1、模拟探索：到火星上去 （第一课时） 火箭 太阳系 土星 壮观、美丽的 土星环 气态行星 距离太远 土星 金星 距离较近 环境恶劣 金星 太阳系 火星 肉眼、 望远镜 查阅资料 用肉眼观测火星 荧惑 用望远镜观测火星 伽利略 1659年 克里斯蒂安惠更斯 用望远镜观测火星 火星旋转周期 用望远镜观测火星 1666年 乔凡尼多美尼克卡西尼 火星日、极地、冰盖 1831年 德国天文学家贝尔和梅德勒 用望远镜观测火星 网格 1890年 意大利的天文学家斯基亚帕雷利 用望远镜观测火星 提出火星上有河流及峡谷的猜想 用望远镜观测火星 1890年 用肉眼观测火星 1831年 1666年 1659年 17世纪
2、初 古代 火星探测器 火星探测器 *火星基本物理参数 *火星大气层 *地形地貌与地质构造 *火星表面物质 （岩石、矿物与化学元素 ） *火星内部结构 天问一号 天文一号火星车模型 天问一号探测器顺利进入环火轨道 资料 火星探测器全家福 环绕探测器 巡视器 （火星车） 着陆器 着陆问题 利用降落伞作为减速装置 利用塑料泡沫等材料包裹 利用反冲装置减速 如何求证？ 实验 模型 复杂 方案一：降落伞 方案二：塑料膜包裹 方案三：圆锥形纸筒 方案四：非牛顿流体 相同的测试环境 完善方案 完善方案 “火星探测器”着陆方式 火星探测器 着陆 装置 通讯 装置 行驶 装置 能源 装置 检测 装置 火星探测器
3、火星定居计划 课程基本信息 学科小学科学年级六学期春季 课题14 模拟探索：到火星上去（第一课时） 教科书 书名：义务教育教科书 科学 六年级 下册 出版社：人民教育出版社 湖北教育出版社 出版日期：2020 年 12 月 教学目标 【科学知识】 了解火星探测器的基本信息。 【科学探究】 1. 能利用文字与图案或实物，表达自己的创意与构想，为“火星探测器”设计较为 合理的着陆方式。 2. 了解一项工程需要由多个子系统组成。 【科学态度】 了解我国航空航天技术的现状，增强民族自豪感。 【科学、技术、社会与环境】 了解航空航天技术的发展和应用影响着社会的发展。 教学重点教学重点： 能理解一项工程需
4、要由多个子系统组成，火星探测器由多部分装置组成。 教学难点教学难点： 能利用文字与图案或实物，表达自己的创意与构想，为“火星探测器”设计较为合 理的着陆方式。 教学过程 教学环节主要师生活动 一、 情景引入 1.1.提出问题提出问题 （1）谈话：各位同学们，大家好。上节课我们设计和制作飞行器，你们 成功了吗？想象一下你们制作的“火箭”升空了，你们想乘坐它去探索 太阳系的什么地方呢？ 【预设学生回答】 学生 1：老师，我想去土星，因为土星有壮观、美丽的土星环。 学生 2：我跟你的看法不同，土星是是一颗气态行星，而且离地球太 远了，因此，我们还是选择去近一些的金星吧。 学生 3：金星虽然是太阳系中
5、离地球最近的行星，大小也与地球最相 近，但金星的环境十分恶劣，温度较高，还有厚厚的硫酸云，科学家发 射过的探测器在金星都最多只能运行几十分钟，我们很难在那里生存， 所以我们还是选择与地球环境更相似的行星吧。 教师：太阳系哪些行星与地球更为相似？ 【预设学生回答】 学生：我们可以选择火星。 （2）过渡语：通过前一单元的学习，我们了解到火星是太阳系中环境条 件与地球比较接近的行星，接下来，让我们想办法在火星上“着陆” ，并 在那里“定居”吧。 环节意图：通过环节意图：通过“你们想去探索太阳系的什么地方呢？你们想去探索太阳系的什么地方呢？”这一提问，组这一提问，组 织学生回顾上一单元织学生回顾上一单
6、元探索宇宙探索宇宙中关于太阳系的知识，让学生利用所中关于太阳系的知识，让学生利用所 学知识进行思考。学知识进行思考。 二、 探索与调查 1.1.回顾探索火星的历程回顾探索火星的历程 （1）提问：几千年前人类就已经发现了火星，当时的科技水平比较落后， 人类是怎样认识火星的呢？ 【预设学生回答】 学生：很早之前人类是直接用肉眼或利用望远镜观测、了解火星的。 （2）讲解：人类对火星的认识历程是怎样的呢？这是一个历史问题，因 此我们可以利用查阅资料的方法。 【预设学生回答】 学生 1：通过查阅资料我了解到：古代人类是利用肉眼进行观测火星。 因此只能观测到火星是一颗红色的星球。 因其亮度常有变化，而且在
7、天 空中运动，有时从西向东，有时又从东向西，情况复杂，令人迷惑，我 国古代称其为“荧惑” 。 学生 2：17 世纪初，人类历史上第一次通过望远镜观察火星，望远 镜观测比肉眼观测更清晰，但当时的设备条件有限，伽利略看到的仅是 一个红色的小点，并不能看清较多细节。 随着望远镜的逐步改善，科学家们观察到一些明暗特征，试图开始 为火星绘制地图。 学生 3：有记载的火星地图最早是由 1659 年由克里斯蒂安惠更斯 制作的火星地图。他利用火星特征的运动测算出了火星的旋转周期。 学生 4：1666 年乔凡尼多美尼克卡西尼完善了惠更斯的数据， 提出了“火星日” ，即火星旋转一周所用的时间，它只与现状被人们接收
8、 的 24 小时 39 分相差 3 分钟。而且他还发现了火星南极有个亮斑，这个 亮斑后来被证实是火星南极的极地冰盖。 学生 5：1831 年 德国天文学家贝尔和梅德勒绘制的带网格的火星地 图。 学生 6：1890 年意大利的天文学家斯基亚帕雷利综合了当时观测火 星的各家说，绘制了地图，并提出火星上有河流及峡谷的猜想。 （3）谈话：（按时间顺序整体的呈现）这组同学搜集到的资料很全面， 并通过分析整理后按顺序向大家很清晰的进行了介绍，值得我们学习。 通过同学们的介绍我们了解到人类认识火星经历了漫长的岁月，随着科 技水平的不断进步，人类对火星的也越来越了解。其实认识任何事物也 都需要一定过程，我们要
9、以发展的眼光看问题，进而才能不断发现、不 断进步。 （4）提问：利用肉眼、望远镜观察，人类对火星有了一定的了解，同时 也提出了不同猜想以及各种疑问。怎样才能解决这些问题呢？ 【预设学生回答】 学生：用肉眼、望远镜观测是远距离观察，因此想要更深入的了解 的了解火星，解决发现的问题，需要近距离观测，就需要利用火星探测 器到火星进行进一步的调查。 环节意图：学生通过查阅资料，了解到人类认识火星的部分历程，在这环节意图：学生通过查阅资料，了解到人类认识火星的部分历程，在这 一过程中学生可体会到人类对火星的认识是不断发生改变的，因而让学一过程中学生可体会到人类对火星的认识是不断发生改变的，因而让学 生认
10、识到要以发展的眼光看待问题，并不断探索。生认识到要以发展的眼光看待问题，并不断探索。 三、 拓展与应用 1 1认识火星探测器认识火星探测器 谈话：就像同学们所说的，随着科技的发展，人类对火星的探索也 不局限于用肉眼、望远镜来进行观测。于是，人类开始发射“火星探测 器”到火星进行实地考察。 自上世纪 60 年代人类首次实现火星探测开始，迄今为止已经取得了 大量有价值的成果，对火星大气层、地形地貌与地质构造、火星表面物 质（岩石、矿物与化学元素） 、火星内部结构等方面取得了巨大的成就。 2.2.了解我国的了解我国的“火星探测器火星探测器” （1）讲解：当然，我国在火星探测领域也有一定成绩。2020
11、 年 7 月 23 日中午 12 时 41 分，我国在海南文昌航天发射场，使用长征五号遥四运 载火箭将我国首颗火星探测器“天问一号”发射升空。 “天问一号”火星 探测器顺利进入预定轨道，并将完成环绕、着陆、巡视探测目标，开展 对火星全球性和综合性的探测。 （2）追问：除此之外，同学们通过新闻还了解到哪些有关“天问一号” 的消息？ 【预设学生回答】 学生 1：通过新闻我收集到天问一号的火星车模型，在火星车上，装 有 4 个“大翅膀” ，这是太阳能电池板。除此之外，火星车还配有探测雷 达、磁场探测仪和气象测量仪，可以对火星进行全方位的探测。 学生 2：今年 2 月 10 日，也就是在农历腊月二十九
12、， 19 时 52 分， 我国首次火星探测任务天问一号探测器顺利进入环火轨道，实现“绕、 着、巡”第一步“绕”的目标，环绕火星获得成功。 （视频）（视频） （3）讲解：通过新闻我们可以实时获取准确的信息。目前各国发射使用 过的火星探测器可分为环绕探测器、着陆器及巡视器（火星车） ，而我国 “天问一号”则包含这三类功能，这将是一项极为困难的挑战，但相信 通过中国科学家、工程师等航空工作人员的不断研究， “天问一号”一定 可以完成各项任务，为我国、为全世界获取更多火星的资料。 环节意图：通过介绍我国在火星探索领域的介绍，让学生了解火星探测环节意图：通过介绍我国在火星探索领域的介绍，让学生了解火星探
13、测 器的基本情况，并增强学生民族荣誉感。器的基本情况，并增强学生民族荣誉感。 3.3.探究如何安全着陆探究如何安全着陆 （1）谈话：自 1960 年以来，美国、苏联/俄罗斯、日本、欧洲和印度先 后进行了 44 次火星探测项目，但成功和部分成功的任务仅有 23 次，其 余很多项目都在着陆过程中损坏，导致未完成探测任务。每台火星探测 器都是相关工作人员夜以继日付出巨大心血所研发制造的。想要利用 “火星探测器”完成探测任务，需要解决很多问题，首先我们要思考如 何它在火星安全着陆，同学们有什么办法呢？ 【预设学生回答】 学生 1：我认为可以参考从空中投放物资，利用降落伞来帮助“火星 探测器”减速。 学
14、生 2：还可以用塑料泡沫等材料包裹“火星探测器” ，从而起到保 护的作用。 学生 3：还可以利用反冲装置来减速。 （2）提问：同学们你们也是这样想的吗？这些方法是否可行呢？我们如 何来求证？ 【预设学生回答】 学生：可以通过实验的方式来测试。 （3）追问：你们想怎样做呢？ 【预设学生回答】 学生 1：那我们可以做一台“火星探测器”模型试试提出的着陆方式 是否有效。 学生 2：制作一台模型太复杂了，比较费时间，而且如果减速装置和 保护装置没有起到较好的作用。测试时，模型就有可能损坏，我们可以 用其它东西代替。 （4）追问：你认为可以利用什么物品来代替探测器模型来进行测试呢？ 【预设学生回答】 学
15、生：我们可以利用易碎的鸡蛋来代替“火星探测器” ，利用各种方 式帮助鸡蛋可以从空中安全着陆。 （5）谈话：请同学们用画图及简单文字的方式来设计方案保护鸡蛋。 （会补充更详细的材料、尺寸、画图等） 【预设学生回答】 一组：我们组选择利用降落伞增大鸡蛋下落过程中所受的空气阻力， 从而帮助整个装置减速。而且我们将选用伞面较大、伞绳较多的降落伞， 这样的降落伞减速效果会更好。 二组：平常生活中我们经常会用各种填充材料包裹易碎的物品，所 以我们想要用棉花、塑料泡沫和厚纸板来保护鸡蛋。 三组：我们组会将鸡蛋放在一个圆锥型的纸桶里，圆锥尖部朝下下 落会发生变形，在变形的过程中会将冲击力减弱，从而尽量保证鸡蛋
16、不 会破碎。 四组：我们做过一个小实验，叫做非牛顿流体，这种物质在外力越 大时会越坚硬，从而起到保护的作用。我们会将鸡蛋放到装有水和淀粉 的密封袋中。 （6）提示语：同学们的方案能否让鸡蛋安全着陆呢？我们可以通过实践 来测试。为了实验更公平，我们需要注意什么？ 【预设学生回答】 学生：鸡蛋的起始高度需要一致，这样才设置出相同的实验环境。 （7）过渡语：条件一致才能测试出哪种方法更可行，那我们一起来试一 试哪组的装置能让鸡蛋安全着陆。 （学生测试视频） （8）交流： 通过测试我们发现有些方法非常有效的保护了下落的鸡蛋， 但有些组的方案在这次实验中没有让鸡蛋完全安全着陆，因此还需要进 一步完善方案
17、，请同学们说一说你们准备怎样调整自己的方案。 【预设学生回答】 一组：我们组是利用降落伞来保护鸡蛋，虽然有一定减速作用，但 由于鸡蛋十分脆弱，落地后就碎了。因此我们想在保留降落伞的基础上， 借鉴其他组的方案，用一倒锥形的容器包裹鸡蛋，减缓在落地时地面对 鸡蛋的冲击力。 二组：只用塑料薄膜包裹鸡蛋保护效果一般，因此我们想将塑料薄 膜替换成气泡膜，这种材料的减震效果会更好，从而达到让鸡蛋安全着 陆的作用。 三组：其他组的方案对我们有很大的启发。塑料袋接触地面时有可 能会破损，因此我们准备将整个装置放到一个大小适中的快递盒中。 （9）小结：同学们在交流的过程中相互学习、取长补短，将自己的方案 进行改
18、进，相信经过大家不断的完善，最终一定可以让鸡蛋安全着陆。 当实验失败时，科学家会分析原因，找出问题，从而将方案不断完善。 科学家在实际发射前也会做无数次的模拟实验，以保障提高最终的成功 率。同学们通过设计鸡蛋安全落地装置对“火星探测器”安全着陆问题 进行了探究，我们来看看科学家实际是怎样解决这些问题的。 （“火星探 测器”着陆方式介绍视频） 4.4.分析火星探测器分析火星探测器 （1）提问：除了以上提到的减速、缓冲方法，大家还可以发挥创造力， 想出其他切实可行的着陆方法。着陆问题其实只是“火星探测器”中的 一个问题，当“火星探测器”安全到达火星后将开展哪些工作呢？ 【预设学生回答】 学生：“火
19、星探测器”到火星上的目的就是收集火星上的信息，比 如有没有水、大气成分、土壤成分等。因此“火星探测器”上就需要配 备相应的检测装置。 （2）追问：想要了解哪些信息就装配相关的装置，这些装置想要工作运 行就需要能量，因此我们还需要考虑选择怎样的能源装置。而且火星很 大， “火星探测器”只停留在一个位置能行吗？ 【预设学生回答】 学生：我觉得不行，因此还需要结合火星的地理环境设计行驶装置。 （3）追问：有了合适的行驶装置“火星探测器”的探测范围就能够有效 增大，收集到更全面的信息。火星离地球最近也都 5500 万公里，我们怎 样获取这些信息呢？ 【预设学生回答】 学生：可以利用通讯装置将信息及时传
20、送回地球。 （4）小结：“火星探测器“的设计是一个非常困难的任务，刚刚与同学 们将这一复杂的问题分解成多个较为单一的问题，将这检测装置、能源 装置、行驶装置、通讯装置等一系列问题逐一解决后，再进行汇总，最 终我们就可以完成“火星探测器”的设计这一复杂问题。请同学们课下 利用课上所学的方法进行探究，试着设计“火星探测器”的其它装置。 环节意图：鼓励学生发挥自身创造能力，并引导学生相互交流、相互完环节意图：鼓励学生发挥自身创造能力，并引导学生相互交流、相互完 善、相互进步。善、相互进步。 5.5.关联第二课时关联第二课时 谈话：通过这节课发现同学们的很多想法与科学家不谋而合，所以 大家要相信自己，并且通过学习增加知识，争取在不久的未来为我国航 空航天技术领域贡献自己的力量。 发射“火星探测器”是为了对火星进行实地考察，了解火星的基本 情况，为到“火星定居”收集信息做准备。请同学们课下搜集火星的相 关信息，为我们下节课制定“火星定居计划”做准备。今天的科学探究 就到这里。 环节意图：激发学生探究、实践的兴趣，鼓励学生课下继续探究，并逐环节意图：激发学生探究、实践的兴趣，鼓励学生课下继续探究，并逐 渐养成主动探究的习惯。渐养成主动探究的习惯。 板书设计 模模拟拟探索：到火星上去探索：到火星上去
