美国STEM课程Touchdown 宇宙飞船着陆
飞船安全着陆的教学设计
飞船安全着陆的教学设计第一篇：飞船安全着陆的教学设计教学目标：1.综合运用力学、形状与结构、材料特征等科学知识，结合数学、工程设计、制作等领域相关知识，完成飞船安全着陆这一项目。
2.利用多种材料，按规定时间完成项目。
经历从任务到设计、测试并完善设计直至测试成功的科学探究过程，经历反复测试并改进的工程设计和制作过程。
3.激发对航天领域的浓厚兴趣。
培养面对失败不畏惧、不怕困难，坚持不断探索的精神。
设计理念：围绕宇宙飞船如何安全着陆这一任务展开，体现了科学、技术、工程、数学这四个领域内学科知识和技能的整合。
使学生学习的零碎知识变成一个互相联系统一的整体，提高学生综合解决实际问题的能力。
教学背景：学生在了解好奇号登陆火星后，激发了研究飞船安全着陆的浓厚兴趣。
这是《飞船安全着陆》的第二课。
学生在经历上节课的初步设计到制作再到测试，发现不容易成功，推动项目前进。
教学难点：运用材料特征、改变材料形状与结构、空气阻力等方式实现减震。
教学材料：每组材料：塑料袋、气球、A4纸、硬纸、木棍、吸管、海绵、塑料泡沫、导学单。
学习过程：一、回顾项目主题任务、项目开展进程1．回顾项目主题的任务：设计一个能安全着陆的宇宙飞船，从1.2米的高处落下，保证宇宙飞船不翻倒以及机器人不会从飞船中掉落。
用塑料杯代表飞船，弹力球代表机器人。
2．强调要求：不允许通过将“机器人”密封在纸杯中的方式防止他不掉落。
不能干扰飞船内部结构。
3.回顾经历了工程设计中的初步设计—制作—测试。
二、评价上一阶段的作品，暴露设计中的问题引导学生评价自己的作品，思考材料的作用，以及失败的原因。
捕捉学生的已有科学概念：空气阻力要大、底部大才能稳、缓冲减震等。
三、完善设计、再测试1.用彩笔修改、完善设计方案。
简单写一写改进的理由。
2.改进后再测试。
同样测试五次，若纸杯均未翻到，乒乓球均未掉出纸杯，即算成功。
3．利用更多的材料修改设计。
根据每样材料的价格以及预算，合理选择材料，保证金额在规定数额内，完成后要记录总共花费。
宇宙飞船返回舱着陆原理
宇宙飞船返回舱着陆原理一、引言宇宙飞船返回舱着陆是指宇宙飞船在完成任务后，返回地球并着陆的过程。
这个过程中涉及到多种原理和技术，本文将对其进行详细的介绍。
二、返回舱结构宇宙飞船的返回舱通常由两部分组成：外壳和内部设备。
外壳通常由热防护材料制成，以保证在高速进入大气层时不被烧毁。
内部设备包括了遥测系统、降落伞系统、姿态控制系统等。
三、进入大气层当宇宙飞船完成任务后，需要通过发动机或者重力助推器将自身速度降至适合进入大气层的速度范围内。
然后通过姿态控制系统调整自身角度，使得底部朝向前方，以便更好地抵抗空气阻力。
四、空气动力学效应当宇宙飞船进入大气层时，会产生空气动力学效应。
这些效应包括了升力和阻力等。
升力是指垂直于运动方向的向上的力，而阻力则是指与运动方向相反的力。
为了保证宇宙飞船能够安全着陆，需要通过姿态控制系统调整自身角度，以便更好地抵抗空气阻力。
五、热防护当宇宙飞船进入大气层时，由于空气摩擦和压缩产生的高温会使得外壳表面温度升高到数千度以上。
因此，需要在外壳表面涂覆热防护材料来保护内部设备不受损坏。
六、降落伞系统当宇宙飞船降低速度至一定程度时，需要通过降落伞系统来减速并进行着陆。
降落伞系统通常由多个降落伞组成，并通过遥测系统控制其展开和收回。
七、着陆当宇宙飞船减速至一定程度时，可以通过火箭发动机或者脚底喷射器来进行最后的着陆操作。
这个过程中需要精确控制火箭发动机或者脚底喷射器的输出来保证着陆的平稳和安全。
八、结论综上所述，宇宙飞船返回舱着陆过程中涉及到多种原理和技术，包括了姿态控制、空气动力学效应、热防护、降落伞系统和着陆操作等。
这些原理和技术的精确控制和协同作用是保证宇宙飞船能够安全着陆的关键。
美国航天器着陆实验报告
一、实验背景自1972年12月阿波罗17号载人登月任务以来，美国航天器已时隔50多年再次踏上月球。
此次实验由美国直觉机器公司研发的月球着陆器“奥德修斯”执行，旨在测试月球着陆技术、开展科学探测，并为未来深空探索奠定基础。
二、实验目标1. 测试奥德修斯着陆器的精准着陆技术。
2. 研究着陆器的发动机羽流与月球表面的相互作用。
3. 开展射电天文观测，探寻宇宙奥秘。
4. 研究太空天气与月球表面的相互作用。
5. 评估奥德修斯着陆器的通信与导航能力。
三、实验过程1. 发射准备：奥德修斯着陆器于2024年2月15日从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，搭载其上的火箭为美国太空探索技术公司的猎鹰9号。
2. 发射过程：发射约一小时后，美国航天局确认着陆器与火箭分离，继续飞向月球。
3. 飞行过程：奥德修斯着陆器在飞行过程中，进行了多次姿态调整和轨道修正，确保准确到达预定着陆点。
4. 着陆过程：2月22日，奥德修斯着陆器成功降落在月球南极附近的一个陨石坑中，实现了精准着陆。
5. 科学探测：着陆后，奥德修斯着陆器开始执行科学探测任务，包括射电天文观测、太空天气监测、月球表面物质分析等。
四、实验结果1. 精准着陆：奥德修斯着陆器成功实现了在月球南极陨石坑的精准着陆，为未来月球基地建设提供了宝贵经验。
2. 发动机羽流与月球表面相互作用：实验结果显示，奥德修斯着陆器的发动机羽流对月球表面产生了较小的影响，表明着陆器在设计和运行过程中充分考虑了月球环境的特殊性。
3. 射电天文观测：奥德修斯着陆器成功开展了射电天文观测，为研究宇宙起源和演化提供了重要数据。
4. 太空天气监测：实验结果表明，月球表面也存在太空天气现象，如太阳风、太阳粒子等，对月球基地建设和航天器运行具有重要影响。
5. 通信与导航能力：奥德修斯着陆器在月球表面的通信与导航能力得到验证，为未来月球基地建设和航天器运行提供了保障。
五、实验总结美国航天器“奥德修斯”着陆实验取得了圆满成功，实现了多项科学目标。
飞船降落教案设计说明模板
一、教学目标1. 知识目标：了解飞船降落的基本原理和过程，掌握飞船降落的各项技术措施。
2. 能力目标：培养学生观察、分析、解决问题的能力，提高学生的科学素养。
3. 情感目标：激发学生对航天事业的兴趣，培养学生的爱国主义情感。
二、教学重点与难点1. 教学重点：飞船降落的基本原理、过程以及各项技术措施。
2. 教学难点：飞船降落过程中如何确保航天员安全，以及各项技术措施的原理。
三、教学过程1. 导入新课通过播放航天飞船降落过程的视频，激发学生的兴趣，引导学生思考飞船降落过程中遇到的问题。
2. 课堂讲解（1）飞船降落的基本原理讲解飞船进入大气层后的受力情况，以及如何通过减速伞、主伞等设备降低飞船速度。
（2）飞船降落的过程详细讲解飞船降落过程中的各个阶段，如大气层外、大气层内、降落伞展开、缓冲座椅启动等。
（3）飞船降落的技术措施介绍飞船降落过程中使用的各项技术措施，如降落伞、反推火箭、缓冲座椅等。
3. 课堂讨论引导学生讨论飞船降落过程中如何确保航天员安全，以及各项技术措施的原理。
4. 实践活动组织学生进行飞船降落实验，模拟飞船降落过程，加深学生对知识的理解。
5. 总结与反思回顾本节课所学内容，引导学生总结飞船降落的要点，并对本节课进行反思。
四、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、讨论积极性等。
2. 实践活动：评估学生在实践活动中的表现，如实验操作、问题解决等。
3. 课后作业：布置与飞船降落相关的课后作业，检查学生对知识的掌握程度。
五、教学资源1. 航天飞船降落过程的视频资料。
2. 飞船降落的相关书籍、网络资源。
3. 飞船降落实验所需的器材。
六、教学反思本节课通过讲解、讨论、实践活动等多种形式，使学生了解了飞船降落的基本原理、过程和各项技术措施。
在教学过程中，要注意以下几点：1. 突出重点，讲清难点，确保学生掌握核心知识。
2. 注重培养学生的观察、分析、解决问题的能力。
3. 激发学生对航天事业的兴趣，培养学生的爱国主义情感。
以航模为载体的STEM科教课程介绍及设计案例
以航模为载体的STEM科教课程介绍及设计案例一、课程介绍本课程以航模为载体，旨在帮助学生了解飞行原理、航模制作和应用STEM知识解决实际问题。
通过设计、制造和飞行航模，学生将能够了解到飞行器的设计和工作原理，以及相关的物理、数学、工程和技术知识。
本课程将通过理论讲解、实践操作和项目实践相结合的方式，引导学生进行探究式学习，培养他们的创新思维和解决问题的能力。
二、课程设计案例1. 课程目标- 帮助学生了解飞行器的工作原理和基本原理；- 培养学生的设计能力和手工制作技能；- 促进学生的团队合作精神和沟通能力；- 提高学生的解决问题的能力和创新思维。
2. 课程内容（1）飞行原理的介绍- 通过理论讲解，帮助学生了解飞行器的基本原理和工作过程；- 引导学生进行实验，观察和分析不同类型的飞行器的飞行特点。
（2）航模制作与飞行实践- 教授学生航模的基本结构和原理；- 带领学生进行航模的设计、制造和调试；- 组织学生进行航模飞行实践，让他们亲身体验飞行的乐趣。
（3）STEM知识的应用- 指导学生运用数学、物理、工程和技术知识，解决航模制作和飞行中遇到的问题；- 引导学生进行项目实践，如设计和制作改进型航模，以提升其性能和稳定性。
3. 课程形式本课程将采用理论讲解、实践操作和项目实践相结合的方式进行教学。
在理论讲解环节，老师将介绍相关知识，并通过案例分析和实例演示来帮助学生理解和掌握知识点；在实践操作环节，学生将亲自动手进行航模的制作和飞行实践，并通过反复试验和调整来提升其技能；在项目实践环节，学生将分组进行项目设计和实施，以解决具体问题，提高团队合作精神和解决问题的能力。
三、课程评价本课程以航模为载体，将STEM知识与实际应用相结合，以项目为导向，注重学生的自主探究和实践操作，能够激发学生的兴趣，提高他们的STEM技能。
通过本课程的学习，学生将在航模制作和飞行实践中，提高其动手能力和解决问题的能力，培养其创新思维和团队合作精神，同时也能够加深对STEM知识的理解和运用。
宇宙飞船轨道再入与着陆技术研究
宇宙飞船轨道再入与着陆技术研究随着航天科技的不断发展，宇宙飞船的轨道再入与着陆技术成为航天工程领域的重要研究课题。
在宇宙飞船任务中，轨道再入和着陆环节至关重要，直接关系到宇宙飞船的安全性和可靠性。
本文将以此为主题，探讨宇宙飞船轨道再入与着陆技术的研究进展及未来发展方向。
一、轨道再入技术研究1. 轨道再入原理轨道再入是指宇宙飞船从太空返回地球大气层并最终着陆的过程。
在轨道再入过程中，宇宙飞船需要克服大气层带来的高速飞行和高温高压等极端环境挑战。
为了确保宇宙飞船轨道再入过程的顺利进行，科研人员不断加强在轨道再入原理方面的研究。
他们通过探索热防护技术、气动加热原理等方面的知识，对轨道再入的物理过程有了更深入的理解，为轨道再入技术的提升奠定了基础。
2. 轨道再入试验为了验证轨道再入技术的有效性，科研人员进行了大量的地面模拟试验和实际轨道再入试飞。
通过这些试验，他们不断优化轨道再入方案，提高宇宙飞船的再入准确性和安全性。
同时，科研人员还利用计算机模拟技术对轨道再入过程进行仿真分析，进一步完善轨道再入技术。
二、着陆技术研究1. 着陆控制技术着陆控制技术是保障宇宙飞船安全着陆的关键。
科研人员通过引入自动控制系统、增加降落伞等方式，不断改进宇宙飞船的着陆控制技术。
在宇宙飞船即将着陆时，这些控制系统能够准确控制飞船的速度和姿态，确保宇宙飞船安全落地。
2. 着陆区选择为了提高宇宙飞船的着陆精度和安全性，科研人员需要精心选择着陆区。
他们通过考虑燃料消耗、地形地貌等因素，确定最佳的着陆区位置。
同时，科研人员还利用卫星遥感技术等手段对潜在着陆区进行预先勘测，为宇宙飞船的安全着陆提供数据支持。
三、未来发展展望宇宙飞船轨道再入与着陆技术的研究仍在不断深化和完善之中。
未来，随着航天科技的进步和创新，宇宙飞船的再入与着陆技术将迎来新的发展机遇。
科研人员将进一步拓展热防护材料、提高自动控制系统的精度，不断提升宇宙飞船的再入与着陆性能，为人类探索太空提供更强有力的支持。
[微软模拟飞行2004中文飞行课程] 1-6 着陆 (学员飞行)
![[微软模拟飞行2004中文飞行课程] 1-6 着陆 (学员飞行)](https://img.taocdn.com/s3/m/1ed1abf9f61fb7360b4c6526.png)
课程 6: 着陆—by Rod Machado在飞行员中有句俗话，由于你马上也会成为飞行员，所以也应知道，那就是：“你可以不起飞，但必须降落。
”（takeoffs are optional ; landings are mandatory）飞行员对降落的感觉犹如画家见到一幅美丽的画卷。
当你看到达·芬奇的蒙娜丽莎，一幅赏心悦目的图画便呈现于眼前。
对于飞行员，一次漂亮的降落会给他们同样的满足感。
下面就让我们看看如何在你选择的任何一条跑道上描绘出美丽的图画吧。
?我经常告诉自己的学生，飞机会自己降落（嗯，基本上是这样的）。
飞行员要做的就是调整油门使飞机接近跑道。
下面我们就在脑子里想一想如何操纵飞机着陆吧，或者，换句话说，用你的想象来完成你的第一次着陆。
你的首次（想像的）降落这里，我想让你想象飞机已经对正一条很长的跑道，在离地500英尺高度以65节的速度进近，把油门收至慢车位，然后调整姿态保持速度65节，这大约需要10度的抬头姿态。
如图6-1。
图 6-1当然，你还要想象着稳定飞机并保持速度65节。
现在就到了这次着陆中最精彩的部分了。
设法用慢车以65节的速度保持这个抬头姿态直至接地。
然后会怎么样呢？如果你说飞机会这么着陆，那就对了。
事实上，只要你保持空速65节，飞机几乎是可以自己着陆的。
当然，若跑道上有碳粒的话，定会被碾成钻石。
虽然有些冲击，但这基本上已算是一次降落了。
你的想象和做一次真正漂亮的着陆的唯一不同就是我们所说的着陆前的拉平。
事实上我们并不是直接把飞机飞到地面上。
着陆前还需要拉平。
不，拉平（译者注：在美国叫做flare）可不是让你往窗外扔一根灯棒以示飞机在着陆；而是一个机动，用来改变下滑路线使飞机较平缓地接近跑道。
拉平开始于接地前最后的10-15英尺。
关于它以后将会详述。
现在，你应该已经掌握了做一次漂亮着陆的秘诀了，那就是把绝大多数工作交给飞机。
换句话说，只要飞机稳定并保持适当的空速，你除了保持机翼水平以及调整油门改变下滑道外，就几乎不需要其它操作了。
美国STEM课程Touchdown宇宙飞船着陆市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件
今天要挑战活动内容是改装现有宇宙飞船，让宇宙飞船安全着陆， 而且确保宇航员安全。在测试过程中，尝试不一样方法改进着陆过 程。重复测试并改进过程称之为工程设计过程，这个步骤能帮助你 了解并应用包括主要概念。
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Materials 材料
• Use the tape and materials provided in your team bag to design and improve your
包括科目：科学，工程和数学
• Grade Levels: 4-5
年级：4-5年级
• Next Generation Science Standards: 3-5-ETS1-2
美国新一代科学标准： 3-5-ETS1-2
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Engage: Mission to Mars 活动内容：火星任务
Did you know…Within the next ten years, we may have people living on Mars. Would you go? 你知道吗？在未来十年内，有些人可能会去火星生活，你愿意去火星吗？
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When the apple falls from the tree, Gravity pulls it towards the earth. If we didn’t have Gravity, we would all float and so would the apple. 当苹果从树上掉落，重力将它吸引到地面。如果没有重力，所有物体，包括苹果，都将 是漂浮的。
Touchdown 飞船着陆
STEM课程
Touchdown Lesson
• This STEM lesson could come before or during a science unit of study about Gravity,
Shock-Absorbing , and Air Resistance . 本节STEM课可以出现在科学学科中关于重力、减震和空气阻力的单元的最初或中 间教学时。
今天要挑战的活动内容是改装现有的宇宙飞船，让宇宙飞船安全着 陆，并且保证宇航员的安全。在测试过程中，尝试不同的方法改进 着陆过程。反复测试并改进的过程称之为工程设计过程，这个环节 能帮助你理解并应用涉及的主要概念。
Materials 材料
• Use the tape and materials provided in your team bag to design and improve your
• Shock-Absorbing 减震
Air Resistance 空气阻力
Air exerts a force on an object as it falls, slowing it down. 当物体下落时，会遇到空气产生的力，下落速度减慢。
Gravity is pushing him towards Earth, while Air Resistance pushes upward against him, slowing his rate of fall.
Your challenge today is to improve the design model of your spacecraft so that it will land safely and protect your astronauts when dropped on the floor. As you test your spacecraft, you’ll find ways to make it better. Improving design based on testing is called the engineering design process. Using this process will help you better understand and apply the key concepts.
Motion 运动
A change in position of an object with respect to time. 随着时间的改变，一个物体位置发生改变的过程称为运动。
You may have heard of Newton’s First Law of Motion. It states when something is in motion, it stays in motion, until a force slows it down or stops it. 你可能听过牛顿第一运动定律,任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫 使它改变运动状态为止。
假设我们现在已经选好宇宙飞船在火星的着陆点，现在大家的任务是设计一 个宇宙飞船，它能安全着陆，保证着陆时宇航员的安全和宇宙飞船本身没有 损伤。今天，大家的宇宙飞船模型用杯子替代，杯子内部的三个绒球玩具代 表宇航员。现在大家观察一下现有模型的着陆现象。
Introduce the Challenge 挑战
We create force when we push against each others hands. 当我们双手合十，互推时，即产生力。
Gravity 重力
The force that attracts a body toward the center of the earth, or toward any other physical object. 重力是吸引物体朝地心方向或朝其他物体运动的力。
• Students are in groups of four to facilitate communication and collaboration. • 学生将以4人小组形式进行合作与沟通。
Activity Details 活动介绍
• Subject: Science, Engineering and Math
牢记，当你起跳时，你会弯曲后背和膝盖，用于承受部分能量，使着陆更缓慢。
• What kind of shock absorber can you make, to soften the landing and protect your three
astronauts, using the materials provided?
试想苹果从树上掉落，重力使它下落，苹果持续下落的运动，直到落地停止。大多数苹 果在落地时会撞伤，因为没有外界因素减少或吸收它着陆的力。
Introduce the Challenge 挑战
When we find a landing spot on Mars, we need to design and build a spacecraft that can land there without injuring astronauts or damaging the spacecraft. Your model spacecraft will be this cup. Inside your cup will be three pompoms which represent the astronauts on board. Watch what happens as we drop the spacecraft in it’s current design model.
• Lesson objective is to engage students in activating prior knowledge or checking for
understanding about gravity，shock absorbing and air resistance. 课程目标：回顾先备知识或检查学生对主要概念的理解。
Shock Absorber减震器
A device for absorbing the energy of sudden impulses or shocks in machinery or structures. 减震器是一种装置，用来吸收机械中或其他结构中产生的震动或脉冲。
Think back to the apple falling from the tree. Gravity is pulling the apple towards earth. The apple is in motion until the force of the earth stops it. It will most likely be bruised because there was nothing to absorb the force of the fall.
Key Concepts 主要概念
Understand and use these key concepts when brainstorming the challenge with your team: 当你们小组针对这个具有挑战性的任务进行头脑风暴时，要理解和应用以下几个主要概 念：
• Air Resistance 空气阻力 • Force 力 • Gravity 重力 • Motion 运动
你知道吗？在未来十年内，有人可能会去火星生活，你愿意去火星吗？
Landing on a planet is tricky. Since a spacecraft can go as fast as 18,000 miles per hour (29,000 km per hour), it needs to be able to slow down as it approaches it’s target. Then it needs to land gently. If there are astronauts on board, the spacecraft needs to keep them safe. 宇宙飞船着陆是一件很艰巨的任务。试想，飞行器的运行速度高达18,000英里每 小时（ 29,000千米每小时），飞行器接近目标时，速度需要放缓，着陆要缓慢， 如果飞行器上有宇航员，还要考虑人的安全因素。
涉及科目：科学，工程和数学
• Grade Levels: 4-5
年级：4-5年级
• Next Generation Science Standards: 3-5-ETS1-2
美国新一代科学标准： 3-5-ETS1-2
Engage: Mission to Mars 活动内容：火星任务பைடு நூலகம்
Did you know…Within the next ten years, we may have people living on Mars. Would you go?
重力作用使他向地面下落，这时空气阻力与重力成反方向，使下落速度变缓。
Force力
A force is a push or pull upon an object resulting from the object‘s interaction with another object.
当一个物体接触另一个物体时，产生推或拉的力。