？臻g是遼闊的，宇宙是無限的，星星都是一些遙遠的太陽。 教會將布魯諾送進監(jiān)獄，罪名是反對《圣經(jīng)》。布魯諾堅強不屈，最后卻被送到火弄場上活活燒死。 真理的聲音是元法燒毀的。在布魯諾死后9年，德國天文學家刻卜勒出版了《新天文學》一書，第一次指出行星運動的軌道是橢圓形的，太陽的位置在橢圓形的一個焦點上。 意大利科學家伽利略站在威尼斯的圣馬爾谷教堂塔樓上，第一次用望遠鏡觀測浩瀚的天空，發(fā)現(xiàn)了哥白尼假設的天文事實，有4個衛(wèi)星在繞木星不停地轉動。伽利略也因此受到迫害。 真理是扼殺不了的，哥白尼的學說被越來越多的科學家證實。地球照樣轉個不停。 之后，德國科學家開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運動的規(guī)律，英國科學家牛頓又進一步證明了行星圍繞太陽運行是受到“萬有引力”的作用，從而進一步揭示了宇宙的秘密。 現(xiàn)在，人們可以利用巨大的天文望遠鏡和先進的射電望遠鏡，對宇宙中遙遠的天體進行觀察。還可以利用人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等把儀器和人送到宇宙空間或其他星球上，探索更多的宇宙秘密。 通過多年的探索，現(xiàn)在人們知道： 太陽并不是宇宙中唯一的恒星。天空中閃爍著群星，都是像太陽一樣能發(fā)光的恒星。它們距離地球很遠，其中最近的也有4.22光年。（光年是計量天體距離的單位，光每秒傳播約30萬千米。） 有些恒星離我們太遠，肉眼無法分辨。如果通過天文望遠鏡觀察，可以發(fā)現(xiàn)：橫貫天空的銀河，原來是由許多恒星構成的。這個龐大的恒星集團，大約有1000億~2000億顆恒星，構成“鐵餅”形，直徑約10萬光年。人們把這個龐大的恒星集團叫做銀河系。我們的太陽系是銀河系的一員，距銀河系中心約3萬光年，與眾多恒星一起，圍繞銀河系中心運動著。 銀河系在宇宙中并不是唯一的恒星集團。在銀河系外還有很多像銀河系一樣的龐大的恒星集團，例如仙女座星系、獵犬座星系。我們把銀河系以外的恒星集團，叫做河外星系。目前，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約10億個河外星系，這些河外星系也都在運動著。 銀河系和我們現(xiàn)在所能觀測到的所有河外星系，被稱做總星系。 現(xiàn)在，用射電望遠鏡已能觀測到100億光年外的宇宙空間情況，但仍沒有找到宇宙的邊緣。 【同步練習】 一、單選題。 1．人類對太陽的逼近觀測開始于（　 ） A．1973年美國發(fā)射的大型載人航天站“天空實驗室” B．1969年至1972年美國的“阿波羅”登月計劃實施 C．1957年原蘇聯(lián)的第一顆衛(wèi)星上天 D．1973年原蘇聯(lián)發(fā)射的大型載人航天站“天空實驗室”。 2．目前人類對宇宙空間的探索正處在（ ?。? A．很好地保護階段　　　　　　　　　　　 B．空間開發(fā)階段 C．初步探索階段　　　　　　　　　　　　 D．大規(guī)模開發(fā)階段 3．宇宙空間資源的特點是（ ?。? A．空氣濃、強輻射、失重　　　　　　　　 B．高密度、強輻射、失重 C．高真空、弱輻射、失重　　　　　　　　 D．高真空、強輻射、失重 4．下列不會造成空間垃圾污染的是（ 　） A．工作壽命終止的航天器　　　　　　　　 B．航天員扔出飛船艙外的垃圾 C．航天器有意或無意爆炸產(chǎn)生的垃圾　　　 D．返回型人造地球衛(wèi)星 5．空間垃圾的主要危害是（　 ） A．污染大氣　　　　　　　　　　　　　　 B．危害人體健康 C．造成航天器的重大損壞　　　　　　　　 D．落到地面，毀壞建筑 6．開發(fā)宇宙能源資源主要是指開發(fā)其（ 　） A．重力能　　　　　　　　　　　　B．天體引力能 C．太陽能　　　　　　　　　　　　D．風能 7. 在衛(wèi)星上進行科學實驗往往會取得比地球上更好的效果，是由于那里（ ?。? A. 高真空、強輻射、失重 B. 高真空、弱輻射、失重 C. 高密度、強輻射、失重 D. 低真空、強輻射、失重 8. 人類對宇宙探測的手段按發(fā)展順序排列的是（ ） A.人造衛(wèi)星——載人飛船——航天站——航天飛機 B.航天飛機——人造衛(wèi)星——航天站——載人飛船 C.人造衛(wèi)星——航天飛機——載人飛船——航天站 D.載人飛船——航天飛機——人造衛(wèi)星——航天站 9．關于宇宙資源的敘述，錯誤的是（ ） A．遼闊的宇宙空間屬于可開發(fā)的資源 B．宇宙空間的高真空、強輻射、失重狀況均屬資源 C．宇宙中的太陽能源比地球表面豐富得多 D．太陽系小行星的巖體中富含地球上沒有的能源3 He 10．以下有關宇宙的說法，錯誤的是（ ） A．宇宙是用時間和空間來表達內涵的 B．宇宙是物質的，物質處于難以預料的運動和發(fā)展中 C．目前，人類所能觀測到的宇宙半徑大約是200億光年 D．隨著空間探測技術的發(fā)展，人類觀測到的宇宙范圍將不斷擴大 11．人類探索宇宙的目的是（ ） A．了解宇宙發(fā)展規(guī)律，控制其向有利于人類的方向發(fā)展 B．地球人口過多，向宇宙空間轉移 C．研究、認識、開發(fā)和利用宇宙環(huán)境 D．保護地球以外的生命 12．從古到今，人類對宇宙的探索未曾停息且不斷發(fā)展，以下說法正確的是（ ） A．1969年，原蘇聯(lián)用火箭把第一顆人造地球衛(wèi)星送上太空 B．1972年，美國的“阿波羅”登月計劃，使人類首次涉足月球 C．1990年，世界第一架航天飛機試航成功 D．1999年，我國第一艘載人航天實驗飛船“神舟”號發(fā)射升空 二、雙選題。 1．下列清除空間垃圾的有效措施是（ ?。? A．將停止工作的衛(wèi)星推進其他軌道上　　　 B．減少航天器發(fā)射 C．用航天飛機把損壞的衛(wèi)星帶回地球　　　 D．建立空間垃圾站 2．關于我國航天事業(yè)的發(fā)展正確的是（ ?。? A．起步于20世紀60年代中期 B．1970年發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星 C．1975年成為世界上第三個掌握衛(wèi)星返回技術的國家 D．20世紀90年代開始承擔國外商業(yè)性的衛(wèi)星發(fā)射 3. 目前太空垃圾的主要來源是（ 　） A．小行星爆炸　　　　　　B．工作壽命終止或爆炸的航天器 C．彗星升華的物質　　　　D．航天員扔出飛船外的垃圾 4. 有關我國航天事業(yè)的發(fā)展，敘述正確的是（ 　） A. 起步于20世紀60年代中期，發(fā)展速度較快 B. 1970年發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星 C. 1975年成為世界上第三個掌握衛(wèi)星返回技術的國家 D. 20世紀90年代開始承擔國外商業(yè)性的衛(wèi)星發(fā)射 5. 宇宙探測的發(fā)展，影響和改變著人們的社會生活，主要表現(xiàn)為（ ?。? A. 利用氣象衛(wèi)星更準確地預報天氣 B. 從空中研究地球，因隔有厚厚的大氣層，不能為人類尋找資源 C. 利用衛(wèi)星進行無線電長波通訊 D. 利用衛(wèi)星為飛機、輪船導航，為汽車導向 三、綜合題。 材料1：繼1999年11月20日我國第一艘載人航天試驗飛船“神舟一號”發(fā)射成功后，我國在2001年1月20日和2002年3月25日又成功發(fā)射“神舟二號”和“神舟三號”載人試驗飛船。“神舟四號”飛船也將在年內發(fā)射升空。 材料2：載人航天是人類開發(fā)利用空間資源的重要手段。自1961年4月12日人類首次進入太空成功后，載人航天一直是當代世界科技史上最攝人心魄的樂章。發(fā)展載人航天也就成為世界大國綜合國力的重要標志。 材料3：2002年10月23日上午11時17分，我國自行研制的第二代傳輸型遙感衛(wèi)星“中國資源二號”在山西太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功?！爸袊Y源二號”衛(wèi)星發(fā)射成功和穩(wěn)定運行，標志著我國航天遙感技術日臻成熟。 閱讀上述三則材料，結合相關知識完成下列問題： （1）世界上把第一顆人造地球衛(wèi)星和第一個宇航員送上天的國家是（ ） A、美國 B、前蘇聯(lián) C、中國 D、法國 （2）人類探索宇宙的目的是（ ） A、了解宇宙發(fā)展規(guī)律，控制宇宙空間 B、開發(fā)和利用宇宙環(huán)境資源 C、地球人口過多，準備向宇宙空間轉移 D、發(fā)現(xiàn)、保護地外生命 （3）目前人類開發(fā)利用的宇宙自然資源主要有（ ） ①空間重力資源 ②空間太陽能資源 ③空間礦產(chǎn)資源 ④宇宙生物資源 A、①② B、③④ C、②④ D、①④ （4）我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”成功發(fā)射于（ ） A、1970年 B、1960年 C、1975年 D、1984年 （5）簡述載人航天器進入太空的重要意義。 （6）我國成功發(fā)射“神舟號”系列飛船的意義是什么？ 【參考答案】 一、單選題 1．A 2．B 3．D 4．D 5．C　　　 6．C 7. A 8. A 9. D 10. B 11. C 12. D 二、雙選題 1．AC 2．BC 3．BD 4．BD 5．AD 三、綜合題 【簡析】試題以我國成功發(fā)射的“神舟”系列載人試驗飛船為背景材料，引出世界和我國開發(fā)利用宇宙太空資源的成果及前景?！吧裰邸陛d人試驗飛船是我國高科技領域繼“兩彈一星”之后，規(guī)模最大、系統(tǒng)最復雜、技術難度最高的大型工程，“神舟”載人試驗飛船的發(fā)射成功有利于提高我國的綜合國力和在世界上的大國形象，為我國開發(fā)利用宇宙太空資源創(chuàng)造條件。 【參考答案】 （1）B（2）B（3）A（4）A （5）載人航天器進入太空實現(xiàn)了在沒有地球大氣干擾的情況下，人類對月球、大行星的逼真觀測和直接取樣觀測，以及對宇宙空間環(huán)境的直接探測，極大地充實和豐富了人類關于太陽系和宇宙的知識。 （6）我國成功發(fā)射“神舟”載人試驗飛船是中國航天史上一項重要的里程碑，標志著中國將成為繼美、俄之后第三個掌握載人航天技術的國家，展示了中國綜合國力的提高，對增強中華民族的自豪感和國民凝聚力、提高中國的國際地位意義深遠。 111