资源简介

(共22张PPT)
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
九年级化学 下册 人教版2024
新课引入
“神舟” 问天 “嫦娥” 探月 “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
活动设计与实施
任务一 了解我国宇航产品的基本情况
我国宇航产品的种类有哪些？其主要用途有哪些呢？
活动设计与实施
任务一 了解我国宇航产品的基本情况
我国宇航产品的种类有哪些？其主要用途有哪些呢？
活动设计与实施
任务一 了解我国宇航产品的基本情况
我国宇航产品的种类有哪些？其主要用途有哪些呢？
活动设计与实施
任务二 了解宇航产品的材料选择基本情况
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。
（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。
总结：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。
练习：学案第2题
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。
练习：学案第3题
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
一. 新型材料
1.碳纳米管材料:碳纳米管具有极高的强度、刚度和导热性，重量却极轻。未来可用于制造航天器的结构部件，如机身、机翼等。
2.金属泡沫材料:金属泡沫是一种具有多孔结构的金属材料，兼具金属和泡沫的特性，有良好的吸能、减震、隔音效果，还具有较高的比强度和比刚度。
3.智能材料:如形状记忆合金、压电材料等，能够感知环境变化并做出相应的响应。
二.新型能源
1.巨大的能量，其能量释放效率远高于目前已知的任何能源。若能解决反物质的产生、储存和控制等技术难题，反物质能源将为航天器提供超强的动力，使星际旅行等超远距离的航天任务成为可能。
2.量子能源:利用量子领域的特殊现象，如量子隧穿、量子纠缠等开发新型能源技术。例如，通过量子隧穿效应实现能量的高效传输和转换，或利用量子纠缠实现能源的远程传输，为航天器在太空中获取和利用能源提供全新的方式。
3.暗物质能源:暗物质占宇宙物质的大部分，但目前对其性质和作用机制了解甚少。若能深入研究暗物质，找到利用暗物质释放能量的方法，将为航天领域带来取之不尽、用之不竭的能源，彻底改变航天能源的格局.
经典例题
例1.下列金属材料中，常用于航天领域的是（ ）
A. 纯铁 B. 铝合金 C. 青铜 D. 铅锡合金
B
【解析】A 选项纯铁的密度较大，不符合航天领域对材料质量轻的要求，而且纯铁易生锈，耐腐蚀性能相对较差，所以纯铁不常用于航天领域，A错误。B 选项铝合金具有密度小、质量轻的特点，能有效减轻航天器的重量;同时铝合金强度较高，能满足航天领域对材料强度的要求，并且其耐腐蚀性能也较好，适合在复杂的太空环境中使用，所以铝合金常用于航天领域，B正确。C选项青铜是铜锡合金，其密度较大，质量相对较重，不利于航天器的轻量化设计，且在一些性能方面不如铝合金适合航天领域，所以青铜不常用于航天领域，C错误。D选项铅锡合金密度较大，同样不符合航天领域对材料质量轻的需求，所以铅锡合金不常用于航天领域，D错误。
例2.硼纤维有较好的耐热性，不与氯气和水反应，可与某些金属制成新型材料，在1200℃时氯化硼(BCl3)蒸气与干燥纯净的氢气反应可制得硼和氯化氢。下列说法不正确的是（ ）
A.该反应中只有两种物质为气态 B.氯化硼可能会与水反应
C.含硼纤维的材料有耐热性 D.该反应需要在隔绝空气的条件下进行
A
例3.北京时间2024年10月30日4时27分，神舟十九号载人飞船乘夜色飞向浩瀚太空，发射取得圆满成功。神舟十九号航天员乘组顺利入驻“天宫”与神舟十八号航天员乘组会师。液氢、液氧可用作神舟飞船运载火箭的推进剂，下列说法不正确的是( )
A.火箭升空是化学能转化为内能并最终转化为机械能的结果
B.用液氧来做推进剂是利用了液态氧的可燃性
C.液氢是高能清洁燃料，其本身无毒，燃烧产物是水，热值很大
D.运载火箭的铝合金外壳具有密度小、耐腐蚀、强度高的特性
B
例4.科技是第一生产力，近年来我国在科技领域取得了一系列辉煌成就。
（1）“福建号”航母在建造过程中大量使用特种钢。该特种钢的耐腐蚀性能比纯铁的______（填“好”或“差”）。
（2）“天舟号”货运飞船换装了以LiFePO4作正极材料的新型锂电池。已知LiFePO4中Li为+1价，PO43－为－3价，则其中Fe的化合价为________。
（3）“嫦娥号”月球登陆器表面覆盖了由聚酰亚胺和铝箔构成的多层保温材料。
① 聚酰亚胺属于有机合成材料。聚酰亚胺中一定含有的元素是_____（填元素符号）C、H、O、N等。
② 铝块可以制成铝箔是利用了铝的_______ （填“导电”或“延展”）性。
（4）“长征五号”大推力运载火箭助力我国天宫空间站建设。该火箭助推器使用煤油（含C11H24、C12H26、C13H28等分子）作燃料，液氧作助燃剂。
① 煤油属于_____________（填“纯净物”或“混合物”）。
② 煤油在氧气中充分燃烧，产物的化学式为_____________________。
好
+2
C
延展
混合物
CO2、H2O
化学就像你头顶上的果实，
只要肯稍作努力，成功的
甜蜜就属于你！
祝你成功！
下课
Thanks!
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