小學(xué)對(duì)稱教案
發(fā)表時(shí)間:2020-11-19對(duì)稱問題。
一位優(yōu)秀的教師不打無(wú)準(zhǔn)備之仗,會(huì)提前做好準(zhǔn)備,作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),幫助教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。那么如何寫好我們的教案呢?以下是小編收集整理的“對(duì)稱問題”,希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。
題目第七章直線和圓的方程對(duì)稱問題高考要求
1.掌握求已知曲線的軸對(duì)稱曲線和中心對(duì)稱曲線方程的方法:結(jié)合曲線對(duì)稱的定義,用求曲線方程的方法求對(duì)稱曲線的方程(歸結(jié)為點(diǎn)的對(duì)稱)
2.掌握判斷曲線關(guān)于幾種特殊直線對(duì)稱的方法:①y=x;②x軸;③y軸
知識(shí)點(diǎn)歸納
1點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)成中心對(duì)稱的對(duì)稱中心恰是這兩點(diǎn)為端點(diǎn)的線段的中點(diǎn),因此中心對(duì)稱的問題是線段中點(diǎn)坐標(biāo)公式的應(yīng)用問題
設(shè)P(x0,y0),對(duì)稱中心為A(a,b),則P關(guān)于A的對(duì)稱點(diǎn)為P′(2a-x0,2b-y0)
2點(diǎn)關(guān)于直線成軸對(duì)稱問題
由軸對(duì)稱定義知,對(duì)稱軸即為兩對(duì)稱點(diǎn)連線的“垂直平分線”利用“垂直”“平分”這兩個(gè)條件建立方程組,就可求出對(duì)頂點(diǎn)的坐標(biāo)一般情形如下:
設(shè)點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線y=kx+b的對(duì)稱點(diǎn)為P′(x′,y′),則有
,可求出x′、y′
特殊地,點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線x=a的對(duì)稱點(diǎn)為P′(2a-x0,y0);點(diǎn)P(x0,y0)關(guān)于直線y=b的對(duì)稱點(diǎn)為P′(x0,2b-y0)
3曲線關(guān)于點(diǎn)、曲線關(guān)于直線的中心或軸對(duì)稱問題:一般是轉(zhuǎn)化為點(diǎn)的中心對(duì)稱或軸對(duì)稱(這里既可選特殊點(diǎn),也可選任意點(diǎn)實(shí)施轉(zhuǎn)化)一般結(jié)論如下:
(1)曲線f(x,y)=0關(guān)于已知點(diǎn)A(a,b)的對(duì)稱曲線的方程是f(2a-x,2b-y)=0
(2)曲線f(x,y)=0關(guān)于直線y=kx+b的對(duì)稱曲線的求法:
設(shè)曲線f(x,y)=0上任意一點(diǎn)為P(x0,y0),P點(diǎn)關(guān)于直線y=kx+b的對(duì)稱點(diǎn)為P′(y,x),則由(2)知,P與P′的坐標(biāo)滿足
從中解出x0、y0,
代入已知曲線f(x,y)=0,應(yīng)有f(x0,y0)=0利用坐標(biāo)代換法就可求出曲線f(x,y)=0關(guān)于直線y=kx+b的對(duì)稱曲線方程
4兩點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱、兩點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱的常見結(jié)論:
(1)點(diǎn)(x,y)關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為(x,-y);
(2)點(diǎn)(x,y)關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)為(-x,y);
(3)點(diǎn)(x,y)關(guān)于原點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)為(-x,-y);
(4)點(diǎn)(x,y)關(guān)于直線x-y=0的對(duì)稱點(diǎn)為(y,x);
(5)點(diǎn)(x,y)關(guān)于直線x+y=0的對(duì)稱點(diǎn)為(-y,-x)
題型講解
例1求直線a:2x+y-4=0關(guān)于直線l:3x+4y-1=0對(duì)稱的直線b的方程
分析:由平面幾何知識(shí)可知若直線a、b關(guān)于直線l對(duì)稱,它們具有下列幾何性質(zhì):(1)若a、b相交,則l是a、b交角的平分線;(2)若點(diǎn)A在直線a上,那么A關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)B一定在直線b上,這時(shí)AB⊥l,并且AB的中點(diǎn)D在l上;(3)a以l為軸旋轉(zhuǎn)180°,一定與b重合使用這些性質(zhì),可以找出直線b的方程解此題的方法很多,總的來(lái)說(shuō)有兩類:一類是找出確定直線方程的兩個(gè)條件,選擇適當(dāng)?shù)闹本€方程的形式,求出直線方程;另一類是直接由軌跡求方程
解:由,解得a與l的交點(diǎn)E(3,-2),E點(diǎn)也在b上
方法一:設(shè)直線b的斜率為k,
又知直線a的斜率為-2,直線l的斜率為-
則=
解得k=-
代入點(diǎn)斜式得直線b的方程為
y-(-2)=-(x-3),
即2x+11y+16=0
方法二:在直線a:2x+y-4=0上找一點(diǎn)A(2,0),設(shè)點(diǎn)A關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)B的坐標(biāo)為(x0,y0),
由解得B(,-)
由兩點(diǎn)式得直線b的方程為
=,
即2x+11y+16=0
方法三:設(shè)直線b上的動(dòng)點(diǎn)P(x,y)關(guān)于l:3x+4y-1=0的對(duì)稱點(diǎn)Q(x0,y0),則有
解得x0=,y0=
Q(x0,y0)在直線a:2x+y-4=0上,
則2×+-4=0,
化簡(jiǎn)得2x+11y+16=0是所求直線b的方程
方法四:設(shè)直線b上的動(dòng)點(diǎn)P(x,y),直線a上的點(diǎn)Q(x0,4-2x0),且P、Q兩點(diǎn)關(guān)于直線l:3x+4y-1=0對(duì)稱,則有
消去x0,得2x+11y+16=0或2x+y-4=0(舍)
點(diǎn)評(píng):本題體現(xiàn)了求直線方程的兩種不同的途徑,方法一與方法二,除了點(diǎn)E外,分別找出確定直線位置的另一個(gè)條件:斜率或另一個(gè)點(diǎn),然后用點(diǎn)斜式或兩點(diǎn)式求出方程,方法三與方法四是利用直線上動(dòng)點(diǎn)的幾何性質(zhì),直接由軌跡求方程,在使用這種方法時(shí),要注意區(qū)分動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)及參數(shù),本題綜合性較強(qiáng),只有對(duì)坐標(biāo)法有較深刻的理解,同時(shí)有較強(qiáng)的數(shù)形結(jié)合能力才能較好地完成此題
例2光線從點(diǎn)A(-3,4)發(fā)出,經(jīng)過x軸反射,再經(jīng)過y軸反射,光線經(jīng)過點(diǎn)B(-2,6),求射入y軸后的反射線的方程
分析:由物理中光學(xué)知識(shí)知,入射線和反射線關(guān)于法線對(duì)稱
解:∵A(-3,4)關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)A1(-3,-4)在經(jīng)x軸反射的光線上,
同樣A1(-3,-4)關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)A2(3,-4)在經(jīng)過射入y軸的反射線上,
∴k==-2
故所求直線方程為y-6=-2(x+2),
即2x+y-2=0
點(diǎn)評(píng):注意知識(shí)間的相互聯(lián)系及學(xué)科間的相互滲透
例3已知點(diǎn)M(3,5),在直線l:x-2y+2=0和y軸上各找一點(diǎn)P和Q,使△MPQ的周長(zhǎng)最小
分析:如下圖,作點(diǎn)M關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)M1,再作點(diǎn)M關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)M2,連結(jié)MM1、MM2,連線MM1、MM2與l及y軸交于P與Q兩點(diǎn),由軸對(duì)稱及平面幾何知識(shí),可知這樣得到的△MPQ的周長(zhǎng)最小
解:由點(diǎn)M(3,5)及直線l,可求得點(diǎn)M關(guān)于l的對(duì)稱點(diǎn)M1(5,1)同樣容易求得點(diǎn)M關(guān)于y軸的對(duì)稱點(diǎn)M2(-3,5)
據(jù)M1及M2兩點(diǎn)可得到直線M1M2的方程為x+2y-7=0
令x=0,得到M1M2與y軸的交點(diǎn)Q(0,)
解方程組得交點(diǎn)P(,)
故點(diǎn)P(,)、Q(0,)即為所求
點(diǎn)評(píng):恰當(dāng)?shù)乩闷矫鎺缀蔚闹R(shí)對(duì)解題能起到事半功倍的效果
例4若拋物線上總存在關(guān)于直線的異于交點(diǎn)的兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn),試求實(shí)數(shù)的取值范圍
解法一:(對(duì)稱曲線相交法)
曲線關(guān)于直線對(duì)稱的曲線方程為
如果拋物線上總存在關(guān)于直線對(duì)稱的兩點(diǎn),則兩曲線
與必有不在直線上的兩個(gè)不同的交點(diǎn)(如圖所示),從而可由:
∵
∴
代入得有兩個(gè)不同的解,
∴
解法二:(對(duì)稱點(diǎn)法)
設(shè)拋物線上存在異于于直線的交點(diǎn)的點(diǎn),且關(guān)于直線的對(duì)稱點(diǎn)也在拋物線上
則
必有兩組解
(1)-(2)得
必有兩個(gè)不同解
∵,
∴有解
從而有有兩個(gè)不等的實(shí)數(shù)解
即有兩個(gè)不等的實(shí)數(shù)解
∴
∵,
∴
解法三:(點(diǎn)差法)
設(shè)拋物線上以為端點(diǎn)的弦關(guān)于直線對(duì)稱,且以為中點(diǎn)是拋物線(即)內(nèi)的點(diǎn)
從而有
由
(1)-(2)得
∴
由
從而有
例5試確定的取值范圍,使得橢圓上有不同兩點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱
解:設(shè)橢圓上以為端點(diǎn)的弦關(guān)于直線對(duì)稱,且以為中點(diǎn)是橢圓內(nèi)的點(diǎn)
從而有
由
(1)-(2)得
∴
由
由在直線上
從而有
小結(jié):
1對(duì)稱問題的核心是點(diǎn)關(guān)于點(diǎn)的中心對(duì)稱和點(diǎn)關(guān)于直線的軸對(duì)稱,要充分利用轉(zhuǎn)化的思想將問題轉(zhuǎn)化為這兩類對(duì)稱中的一種加以處理
2許多問題都隱含著對(duì)稱性,要注意挖掘、充分利用對(duì)稱變換來(lái)解決,如角平分線、線段中垂線、光線反射等
3對(duì)稱問題除了用中點(diǎn)坐標(biāo)公式及斜率關(guān)系來(lái)求以外,還可以用求軌跡的思想——代入法來(lái)求解
學(xué)生練習(xí)
1已知點(diǎn)M(a,b)與N關(guān)于x軸對(duì)稱,點(diǎn)P與點(diǎn)N關(guān)于y軸對(duì)稱,點(diǎn)Q與點(diǎn)P關(guān)于直線x+y=0對(duì)稱,則點(diǎn)Q的坐標(biāo)為
A(a,b)B(b,a)C(-a,-b)D(-b,-a)
解析:N(a,-b),P(-a,-b),則Q(b,a).
答案:B
2曲線y2=4x關(guān)于直線x=2對(duì)稱的曲線方程是
Ay2=8-4xBy2=4x-8Cy2=16-4xDy2=4x-16
解:設(shè)曲線y2=4x關(guān)于直線x=2對(duì)稱的曲線為C,在曲線C上任取一點(diǎn)P(x,y),則P(x,y)關(guān)于直線x=2的對(duì)稱點(diǎn)為Q(4-x,y)因?yàn)镼(4-x,y)在曲線y2=4x上,所以y2=4(4-x),即y2=16-4x
答案:C
3已知直線l1:x+my+5=0和直線l2:x+ny+p=0,則l1、l2關(guān)于y軸對(duì)稱的充要條件是
A=Bp=-5Cm=-n且p=-5D=-且p=-5
解析:直線l1關(guān)于y軸對(duì)稱的直線方程為(-x)+my+5=0,即x-my-5=0,與l2比較,∴m=-n且p=-5反之亦驗(yàn)證成立
答案:C
4點(diǎn)A(4,5)關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)為B(-2,7),則l的方程為______
解析:對(duì)稱軸是以兩對(duì)稱點(diǎn)為端點(diǎn)的線段的中垂線
答案:3x-y+3=0
5設(shè)直線x+4y-5=0的傾斜角為θ,則它關(guān)于直線y-3=0對(duì)稱的直線的傾斜角是____________
答案:π-θ
6.一個(gè)以原點(diǎn)為圓心的圓與圓x2+y2+8x─4y=0關(guān)于直線l對(duì)稱,則直線l的方程是
答案:2x─y+5=0
7.直線y=3x─4關(guān)于點(diǎn)P(2,─1)對(duì)稱的直線l的方程是
答案:3x─y─10=0用求方程的方法或幾何性質(zhì)(平行)均可
8.方程x2+y2+2ax─2ay=0所表示的圓的對(duì)稱軸方程為
答案:x+y=0提示:點(diǎn)(x,y)與點(diǎn)(─y,─x)關(guān)于直線x+y=0對(duì)稱
9.如果直線ax─y+3=0與直線3x─y─b=0關(guān)于直線x─y+1=0對(duì)稱,則a=,b=
答案:1/3,5說(shuō)明:掌握k=±1時(shí),求對(duì)稱點(diǎn)的方法
10已知圓C與圓關(guān)于直線y=-x對(duì)稱,則圓C的方程為
A(x+1)2+y2=1Bx2+y2=1Cx2+(y+1)2=1Dx2+(y-1)2=1
解:由M(x,y)關(guān)于y=-x的對(duì)稱點(diǎn)為(-y,-x),即得x2+(y+1)2=1
答案:C
11與直線x+2y-1=0關(guān)于點(diǎn)(1,-1)對(duì)稱的直線方程為
A2x-y-5=0Bx+2y-3=0Cx+2y+3=0D2x-y-1=0
解:將x+2y-1=0中的x、y分別代以2-x,-2-y,得(2-x)+2(-2-y)-1=0,即x+2y+3=0故選C
答案:C
12兩直線y=x和x=1關(guān)于直線l對(duì)稱,直線l的方程是____________
解:l上的點(diǎn)為到兩直線y=x與x=1距離相等的點(diǎn)的集合,即=|x-1|,化簡(jiǎn)得x+y-2=0或3x-y-2=0
答案:x+y-2=0或3x-y-2=0
13直線2x-y-4=0上有一點(diǎn)P,它與兩定點(diǎn)A(4,-1)、B(3,4)的距離之差最大,則P點(diǎn)的坐標(biāo)是____________
解:易知A(4,-1)、B(3,4)在直線l:2x-y-4=0的兩側(cè)作A關(guān)于直線l的對(duì)稱點(diǎn)A1(0,1),當(dāng)A1、B、P共線時(shí)距離之差最大
答案:(5,6)
14已知曲線C:y=─x2+x+2關(guān)于點(diǎn)(a,2a)對(duì)稱的曲線是C/,若C與C/有兩個(gè)不同的公共點(diǎn),求a的取值范圍
解:曲線C/的方程為y=x2+(1─4a)x+(4a2+2a─2),聯(lián)立C與C/的方程并消去y得:x2─2ax+2a2+a─2=0,由Δ0得:─2a1
15.自點(diǎn)A(─3,3)發(fā)出的光線射到x軸上,被x軸反射,其反射光線m所在直線與圓x2+y2─4x─4y+7=0相切,求光線與m所在的直線的方程
解:圓C:(x─2)2+(y─2)2=1關(guān)于x軸的對(duì)稱圓C/的方程是(x─2)2+(y+2)2=1設(shè)光線所在的直線方程是y─3=k(x+3),依題意,它是圓C/的切線,從而點(diǎn)C/到直線的距離為1,∴=1,解得:k=─3/4或k=─4/3,∴的方程是3x+4y─3=0或4x+3y+3=0,同理求過點(diǎn)A/(─3,─3)的圓C的切線方程,得m的方程為3x─4y─3=0或4x─3y+3=0
16.已知兩曲線y=─x2+4x─2與y2=x關(guān)于直線對(duì)稱,求直線的方程
解:拋物線y=─x2+4x─2的頂點(diǎn)坐標(biāo)P1(2,2),拋物線y2=x的頂點(diǎn)為Q(0,0),
∴直線就是PQ的垂直平分線x+y─2=0
17求函數(shù)y=+的最小值
解:因?yàn)閥=+,
所以函數(shù)y是x軸上的點(diǎn)P(x,0)與兩定點(diǎn)A(0,3)、B(4,3)距離之和y的最小值就是|PA|+|PB|的最小值由平面幾何知識(shí)可知,若A關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)為A′(0,-3),則|PA|+|PB|的最小值等于|A′B|,
即=4所以ymin=4
18若拋物線y=2x2上的兩點(diǎn)A(x1,y1)、B(x2,y2)關(guān)于直線y=x+m對(duì)稱且x1x2=-,求m的值
解:設(shè)直線AB的方程為y=-x+b,代入y=2x2得2x2+x-b=0,
∴x1+x2=-,x1x2==-∴b=1,即AB的方程為y=-x+1
設(shè)AB的中點(diǎn)為M(x0,y0),則x0==-,代入y0=-x0+1,
得y0=又M(-,)在y=x+m上,∴=-+m∴m=
課前后備注
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問題研究
作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者,在教學(xué)時(shí)能夠胸有成竹,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂,減輕教師們?cè)诮虒W(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢?下面是由小編為大家整理的“問題研究”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
問題研究月球基地應(yīng)該是什么樣子
●三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.在問題研究中初步學(xué)會(huì)探究學(xué)習(xí)。
2.把前面學(xué)習(xí)的有關(guān)地球上存在生命的條件等知識(shí)應(yīng)用到問題研究中,以理論指導(dǎo)實(shí)踐,鞏固所學(xué)知識(shí)。
3.培養(yǎng)學(xué)生通過各種方式進(jìn)行查找、收集、分析資料的能力。
過程與方法
1.在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上大膽設(shè)想和創(chuàng)新,科學(xué)地嘗試規(guī)劃月球基地。
2.運(yùn)用探究學(xué)習(xí)的方式加強(qiáng)研究性學(xué)習(xí)課程的實(shí)施。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的素養(yǎng)和態(tài)度。
2.培養(yǎng)學(xué)生的合作和團(tuán)隊(duì)精神。
●教學(xué)重點(diǎn)
1.探究學(xué)習(xí)方式的初步體驗(yàn)。
2.查找、收集、分析資料的能力培養(yǎng)。
●教學(xué)難點(diǎn)
1.探究學(xué)習(xí)方式的初步體驗(yàn)。
2.查找、收集、分析資料的能力培養(yǎng)。
3.月球基地的整體規(guī)劃。
●教具準(zhǔn)備
多媒體設(shè)備,集成的相關(guān)課件
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過程
[新課導(dǎo)入]
(放映)1969年7月美國(guó)“阿波羅”計(jì)劃片段。
(投影)月球環(huán)形山圖片。
幾千年來(lái),中華民族就流傳著“嫦娥奔月”的美麗神話,1969年美國(guó)“阿波羅”11號(hào)在月球探測(cè)中取得最輝煌的成果,先后有6次12名宇航員踏上月球,并向地面帶回440千克的月巖樣品。
科技大國(guó)美國(guó)、歐洲、中國(guó)、日本、加拿大和印度,最近都燃起了對(duì)月球的興趣,計(jì)劃在10年內(nèi)派太空船到月球展開探索,并提出要建立月球基地。
2002年6月,科羅拉多開采學(xué)院土木工程師蘇姍特,就跟歐洲太空總署(ESA)旗下的歐洲太空研究及技術(shù)中心(ESTEC)合作,于荷蘭舉辦了第一屆歐洲月球基地設(shè)計(jì)工作坊,由來(lái)自16個(gè)國(guó)家13個(gè)學(xué)系和40名畢業(yè)生,構(gòu)思出他們心目中的月球基地。結(jié)果,工作坊成功“開發(fā)出”數(shù)個(gè)獨(dú)特的月球基地設(shè)計(jì),每個(gè)基地都發(fā)揮特有的功能,如開采冰水研究、開發(fā)太陽(yáng)能、用水研究、開采氦-3等,同時(shí)也顧及在月球居住的社會(huì)和心理問題。
那么月球基地應(yīng)該是什么樣子呢?下面我們一起來(lái)探究這個(gè)問題。
推進(jìn)(新知識(shí)傳授)
[教師精講]
師:我們首先來(lái)了解一下人類已經(jīng)對(duì)月球做了哪些探測(cè)研究。
(投影)
就國(guó)際上的探月活動(dòng)來(lái)說(shuō),從1958年至今,美國(guó)進(jìn)行了9次載人月球探測(cè),其中有6次為載人登月;前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本和歐洲空間局向月球發(fā)射的無(wú)人探測(cè)器共計(jì)87個(gè)。
1969年7月,“阿波羅”11號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類登月之夢(mèng),在月球探測(cè)中取得最輝煌的成果。這一年先后有12名宇航員踏上月球,并向地面帶回440千克的月巖樣品。
1972年美國(guó)“阿波羅計(jì)劃”結(jié)束以后,月球探測(cè)一時(shí)有所降溫,因?yàn)樘皆禄顒?dòng)耗資巨大。
1990年日本發(fā)射了“飛天”月球探測(cè)器,正在研制“月神”月球探測(cè)器。
1998年美國(guó)發(fā)射“月球勘探者”探測(cè)器,準(zhǔn)備在2004年發(fā)射“破冰者”探測(cè)器。
2003年9月27日歐洲第一個(gè)月球探測(cè)器“SMART-1號(hào)”在格林尼治時(shí)間順利升空。
2004年2月我國(guó)公布了首次探月計(jì)劃。
師:再看看今后各國(guó)的探月計(jì)劃。
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美國(guó):準(zhǔn)備重返月球
據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道,雖然許多科學(xué)家擔(dān)心美國(guó)重返月球的計(jì)劃耗資太大,影響到其他科研項(xiàng)目的執(zhí)行,但這些并沒有影響到布什政府重返月球的雄心,美國(guó)國(guó)會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)了美國(guó)家航空航天局的預(yù)算。
執(zhí)行重返月球計(jì)劃的第一步驟是尋找合作廠商,本月初,美國(guó)家航空航天局已經(jīng)簽出總價(jià)值約10億美元的70份合同,獲得這些合同的都是美國(guó)著名的軍事和科技設(shè)備制造商,如諾斯羅普格魯曼公司、波音公司等。這些合同項(xiàng)目包括建造一個(gè)機(jī)器人探測(cè)者,用于尋找一個(gè)適宜做月球基地的好地點(diǎn),建造采掘月球資源的設(shè)備以及著陸器等。
美國(guó)家航空航天局曾在一份太空探索戰(zhàn)略文件中建議,月球南極可能是最適宜人類駐扎的目的地。因?yàn)樵虑蚰蠘O地區(qū)有冰凍水存在的跡象。這些冰凍水可用于飲用或分離為氫氣和氧氣作為燃料。這份文件還提議在2008~2011年間開展一系列月球無(wú)人探索任務(wù),搜集數(shù)據(jù)并選擇著陸地點(diǎn)。2011~2015年間,美國(guó)將為建立永久有人基地作準(zhǔn)備。
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NASA設(shè)想研制移動(dòng)式月球基地
美國(guó)宇航局(NASA)正在積極研究新的月球計(jì)劃,其中包括設(shè)計(jì)未來(lái)月球基地的研究工作,不僅要研究固定式月球基地,而且還要研究移動(dòng)式的。
目前,位于加州的NASA埃姆斯研究中心已成功研究出一種移動(dòng)式月球基地的設(shè)計(jì)計(jì)劃。該中心專家已在6月底提出移動(dòng)式月球基地新構(gòu)思,相應(yīng)的計(jì)劃由NASA研究員邁克爾科埃恩博士在新墨西哥州美國(guó)物理研究所舉辦的論壇上提出。
科埃恩博士指出,移動(dòng)式月球基地具有一系列優(yōu)點(diǎn),其中一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是,移動(dòng)式月球基地不會(huì)拴死在月球表面一個(gè)具體點(diǎn)上,借助于移動(dòng)式月球基地將可以進(jìn)行更廣泛的研究,同時(shí)建造移動(dòng)式月球基地的費(fèi)用也不會(huì)太高。
科埃恩博士批評(píng)了傳統(tǒng)的月球基地模型,為了確保長(zhǎng)期考察隊(duì)的安全,必須至少派3部車輛運(yùn)送他們。這樣,建造移動(dòng)式月球基地要簡(jiǎn)單得多。除此之外,移動(dòng)式月球基地可以協(xié)同工作,連接成特殊的“列車”,然后再分散進(jìn)入各自的研究區(qū)域。不過,研究月球移動(dòng)式基地的設(shè)想暫時(shí)還處于起始階段,到真正實(shí)施時(shí)也許會(huì)與現(xiàn)在討論的方案完全不同。
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俄羅斯:要建造月球基地
在美國(guó)大張旗鼓準(zhǔn)備重返月球的同時(shí),俄羅斯也準(zhǔn)備實(shí)施相似的計(jì)劃。早在2002年,俄羅斯航空航天局領(lǐng)導(dǎo)人就曾宣布,俄羅斯在一系列月球項(xiàng)目方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。許多專家也多次強(qiáng)調(diào),俄羅斯可在近期實(shí)現(xiàn)月球飛行。
在美國(guó)公布重返月球計(jì)劃后,俄羅斯航空航天局副局長(zhǎng)莫伊謝耶夫22日宣布,俄羅斯將會(huì)在2020~2025年間在月球上建成一個(gè)自動(dòng)化基地。莫伊謝耶夫當(dāng)天在華盛頓參加美國(guó)航空航天局組織的國(guó)際空間站項(xiàng)目問題研討會(huì)上宣布,俄羅斯不排除近期在月球建設(shè)基地的可能性。
莫伊謝耶夫還告知其他國(guó)家的官員關(guān)于俄羅斯國(guó)際空間站的計(jì)劃,包括旨在探索太陽(yáng)系的先進(jìn)研究,以及自動(dòng)化航天器的應(yīng)用。
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歐洲版“嫦娥工程”:(圖為歐洲首顆月球探測(cè)器智慧一號(hào))
“SMART-1號(hào)”月球探測(cè)器于2003年9月發(fā)射升空,它是歐洲航天局名為“高級(jí)技術(shù)研究小規(guī)模任務(wù)”的系列低成本探測(cè)計(jì)劃的第一步,該計(jì)劃擔(dān)負(fù)著為日后重大研究項(xiàng)目進(jìn)行前期技術(shù)考察的任務(wù)。
“SMART-1號(hào)”擁有一套全新設(shè)計(jì)的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng):一種高效能離子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中,由太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生電力,以此使得氙氣燃料加熱后電離化,產(chǎn)生的離子由探測(cè)器后部噴射出來(lái),以此推動(dòng)探測(cè)器向前飛行。據(jù)悉,整套系統(tǒng)比傳統(tǒng)的火箭推進(jìn)系統(tǒng)效率高出10倍。為建月球基地選址歐洲航天局表示,此次“SMART-1號(hào)”主要探測(cè)活動(dòng)之一,是詳細(xì)考察月球上一座名為“恒久光明之巔”的山峰。這座月球山峰山頂上由于能常年沐浴到太陽(yáng)光照射,其溫度在適宜人類活動(dòng)的-20℃左右,是人類建造月球基地的理想位置。同時(shí)由于其常年能接受到太陽(yáng)能輻射,可以滿足宇航員工作生活上對(duì)能源供給的要求,據(jù)初步估計(jì)在其附近環(huán)形山地帶也許還有大量可供使用的水存在。
作為“SMART-1號(hào)”探測(cè)器上X射線分光設(shè)備的主要負(fù)責(zé)人,來(lái)自英國(guó)牛津郡的拉塞弗德阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室的曼紐爾格藍(lán)迪博士稱:“月球上的南極地區(qū)很可能是建立人類月球基地的理想選址地區(qū)。”
繞月追尋月球身世按照整個(gè)探測(cè)計(jì)劃,從2005年1月開始,“SMART-1號(hào)”在環(huán)繞月球的軌道飛行中逐步測(cè)繪出月球表面等高線輪廓圖、繪制月球上各種礦物質(zhì)分布圖,并進(jìn)一步探索月球表面地層的進(jìn)化線索。
其中最主要的任務(wù),就是詳細(xì)研究月球南極的“埃特肯盆地”區(qū)域?!鞍L乜吓璧亍睂挾冉咏?500千米,深度更達(dá)到13千米,是迄今為止太陽(yáng)系內(nèi)已知最大的沖擊隕石坑。據(jù)稱,埃特肯盆地幾乎深達(dá)月球地幔內(nèi)部,可以使科學(xué)家看清月球的內(nèi)部構(gòu)造,進(jìn)一步了解到月球的過去。
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日本:日本于1970年發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星,此后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),日本都處于國(guó)際航天業(yè)的前列,1996年,當(dāng)日本拿到為美國(guó)休斯公司發(fā)射30顆衛(wèi)星的合同時(shí),日本更是意氣飛揚(yáng),認(rèn)為是本國(guó)H2火箭計(jì)劃的巨大成功。但不幸的事接踵而來(lái),H2火箭接連4次發(fā)射失敗,致使合同幾乎全部被迫取消,雖然此后H2A火箭也有連續(xù)兩次發(fā)射成功的成績(jī),但是日本火箭的信譽(yù)已經(jīng)喪失殆盡。
早在13年前,日本就開始了研發(fā)“月神A”號(hào)的工作,并計(jì)劃于1995年讓其搭載M5火箭從位于日本鹿兒島縣的內(nèi)之浦宇宙空間觀測(cè)所發(fā)射升空。但是,受M5的開發(fā)延遲等因素影響,探月衛(wèi)星的發(fā)射一推再推,如今已經(jīng)是第7次推遲了。日本宇宙機(jī)構(gòu)在去年發(fā)射“希望”號(hào)火星探測(cè)衛(wèi)星失敗后,決定對(duì)探月衛(wèi)星“月神A”號(hào)進(jìn)行全面檢查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)仍有不少問題。據(jù)悉,宇宙開發(fā)委員會(huì)下個(gè)月將對(duì)該衛(wèi)星進(jìn)行重新評(píng)估,不排除終止探月衛(wèi)星計(jì)劃的可能。
發(fā)展探月十余年永久基地是目標(biāo)。在上世紀(jì)六七十年代的探月熱潮之后,90年代又掀起第二次高潮,當(dāng)時(shí)拉開新一輪探月序幕的正是日本。
1990年1月24日,日本用M35-2型火箭成功發(fā)射了一顆“繆斯A”號(hào)科學(xué)衛(wèi)星,這顆衛(wèi)星進(jìn)入太空后更名為“飛天”號(hào)。這是日本第一次發(fā)射接近月球的科學(xué)衛(wèi)星,使日本成為繼美蘇之后,世界上第三個(gè)探測(cè)月球的國(guó)家。
1996年,日本提出了建造永久月球基地的計(jì)劃,預(yù)計(jì)投資260多億美元,在之后的30年之內(nèi)建成月球基地,包括居住、氧和能源生產(chǎn)廠以及月球天文臺(tái)等。將月球軟著陸和自主漫游車技術(shù)作為核心技術(shù)進(jìn)行開發(fā),計(jì)劃2005年將漫游車送上月球?,F(xiàn)在看來(lái),這個(gè)愿望恐怕難以實(shí)現(xiàn)。
正在就日本幾十年后的宇宙開發(fā)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃進(jìn)行研究的日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)完成了一份《中期匯總方案》,其核心內(nèi)容是在月球表面建立無(wú)人太空基地,以及在比月球更遠(yuǎn)的地方建立“深層空間站”等。
方案中包括了利用機(jī)器人技術(shù)在月球表面建設(shè)無(wú)人基地,在不受大氣影響的環(huán)境下進(jìn)行天體觀測(cè),以及為載人太空活動(dòng)積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容。
此外,還計(jì)劃用30到50年的時(shí)間,在離地球大約150萬(wàn)千米處太陽(yáng)和地球的重力保持平衡的特殊穩(wěn)定空間內(nèi),懸浮一個(gè)無(wú)人的太空基地,以此構(gòu)筑“深層空間站”。該空間站將可以用來(lái)設(shè)置望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)宇宙,或是作為探測(cè)火星和木星等行星時(shí)的中轉(zhuǎn)站。
加拿大:10年內(nèi)登月奔火星擬與印度共探月
加拿大航天局局長(zhǎng)加內(nèi)奧表示,加拿大有能力在今后10年內(nèi)登上月球或火星。他還透露,加拿大已經(jīng)開始與印度進(jìn)行月球探測(cè)方面的合作。
加內(nèi)奧在加拿大蒙特利爾的一次新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō),如果有充分的經(jīng)費(fèi)保證,依加拿大現(xiàn)有的技術(shù)能力,加拿大完全可以在今后10年內(nèi)登上月球或者火星。
加內(nèi)奧指出,加拿大已經(jīng)開始與印度進(jìn)行月球探測(cè)方面的合作。他表示,在去年3月與印度方面進(jìn)行會(huì)談時(shí),印度提出雙方的合作可以先放下登月計(jì)劃,而從發(fā)射月球軌道探測(cè)器開始。加拿大目前正在研究在印度的衛(wèi)星上安裝儀器的可行性。
印度:已準(zhǔn)備好參與登月
據(jù)印度報(bào)業(yè)托拉斯報(bào)道,印度空間研究組織(ISRO)主席奈爾在印度南部城市班加羅爾表示,印度希望參與美國(guó)“新登月計(jì)劃”的實(shí)施,并已為此作好了準(zhǔn)備。
奈爾對(duì)記者說(shuō),印度空間研究組織對(duì)布什講話進(jìn)行了認(rèn)真研究,認(rèn)為與美國(guó)在航天技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行合作有利于印度空間技術(shù)的發(fā)展,也將大大推動(dòng)印度自身的“登月計(jì)劃”的實(shí)施。
奈爾表示,印度將在2007年或2008年用自行研制的運(yùn)載火箭“PSLV”將重達(dá)530千克的無(wú)人駕駛飛船“月旅1號(hào)”送入月球軌道。此外,印度還計(jì)劃發(fā)射一艘低空極地飛船,以探測(cè)地球上的各種自然資源。
據(jù)悉,印度空間研究組織官員將在班加羅爾與美國(guó)國(guó)家宇航局官員就兩國(guó)在航天領(lǐng)域進(jìn)行合作事宜繼續(xù)進(jìn)行磋商。
中國(guó):早在1978年,美國(guó)總統(tǒng)安全事務(wù)顧問布熱津斯基就送給中國(guó)政府1克月球樣品,中科院就曾組織全國(guó)力量對(duì)0.5克月球樣品進(jìn)行了初步研究,同時(shí)還利用月球隕石和其他途徑開展了相應(yīng)研究。
隨著我國(guó)科技的發(fā)展和我國(guó)國(guó)力的增強(qiáng),“嫦娥奔月”將這一神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的日子已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。2004年1月,國(guó)務(wù)院正式批準(zhǔn)繞月工程立項(xiàng)后,經(jīng)繞月探測(cè)工程領(lǐng)導(dǎo)小組研究決定將我國(guó)的探月工程命名為“嫦娥工程”。我國(guó)第一顆繞月衛(wèi)星命名為“嫦娥一號(hào)”,要在2007年打出去。
根據(jù)繞月探測(cè)工程研制總要求,月球探測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)由衛(wèi)星平臺(tái)與有效載荷兩部分組成。在“東方紅”3號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)及其他衛(wèi)星成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制月球探測(cè)衛(wèi)星平臺(tái)。衛(wèi)星選用的有效載荷有:CCD立體相機(jī)、激光高度計(jì)、成像光譜儀、微波探測(cè)儀、太陽(yáng)高能粒子探測(cè)器、太陽(yáng)風(fēng)粒子探測(cè)器等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,月球探測(cè)衛(wèi)星重量為2350千克,有效載荷總重量130千克,在軌運(yùn)行壽命為1年。
按照計(jì)劃,運(yùn)載火箭系統(tǒng)選用“長(zhǎng)征”3號(hào)甲作為月球探測(cè)衛(wèi)星的運(yùn)載火箭。發(fā)射場(chǎng)系統(tǒng)選用西昌衛(wèi)星發(fā)射中心作為發(fā)射場(chǎng),并進(jìn)行必要的適應(yīng)性改造,以完成月球探測(cè)衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。
我國(guó)科學(xué)家已為在月球上建設(shè)科研基地作準(zhǔn)備,將著重針對(duì)在月球上建立天文觀測(cè)基地、對(duì)地球觀測(cè)基地、深空探測(cè)基地、新材料研制與生產(chǎn)基地、人居基地等不同需要,提出并研究相關(guān)的科學(xué)技術(shù)課題。一個(gè)完整的月面基地包括用于人居生活、工業(yè)加工、農(nóng)業(yè)栽培、觀測(cè)研究,甚至旅游觀光等內(nèi)容。
師:(課前布置全體學(xué)生完成第一框的任務(wù):分組收集資料,了解月球表面的自然狀況)
這么多的國(guó)家對(duì)月球基地的建設(shè)感興趣。月球基地可以通過開發(fā)月球資源來(lái)滿足生存和發(fā)展的需要,那么建立月球基地需要滿足哪些條件呢?我們可以按照以下思路展開研究。
生:(課前整理資料,初步分析資料)
師:大家收集并分析了很多資料,請(qǐng)你借鑒地球上有生命存在的條件來(lái)分析,月球需要哪些條件才能滿足人類生存。請(qǐng)大家思考:月球上已經(jīng)有哪些滿足人類生存的基本條件?生:月球上適合人類生存的條件有:引力,極地可能有冰、礦產(chǎn)資源等。
師:很好。請(qǐng)大家再思考一個(gè)問題,如果在月球上生活,人類還需要?jiǎng)?chuàng)造哪些生存條件?
生:月球尚不具備、需要人類自己解決的條件是:適合人類呼吸的大氣、適宜的溫度條件、可以飲用的液態(tài)水、防御宇宙輻射的措施等。
(投影圖片)“生物圈”2號(hào)
師:答得不錯(cuò)。再看資料“生物圈”2號(hào)和月球基地有哪些相同之處和不同之處?
生:都是人工建造的全封閉的模擬地球的生態(tài)環(huán)境。但“生物圈”2號(hào)是建立在地球上,而月球基地建立在表面引力只有地球1/6近乎真空的月球,“生物圈”2號(hào)失敗了人還可以重新回到地球的自然環(huán)境,但月球基地一旦失敗,人就不容易轉(zhuǎn)移到地球上。
師:答得很好。我們可以從“生物圈”2號(hào)實(shí)驗(yàn)中獲取哪些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)?
生:(1)模擬的生態(tài)系統(tǒng)畢竟不是自然的生態(tài)系統(tǒng),其中的生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)組成部分簡(jiǎn)單、生物種類少、食物鏈的復(fù)雜程度比農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)差,需要人為調(diào)節(jié)而不是自然調(diào)節(jié)。(2)種植綠色植物制造氧氣但不能過多,否則二氧化碳和肥力不足;動(dòng)物飼養(yǎng)不能太多,否則氧氣消耗會(huì)增加;科學(xué)家要維持氣候、大氣成分、生物種類和數(shù)量平衡,創(chuàng)造適合生命生存的環(huán)境。(3)大氣成分發(fā)生變化,內(nèi)部氣候沒有調(diào)節(jié)好,糧食歉收,生態(tài)平衡被破壞等導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。(4)日本的“迷你地球”與20世紀(jì)90年代初期美國(guó)大力宣傳的“生物圈”2號(hào)計(jì)劃性質(zhì)相同。氧氣未能順利循環(huán)正是導(dǎo)致“生物圈”2號(hào)失敗的重要原因。由于土壤中的碳與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳,部分二氧化碳又與建“生物圈”2號(hào)用的混凝土中的鈣反應(yīng)生成碳酸鈣,導(dǎo)致其中氧氣含量從21%降到了14%。到后期,“生物圈”2號(hào)中的植物幾乎滅絕,必須注入氧氣才能維持人員生存。“迷你地球”沒有使用土壤和依賴微生物,而是使用機(jī)器來(lái)人工分解和處理廢料。這個(gè)人工支持部分占據(jù)了整個(gè)場(chǎng)地的1/4。支持系統(tǒng)的中心部分是復(fù)原氧氣的處理機(jī),使用高溫和電解水的辦法從二氧化碳中重新獲得氧氣。
師:很好?!吧锶Α?號(hào)實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o你帶來(lái)哪些啟示?
生:“生物圈”2號(hào)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明人類建立起一個(gè)獨(dú)立的人造生態(tài)系統(tǒng)是有可能的,這就為在月球上建立一個(gè)類似的人造生態(tài)系統(tǒng)提供了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。但實(shí)驗(yàn)失敗則說(shuō)明人類目前的科學(xué)與技術(shù)水平還有待提高。
自然界不同于人工控制系統(tǒng),大而全的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了顧此失彼。“生物圈”2號(hào)內(nèi)的土壤均來(lái)自一個(gè)地方,不像地球那樣不同地帶有不同的土壤類型。模擬的各類生態(tài)系統(tǒng)的空間分布格局及大小比例不合理。地球上生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物間關(guān)系很復(fù)雜,目前人類還未全面了解生物間的協(xié)調(diào)性。
它最重要的啟示在于:我們?nèi)祟惸壳皩?duì)地球的了解還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,目前最好的辦法還是保護(hù)和利用好地球,進(jìn)行環(huán)境保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)是實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
師:同學(xué)們思考得很深刻。下面看資料:月球資源,考慮兩個(gè)問題:月球上具有哪些人類可以利用的資源?哪些月球資源可用于發(fā)展月球基地?
生:可以利用的資源包括月球上的空間資源、礦產(chǎn)資源、太陽(yáng)能資源等。
(1)空間資源。月球是人類研究宇宙和地球本身的最佳平臺(tái)。科學(xué)家認(rèn)為,月球表面刻有能夠追溯到數(shù)十億年前被彗星和小行星碰撞的痕跡,而在地球上這種記載已被大氣層所化解。這種記錄是人類的寶貴財(cái)富。通過對(duì)月面上沒有人為改造和破壞的某些本來(lái)面目研究月球,有助于了解地球的遠(yuǎn)古狀態(tài)、太陽(yáng)系乃至整個(gè)宇宙的起源和演變,了解月球的成因、演變和構(gòu)造等諸方面的信息,有助于搞清空間現(xiàn)象和地球自然系統(tǒng)之間的關(guān)系,可以極大地豐富人們對(duì)地球、太陽(yáng)系以及整個(gè)宇宙起源和演變及其特性的認(rèn)識(shí),從中尋求有關(guān)地球上生命起源和進(jìn)化的線索。
用月球作基地,進(jìn)行深空探測(cè)活動(dòng)。月球的引力只有地球的1/6,航天器從月球上起飛,可大大節(jié)省能源。
寂靜的月球環(huán)境,是進(jìn)行空間天文學(xué)研究得天獨(dú)厚的場(chǎng)所。月球表面的地質(zhì)構(gòu)造極其穩(wěn)定,月球直接承受太陽(yáng)的輻射,沒有大氣層對(duì)光線和電波的吸收、散射和折射等干擾,沒有塵埃污染,沒有磁場(chǎng),月球的背面沒有人造光源和射電的干擾,地震很微小。月球有漫長(zhǎng)的黑夜,夜間溫度極低。這種環(huán)境為建造高精度天文觀測(cè)臺(tái)提供了理想的場(chǎng)所。在那里架設(shè)望遠(yuǎn)鏡可以進(jìn)行全波段的天文觀測(cè),獲得地面觀測(cè)系統(tǒng)所無(wú)法得到的信息。總之,月球可以作為對(duì)太陽(yáng)系、恒星系和銀河系中的其他星體進(jìn)行天文觀測(cè)和研究的“風(fēng)水寶地”,是進(jìn)行天文物理學(xué)、重量波物理學(xué)、中微子物理學(xué)、生物科學(xué)和高能物理等觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)的理想場(chǎng)所。
同時(shí),利用月球具有高真空、低重力的特殊環(huán)境,既能生產(chǎn)特殊強(qiáng)度、塑性性能優(yōu)良的合金和鋼材,還能生產(chǎn)諸如超高純金屬、單晶硅、光衰減率低的光導(dǎo)纖維和高純度藥品等。
(2)月球并非不毛之地,而是一片未開墾的寶地。月球具有豐富的物質(zhì)資源。據(jù)探測(cè),月巖中含有地殼中的全部物質(zhì)元素,約有60種礦藏。地球上常見的17種元素,在月球上都可以找到。在月球巖土中,具有豐富的氧、鐵、鎂、鈣、硅、鈦、鈉、鉀、錳等物質(zhì)。月球表面平均有10厘米厚的沙土,共含有80000億噸鐵。月球研究者認(rèn)為,如果不把碳?xì)浠衔镉?jì)算在內(nèi),月球上的物質(zhì)能為人類制造出90%的所需物品。月球上有豐富的能源。月球表面覆蓋著一層巖屑、粉塵、角礫巖和沖擊玻璃組成的細(xì)小顆粒狀物質(zhì)。這層物質(zhì)中富含由太陽(yáng)風(fēng)粒子積累所形成的氣體,如氦、氖、氮等。這些氣體在加熱到700℃時(shí),就可以全部釋放出來(lái)。尤其是月球上的氦-3,是地球上所沒有的核聚變反應(yīng)的高效燃料,在月壤中的資源總量可以達(dá)到100萬(wàn)~500萬(wàn)噸。30噸這樣的塵埃,經(jīng)熱核反應(yīng)產(chǎn)生的能源,可相當(dāng)于美國(guó)一年生產(chǎn)能源的總和,如果每年從月球上開采1500噸氦-3,就能滿足世界范圍內(nèi)能源的需要。利用氦-3進(jìn)行熱核反應(yīng),產(chǎn)生的放射性最低,具有經(jīng)濟(jì)、安全兩大優(yōu)點(diǎn)。另?yè)?jù)計(jì)算,從月球中每提煉出1噸氦-3,還可以獲得6300噸氫氣、700噸氮?dú)夂?600噸含碳?xì)怏w。所以,通過采取一定的技術(shù),來(lái)獲得這些氣體,對(duì)于人類找到新的能源和維護(hù)永久性月球基地十分重要。
月巖土壤中氧占40%,可以就地生產(chǎn)推進(jìn)劑和作為受控生態(tài)環(huán)境和生命保障系統(tǒng)的氧氣來(lái)源。硅占20%,可以為航天器制作太陽(yáng)電池陣,其他金屬可以為航天器制作各種部件設(shè)備。還可以用月球作中轉(zhuǎn)站,為過往的航天器進(jìn)行檢修和補(bǔ)充燃料。
(3)太陽(yáng)能資源。由于月球表面幾乎沒有大氣,太陽(yáng)輻射可以長(zhǎng)驅(qū)直入。計(jì)算表明,每年到達(dá)月球范圍內(nèi)的太陽(yáng)光輻射能量大約為12萬(wàn)億千瓦,相當(dāng)于目前地球上一年消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的2.5萬(wàn)倍。按太陽(yáng)能能量密度為1.353千瓦/平方米計(jì)算,假設(shè)在月球上使用目前光電轉(zhuǎn)化率為20%的太陽(yáng)能發(fā)電裝置,則每平方米太陽(yáng)能電池每小時(shí)可發(fā)電2.7千瓦時(shí),若采用1000平方米的電池,則每小時(shí)可產(chǎn)生2700千瓦時(shí)的電能。
由于月球自轉(zhuǎn)周期恰好與其繞地球公轉(zhuǎn)周期的時(shí)間相等,所以月球的白天是14天半,晚上也是14天半,一天相當(dāng)于地球一個(gè)月的長(zhǎng)度,這樣它就可以獲得更多的太陽(yáng)能。科學(xué)家認(rèn)為,如果在月球表面建立全球性的并聯(lián)式太陽(yáng)能發(fā)電廠,就可以獲得極其豐富而穩(wěn)定的太陽(yáng)能,這不但解決了未來(lái)月球基地的能源供應(yīng)問題,而且隨著人類空間轉(zhuǎn)換裝置技術(shù)和地面接收技術(shù)的發(fā)展與完善,還可以用微波傳輸太陽(yáng)能,為地球提供源源不斷的能源。
月球上的空間資源、礦產(chǎn)資源、太陽(yáng)能資源等都可用于發(fā)展月球基地
師:非常好。要想在月球上建成永久性空間站,必須達(dá)到哪幾個(gè)基本要求呢?
生:(1)那里要有生產(chǎn)太陽(yáng)能所需要的充足陽(yáng)光,能使空間站獲取足夠多的能源,以維持空間站的運(yùn)行。
(2)那里十分靠近一個(gè)很可能儲(chǔ)存著豐富的冰的永久性陰影區(qū),便于空間站人員獲取水。這樣一個(gè)初步的月球生存體系就建立了,空間站的基礎(chǔ)也就有了。
(3)能夠進(jìn)行有效準(zhǔn)確的空間天氣預(yù)報(bào)。從太陽(yáng)拋出的氫原子核和電子組成的等離子流,就是所謂的太陽(yáng)風(fēng)。太陽(yáng)風(fēng)的等離子流,由于地球磁場(chǎng)的屏障作用而對(duì)地球影響甚微,但是月球屏障作用弱,在月球空間站戶外活動(dòng)的空間站工作者卻要經(jīng)受高能粒子“雨”和等離子“風(fēng)”以及磁爆的襲擊。
地球上每平方厘米的面積上有1千克的大氣,保護(hù)我們免遭宇宙射線的侵襲。然而,如果我們來(lái)到宇宙空間,便失去了大氣這個(gè)保護(hù)傘。在這樣殘酷的宇宙氣象環(huán)境中,要想積極地、安全地從事月球開發(fā)工作,就必須很好地了解和預(yù)測(cè)月球環(huán)境的變化情況。
在月球南極有一些區(qū)域接近于在太陽(yáng)永久照射之下。以英國(guó)探險(xiǎn)家沙克爾頓命名的一座環(huán)形山的邊緣,是一個(gè)優(yōu)選地區(qū),因?yàn)樗?0%的時(shí)間處于陽(yáng)光的照射之下,基本符合上述第一個(gè)條件。
在沙克爾頓環(huán)形山的內(nèi)部,是一個(gè)永久性陰影區(qū),有可能儲(chǔ)存冰。該地區(qū)又符合上述第二個(gè)條件。
在這座環(huán)形山的邊緣地區(qū)建立空間站,可以把生產(chǎn)電力的太陽(yáng)能發(fā)電站架設(shè)在陽(yáng)光充足的地方,并通過電纜或微波將電力傳輸?shù)娇臻g站去;同時(shí),該空間站還能到環(huán)形山內(nèi)部的陰影區(qū)采集冰塊,從而獲得必需的水源。
由于月球的引力只有地球的1/6,在那里發(fā)射太空探測(cè)火箭,所消耗的燃料將比從地球上發(fā)射少得多;再加上月球上有豐富的核燃料,因此,月球還是優(yōu)良的航天發(fā)射基地。
師:很好。我們?cè)賮?lái)了解美國(guó)溫德爾門德爾的月球基地計(jì)劃。希望對(duì)你們能有一定的啟發(fā)。
(投影文本)
20世紀(jì)90年代初,美國(guó)休斯敦航天中心負(fù)責(zé)人溫德爾門德爾向白宮提出建設(shè)月球基地的設(shè)想,認(rèn)為建立一個(gè)月球基地對(duì)支持在太空進(jìn)一步大規(guī)模的開發(fā)是極其重要的。白宮批準(zhǔn)了溫德爾門德爾建設(shè)月球基地的設(shè)想,并命名為門德爾計(jì)劃。
門德爾計(jì)劃的第一階段從1997年開始,先發(fā)射人造衛(wèi)星,為基地的最佳地點(diǎn)作勘測(cè)。第二階段從2005年開始,為施工階段,將向月球運(yùn)送起重挖掘等基建機(jī)械,并用微波對(duì)地基進(jìn)行硬化處理。第三階段為構(gòu)件組裝,采用21根直徑6米,長(zhǎng)18米的巨型管道,組成3個(gè)等邊六角形,六角形中用高壓充氣建立18米高的巨大圓艙,人員設(shè)備皆可容納在管道或圓艙中。第四階段開采利用月巖中氧、鋁、鐵、鈦、硅等資源,制取生活用氧及擴(kuò)建月球基地所需的金屬、玻璃等原材料。
科學(xué)應(yīng)用國(guó)際公司根據(jù)門德爾計(jì)劃第四階段作了相應(yīng)的研究,其結(jié)果是令人樂觀的:一座重量為1噸的小型試驗(yàn)型化工廠,在1年中可把10噸以上的月巖加工成氧、金屬和玻璃。
門德爾的整個(gè)計(jì)劃需耗資上千億美元,人類必須不間斷地努力100年才能完成。
小結(jié):可見,建設(shè)月球基地是非常不容易的事。但月球環(huán)境引力小、真空、無(wú)菌、磁場(chǎng)小、溫差大、晝夜交替周期長(zhǎng),加上地質(zhì)條件特殊、具備地球原材料資源等特點(diǎn),月球基地有望成為人類在地球外星體上建立的第一個(gè)活動(dòng)場(chǎng)所。預(yù)計(jì)在未來(lái)20年內(nèi)人類將重返月球,利用空間航天基地進(jìn)行地月軌道運(yùn)輸船的組裝維護(hù),最終建成月球基地。
●板書設(shè)計(jì)
函數(shù)對(duì)稱性的探究
函數(shù)對(duì)稱性的探究
紹興縣越崎中學(xué)數(shù)學(xué)組徐民江
函數(shù)是中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的主線,是中學(xué)數(shù)學(xué)的核心內(nèi)容,也是整個(gè)高中數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。函數(shù)的性質(zhì)是競(jìng)賽和高考的重點(diǎn)與熱點(diǎn),函數(shù)的對(duì)稱性是函數(shù)的一個(gè)基本性質(zhì),對(duì)稱關(guān)系不僅廣泛存在于數(shù)學(xué)問題之中,而且利用對(duì)稱性往往能更簡(jiǎn)捷地使問題得到解決,對(duì)稱關(guān)系還充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)之美。本文擬通過函數(shù)自身的對(duì)稱性和不同函數(shù)之間的對(duì)稱性這兩個(gè)方面來(lái)探討函數(shù)與對(duì)稱有關(guān)的性質(zhì)。
一、函數(shù)自身的對(duì)稱性探究
定理1.函數(shù)y=f(x)的圖像關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對(duì)稱的充要條件是
f(x)+f(2a-x)=2b
證明:(必要性)設(shè)點(diǎn)P(x,y)是y=f(x)圖像上任一點(diǎn),∵點(diǎn)P(x,y)關(guān)于點(diǎn)A(a,b)的對(duì)稱點(diǎn)P‘(2a-x,2b-y)也在y=f(x)圖像上,∴2b-y=f(2a-x)
即y+f(2a-x)=2b故f(x)+f(2a-x)=2b,必要性得證。
(充分性)設(shè)點(diǎn)P(x0,y0)是y=f(x)圖像上任一點(diǎn),則y0=f(x0)
∵f(x)+f(2a-x)=2b∴f(x0)+f(2a-x0)=2b,即2b-y0=f(2a-x0)。
故點(diǎn)P‘(2a-x0,2b-y0)也在y=f(x)圖像上,而點(diǎn)P與點(diǎn)P‘關(guān)于點(diǎn)A(a,b)對(duì)稱,充分性得征。
推論:函數(shù)y=f(x)的圖像關(guān)于原點(diǎn)O對(duì)稱的充要條件是f(x)+f(-x)=0
定理2.函數(shù)y=f(x)的圖像關(guān)于直線x=a對(duì)稱的充要條件是
f(a+x)=f(a-x)即f(x)=f(2a-x)(證明留給讀者)
推論:函數(shù)y=f(x)的圖像關(guān)于y軸對(duì)稱的充要條件是f(x)=f(-x)
定理3.①若函數(shù)y=f(x)圖像同時(shí)關(guān)于點(diǎn)A(a,c)和點(diǎn)B(b,c)成中心對(duì)稱(a≠b),則y=f(x)是周期函數(shù),且2|a-b|是其一個(gè)周期。
②若函數(shù)y=f(x)圖像同時(shí)關(guān)于直線x=a和直線x=b成軸對(duì)稱(a≠b),則y=f(x)是周期函數(shù),且2|a-b|是其一個(gè)周期。
③若函數(shù)y=f(x)圖像既關(guān)于點(diǎn)A(a,c)成中心對(duì)稱又關(guān)于直線x=b成軸對(duì)稱(a≠b),則y=f(x)是周期函數(shù),且4|a-b|是其一個(gè)周期。
①②的證明留給讀者,以下給出③的證明:
∵函數(shù)y=f(x)圖像既關(guān)于點(diǎn)A(a,c)成中心對(duì)稱,
∴f(x)+f(2a-x)=2c,用2b-x代x得:
f(2b-x)+f[2a-(2b-x)]=2c………………(*)
又∵函數(shù)y=f(x)圖像直線x=b成軸對(duì)稱,
∴f(2b-x)=f(x)代入(*)得:
f(x)=2c-f[2(a-b)+x]…………(**),用2(a-b)-x代x得
f[2(a-b)+x]=2c-f[4(a-b)+x]代入(**)得:
f(x)=f[4(a-b)+x],故y=f(x)是周期函數(shù),且4|a-b|是其一個(gè)周期。
二、不同函數(shù)對(duì)稱性的探究
定理4.函數(shù)y=f(x)與y=2b-f(2a-x)的圖像關(guān)于點(diǎn)A(a,b)成中心對(duì)稱。
定理5.①函數(shù)y=f(x)與y=f(2a-x)的圖像關(guān)于直線x=a成軸對(duì)稱。
②函數(shù)y=f(x)與a-x=f(a-y)的圖像關(guān)于直線x+y=a成軸對(duì)稱。
③函數(shù)y=f(x)與x-a=f(y+a)的圖像關(guān)于直線x-y=a成軸對(duì)稱。
定理4與定理5中的①②證明留給讀者,現(xiàn)證定理5中的③
設(shè)點(diǎn)P(x0,y0)是y=f(x)圖像上任一點(diǎn),則y0=f(x0)。記點(diǎn)P(x,y)關(guān)于直線x-y=a的軸對(duì)稱點(diǎn)為P‘(x1,y1),則x1=a+y0,y1=x0-a,∴x0=a+y1,y0=x1-a代入y0=f(x0)之中得x1-a=f(a+y1)∴點(diǎn)P‘(x1,y1)在函數(shù)x-a=f(y+a)的圖像上。
同理可證:函數(shù)x-a=f(y+a)的圖像上任一點(diǎn)關(guān)于直線x-y=a的軸對(duì)稱點(diǎn)也在函數(shù)y=f(x)的圖像上。故定理5中的③成立。
推論:函數(shù)y=f(x)的圖像與x=f(y)的圖像關(guān)于直線x=y成軸對(duì)稱。
三、三角函數(shù)圖像的對(duì)稱性列表
函數(shù)
對(duì)稱中心坐標(biāo)
對(duì)稱軸方程
y=sinx
(kπ,0)
x=kπ+π/2
y=cosx
(kπ+π/2,0)
x=kπ
y=tanx
(kπ/2,0)
無(wú)
注:①上表中k∈Z
②y=tanx的所有對(duì)稱中心坐標(biāo)應(yīng)該是(kπ/2,0),而在岑申、王而冶主編的浙江教育出版社出版的21世紀(jì)高中數(shù)學(xué)精編第一冊(cè)(下)及陳兆鎮(zhèn)主編的廣西師大出版社出版的高一數(shù)學(xué)新教案(修訂版)中都認(rèn)為y=tanx的所有對(duì)稱中心坐標(biāo)是(kπ,0),這明顯是錯(cuò)的。
四、函數(shù)對(duì)稱性應(yīng)用舉例
例1:定義在R上的非常數(shù)函數(shù)滿足:f(10+x)為偶函數(shù),且f(5-x)=f(5+x),則f(x)一定是()(第十二屆希望杯高二第二試題)
(A)是偶函數(shù),也是周期函數(shù)(B)是偶函數(shù),但不是周期函數(shù)
(C)是奇函數(shù),也是周期函數(shù)(D)是奇函數(shù),但不是周期函數(shù)
解:∵f(10+x)為偶函數(shù),∴f(10+x)=f(10-x).
∴f(x)有兩條對(duì)稱軸x=5與x=10,因此f(x)是以10為其一個(gè)周期的周期函數(shù),∴x=0即y軸也是f(x)的對(duì)稱軸,因此f(x)還是一個(gè)偶函數(shù)。
故選(A)
例2:設(shè)定義域?yàn)镽的函數(shù)y=f(x)、y=g(x)都有反函數(shù),并且f(x-1)和g-1(x-2)函數(shù)的圖像關(guān)于直線y=x對(duì)稱,若g(5)=1999,那么f(4)=()。
(A)1999;(B)2000;(C)2001;(D)2002。
解:∵y=f(x-1)和y=g-1(x-2)函數(shù)的圖像關(guān)于直線y=x對(duì)稱,
∴y=g-1(x-2)反函數(shù)是y=f(x-1),而y=g-1(x-2)的反函數(shù)是:y=2+g(x),∴f(x-1)=2+g(x),∴有f(5-1)=2+g(5)=2001
故f(4)=2001,應(yīng)選(C)
例3.設(shè)f(x)是定義在R上的偶函數(shù),且f(1+x)=f(1-x),當(dāng)-1≤x≤0時(shí),
f(x)=-x,則f(8.6)=_________(第八屆希望杯高二第一試題)
解:∵f(x)是定義在R上的偶函數(shù)∴x=0是y=f(x)對(duì)稱軸;
又∵f(1+x)=f(1-x)∴x=1也是y=f(x)對(duì)稱軸。故y=f(x)是以2為周期的周期函數(shù),∴f(8.6)=f(8+0.6)=f(0.6)=f(-0.6)=0.3
例4.函數(shù)y=sin(2x+)的圖像的一條對(duì)稱軸的方程是()(92全國(guó)高考理)(A)x=-(B)x=-(C)x=(D)x=
解:函數(shù)y=sin(2x+)的圖像的所有對(duì)稱軸的方程是2x+=k+
∴x=-,顯然取k=1時(shí)的對(duì)稱軸方程是x=-故選(A)例5.設(shè)f(x)是定義在R上的奇函數(shù),且f(x+2)=-f(x),當(dāng)0≤x≤1時(shí),
f(x)=x,則f(7.5)=()(A)0.5(B)-0.5(C)1.5(D)-1.5解:∵y=f(x)是定義在R上的奇函數(shù),∴點(diǎn)(0,0)是其對(duì)稱中心;
又∵f(x+2)=-f(x)=f(-x),即f(1+x)=f(1-x),∴直線x=1是y=f(x)對(duì)稱軸,故y=f(x)是周期為2的周期函數(shù)?!鄁(7.5)=f(8-0.5)=f(-0.5)=-f(0.5)=-0.5故選(B)
環(huán)境問題概述
一位優(yōu)秀的教師不打無(wú)準(zhǔn)備之仗,會(huì)提前做好準(zhǔn)備,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境,幫助高中教師營(yíng)造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢?經(jīng)過搜索和整理,小編為大家呈現(xiàn)“環(huán)境問題概述”,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書[湘教版]–選修6
1.2環(huán)境問題概述
[教學(xué)目標(biāo)]
(一)知識(shí)與技能
1.了解環(huán)境問題的概念及分類。
2.說(shuō)出環(huán)境問題產(chǎn)生的主要原因及危害。
3.歸納當(dāng)前人類所面臨的主要環(huán)境問題。
(二)過程與方法
1.掌握分析材料、歸納總結(jié)的方法。
2.通過對(duì)環(huán)境問題的現(xiàn)象、原因、結(jié)果的討論,啟發(fā)學(xué)生學(xué)會(huì)思考問題的方法,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
3.通過對(duì)本地區(qū)某一突出環(huán)境問題的調(diào)查,使學(xué)生掌握對(duì)地理現(xiàn)象的調(diào)查方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.通過對(duì)環(huán)境問題的產(chǎn)生原因及危害的學(xué)習(xí),使學(xué)生學(xué)會(huì)用科學(xué)的、辯證的、全面的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)環(huán)境的變化。
2.通過對(duì)環(huán)境問題的產(chǎn)生原因及危害的學(xué)習(xí),使學(xué)生樹立正確的環(huán)境倫理觀,認(rèn)識(shí)人類與環(huán)境的密切關(guān)系,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境問題的危機(jī)感、緊迫感和責(zé)任感。
3.通過對(duì)本地區(qū)某一突出環(huán)境問題的調(diào)查,使學(xué)生切身地感受到協(xié)調(diào)人類與環(huán)境間的關(guān)系是時(shí)代的需要。
[教學(xué)重點(diǎn)]環(huán)境問題的產(chǎn)生與危害
[教學(xué)難點(diǎn)]根據(jù)所得到的環(huán)境問題信息分析其原因和危害
[教學(xué)媒體與教具]利用多媒體手段展示文字、圖片、影像等
[課時(shí)安排]2課時(shí)
[講授過程]
第一課時(shí)
環(huán)境問題是學(xué)生平常生活中或多或少都能遇到的問題。請(qǐng)你說(shuō)說(shuō),你生活的環(huán)境中存在有哪些環(huán)境問題?什么是環(huán)境問題?
第二節(jié)環(huán)境問題概述
一、環(huán)境問題的概念及分類
凡是對(duì)人類及其他生物的生存和發(fā)展造成影響和破壞的問題都稱為環(huán)境問題。
是什么原因引起環(huán)境問題的?環(huán)境問題都是由人為因素引起的嗎?
產(chǎn)生環(huán)境問題的原因既有自然原因,又有人為原因。由于產(chǎn)生環(huán)境問題的原因不同,環(huán)境問題可分為兩大類——原生環(huán)境問題和次生環(huán)境問題。其中,由自然力或自然因素引起的環(huán)境問題稱為原生環(huán)境問題,由人類活動(dòng)引起的環(huán)境問題稱為次生環(huán)境問題。
下列環(huán)境問題哪些屬于原生環(huán)境問題,哪些屬于次生環(huán)境問題?說(shuō)出你的判斷理由。
(1)火山噴發(fā)造成的大氣污染………………………()
(2)不適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)灌溉引起的土地退化……………()
(3)地震破壞引的水體污染………………………()
(4)森林的亂砍濫伐、草原的過度放牧造成的荒漠化…………()
(5)捕殺動(dòng)物造成動(dòng)物種群減少…………………()
(1)火山噴發(fā)造成的大氣污染……………………(原生環(huán)境問題)
(2)不適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)灌溉引起的土地退化…………………………(次生環(huán)境問題)
(3)地震破壞引起的水體污染……………………………………(原生環(huán)境問題)
(4)森林的亂砍濫伐、草原的過度放牧造成的荒漠化…………(次生環(huán)境問題)
(5)捕殺動(dòng)物造成動(dòng)物種群減少…………………………………(次生環(huán)境問題)
環(huán)境問題就是環(huán)境污染嗎?
不是的,次生環(huán)境問題又分環(huán)境污染和生態(tài)破壞兩大類。
哪些環(huán)境問題屬于環(huán)境污染?哪些屬于生態(tài)破壞?
環(huán)境污染是指由于人類在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活消費(fèi)過程中向自然界排放的、超過了自然環(huán)境的容納和自凈能力,使環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化而引起的環(huán)境問題。如水體枵染、大氣污染、固體廢棄物污染和噪聲污等。生態(tài)破壞是指人類不合理開發(fā)利用資源而引起的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化或自然資源枯竭的環(huán)境問題。如森林毀滅、荒漠化、水土流失、草原退化和生物多樣性減少等。
當(dāng)今社會(huì)中,環(huán)境問題的產(chǎn)生主要是自然原因還是人為原因引起的呢?
二、環(huán)境問題產(chǎn)生的原因與危害
大多數(shù)環(huán)境問題是由人為因素引起的,是由經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系不協(xié)調(diào)而引起的。
閱讀課本第5~7頁(yè)內(nèi)容,回答以下問題:
1.環(huán)境問題產(chǎn)生的原因有哪些?
2.環(huán)境污染和生態(tài)破壞的危害的主要表現(xiàn)有哪些?
1.環(huán)境問題產(chǎn)生的原因有:①工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響;②人口的高速增長(zhǎng)的影響;③科學(xué)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的負(fù)面影響。
2.環(huán)境污染和生態(tài)破壞的危害的主要表現(xiàn)是:①威脅生態(tài)平衡;②危害人類健康;③直接制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
閱讀課本第5頁(yè)的閱讀材料,說(shuō)明工業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。
工業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響既有有利影響,又有不利影響:
有利影響:增強(qiáng)人類對(duì)環(huán)境的改造和控制能力
不利影響:對(duì)資源的大量開發(fā)利用,造成自然生態(tài)的嚴(yán)重破壞,產(chǎn)生的“三廢”污染了環(huán)境。
讀圖1-2,分析以下兩個(gè)問題:
(1)“圖l—2世界人口l804—1999年增長(zhǎng)示意”說(shuō)明了什么問題?
(2)它將產(chǎn)生哪些后果?為什么會(huì)出現(xiàn)這些后果?可采取哪些措施?
(1)世界人口呈高速增長(zhǎng)趨勢(shì),每增加l0億人口所用的時(shí)間迅速減少。
(2)人口急劇膨脹對(duì)環(huán)境造成巨大的沖擊,表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)受到干擾和破壞,二是環(huán)境污染加劇。
原因:隨著人口的增加和生活水平的提高,一方面,對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的需求急劇增加,對(duì)土地的占用、對(duì)其他各婁資源和能源的消耗在不斷擴(kuò)大;另一方面,生產(chǎn)規(guī)模和消費(fèi)規(guī)模的擴(kuò)大,生產(chǎn)和消費(fèi)中排放的廢棄物也在不斷增多。因此,隨著人口增加,資源需求與資源短缺的矛盾逐漸加劇,生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的壓力更大,任務(wù)也更艱巨。
措施:控制人口增長(zhǎng),提高人口素質(zhì)。并且后者更重要。
那么,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為什么會(huì)造成環(huán)境問題的產(chǎn)生呢?
科學(xué)技術(shù)進(jìn)步不但為人類帶來(lái)文明,也帶來(lái)了許多的環(huán)境問題,如隨著先進(jìn)生產(chǎn)工具的使用,人類活動(dòng)空間的擴(kuò)大,廢舊物資的增加等等,對(duì)環(huán)境的破壞力都隨之增強(qiáng)。如:獵捕工具的改進(jìn),導(dǎo)致大量動(dòng)物資源瀕臨滅絕;淘汰的電子產(chǎn)品形成的垃圾,威脅著人類的健康。
閱讀課本第6頁(yè)閱讀材料“電子垃圾帶來(lái)的環(huán)境問題”。
回想自己身邊所遇到的環(huán)境問題,請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)還有哪些因素也會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問題。環(huán)境污染和生態(tài)破壞還有哪些危害表現(xiàn)?
調(diào)查你生活的地區(qū)有哪些突出的環(huán)境問題,分析其產(chǎn)生的原因以及所帶來(lái)的危害。
第二課時(shí)
人類在創(chuàng)造物質(zhì)文明和精神文明的同時(shí),也造成了許多環(huán)境問題。全球氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨危害、生物多樣性減少、全球水資源危機(jī)、水土流失與荒漠化,都成為制約人類生存與發(fā)展的不利因素,同時(shí)也是當(dāng)前人類社會(huì)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。
三、當(dāng)前人類面臨的主要環(huán)境問題
當(dāng)前人類面臨的主要環(huán)境問題主要包括三個(gè)方面:環(huán)境污染、生態(tài)破壞、突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件。
1.全球性的大氣環(huán)境污染
閱讀課本8~10頁(yè)內(nèi)容,回答以下問題:
1.全球變暖的原因及危害
2.什么是酸雨?酸雨有哪些危害?世界有哪三大酸雨危害區(qū)?
3.臭氧層遭破壞的原因及危害
原因危害
全球變暖人類大量燃燒礦物燃料,向大氣排放了大量的溫室氣體,再加上毀林,導(dǎo)致大氣中的溫室氣體增多,溫室效應(yīng)不斷增強(qiáng)全球變暖導(dǎo)致南、北極地區(qū)部分冰川融化,加上海水受熱膨脹,導(dǎo)致海平面上升。
酸雨人類大量燃燒礦物燃料,向大氣中排放過量的酸性氣體酸雨對(duì)水生生物、農(nóng)作物、森林的生長(zhǎng)發(fā)育都會(huì)產(chǎn)生危害,它還腐蝕建筑物,在某些情況下對(duì)人體健康造成直接損害。
臭氧層遭破壞造成臭氧損耗的主要原因是人類在工業(yè)生產(chǎn)過程中向大氣排放了過量消耗臭氧的物質(zhì)——氟氯烴等。臭氧層的破壞,會(huì)使其吸收紫外線的能力大大減弱,給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害。
2.酸雨(Acidrain)是指大氣降水中酸堿度(pH)低于5.6的雨、雪或其他形式的降水。
世界上有三大酸雨區(qū),主要集中在歐洲、北美洲和我國(guó)南方。
我國(guó)酸雨主要的分布地區(qū)有四川、重慶、湖南、湖北、江西等省(市)
①全球氣候變暖,除了造成海平面上升外,還可能產(chǎn)生哪些危害?
②為什么歐洲、北美洲和我國(guó)的南方成為世界上三大酸雨區(qū)?
第①題全球變暖的危害可啟發(fā)學(xué)生從農(nóng)業(yè)生產(chǎn),水資源的變化,氣候要素變化等方面考慮;
第②題可提示學(xué)生從酸性氣體的排放、地形、氣候等自然要素方面考慮
2.大面積的生態(tài)破壞
大面積的生態(tài)破壞主要包括植被破壞、生物多樣性減少、水土流失和土地荒漠化等。
討論造成植被破壞、生物多樣性減少、水土流失和土地荒漠化的主要原因以及帶來(lái)的危害。
主要原因主要危害
植被破壞濫砍濫伐、森林火災(zāi)等森林資源減少、生物多樣性減少、氣候變干、洪澇災(zāi)害加劇等。
生物多樣性減少生態(tài)環(huán)境的破壞,資源的過度開發(fā),環(huán)境污染和外來(lái)物種入侵等原因生物資源減少,珍稀物種減少。
水土流失與降水、土壤、植被破壞有關(guān)。水土流失不但使土壤中的有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分損失,而且破壞了土壤結(jié)構(gòu)。
土地荒漠化氣候變化和人類活動(dòng)等因素造成的土地退化?;哪臄U(kuò)展使可利用的土地面積縮小,土地產(chǎn)出減少,土地養(yǎng)育人口的能力降低,成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問題。
突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件也是造成全球性環(huán)境問題的主要原因之一。例如前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生的核泄漏事故、我國(guó)重慶川東油田特大井噴事故等,就屬于突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件。
3.突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件
閱讀課本第13頁(yè)閱讀材料“川東油田特大井噴事故”,歸納突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件的特點(diǎn)。
突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件具有兩個(gè)特點(diǎn):一是事故帶有突發(fā)性,往往使當(dāng)?shù)鼐用疋Р患胺溃欢鞘鹿饰廴痉秶螅:?yán)重,經(jīng)濟(jì)損失巨大。
環(huán)境問題因果關(guān)系竟答
根據(jù)上面提到的環(huán)境問題,利用活動(dòng)卡——因果關(guān)系卡片,反映這些環(huán)境問題發(fā)生的原因、過程和結(jié)果,深入了解其規(guī)律,通過竟答活動(dòng),促進(jìn)對(duì)環(huán)境和環(huán)境保護(hù)有更深層次的認(rèn)識(shí)。
活動(dòng)方式:
(1)將全班分為若干小組,將混合好的卡片均分給各組。
(2)各組閱讀、討論卡片內(nèi)容,然后各持一卡準(zhǔn)備應(yīng)答。
(3)各組依次宣讀本組“現(xiàn)象卡”。每宣讀一張“現(xiàn)象卡”,其他各組成員(有時(shí)是本組成員)應(yīng)立即找出相應(yīng)“結(jié)果卡”、“原固卡”及“實(shí)例卡”并宣讀。(注意,通常每一現(xiàn)象卡含有2-3張相同“結(jié)果卡”、“原因卡”及“實(shí)例卡”。)
(4)各組將“現(xiàn)象卡”宣讀完畢后,若還有“實(shí)例卡”則繼續(xù)按組依次宣讀,使各組的“實(shí)例卡”與相應(yīng)的“原因卡”吻合。
(5)待各組“現(xiàn)象卡”宣讀完畢后,按照其每個(gè)現(xiàn)象的因果關(guān)系重新分組,各組重新宣讀該套“結(jié)果卡”、“原因卡”及“實(shí)例卡”。討論它們的因果關(guān)系和防治措施。
計(jì)分方法:
各組起始分100分,答對(duì)加加分,若不能正確地持相應(yīng)“結(jié)果卡”、“厚因卡”及“實(shí)例卡”應(yīng)答,則倒扣10分。搶答結(jié)束,統(tǒng)計(jì)各組的積分,對(duì)該班活動(dòng)的優(yōu)勝者給予獎(jiǎng)勵(lì)。
第二節(jié)環(huán)境問題概述
一、環(huán)境問題的概念及分類
1.環(huán)境問題的概念
2.環(huán)境問題的分類
原生環(huán)境問題——自然力或自然因素
次生環(huán)境問題——資源
二、環(huán)境問題產(chǎn)生的原因與危害
1.環(huán)境問題產(chǎn)生的原因
①工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響
②人口的高速增長(zhǎng)的影響
③科學(xué)技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的負(fù)面影響
2.環(huán)境污染和生態(tài)破壞的危害的主要表現(xiàn)
①威脅生態(tài)平衡
②危害人類健康
③直接制約經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展
三、當(dāng)前人類面臨的主要環(huán)境問題
1.全球性的環(huán)境污染
2.大面積的生態(tài)破壞
3.突發(fā)性的嚴(yán)重污染事件
變化率問題
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為高中教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),減輕高中教師們?cè)诮虒W(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢?下面是小編為大家整理的“變化率問題”,供大家借鑒和使用,希望大家分享!
3.1.1變化率問題
教學(xué)目標(biāo)知道平均變化率的定義。
會(huì)用公式來(lái)計(jì)算函數(shù)在指定區(qū)間上的平均變化率。
教學(xué)重點(diǎn):平均變化率的含義
教學(xué)難點(diǎn):會(huì)用公式來(lái)計(jì)算函數(shù)在指定區(qū)間上的平均變化率。
教學(xué)過程:
情景導(dǎo)入:
展示目標(biāo):知道平均變化率的定義。
會(huì)用公式來(lái)計(jì)算函數(shù)在指定區(qū)間上的平均變化率。
檢查預(yù)習(xí):見學(xué)案
合作探究:
探究任務(wù)一:
問題1:氣球膨脹率,求平均膨脹率
吹氣球時(shí),隨著氣球內(nèi)空氣容量的增加,氣球的半徑增加得越來(lái)越慢.從數(shù)學(xué)的角度如何描述這種現(xiàn)象?
問題2;:在高臺(tái)跳水運(yùn)動(dòng)中,,運(yùn)動(dòng)員相對(duì)于水面的高度h(單位:m)與起跳后的時(shí)間t(單位:s)存在函數(shù)關(guān)系h(t)=-4.9t2+6.5t+10.如何用運(yùn)動(dòng)員在某些時(shí)間段內(nèi)的平均速度粗略地描述其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?
交流展示:學(xué)生交流探究結(jié)果,并完成學(xué)案。
精講精練:
例1過曲線上兩點(diǎn)和作曲線的割線,求出當(dāng)時(shí)割線的斜率.
例2已知函數(shù),分別計(jì)算在下列區(qū)間上的平均變化率:
(1)[1,3];
(2)[1,2];
(3)[1,1.1];
(4)[1,1.001]
有效訓(xùn)練
練1.某嬰兒從出生到第12個(gè)月的體重變化如圖所示,試分別計(jì)算從出生到第3個(gè)月與第6個(gè)月到第12個(gè)月該嬰兒體重的平均變化率.
練2.已知函數(shù),,分別計(jì)算在區(qū)間[-3,-1],[0,5]上及的平均變化率.
反思總結(jié)
1.函數(shù)的平均變化率是
2.求函數(shù)的平均變化率的步驟:
(1)求函數(shù)值的增量
(2)計(jì)算平均變化率
當(dāng)堂檢測(cè)
1.在內(nèi)的平均變化率為()
A.3B.2C.1D.0
2.設(shè)函數(shù),當(dāng)自變量由改變到時(shí),函數(shù)的改變量為()
A.B.
C.D.
3.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律,則在時(shí)間中,相應(yīng)的平均速度為()
A.B.
C.D.
4.已知,從到的平均速度是_______
5.在附近的平均變化率是____
6、已知函數(shù)的圖象上一點(diǎn)(1,1)及鄰近一點(diǎn)(1+,)),求
【板書設(shè)計(jì)】:略
【作業(yè)布置】:略