第一章浩瀚的宇宙 导学案
探索宇宙
【学习指导】
1．了解人类对宇宙的认识在不断 深化。
2．理解宇宙探测的意义。
3．了解宇宙探测的现状和宇宙环境的保护。
4．树立科学的宇宙观， 培养热爱科学和勇于探索的精神。
【知识结构】
【重难点知识讲解】
一、人类探索宇宙的历程
从古代起，人们就幻想穿过地球大气层，飞上太空。1957年10月，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上了天，开创了从太空观测、研究地球和整个宇宙的新时代。例如，各种科学卫星和空间探测器上天后，发现了地球大气层外还有磁层；宇宙中存在着大量的X射线、γ射线。还测量了许多行星表面的物理特性和化学成分。
20世纪60年代以来，各种载人飞船、航天站、航天飞机先后进入太空，实现了在没有地球大气干扰的情况下，人类对月球、大行星的逼近观测和直接取样观测，以及对宇宙空间环境的直接探测，极大地充实和丰富了 人类对于太阳系和宇宙的知识。
宇宙探测的发展，不仅使人们进一步了解了地球的宇宙环境，而且还影响和改变着人们的社会生活。例如，人们利用卫星进行军事侦察、空间通信、气象观测，以及寻找资源、为飞机导航等，从中获得许多实际利益。
在1957年世界第一颗人造卫星上天，到1981年世界第一架航天飞机试航成功，在这短短的24年中，人类对宇宙的认识，已经从空间探索阶段，逐步进入到了空间开发利用的新阶段。
我国的航天事业起步于20世纪50年代中期，现在已经步入世界上航天技术先进国家的行列。
二、宇宙资源的开发
人类进入宇宙空间并开始适应、研究、认识、开发和利用空间环境，这是人类文明史上的一次大飞跃。宇宙环境蕴藏着丰富的自然资源。
1、空间资源。利用极其辽阔的宇宙空间，人造卫星可以从距离地球数万千米的高度观测地球，迅速、大量地收集有关地球的各种信息；利用高真空、强辐射和失重等地面实验室难以模拟的物理条件，可以在卫星上进行各种科学实验，例如在生物卫星上研究失重对昆虫、微生物、植物的生长、发育和代谢的影响。
2、太阳能资源。太阳能是地球最重要的能源。但是，其绝大部分能源不能穿透地球大气层到达地表。如何最大限度地利用太阳能，是摆在科学家面前的科研课题。
3、矿产资源。科学家们对航天员从月球上带回的月岩标本进行了分析，发现月岩中含有地壳里的全部元素和约60种矿藏，还富含地球上没有的能源氦3，它是核聚变反应堆理想的燃料。此外，在火星和木星之间的轨道上运行着成千上万颗小行星，其中不少小行星富含矿体。
空间开发活动，无论规模和技术，还是经济投入，都已不是一个国家所能独立完成的。因此，空间资源开发的一个趋向是日益走上国际合作的道路。
三、宇宙环境保护
人类向宇宙空间发射的各种航天器，固然有着十分重大的科研和应用价值，但是不可避免地会产生太空垃圾。例如工作寿命终止的航天器、因意外或有有意爆炸产生的碎片，以及航天员扔出飞船舱外的垃圾等。这些空间垃圾大约以每年10%的速度增加，而且体积越来越大。由于空间垃圾和航天器之间的相对速度很大，一般为几千米每秒到几十千米每秒，因此即使轻微碰撞，也会造成航天器的重要损坏。面对这种情况，科学家们大声疾呼“保护太空清洁!”现在，航天专家已经开始研究限制太空垃圾产生的办法，例如，将停止工作的卫星推进到其它轨道上去，以免同正常工作的卫星发生碰撞；用航天飞机把损坏的卫星带回地球，以减少空间的大件垃圾。
【学海泛舟】
人类探索宇宙的历程
古时候，人们每天看到太阳、月亮和星星东升西落，仿佛看到一个巨大的圆穹形的“天”绕着大地不停地转动。
公元前4世纪，古希腊哲学家亚里斯多德提出了大地是球形的证据。他说，大地实际上是一 个球体，一部分是陆地，一部分是海洋，外面包围着空气。还作了论证，朋食时的黑影是地球的投影，它是个圆弧，可见地球是球体或者是近似的球体。
公元前270年，古希腊天文学家阿里斯塔克曾经测定太阳和月亮对地球距离的近似比值，同时还提出地球绕太阳运转的理论。可是这古代朴素的“日心说”，在那时候却没有人相信。
在欧洲，基督教认为，宇宙万物都是上帝创造的，《圣经》中说，上帝花了6天工夫“创造了世界”。有1天，上帝来到一片空荡虚无、黑黝黝的空间，他把它分为天和地，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了光，把光亮和黑暗分开，就有了昼和夜。第2天，又创造了空气，把天和地之间用空气隔开。第3天，他又把地上的水聚在一起，使海陆分开，让陆地生长出青草、蔬菜和果树。第4天，他创造了太阳、月亮和星星，普照大地。第5天，他又创造了飞鸟和游鱼，使世界更富有生气。第6天，上帝又创造了昆虫、野兽和牲畜，还嫌美中不足，又按照自己形象创造了人，让人来管理世界上的一切。他对自己的杰作感到十分满意，到了第7天，他便休息了，并把第7天定为圣日，也就是人们所说的礼拜（星期日）。
公元2世纪，希腊天文学家说，地球处于宇宙的中心，太阳、月亮和行星，都是围绕着地球转动的。这种“地球中心说”正符合“上帝创世说”的需要，为它提供了“科学依据”。《圣经》成了当时检验真理的标准，谁要是宣传和《圣经》不同的观点，谁就是“异端邪说”，谁就亵渎了“神灵”，谁就要受到宗教法庭的严厉制裁。因此，在漫长的历史时期里，科学真理的传播被禁锢了。
到了16世纪，波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中首先提出：地球不是宇宙的中 心，地球和其他行星一样，都是绕着太阳运动的，而地球也在不停地自转着。
哥白尼完成了这 部著作后，犹豫了36年才拿出来出版。书一出版，即遭到了罗马天主教会的激烈反对。他们宣布太阳中心说是“异端邪说”，烧了哥白尼的书，残酷迫害传播哥白尼学说的人。
意大利思想家布鲁诺宣传和发展了哥白尼的思想。他说，地球并不是宇宙的中心，它不过是绕着太阳运行的一个石头而已。空间是辽阔的，宇宙是无限的，星星都是一些遥远的太阳。
教会将布鲁诺送进监狱，罪名是反对《圣经》。布鲁诺坚强不屈，最后却被送到火弄场上活活烧死。
真理的声音是元法烧毁的。在布鲁诺死后9年，德国天文学家刻卜勒出版了《新天文学》一书，第一次指出行星运动的轨道是椭圆形的，太阳的位置在椭圆形的一个焦点上。
意大利科学家伽利略站在威尼斯的圣马尔谷教堂塔楼上，第一次用望远镜观测浩瀚的天空，发现了哥白尼假设的天文事实，有4个卫星在绕木星不停地转动。伽利略也因此受到迫害。
真理是扼杀不了的，哥白尼的学说被越来越多的科学家证实。地球照样转个不停。
之后，德国科学家开普勒发现了行星运动的规律，英国科学家牛顿又进一步证明了行星围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用，从而进一步揭示了宇宙的秘密。
现在，人们可以利用巨大的天文望远镜和先进的射电望远镜，对宇宙中遥远的天体进行观察。还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等把仪器和人送到宇宙空间或其他星球上，探索更多的宇宙秘密。
通过多年的探索，现在人们知道：
太阳并不是宇宙中唯一的恒星。天空中闪烁着群星，都是像太阳一样能发光的恒星。它们距离地球很远，其中最近的也有4.22光年。（光年是计量天体距离的单位，光每秒传播约30万千米。）
有些恒星离我们太远，肉眼无法分辨。如果通过天文望远镜观察，可以发现：横贯天空的银河，原来是由许多恒星构成的。这个庞大的恒星集团，大约有1000亿~2000亿颗恒星，构成“铁饼”形，直径约10万光年。人们把这个庞大的恒星集团叫做银河系。我们的太阳系是银河系的一员，距银河系中心约3万光年，与众多恒星一起，围绕银河系中心运动着。
银河系在宇宙中并不是唯一的恒星集团。在银河系外还有很多像银河系一样的庞大的恒星集团，例如仙女座星系、猎犬座星系。我们把银河系以外的恒星集团，叫做河外星系。目前，人类已经发现了约10亿个河外星系，这些河外星系也都在运动着。
银河系和我们现在所能观测到的所有河外星系，被称做总星系。
现在，用射电望远镜已能观测到100亿光年外的宇宙空间情况，但仍没有找到宇宙的边缘。
【同步练习】
一、单选题。
1．人类 对太阳的逼近观测开始于（ ）
A．1973年美国发射的大型载人航天站“天空实验室”
B．1969年至1972年美国的“阿波罗”登月计划实施
C．1957年原苏联的第一颗卫星上天
D．1973年原苏联发射的大型载人航天站“天空实验室”。
2．目前人类对宇宙空间的探索正处在（ ）
A．很好地保护阶段 B．空间开发阶段
C．初步探索阶段 D．大规模开发阶段
3．宇宙空间资源的特点是（ ）
A．空气浓、强辐射、失重 B．高密度、强辐射、失重
C．高真空、弱辐射、失重 D．高真空、强辐射、失重
4．下列不会造成空间垃圾污染的是（ ）
A．工作寿命终止的航天器 B．航天员扔出飞船舱外的垃圾
C．航天器有意或无意爆炸产生的垃圾 D．返回型人造地球卫星
5．空间垃圾的主要危害是（ ）
A．污染大气 B．危害人体健康
C．造成航天器的重大损坏 D．落到地面，毁坏建筑
6．开发宇宙能源资源主要是指开发其（ ）
A．重力能 B．天体引力能
C．太阳能 D．风能
7. 在卫星上进行科学实验往往会取得比地球上更好的效果，是由于那里（ ）
A. 高真空、强辐射、失重 B. 高真空、弱辐射、失重
C. 高密度、强辐射、失重 D. 低真空、强辐射、失重
8. 人类对宇宙探测的手段按发展顺 序排列的是（ ）
A.人造卫星――载人飞船――航天站――航天飞机
B.航天飞机――人造卫星――航天站――载人飞船
C.人造卫星――航天飞机――载人飞船――航天站
D.载人飞船――航天飞机――人造卫星――航天站
9．关于宇宙资源的叙述，错误的是（ ）
A．辽阔的宇宙空间属于可开发的资源
B．宇宙空间的高真空、强辐射、失重状况均属资源
C．宇宙中的太阳能源比地球表面丰富得多
D．太阳系小行星的岩体中富含地球上没有的能源3 He
10．以下有关宇宙的说法，错误的是（ ）
A．宇宙是用时间和空间来表达内涵的
B．宇宙是物质的，物质处于难以预料的运动和发展中
C．目前，人类所能观测到的宇宙半径大约是200亿光年
D．随着空间探测技术的发展，人类观测到的宇宙范围将不断扩大
11．人类探索宇宙的目的是（ ）
A．了解宇宙发展规律，控制其向有利于人类的方向发展
B．地球人口过多，向宇宙空间转移
C．研究、认识、开发和利用宇宙环境
D．保护地球以外的生命
12．从古到今，人类对宇宙的探索未曾停息且不断发展，以下说法正确的是（ ）
A．1969年，原苏联用火箭把第一颗人造地球卫星送上太空
B．1972年，美国的“阿波罗”登月计划，使人类首次涉足月球
C．1990年，世界第一架航天飞机试航成功
D．1999年，我国第一艘载人航天实验飞船“神舟”号发射升 空
二、双选题。
1．下列清除空间垃圾的有效措施是（ ）
A．将停止工作的卫星推进其他轨道上 B．减少航天器发射
C．用航天飞机把损坏的卫星带回地球 D．建立空间垃圾站
2．关于我国航天事业的发展正确的是（ ）
A．起步于20世纪60年代中期
B．1970年发射了第一颗人造地球卫星
C．1975年成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家
D．20世纪90年代开始承担国外商业性的卫星发射
3. 目前太空垃圾的主要来源是（ ）
A．小行星爆炸 B．工作寿命终止或爆炸的航天器
C．彗星升华的物质 D．航天员扔出飞船外的垃圾
4. 有关我国航天事业的发展，叙述正确的是（ ）
A. 起步于20世纪60年代中期，发展速度较快
B. 1970年发射了第一颗人造卫星
C. 1975年成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家
D. 20世纪90年代开始承担国外商业性的卫星发射
5. 宇宙探测的发展，影响和改变着人们的社会生活，主要表现为（ ）
A. 利用气象卫星更准确地预报天气
B. 从空中研究地球，因隔有厚厚的大气层，不能为人类寻找资源
C. 利用卫星进行无线电长波通讯
D. 利用卫星为飞机、轮船导航，为汽车导向
三、综合题。
材料1：继1999年11月20日我国第一艘载人航天试验飞船“神舟一号”发射成功后，我国在2001年1月20日和2002年3月25日又成功发射“神舟二号”和“神舟三号”载人试验飞船。“神舟四号”飞船也将在年内发射升空。
材料2：载人航天是人类开发利用空间资源的重要手段。自1961年4月12日人类首次进入太空成功后，载人航天一直是当代世界科技史上最摄人心魄的乐章。发展载人航天也就成为世 界大国综合国力的重要标志。
材料3：2002年10月23日上午11时17分，我国自行研制的第二代传输型遥感卫星“中国资源二号”在山西太原卫星发射中心发射成功。“中国资源二号”卫星发射成功和稳定运行，标志着我国航天遥感技术日臻成熟。
阅读上述三则材料，结合相关知识完成下列问题：
（1）世界上把第一颗人造地球卫星和第一个宇航员送上天的国家是（ ）
A、美国 B、前苏联 C、中国 D、法国
（2）人类探索宇宙的目的是（ ）
A、了解宇 宙发展规律，控制宇宙空间 B、开发和利用宇宙环境资源
C、地球人口过多，准备向宇宙空间转移 D、发现、保护地外生命
（3）目前人类开发利用的宇宙自然资源主要有（ ）
①空间重力资源 ②空间太阳能资源 ③空间矿产资源 ④宇宙生物资源
A、①② B、③④ C、②④ D、①④
（4）我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射于（ ）
A、1970年 B、1960年 C、1975年 D、1984年
（5）简述载人航天器进入太空的重要意义。
（6）我国成功发射“神舟号”系列飞船的意义是什么？
【参考答案】
一、单选题
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、双选题
1．AC 2．BC 3．BD 4．BD 5．AD
三、综合题
【简析】试 题以我国成功发射的“神舟”系列载人试验飞船为背景材料，引出世界和我国开发利用宇宙太空资源的成果及前景。“神舟”载人试验飞船是我国高科技领域继“两弹一星”之后，规模最大、系统最复杂、技术难度最高的大型工程，“神舟”载人试验飞船的发射成功有利于提高我国的综合国力和在世界上的大国形象，为我国开发利用宇宙太空资源创造条件。
【参考答案】 （1）B （2）B （3）A （4）A
（5）载人航天器进入太空实现了在没有地球大气干扰的情况下，人类对月球、大行星的逼真观测和直接取样观测，以及对宇宙空间环境的直接探测，极大地充实和丰富了人类关于太阳系和宇宙的知识。
（6）我国成功发射“神舟”载人试验飞船是中国航天史上一项重要的里程碑，标志着中国将成为继美、俄之后第三个掌握载人航天技术的国家，展示了中国综合国力的提高，对增强中华民族的自豪感和国民凝聚力、提高中国的国际地位意义深远。