跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料新型能源的应用课件九年级化学人教版（2024）下册

第十一单元化学与社会跨学科实践活动10调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用活动目标1.了解新型材料和新型能源在我国航天科技领域中的应用，树立民族自豪感。2.加深对物质的性质与应用、能量的转化和转移等的认识。3.通过设想未来新型材料和新型能源，形成创新意识。活动设计与实施任务一了解我国宇航产品的基本情况1.我国宇航产品主要分为火箭和航天器。查阅资料，了解我国宇航产品的发展。活动设计与实施活动设计与实施知识链接:火箭是火箭发动机喷射工质（工作介质）产生的反作用力向前推进的飞行器。它自身携带全部推进剂，不依赖外界工质产生推力，可以在稠密大气层内，也可以在稠密大气层外飞行，是实现航天飞行的运载工具。活动设计与实施航天器，又称空间飞行器、太空飞行器。按照天体力学的规律在太空运行，执行探索、开发、利用太空和天体等特定任务的各类飞行器。航天器基本上都在太阳系内运行。活动设计与实施2.请调研火箭和航天器的种类及主要用途。尝试绘制包含这些信息的示意图。活动设计与实施知识链接:选择宇航产品的材料时需考虑的问题：（1）宇航产品的环境：空间环境，发射和返回环境。（2）材料的理化指标：比刚度、比强度、密度和耐热性。活动设计与实施空间环境主要包括超低温、强辐射、高真空，还有高速运动的尘埃、微流星体和流动星体及绕地球高速运转的“太空垃圾”。发射和返回环境包括加速度环境、振动环境、噪声环境、冲击环境等，航天器高速飞行时与大气层产生摩擦，其热量甚至能够达到2000℃以上。活动设计与实施烧蚀材料的作用：隔热保护、冷却效应、气动稳定（改变航天器表面的气动特性，减少空气摩擦所带来的破坏力）。比强度：材料的抗拉强度与密度的比值。比刚度：材料的弹性模量与密度的比值。航天飞行器的重量每减少1公斤，可使运载火箭减轻500公斤。活动设计与实施任务二了解宇航产品的材料选择1.查阅资料，结合金属材料和高分子材料等知识，选择一款宇航产品，了解并分析其主体结构、外部涂层、功能部件等所使用的材料及其特点。（以下内容仅供参考）神舟十二号飞船的材料及特点活动设计与实施活动设计与实施2.根据调查的材料信息完善示意图。活动设计与实施任务三了解宇航产品的能源选择1.火箭的能源。查阅资料，结合燃烧、能量等知识，了解并分析火箭的推进剂，说明不同推进剂的特点。（1）调查目前用到的火箭推进剂中的燃料，从比冲、能源类别、存储情况、是否环保、是否广泛使用的角度认识推进剂（至少选择两个角度进行分析）。活动设计与实施活动设计与实施特别提醒:比冲：单位推进剂的量所产生的冲量，可以理解为1kg的燃料产生1kg力的推力可以持续的时间（秒数），国际单位为秒（s）。比冲越高，意味着相同质量的燃料火箭能获得更多动量，最终的速度越快，典型的固体火箭发动机的比冲量可以达到290秒，液体火箭主发动机的比冲量则是300至453秒。例如“比冲量可以达到290秒”是指火箭喷出的燃料的速度可以达到2900m/s。活动设计与实施（2）根据信息写出下列推进剂使用时反应的化学方程式及能量转化。活动设计与实施（3）当前的研究方向由碳氢燃料转化为高密度液体碳氢燃料。查阅资料，了解高密度液体碳氢燃料的优势（能结合飞行器的实际情况进行表达即可）。高密度液体碳氢燃料具有更高的质量密度和体积热值，在发动机燃料箱容积有限的情况下,能有效增加所携带的能量，降低发动机油耗比，满足高航速、大载荷和远射程的要求；或在保持性能不变的情况下，减小燃料箱容积，实现飞行器小型化,提高机动性和突防能力。活动设计与实施方法指导:对比高密度液体碳氢燃料和碳氢燃料，了解其突出优点和研究进展。活动设计与实施2.调研航天器的能源。查阅资料,了解并分析人造卫星、宇宙飞船、空间探测器、空间站等航天器在开展工作时所使用的能源种类及其特点。活动设计与实施知识链接:高密度液体碳氢燃料是为提高航空航天飞行器性能(航程,载荷,速度)而人工合成的燃料。活动设计与实施3.根据调查的能源信息进一步完善示意图。活动设计与实施活动设计与实施知识拓展:“斯特林热电转换试验装置”顺利完成我国首次技术在轨试验，热电转换效率等综合技术指标达到国际先进水平。该系统具有结构简单、效率高、质量轻、启动快、振动小及噪声低等优点，将热能高效转化为电能，能够减少对传统太阳能的依赖。在未来载人登月及深空探测等空间任务中，具有广阔应用前景。活动设计与实施任务四设想航天科技领域中未来的新型材料和能源1.调查研究目前正处于试验阶段的新型材料，并了解其面临的挑战。（选择一种材料加以阐述）活动设计与实施2.展望我国航天科技中新型能源的未来发展方向。未来太空能源的发展趋势：①提高能源系统的效率和可靠性；②减少对太空环境的影响，提高能源系统的环保性能；③降低能源系统的成本。活动设计与实施3.设计一款未来的宇航产品，绘制出它的外观，并将其用途、所使用的材料、能源等标注在图中。（以下内容仅供参考）活动设计与实施方法指导:依据宇航产品的工作环境，结合材料的性质、环保、经济等角度综合评价材料，选择或研发满足特定需求的材料。结合燃烧、能量等知识，依据反应原理、存储情况、以及是否