第十一單元跨學(xué)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)用課件-2024-2025學(xué)年九年級化學(xué)人教版下冊

（人教版）九年級化學(xué)下第十一單元

跨學(xué)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)用核心素養(yǎng)教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生能夠系統(tǒng)闡述我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展歷程、種類與主要用途；準(zhǔn)確分析宇航產(chǎn)品各部分所使用材料及能源的種類與特點；0102通過查閱資料、小組合作、繪制示意圖等活動，提升學(xué)生信息收集與整理能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力以及跨學(xué)科知識整合運用能力。03激發(fā)學(xué)生對航天科技的興趣與熱愛，增強民族自豪感與科學(xué)探索精神，培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新、敢于實踐的科學(xué)品質(zhì)。近年來，我國航天重大工程取得了一系列輝煌成就?！吧裰邸眴柼臁ⅰ版隙稹睌堅?、“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。新知導(dǎo)入探究新知任務(wù)一：了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況探究新知任務(wù)一：了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況1970年中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅1號”成功升空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)射升空探究新知任務(wù)一：了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況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)。第一艘載人航天飛船神舟五號第一顆月球探測衛(wèi)星嫦娥一號探究新知任務(wù)一：了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展歷程輝煌且成果豐碩，以下是其主要發(fā)展階段及成果：起步階段載人航天工程階段深空探測階段空間站建設(shè)階段新技術(shù)與新產(chǎn)品研發(fā)階段探究新知任務(wù)一：了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況我國宇航產(chǎn)品的種類和主要用途探究新知任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇金屬材料01純金屬02合金（鋼鐵、鋁合金、鈦合金和鎂合金等）優(yōu)點：高強度、高硬度、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性等探究新知任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇無機非金屬材料——如耐高溫、耐腐蝕、高強度及可導(dǎo)電的各種新型陶瓷；復(fù)合材料——玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料等；納米材料——將聲、光、電、磁、熱性能呈現(xiàn)新特性。新型有機合成材料：陶瓷復(fù)合材料納米材料探究新知任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇高分子材料，納米材料重量輕：高分子材料，納米材料，都具有密度小重量輕的特點，在航天飛行中，減小運載火箭的質(zhì)量能夠使得發(fā)動機推力得到更大利用，運力就能提升。強度高：金屬基復(fù)合材料和納米材料都具有強度高，石墨烯，納米材料等在強度高的同時還可以做到重量輕，所以,鋁合金，碳纖維復(fù)合材料等在火箭薄如蟬翼的外殼上保障了箭體結(jié)構(gòu)的堅固。探究新知任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇復(fù)合材料耐高溫材料的應(yīng)用：應(yīng)用最廣泛的耐高溫材料是碳化硅復(fù)合材料。它可以在1200℃的高溫下長時間運行，而且還具有一定的強度和韌性，適用于制造發(fā)動機噴口、翼面、加熱器和結(jié)構(gòu)件等。復(fù)合材料的應(yīng)用：復(fù)合材料是一種混合物。復(fù)合材料可以提高零部件的強度、剛度和耐久性，大大降低了航天器的質(zhì)量，并提高了其性能。探究新知任務(wù)二：了解宇航產(chǎn)品的材料選擇分組討論：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。探究新知任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇通常情況下，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)叫做燃燒。燃燒一般有什么特征？探究新知任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇

太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、核能、生物質(zhì)能等。潮汐能風(fēng)能地?zé)崮芴骄啃轮蝿?wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇新能源的利用太陽能：太陽能是一種廣泛利用航天技術(shù)的新能源。航天技術(shù)中的光伏技術(shù)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。通過航天衛(wèi)星上的太陽能電池板，可以將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，并通過無線傳輸方式傳回到地面，實現(xiàn)實時的太陽能電力系統(tǒng)。風(fēng)能：風(fēng)能是航天新能源領(lǐng)域的另一個重要方向。航天技術(shù)可以通過衛(wèi)星上的風(fēng)力發(fā)電裝置，利用高空強風(fēng)資源進(jìn)行發(fā)電。由于航天技術(shù)的應(yīng)用，可以使風(fēng)力發(fā)電裝置提升到更高的風(fēng)層，從而獲取到更強大的風(fēng)力資源，提高風(fēng)能的利用效率。探究新知任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇新能源的利用液氫：液氫作為目前公認(rèn)的清潔高效火箭燃料，具有比沖高，燃燒后產(chǎn)生水，清潔無污染，推力大等優(yōu)點，但成本高且不易保存，液氫的沸點很低(零下253℃和零下183℃)因此對于溫度的要求很高。風(fēng)能：液氧甲烷也是很有前景的一種燃料，其具有比沖高、維護方便、易于獲取、發(fā)射成本低等等優(yōu)點，同時在可回收火箭方面具有很廣闊的前景。探究新知任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇探究新知任務(wù)三：了解宇航產(chǎn)品的能源選擇火箭推進(jìn)劑的分類化學(xué)推進(jìn)劑液體推進(jìn)劑液氫液氧推進(jìn)劑燃燒效率高、產(chǎn)物無污染；固體推進(jìn)劑結(jié)構(gòu)簡單、儲存方便探究新知目前正處于試驗階段的一些新型材料鈮合金：西北工業(yè)大學(xué)團隊研發(fā)出的新型耐高溫材料，能耐受超過2400攝氏度高溫，并展現(xiàn)出高度的可塑性，有望應(yīng)用于六代戰(zhàn)斗機等領(lǐng)域。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探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型材料全固態(tài)電池：寧德時代主攻硫化物路線的全固態(tài)電池，已進(jìn)入20Ah樣品試制階段，其能量密度較三元鋰電池提升40%以上，但充電速度和循環(huán)壽命還未達(dá)預(yù)期.探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型材料納米材料：可用于高端醫(yī)療器械等領(lǐng)域，目前總體還沒有大規(guī)模生產(chǎn)，未來應(yīng)用場景廣闊.探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型材料石墨烯：能讓智能家電導(dǎo)電以及透光性能增強，屬于前沿材料，正處于試驗階段，尚未大規(guī)模量產(chǎn)。探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型材料泡沫金屬：湖南科力遠(yuǎn)新能源股份有限公司正在研發(fā)制氫設(shè)備用泡沫金屬，與傳統(tǒng)材料相比，可將催化性能提升3-10倍，能耗降低20%左右，目前已送多款小樣至下游客戶，并在優(yōu)化性能。探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型能源鈉離子電池：鈉離子儲能技術(shù)主要運用于電動自行車充電電池領(lǐng)域，2024年建成了全國乃至全球規(guī)模最大的鈉離子電池儲能電站，但鈉離子儲能設(shè)備零部件及配套產(chǎn)品基本處于試驗階段。探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型能源可燃冰：學(xué)名為天然氣水合物，我國早在1999年便成立了可燃冰開發(fā)項目，但目前仍處于試驗開采階段，面臨環(huán)境保護、成本控制、地區(qū)局勢等難題，尚未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。探究新知任務(wù)四：設(shè)想航天科技領(lǐng)域中未來的新型材料和能源目前正處于試驗階段的一些新型能源小型核電池：中國貝塔福特公司即將量產(chǎn)的小型核電池已進(jìn)入到了中試階段，其單塊體積小，無需維護，無外部輻射，能量密度高，安全性強，能夠?qū)崿F(xiàn)50年自發(fā)電，但目前還未正式量產(chǎn)。探究新知【展示與交流】設(shè)想一款未來的宇航產(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。1.展示最終形成的示意圖，交流并嘗試總結(jié)宇航產(chǎn)品在材料和能源選擇時的一般思路。2.介紹你設(shè)想的未來的宇航產(chǎn)品，說明設(shè)計思路，并討論未來航天科技領(lǐng)域新型材料和能源可能的發(fā)展方向。課堂練習(xí)1.硼纖維有較好的耐熱性，不與氯氣和水反應(yīng)，可與某些金屬制成新型材料，在1200℃時氯化硼(BCl3)蒸氣與干燥純凈的氫氣反應(yīng)可制得硼和氯化氫。下列說法不正確的是（

）A.該反應(yīng)中只有兩種物質(zhì)為氣態(tài)B.氯化硼可能會與水反應(yīng)C.含硼纖維的材料有耐熱性D.該反應(yīng)需要在隔絕空氣的條件下進(jìn)行A課堂練習(xí)2.“信息”“材料”利“能源”被稱為新科技革命的三大支柱。下列敘述不正確的是（

）A.核能、太陽能、氫能等具有廣闊的開發(fā)前景B.制造“神舟六號”宇宙飛船，使用了大量新型材料C.有機高分子材料的廣泛應(yīng)用“有百利而無一害”D.人類應(yīng)與環(huán)境和諧相處，要合理開發(fā)和利用化石燃料等礦物資源C課堂總結(jié)12了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況（火箭、衛(wèi)星、飛船和航天器四大類）。了解宇航產(chǎn)品的材料選擇（質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕、強度高、可塑性好、可重復(fù)利用等）；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）?？鐚W(xué)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)用分層作業(yè)【基礎(chǔ)培優(yōu)】：如圖所示為電動起重機的工作場景。下列說法正確的是（

）A．鋼屬于合金

B．鐵屬于非晶體C．塑料屬于天然材料