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
R·九年级化学下册
第十一单元 化学与社会
活动目标
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。形成创新意识，进一步树立民族自豪感。
活动设计与实施
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。
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我国宇航产品 长征系列运载火箭 用途 把飞船、空间站、探测器、卫星等各种航天设备送入太空
部分种类 长征二号F：主要用于发射神舟系列载人飞船
长征五号：主要用于深空探测和空间站建设，是我国迄今为止运载能力最强的运载火箭
长征七号：主要用于发射天舟系列货运飞船
中国空间站 用途 可供多名航天员巡访、长期居住和工作的航天器
构成 天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱、神舟系列载人飞船和天舟系列货运飞船
我国宇航产品 飞船 神舟系列载人飞船 保障航天员在太空中正常生活和工作，以完成航天任务并安全返回地面
天舟系列货运飞船 为空间站运输补给物资和载荷、补加推进剂、在轨存储和下行废弃物资
深空探测器 中国探月工程 利用航天器对月球进行的各种探测
中国行星探测工程 “天问一号”作为我国研制的首个火星探测器，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标
人造卫星 主要是指环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，可分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星三大类 任务二 了解宇航产品的材料选择
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。
2. 根据调查的材料信息完善示意图。
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1. 主体结构材料：要具备优良的耐高低温、耐老化和抗腐蚀性能。
铝合金
钛合金
碳纤维
陶瓷材料
2. 外部涂层材料
聚酰亚胺：具有优异的热稳定性、耐化学性、力学性能和耐辐射性能。
聚酰亚胺—纳米云母复合膜：能显著提升材料的力学性能和空间极端环境的耐受性。
陶瓷基防热涂层：可增强外部合金涂层材料的硬度和耐磨性，具有良好的耐高温性能，能够抵抗高温和外部因素的冲击。
3. 功能部件材料
主要包括金属材料、复合材料，高温材料和功能材料。如高温合金、陶瓷复合材料等具有耐高温、耐腐蚀等特点，用于航天器的发动机和燃烧室等部件；超导材料则用于制造高性能的电子设备。
任务三 了解宇航产品的能源选择
1. 火箭的能源。查阅资科，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。
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。
3.根据调查的能源信息进一步完善示意图。
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1. 火箭的能源
固体推进剂：一种不需要氧气助燃，能够通过燃烧迅速产生大量高温气体的高能复合材料，其优点是高能量密度和快速反应性，但灵活性较差，难以调整推力和方向。
1. 火箭的能源
复合推进剂： 复合推进剂结合了固体和液体推进剂的优点，既具有较高的能量密度，又具有一定的灵活性和可调整性。
液体推进剂：液体推进剂包括燃料和氧化剂，它们燃烧时产生大量的高温气体，这些气体膨胀并从火箭底部冲出，产生推力。液体推进剂的优点是可调整性和灵活性较高，可以根据需要调整燃料和氧化剂的配比，以适应不同的飞行需求。
2. 航天器开展工作的能源
化学能：这是航天器最常用的能源形式，因其高性能和高推力而被广泛应用于火箭等航天器。
太阳能：太阳能是航天器的另一种重要能量来源，尤其在长期的航天任务中，太阳能电池板被广泛用于为航天器提供持续的能量供应。
“祝融号”的两侧的4块太阳能电池板
2. 航天器开展工作的能源
核能：在某些特定的航天任务中，核能也是一种重要的能量来源。持续、高效的能源供应，使核能适用于长期在轨运行或执行深空探测任务的航天器。
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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。
航天科技领域未来的新型材料包括高性能高分子材料、高性能纤维与复合材料、轻质碳基微烧蚀材料、石墨烯、气凝胶、碳纳米管和富勒烯等。
航天科技领域未来的能源发展趋势主要集中在电动化、生物燃料、氢燃料电池、光伏航天等方面，这些新技术的应用将减少航天领域对传统燃油的依赖，降低碳排放和环境污染，并推动航天事业向更高效、更环保和更可持续的方向发展。
展示与交流
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。
2. 介绍你设想的未来的宇航产品，说明设计思路，并讨论未来航天科技领域新型材料和能源可能的发展方向。
课后作业
课后反馈总结
完成练习册本课时的习题。

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