2025年初中化學九年級下冊新版教案跨學科實踐活動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

PAGEPAGE1跨學科實踐活動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)用本課題分為四個部分，分別為“了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況”“了解宇航產(chǎn)品的材料選擇”“了解宇航產(chǎn)晶的能源選擇”和“設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源”。本課題的一些列活動，都是課本學習知識的拓展內(nèi)容重點在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，樹立民族自豪感。課題調(diào)查我國航天科技領(lǐng)域中新型材料、新型能源的應(yīng)用課型新授課素養(yǎng)目標1.了解新型材料和新型能源在我國航天科技領(lǐng)城中的應(yīng)用。2.加深對物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移等的認識。3.形成創(chuàng)新意識，進一步樹立民族自豪感。教學重點物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用的關(guān)系能量的轉(zhuǎn)化與能源的使用教學難點化學與材料開發(fā)，能源利用的關(guān)系教具準備多媒體展示資料。課前預習1.物質(zhì)的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)有關(guān)，在很大程度上決定了物質(zhì)的用途。2.選擇燃料應(yīng)綜合考慮資源、經(jīng)濟、技術(shù)和環(huán)境等多方面因素，合理利用化石能源，積極開發(fā)新能源。新課導入近年來，我國航天重大工程取得了一系列輝煌成就?！吧裰邸眴柼?、“嫦娥”攬月、“北斗”指路、“祝融”探火、“羲和"逐日、“天和"遨游星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奧秘……飛天逐夢變?yōu)楝F(xiàn)實，離不開對新型材料和新型能源的不斷探索。備課筆記進行新課任務(wù)一了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況[介紹]從嫦娥奔月到戰(zhàn)國屈原的《天問》，再到盛唐李白的《飛天》，中華民族的飛天夢源遠流長。而伴隨著中國空間站的全面建成，我國的航天產(chǎn)業(yè)也從“國家隊”引領(lǐng)發(fā)展到全面開花。在一系列政策支持下，我國商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)正在迅速成長。[提問]我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展經(jīng)歷了哪些關(guān)鍵節(jié)點呢？[講解]商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展和壯大與政策引導息息相關(guān)。1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅1號”成功升空，東方紅一號的發(fā)射成功，開創(chuàng)了中國航天史的新紀元。1999年11月20日中國載人航天計劃中第一艘無人試驗飛船神舟一號發(fā)射升空。2003年10月15日，我國發(fā)射的第一艘載人航天飛船神舟五號升空，表明中國掌握載人航天技術(shù)。2007年10月24日18時05分，我國自主研制的第一顆月球探測衛(wèi)星嫦娥一號衛(wèi)星發(fā)射成功并完成首次繞月探測任務(wù)。2020年7月23日天問一號發(fā)射升空，執(zhí)行中國第一次自主火星探測任務(wù)。2021年10月14日中國首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星羲和號成功發(fā)射。2021年，神舟十二號在軌飛行期間進行了2次航天員出艙活動，開展了一系列空間科學實驗和技術(shù)試驗，在軌驗證了航天員長期駐留、再生生保、空間物資補給、出船活動、船外操作、在軌維修等空間站建造和運營關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)空間站建造運營奠定了基礎(chǔ)。2022年2月28日，中國空間站天和核心艙成功發(fā)射。2023年，我國商業(yè)航天運載能力大幅提升，民營航天產(chǎn)業(yè)不斷迭代，液體發(fā)動機技術(shù)、商業(yè)火箭運力、商用發(fā)射場建設(shè)等均取得重要進展。2024年，吉利未來出行星座第二個軌道面以一箭11星方式成功發(fā)射。吉利未來出行星座是全球首個商用通信導航遙感一體星座。預計2025年，時空道宇將完成星座一期72顆衛(wèi)星的組網(wǎng)部署，實現(xiàn)全球?qū)崟r數(shù)據(jù)通信服務(wù)；二期將擴展至168顆衛(wèi)星，實現(xiàn)全球厘米級高精定位服務(wù)，為人類未來出行，如自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)、消費類電子領(lǐng)域提供高可靠、低成本的應(yīng)用服務(wù)。[過渡]通過以上內(nèi)容，我們能知道航天產(chǎn)品的發(fā)展圍繞衛(wèi)星制造、運載發(fā)射、地面系統(tǒng)設(shè)備、空間信息應(yīng)用和服務(wù)等，推動衛(wèi)星通信、導航、遙感一體化發(fā)展。備課筆記進行新課[交流]交流以上我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展史部分內(nèi)容，總結(jié)我國宇航產(chǎn)品的種類和主要用途。[總結(jié)]種類產(chǎn)品主要用途火箭長征系列運載火箭太空運輸、將各類航天器、衛(wèi)星、飛船等送入太空衛(wèi)星科學與探測衛(wèi)星、技術(shù)試驗衛(wèi)星、導航定位衛(wèi)星、高分辨率對地觀測系統(tǒng)、對地觀測衛(wèi)星、通信廣播衛(wèi)星導航定位、通信廣播、遙感運營、對地觀測、探測空間環(huán)境參數(shù)、宇航技術(shù)實驗、氣象預報航天器嫦娥一號探測器、嫦娥二號探測器、嫦娥三號探測器、天問一號探測器；天宮一號、天宮二號探測器廣泛應(yīng)用用于深空探測、行星探測、太陽系探測等領(lǐng)域；天宮空間站為航天員提供居住和工作環(huán)境，是進行太空實驗和研究的重要平臺飛船神舟系列飛船；天舟貨運飛船神舟飛船是航天員的往返工具；天舟飛船空間站提供物資補給和燃料加注服務(wù)任務(wù)二了解宇航產(chǎn)品的材料選擇[講解]宇航產(chǎn)品由于其特殊的使用條件，對其主體結(jié)構(gòu)、外部涂層、功能部件等所使用的材料都有特殊的要求。航空材料是用于制造飛機和航天器的各種材料，包括金屬材料、復合材料和陶瓷材料等。[回顧]各種材料的種類和特點。[總結(jié)]分類品種特點金屬材料鋼鐵、鋁合金、鈦合金和鎂合金等高強度、高硬度、高導電性、高導熱性等無機非金屬材料玻璃、陶瓷、水泥等耐高溫、耐腐蝕、絕緣等高分子材料塑料、合成纖維、合成橡膠輕質(zhì)、耐磨損、可塑性強等復合材料如碳纖維復合材料、玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)、芳綸復合材料等能綜合各組分性能功能材料有光、電、磁等特殊性質(zhì)[討論]組織學生分組討論，根據(jù)航天器的工作條件，結(jié)合不同材料的特點分析主體結(jié)構(gòu)、外部涂層、功能部件等的材料選擇。[匯報]分小組將討論結(jié)果進行匯報，由教師進行總結(jié)和評價。備課筆記進行新課[總結(jié)]航天器結(jié)構(gòu)功能需求材料選擇發(fā)動機質(zhì)輕、強度高、耐高溫金屬材料(鈦合金等)；復合材料(陶瓷復合材料等)外部涂層質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕、導熱性好、阻燃功能材料（熱障涂層材料）、超導材料、復合材料主體結(jié)構(gòu)質(zhì)輕、強度高、剛度高、耐腐蝕金屬材料(鋁合金、鈦合金等)；復合材料：(碳纖維復合材料等)外殼質(zhì)輕、強度高、隔熱、耐高溫、耐腐蝕、可維修、可重復使用金屬材料(鎳基合金等)；復合材料（玻璃纖維復合材料）[講解]材料的選用應(yīng)結(jié)合使用條件和材料特點進行選擇。任務(wù)三了解宇航產(chǎn)品的能源選擇[回顧]燃燒的定義、燃燒的基本條件、常見能源種類等知識內(nèi)容。[小結(jié)]燃燒的定義：通常情況下，可燃物與氧氣發(fā)生的一種發(fā)光、放熱的劇烈的氧化反應(yīng)叫作燃燒。燃燒需要三個條件：可燃物；氧氣(或空氣)；達到燃燒所需的最低溫度(著火點)。常見能源種類：化石能源（煤、石油、天然氣）、氫能、太陽能、地熱能、潮汐能、核能、生物質(zhì)能等。[展示]展示常用火箭推進劑相關(guān)資料。[交流]組織學生根據(jù)資料進行交流，并總結(jié)不同種類推進劑的特點。[總結(jié)]推進劑種類特點應(yīng)用液氫(燃料)液氧(氧化劑)液體；熱值大、燃燒效率高、成本高、不易儲存多用于航天飛機及運載火箭末級肼-50(燃料)\t"/item/%E7%81%AB%E7%AE%AD%E6%8E%A8%E8%BF%9B%E5%89%82/_blank"四氧化二氮(氧化劑)液體；燃燒效率一般、價格適中、較易儲存多用于中型火箭高精煉煤油(燃料)液氧(氧化劑)液體；燃燒效率一般、價格適中、不易儲存多用于火箭第一級肼(燃料)四氧化二氮(氧化劑)液體；燃燒效率一般、可自燃、相對廉價、腐蝕性極強多用于衛(wèi)星油灰或橡膠狀的可燃材料固體；燃燒不易控制、易于儲存[講解]不同的火箭及不同的級數(shù)使用的推擠劑不同，液體推進劑相對液體推進劑具有燃燒易控制、燃燒效率高等優(yōu)勢，目前航天器使用的推進劑多為液體推進劑。備課筆記進行新課任務(wù)四設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源[提問]我國的航天科技的發(fā)展過程中，與化學有關(guān)系嗎？[答]有關(guān)系。[追問]航天科技的發(fā)展與化學的關(guān)系主要體現(xiàn)在哪里？[答]能源的開發(fā)、材料的應(yīng)用和研發(fā)等。[講解]新型材料和新型能源的在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用離不開化學的發(fā)展，需要我們對物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用關(guān)系，能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系有一定認識，所以航天科技的未來的發(fā)展與強大，離不開在座各位對化學的學習和研究。[學生活動]根據(jù)所學內(nèi)容，設(shè)想未來一款未來的宇航產(chǎn)品，并繪制設(shè)計圖。[展示]組織學生進行設(shè)計圖展示，評選活動。教學板書跨學科實踐活動9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1.了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況我國宇航產(chǎn)品主要有火箭、衛(wèi)星、飛船和航天器四大類。2.了解宇航產(chǎn)品的材料選擇宇航產(chǎn)品的材料要求：質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕、強度高、可塑性好、可重復利用等宇航產(chǎn)品的常用材料種類：金屬材料、復合材料、功能材料。3.了解宇航產(chǎn)品的能源選擇能源應(yīng)具備的特點：成本適中、易儲存、燃燒易控制，燃燒效率高等。常用推進劑種類：多為液體推進劑（液氫液氧推進劑、肼-50\t"/item/%E7%81%AB%E7%AE%AD%E6%8E%A8%E8%BF%9B%E5%89%82/_blank"四氧化二氮推進劑、高精煉煤油液氧推進劑、肼四氧化二氮推進劑）4.設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源課堂小結(jié)通過“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”系列實踐活動，了解我國航天科技領(lǐng)域中的新型材料、新能源的應(yīng)用。通過討論實際問題的解決備課筆記課堂小結(jié)方案，探究物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用的關(guān)系，加深對能量的轉(zhuǎn)化