跨學(xué)科實(shí)踐活動10調(diào)查我國航天科技領(lǐng)域中新型材料新型能源的應(yīng)用課件九年級化學(xué)人教版（2024）下冊

第十一單元化學(xué)與社會跨學(xué)科實(shí)踐活動10調(diào)查我國航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用活動目標(biāo)1.了解新型材料和新型能源在我國航天科技領(lǐng)域中的應(yīng)用，樹立民族自豪感。2.加深對物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移等的認(rèn)識。3.通過設(shè)想未來新型材料和新型能源，形成創(chuàng)新意識?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)一了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況1.我國宇航產(chǎn)品主要分為火箭和航天器。查閱資料，了解我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施活動設(shè)計(jì)與實(shí)施知識鏈接:火箭是火箭發(fā)動機(jī)噴射工質(zhì)（工作介質(zhì)）產(chǎn)生的反作用力向前推進(jìn)的飛行器。它自身攜帶全部推進(jìn)劑，不依賴外界工質(zhì)產(chǎn)生推力，可以在稠密大氣層內(nèi)，也可以在稠密大氣層外飛行，是實(shí)現(xiàn)航天飛行的運(yùn)載工具?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施航天器，又稱空間飛行器、太空飛行器。按照天體力學(xué)的規(guī)律在太空運(yùn)行，執(zhí)行探索、開發(fā)、利用太空和天體等特定任務(wù)的各類飛行器。航天器基本上都在太陽系內(nèi)運(yùn)行?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施2.請調(diào)研火箭和航天器的種類及主要用途。嘗試?yán)L制包含這些信息的示意圖?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施知識鏈接:選擇宇航產(chǎn)品的材料時需考慮的問題：（1）宇航產(chǎn)品的環(huán)境：空間環(huán)境，發(fā)射和返回環(huán)境。（2）材料的理化指標(biāo)：比剛度、比強(qiáng)度、密度和耐熱性?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施空間環(huán)境主要包括超低溫、強(qiáng)輻射、高真空，還有高速運(yùn)動的塵埃、微流星體和流動星體及繞地球高速運(yùn)轉(zhuǎn)的“太空垃圾”。發(fā)射和返回環(huán)境包括加速度環(huán)境、振動環(huán)境、噪聲環(huán)境、沖擊環(huán)境等，航天器高速飛行時與大氣層產(chǎn)生摩擦，其熱量甚至能夠達(dá)到2000℃以上。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施燒蝕材料的作用：隔熱保護(hù)、冷卻效應(yīng)、氣動穩(wěn)定（改變航天器表面的氣動特性，減少空氣摩擦所帶來的破壞力）。比強(qiáng)度：材料的抗拉強(qiáng)度與密度的比值。比剛度：材料的彈性模量與密度的比值。航天飛行器的重量每減少1公斤，可使運(yùn)載火箭減輕500公斤?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)二了解宇航產(chǎn)品的材料選擇1.查閱資料，結(jié)合金屬材料和高分子材料等知識，選擇一款宇航產(chǎn)品，了解并分析其主體結(jié)構(gòu)、外部涂層、功能部件等所使用的材料及其特點(diǎn)。（以下內(nèi)容僅供參考）神舟十二號飛船的材料及特點(diǎn)活動設(shè)計(jì)與實(shí)施活動設(shè)計(jì)與實(shí)施2.根據(jù)調(diào)查的材料信息完善示意圖。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)三了解宇航產(chǎn)品的能源選擇1.火箭的能源。查閱資料，結(jié)合燃燒、能量等知識，了解并分析火箭的推進(jìn)劑，說明不同推進(jìn)劑的特點(diǎn)。（1）調(diào)查目前用到的火箭推進(jìn)劑中的燃料，從比沖、能源類別、存儲情況、是否環(huán)保、是否廣泛使用的角度認(rèn)識推進(jìn)劑（至少選擇兩個角度進(jìn)行分析）。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施活動設(shè)計(jì)與實(shí)施特別提醒:比沖：單位推進(jìn)劑的量所產(chǎn)生的沖量，可以理解為1kg的燃料產(chǎn)生1kg力的推力可以持續(xù)的時間（秒數(shù)），國際單位為秒（s）。比沖越高，意味著相同質(zhì)量的燃料火箭能獲得更多動量，最終的速度越快，典型的固體火箭發(fā)動機(jī)的比沖量可以達(dá)到290秒，液體火箭主發(fā)動機(jī)的比沖量則是300至453秒。例如“比沖量可以達(dá)到290秒”是指火箭噴出的燃料的速度可以達(dá)到2900m/s?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施（2）根據(jù)信息寫出下列推進(jìn)劑使用時反應(yīng)的化學(xué)方程式及能量轉(zhuǎn)化?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施（3）當(dāng)前的研究方向由碳?xì)淙剂限D(zhuǎn)化為高密度液體碳?xì)淙剂?。查閱資料，了解高密度液體碳?xì)淙剂系膬?yōu)勢（能結(jié)合飛行器的實(shí)際情況進(jìn)行表達(dá)即可）。高密度液體碳?xì)淙剂暇哂懈叩馁|(zhì)量密度和體積熱值，在發(fā)動機(jī)燃料箱容積有限的情況下,能有效增加所攜帶的能量，降低發(fā)動機(jī)油耗比，滿足高航速、大載荷和遠(yuǎn)射程的要求；或在保持性能不變的情況下，減小燃料箱容積，實(shí)現(xiàn)飛行器小型化,提高機(jī)動性和突防能力?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施方法指導(dǎo):對比高密度液體碳?xì)淙剂虾吞細(xì)淙剂?，了解其突出?yōu)點(diǎn)和研究進(jìn)展?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施2.調(diào)研航天器的能源。查閱資料,了解并分析人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間探測器、空間站等航天器在開展工作時所使用的能源種類及其特點(diǎn)。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施知識鏈接:高密度液體碳?xì)淙剂鲜菫樘岣吆娇蘸教祜w行器性能(航程,載荷,速度)而人工合成的燃料。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施3.根據(jù)調(diào)查的能源信息進(jìn)一步完善示意圖?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施活動設(shè)計(jì)與實(shí)施知識拓展:“斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置”順利完成我國首次技術(shù)在軌試驗(yàn)，熱電轉(zhuǎn)換效率等綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量輕、啟動快、振動小及噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，將熱能高效轉(zhuǎn)化為電能，能夠減少對傳統(tǒng)太陽能的依賴。在未來載人登月及深空探測等空間任務(wù)中，具有廣闊應(yīng)用前景。活動設(shè)計(jì)與實(shí)施任務(wù)四設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源1.調(diào)查研究目前正處于試驗(yàn)階段的新型材料，并了解其面臨的挑戰(zhàn)。（選擇一種材料加以闡述）活動設(shè)計(jì)與實(shí)施2.展望我國航天科技中新型能源的未來發(fā)展方向。未來太空能源的發(fā)展趨勢：①提高能源系統(tǒng)的效率和可靠性；②減少對太空環(huán)境的影響，提高能源系統(tǒng)的環(huán)保性能；③降低能源系統(tǒng)的成本?；顒釉O(shè)計(jì)與實(shí)施3.設(shè)計(jì)一款未來的宇航產(chǎn)品，繪制出它的外觀，并將其用途、所使用的材料、能源等標(biāo)注在圖中。（以下內(nèi)容僅供參考）活動設(shè)計(jì)與實(shí)施方法指導(dǎo):依據(jù)宇航產(chǎn)品的工作環(huán)境，結(jié)合材料的性質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等角度綜合評價(jià)材料，選擇或研發(fā)滿足特定需求的材料。結(jié)合燃燒、能量等知識，依據(jù)反應(yīng)原理、存儲情況、以及是否