人教版 九年级 下册 化学《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

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、新型能源的应用人教版化学

九年级下册近年来，我国航天重大工程取得了一系列辉煌成就。“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“北斗”指路、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奥秘……飞天逐梦变为现实，离不开对新型材料和新型能源的不断探索。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，加深对物质的性质与应用、能量的转化和转移等的认识。2.

形成创新意识，进一步树立民族自豪感。任务一了解我国宇航产品的基本情况查阅资料，了解我国宇航产品的发展、种类和主要用途，尝试绘制包含这些信息的示意图。我国宇航产品人造卫星通信卫星：实现全球通信、广播电视信号传输气象卫星：用于气象观察、天气预报导航卫星：为全球提供定位、导航服务，如北斗导航载人飞船空间站月球探测器火星探测器进行太空科学实验、太空技术研究，以及培养宇航员等，如神舟系列飞船、中国空间站“天宫”对月球进行地质勘探、资源探测等，如嫦娥探测器探索火星的地质、气候等，为开发火星做准备，如天问一号1.

查阅资料，结合金属材料、高分子材料等知识，了解并分析宇航产品的主体结构、外部涂层、功能部件等所使用的材料及其特点。任务二了解宇航产品的材料选择（1）主体结构方面:常用的金属材料包括钛合金和铝合金。钛合金具有高强度、高耐腐蚀性和良好的高温性能,能够承受太空环境中的极端压力和温度变化。铝合金则具有轻质、良好的加工性能和一定的强度,有助于减轻宇航产品的整体重量。（2）外部涂层方面:通常会采用耐高温、耐磨损、抗辐射的涂层材料。例如,一些特殊的陶瓷涂层,能够有效保护宇航产品免受太空高能粒子的辐射和微小陨石的撞击;高分子材料聚酰亚胺，具有优异的耐高温性能和绝缘性能,也常用于外部涂层,以提供防护和绝缘作用。（3）功能部件方面:对于一些需要高精度和高可靠性的部件,如传感器、光学仪器等,会使用具有良好导电性、导热性且稳定性的金属材料,如金、银、铜等。而对于一些需要减震、密封和绝缘的部件,则会使用高分子材料,如橡胶、塑料等,它们具有良好的弹性和柔韧性。总之,在宇航产品中,材料的选择取决于其特定的性能需求,以确保产品在极端的太空环境中能够安全、可靠地运行。2.根据调查的材料信息完善示意图。宇航产品材料主体结构方面钛合金外部涂层方面功能部件方面铝合金陶瓷高分子材料金属材料高分子材料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。任务三了解宇航产品的能源选择（1）化学推进剂:①液体推进剂:常见的有液氧和液氢组合。液氧和液氢组合具有很高的比冲（单位质量推进剂产生的冲量）,燃烧效率高,但储存和使用条件苛刻,需要低温和复杂的储存系统。②固体推进剂:如高氯酸铵复合推进剂。其优点是结构简单、可靠性高、使用方便,能够长期储存。但比冲相对较低,且一旦点火难以控制燃烧过程。（2）非化学推进剂:①电推进剂:利用电能将推进剂离子化并加速喷出,产生推力。其比冲极高,能够大幅节省推进剂质量,但产生的推力较小,适用于长时间的轨道调整和深空探测任务。②核热推进剂:利用核反应堆加热推进剂产生高温气体喷出。具有较高的比冲和较大的推力,但技术复杂,存在核安全和辐射防护等问题。2.航天器开展工作的能源。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。（1）太阳能:清洁、可持续、易于获取。在近地轨道的航天器中广泛应用,通过太阳能电池板将光能转化为电能。但在远离太阳的区域或阴影区，能源供应会受到限制。（2）化学电池:如银锌电池、锂电池等。能够提供稳定的电能输出,不受光照条件影响。但能量密度相对较低,储存的能量有限,且使用寿命有限。（3）核能源:如放射性同位素热电发生器（RTG）,能在长时间内稳定提供电能,不受光照和位置的影响,适合在深空探测等任务中使用，但存在核辐射风险,技术复杂,成本高昂。（4）燃料电池:将燃料（如氢气）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能。能量转化效率较高,能够提供持续的电力,但需要储存燃料和氧化剂。不同的航天器会根据任务需求、轨道位置、工作时长等因素选择合适的能源,有时也会采用多种能源组合的方式,以确保航天器在各种工况下都能稳定运行。3.根据调查的能源信息进一步完善示意图。航天器能源火箭能源航天器工作的能源液体推进剂固体推进剂电推进剂核热推进剂太阳能化学电池核能源燃料电池任务四设想航天科技领域中未来的新型材料和能源查阅资料，了解目前正处于试验阶段的新型材料和新型能源。设想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。（1）新型材料和新型能源:材料有碳纳米管复合材料、量子材料等;能源有反物质能源、可控核聚变能源等。（2）提示:未来宇航产品可展开合理想象,大胆采用新型材料和能源,设计能够进行长距离的星际旅行,探索未知星系,同时具备科学研究和资源勘探的功能的宇航产品。1.展示最终形成的示意图，交流并尝试总结宇航产品在材料和能源选择时的一般思路。宇航产品在材料和能源选择时的一般思路材料选择能源选择高强度和轻质化耐极端环境抗腐蚀和耐磨损热稳定性好高能量密度可靠性和稳定性适应宽温度