地理必修 第一册问题研究 火星基地应该是什么样子教案

教学内容

问题研究 火星基地应该是什么样子？

教学目标

区域认知：了解火星表面的自然状况，探究人类定居火星的条件与风险，增强科学精神和创新意识。

综合思维：应用“地球的宇宙环境”等所学知识，结合“知识拓展”提供的资料，加深对“行星地球的特殊性”理解，强化环境保护意识。

地理实践力：通过“设计”火星基地，提高查找、收集、分析资料的能力，增强合作意识，激发想象力。

教学重点

如何改善火星环境使之适合人类生存。

教学难点

如何收集、整理、分析资料，并解决问题。

教学准备

课件制作、相关资料查阅

课时安排

1课时

课时目标

认识火星的环境，设想火星基地的样子。

教学过程

围绕火星基地应该是什么样子，分析思路：

一、火星概况

1、火星的探测

利用视频展示人类认识火星的过程，从最早的肉眼观察，到利用望远镜观察，到现在人们已经利用航天器到达火星进行观测。2021年5月15日天问一号成功着陆火星，祝融号火星车对火星进行探测，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。

2、火星概况

位置：太阳系八大行星之一，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星。

数据：直径约为地球的53%，质量为地球的11%，表面重力约为地球的2/5。

地表成分：火星橘红色外表是地表的赤铁矿（氧化铁）。

运动：自转轴倾角、自转周期均与地球相近，平均火星日为24小时39分35.244秒，公转一周约为地球公转时间的两倍。

地表形态：与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部分于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系第二高的山：奥林帕斯山和最大的峡谷：水手号峡谷。

水与气候：火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石、陨石遍布且没有稳定的液态水体（美国宇航局公布火星上有少量的水）。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。

二、火星的生存环境

结合之前学习的地球存在生命的条件和课本材料，进行分析：

1、温度是否适宜？

2、大气是否适合生物生存？

3、有液态水吗？

学生回答后，教师总结：

1、火星上的平均气温华氏零下52度，大部分地区都是四季严寒的状态。火星表面的平均温度是摄氏 -62 度的超低温。火星的最高温度只有摄氏 21 度，最低温可以低到摄氏 -128 度。

2、有大气层，但是火星的大气层极薄，缺乏供人类呼吸的氧气。火星的空气非常稀薄，而且空气中只有 0.15% 是氧气，完全无法让人类正常呼吸（地球空气中的氧气有 21%），更糟的是火星的空气有 96% 都是二氧化碳。还有因为火星的空气太稀薄，所以完全无法隔绝像是紫外线等等会对人类和动植物造成致命伤害的辐射。

3、有少量的水，但严寒的气温无法存在液态水。火星表面曾经有极大片的海洋，但是今日火星上唯一可以算是水的东西，只有在火星两极出现的冰而已。

火星上的恶劣环境：火星上还经常有非常严重的超级大沙尘暴；大风也不是人类能直接抵抗的；火星上没有食物来源；还需要承受住强烈的宇宙射线。

三、火星基地的设想

“绿航星际”：试验平台由乘员舱、生物舱、生保舱、资源舱组成。它基于生态学原理，通过动植物培养、废水废物处理、大气调控等多个功能单元的协同匹配，实现封闭环境内的大气、水和食物的高效循环再生。 舱内系统实现了志愿者所需氧气、水以及部分食物的再生式供应。

阅读课本材料，完成下列问题：

1.“绿航星际”实验平台为什么要在封闭环境进行？

2.“绿航星际”实验平台在模拟什么？

3.“绿航星际实验对火星基地的建设能提供哪些参考？

学生回答后，教师总结：

1、火星表面环境恶劣，人类很难生存，或许可以尝试在密闭的人造环境中生存。

2、封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，恰好就是在模拟地球表层大气圈、水圈、生物圈。如火星并不具备人类生存的条件，可以尝试制造人造可循环的封闭环境。

3、“绿航星际”基于生态学原理实现封闭环境内的大气、水和食物的循环再生，建立适合人类长期驻留的生命和健康保障体系，减少地面物资补给需求，为人类走向火星打开了新局面。

人们对火星基地有着很多设想：火星1号基地，位于甘肃省金昌市金川区，其戈壁地貌、红色岩体等显著性地形地貌及自然条件与火星较为类似，是“太空C计划”重要组成部分。舱体还原火星场景，既可以进行太空科学相关研究、实验和模拟训练，又可以开展火星主题的太空探索性休闲度假活动和天文、航天类科普教育活动。

NASA与美国3D打印技术协会合作举办了3D打印建造火星基地创意征集比赛，这张是利用3D打印技术建造火星基地艺术效果图，各舱室外部覆盖火星沙土，以屏蔽辐射保护舱内宇航员。

我国的天宫号空间站：

2021年5月，天宫空间站天和核心舱完成在轨测试验证 。5月29日晚，文昌航天发射场发射天舟二号货运飞船。这是空间站货物运输系统的第一次应用性飞行 。6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射 。6月17日15时54分，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成自主快速交会对接 。6月17日18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。后续，航天员乘组将按计划开展相关工作。7月4日，神舟十二号航天员进行中国空间站首次出舱活动。9月16日，神舟十二号载人飞船撤离空间站组合体 。9月17日13时30分许，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，安全降落在东风着陆场预定区域  。

补充：

我国四大航天基地：酒泉、太原、西昌、文昌。

航天基地建设的条件：

纬度位置：纬度低、地球自转线速度大，可以节省燃料和成本，比如：我国的海南文昌航天发射中心；

海陆位置：大陆内部气象条件好，隐蔽性强，人烟稀少，安全性强；海上人类活动少，安全性高；

地形、地质条件：地势平坦开阔，易于跟踪观测；地势高，地球自转线速度较大；地质条件稳定，有利于基地建设；

气象、气候条件：尽量选择晴天多，风速小、大气污染轻、透明度高、湿度低的地区，有利于卫星的发射和跟踪；

交通因素：便利的交通条件，有利于大宗物质的运输；

安全因素：出于国防安全的考虑，航天基地多建于山区、沙漠等人烟稀少的地区，比如：我国的甘肃酒泉卫星发射基地。

航天返回基地选址条件：地势平坦，视野开阔，便于搜救；地质条件好，着陆点安全稳定；气候干旱，多晴朗天气，空气能见度高，便于观察；无大河、湖泊，少森林；人烟稀少，有利于人群的疏散。

三、设计一个火星基地需要考虑哪些条件？

火星基地的基本功能：能够和地球保持方便的通信联系；能够为火星基地与地球之间的物资运输提供最大的方便；有良好的光照条件，可以充分利用太阳能；周围有丰富的资源，能满足研究和利用的需要；能满足科学研究的需要；火星基地应具有生产，生活，科研的功能，应在最大程度上实现自给自足！

最后，一起欣赏航天版达拉崩吧，激发爱国热情和民族自豪感！

安全提示

上下楼梯不打闹，放学路上要慢行！

练习设计

课后达标训练