追蹤科技熱點,點燃學習激情——《“嫦娥工程”專題講座》教學實錄
師:現在我們知道了:火箭發射升空后,其一級火箭殘骸墜落在貴州省、整流罩殘骸掉落在廣東省;且火箭離開大陸時路過了廈門——根據這些信息,你能否大致畫出火箭的飛行軌跡呢?
[在屏幕上顯示中國政區圖底圖(即沒有標注省份名稱),讓一名學生上前畫出飛行軌跡]
師:很明顯,火箭升空后是向東偏南方向飛的,設計這樣的飛行方向有什么好處?
生1:可以利用地球的地轉偏向力把火箭“拋”向東方。
師:為什么火箭會被“拋”向東呢?
生2:因為火箭的慣性很大,在發射前它隨地球一起轉動,于是就有了自西向東運動的初速度,所以發射升空后會向東運動。
師:非常正確!科學家們正是利用了這一點,因勢利導讓火箭沿初速度方向繼續運動,從而節省了火箭的燃料。
[屏幕顯示火箭圖片]下面我們回過頭來說整流罩。它是火箭的哪一部分?
生3:火箭的“頭部”。
師:沒錯,它通常都在火箭的最頂端。它主要起什么作用?
生4:保護衛星。
師:是的,它的主要作用就是保護其內部的衛星不受外界不利環境因素的侵擾和損害;而且整流罩內的溫度、濕度可以調節,以保證衛星有良好的工作環境。但就整流罩本身而言,實際上就是一只金屬外殼。它被拋落后經過與大氣層的劇烈摩擦最后重重的摔在地上,很顯然不可能再次使用了,那我們為什么還要花那么大的氣力把它運回北京呢?
眾生:可以回收再利用、重鑄新的整流罩;有紀念意義……
師:是的,這可是我國第一個月球探測器的整流罩,見證了我國航天事業的新歷程。所以我覺得國家會把它珍藏起來,日后進行科普展覽會有很好的紀念意義和教育價值——這可比當作廢鐵回收的價值大多了!這種回收利用其實就是對哪條設計原則的體現啊?
眾生:可持續發展原則。
師:對了。[屏幕顯示“神州五號”和“嫦娥一號”的運載火箭]大家注意看:這兩只火箭的整流罩在大小和外形方面存在著明顯的不同。這是因為它們運載的衛星具有不同的功能和用途,所以其體積和形狀也就各不相同了。因此不同衛星的整流罩一般是不能互換使用的,通用性差——這違背了設計的哪條原則?
眾生:技術規范原則。
師:沒錯。由此導致的后果是:如果針對每一顆新衛星都必須重新設計、制作新的整流罩,那么勢必會增加時間消耗和生產成本。為此各國正在積極的開展衛星接口標準化、分離通用化和整流罩標準化的研究。國外統計數據表明:完全定制的整流罩的費用,大約比標準整流罩的費用高出75%。所以,一旦采用標準化設計與生產,就可以大大降低發射費用、縮短發射準備時間,而且能提高發射的成功率和可回收性。可見:在遵循技術規范原則進行設計的同時也促進了經濟原則和實用原則的實現,由此可知設計的各條原則之間是相互聯系的,有時是可以互相促進的。當然,一旦整流罩有了統一標準,也就意味著其設計將一成不變。這顯然會制約哪條設計原則的實現?
眾生:創新原則。
師:是的。可是,對于整流罩而言,創新是必須遵循的原則嗎?在設計中你會優先考慮它嗎?
生5:我覺得沒有必要考慮它,因為這里所謂的創新很大程度上只在于外形上的變化,價值不大。這里應該優先考慮經濟原則和實用原則。