資源簡介

(共22張PPT)
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
R·九年級化學(xué)下冊
第十一單元 化學(xué)與社會
活動目標
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，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。形成創(chuàng)新意識，進一步樹立民族自豪感。
活動設(shè)計與實施
任務(wù)一 了解我國宇航產(chǎn)品的基本情況
查閱資料，了解我國宇航產(chǎn)品的發(fā)展、種類和主要用途，嘗試繪制包含這些信息的示意圖。
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我國宇航產(chǎn)品 長征系列運載火箭 用途 把飛船、空間站、探測器、衛(wèi)星等各種航天設(shè)備送入太空
部分種類 長征二號F：主要用于發(fā)射神舟系列載人飛船
長征五號：主要用于深空探測和空間站建設(shè)，是我國迄今為止運載能力最強的運載火箭
長征七號：主要用于發(fā)射天舟系列貨運飛船
中國空間站 用途 可供多名航天員巡訪、長期居住和工作的航天器
構(gòu)成 天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙、神舟系列載人飛船和天舟系列貨運飛船
我國宇航產(chǎn)品 飛船 神舟系列載人飛船 保障航天員在太空中正常生活和工作，以完成航天任務(wù)并安全返回地面
天舟系列貨運飛船 為空間站運輸補給物資和載荷、補加推進劑、在軌存儲和下行廢棄物資
深空探測器 中國探月工程 利用航天器對月球進行的各種探測
中國行星探測工程 “天問一號”作為我國研制的首個火星探測器，首次實現(xiàn)通過一次任務(wù)完成火星環(huán)繞、著陸和巡視三大目標
人造衛(wèi)星 主要是指環(huán)繞地球在空間軌道上運行的無人航天器，可分為科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星三大類 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、高分子材料等知識，了解并分析宇航產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)、外部涂層、功能部件等所使用的材料及其特點。
2. 根據(jù)調(diào)查的材料信息完善示意圖。
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1. 主體結(jié)構(gòu)材料：要具備優(yōu)良的耐高低溫、耐老化和抗腐蝕性能。
鋁合金
鈦合金
碳纖維
陶瓷材料
2. 外部涂層材料
聚酰亞胺：具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性、力學(xué)性能和耐輻射性能。
聚酰亞胺—納米云母復(fù)合膜：能顯著提升材料的力學(xué)性能和空間極端環(huán)境的耐受性。
陶瓷基防熱涂層：可增強外部合金涂層材料的硬度和耐磨性，具有良好的耐高溫性能，能夠抵抗高溫和外部因素的沖擊。
3. 功能部件材料
主要包括金屬材料、復(fù)合材料，高溫材料和功能材料。如高溫合金、陶瓷復(fù)合材料等具有耐高溫、耐腐蝕等特點，用于航天器的發(fā)動機和燃燒室等部件；超導(dǎo)材料則用于制造高性能的電子設(shè)備。
任務(wù)三 了解宇航產(chǎn)品的能源選擇
1. 火箭的能源。查閱資科，結(jié)合燃燒、能量等知識，了解并分析火箭的推進劑，說明不同推進劑的特點。
2. 航天器開展工作的能源。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。
3.根據(jù)調(diào)查的能源信息進一步完善示意圖。
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1. 火箭的能源
固體推進劑：一種不需要氧氣助燃，能夠通過燃燒迅速產(chǎn)生大量高溫氣體的高能復(fù)合材料，其優(yōu)點是高能量密度和快速反應(yīng)性，但靈活性較差，難以調(diào)整推力和方向。
1. 火箭的能源
復(fù)合推進劑： 復(fù)合推進劑結(jié)合了固體和液體推進劑的優(yōu)點，既具有較高的能量密度，又具有一定的靈活性和可調(diào)整性。
液體推進劑：液體推進劑包括燃料和氧化劑，它們?nèi)紵龝r產(chǎn)生大量的高溫氣體，這些氣體膨脹并從火箭底部沖出，產(chǎn)生推力。液體推進劑的優(yōu)點是可調(diào)整性和靈活性較高，可以根據(jù)需要調(diào)整燃料和氧化劑的配比，以適應(yīng)不同的飛行需求。
2. 航天器開展工作的能源
化學(xué)能：這是航天器最常用的能源形式，因其高性能和高推力而被廣泛應(yīng)用于火箭等航天器。
太陽能：太陽能是航天器的另一種重要能量來源，尤其在長期的航天任務(wù)中，太陽能電池板被廣泛用于為航天器提供持續(xù)的能量供應(yīng)。
“祝融號”的兩側(cè)的4塊太陽能電池板
2. 航天器開展工作的能源
核能：在某些特定的航天任務(wù)中，核能也是一種重要的能量來源。持續(xù)、高效的能源供應(yīng)，使核能適用于長期在軌運行或執(zhí)行深空探測任務(wù)的航天器。
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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
查閱資料，了解目前正處于試驗階段的新型材料和新型能源。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、能源等標注在圖中。
航天科技領(lǐng)域未來的新型材料包括高性能高分子材料、高性能纖維與復(fù)合材料、輕質(zhì)碳基微燒蝕材料、石墨烯、氣凝膠、碳納米管和富勒烯等。
航天科技領(lǐng)域未來的能源發(fā)展趨勢主要集中在電動化、生物燃料、氫燃料電池、光伏航天等方面，這些新技術(shù)的應(yīng)用將減少航天領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)燃油的依賴，降低碳排放和環(huán)境污染，并推動航天事業(yè)向更高效、更環(huán)保和更可持續(xù)的方向發(fā)展。
展示與交流
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。
課后作業(yè)
課后反饋總結(jié)
完成練習(xí)冊本課時的習(xí)題。

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