PAGEPAGE1《跨學(xué)科實踐活動：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》教案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(xué)習(xí)知識的拓展內(nèi)容重點在培養(yǎng)學(xué)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(xué)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(xué)難點化學(xué)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(yù)習(xí)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(dǎo)入近年來，我國航天重大工程取得了一系列輝煌成就。“神舟”問天、“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(dǎo)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(xué)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(xué)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(dǎo)航遙感一體星座。預(yù)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(dǎo)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(xué)與探測衛(wèi)星、技術(shù)試驗衛(wèi)星、導(dǎo)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(dǎo)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(yù)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(fù)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(dǎo)電性、高導(dǎo)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(fù)合材料如碳纖維復(fù)合材料、玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)、芳綸復(fù)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(xué)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(fù)合材料(陶瓷復(fù)合材料等)外部涂層質(zhì)輕、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)熱性好、阻燃功能材料（熱障涂層材料）、超導(dǎo)材料、復(fù)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(fù)合材料：(碳纖維復(fù)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(fù)使用金屬材料(鎳基合金等)；復(fù)合材料（玻璃纖維復(fù)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?zé)崮?、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(xué)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(xué)有關(guān)系嗎？[答]有關(guān)系。[追問]航天科技的發(fā)展與化學(xué)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(xué)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(xué)的學(xué)習(xí)和研究。[學(xué)生活動]根據(jù)所學(xué)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(xué)生進行設(shè)計圖展示，評選活動。教學(xué)板書跨學(xué)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(fù)利用等宇航產(chǎn)品的常用材料種類：金屬材料、復(fù)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)化和轉(zhuǎn)移的認識，本課題設(shè)計大量航天資料的歸納，應(yīng)給予學(xué)生充分的歸納與思考的時間，引導(dǎo)學(xué)生加深化學(xué)與科技的發(fā)展有關(guān)的認識。布置作業(yè)：設(shè)計一款未來的宇航產(chǎn)品，并繪制設(shè)計圖，編寫功能說明書。教學(xué)反思本節(jié)課重點在總結(jié)物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用關(guān)系，同時加深能量的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用的相關(guān)認知，涉及大量科技發(fā)展內(nèi)容，課程進行以講解、歸納為主，注意引導(dǎo)學(xué)生思考，增加課堂活力。教學(xué)過程中老師的疑問：教師點評和總結(jié)：課后知能演練基礎(chǔ)鞏固1.(重慶中考)能源是人類發(fā)展的基礎(chǔ)。下列屬于不可再生能源的是()。A.風(fēng)能 B.氫能 C.石油 D.潮汐能2.(河南中考)建設(shè)美麗家園需要天藍、地綠、水清。下列做法不利于保護環(huán)境的是()。A.開發(fā)和利用新能源 B.積極植樹、造林、種草C.露天焚燒樹葉、塑料袋 D.將垃圾分類、回收、利用3.(黑龍江大慶中考)化學(xué)就在我們身邊,人類的衣、食、住、行都離不開化學(xué)。下列說法錯誤的是()。A.棉花屬于合成纖維B.葡萄糖可為人體組織提供營養(yǎng)C.水泥、玻璃等化工產(chǎn)品都是重要的建筑材料D.在汽油中加入適量乙醇,可適當節(jié)省石油資源4.化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,認真觀察、記錄實驗現(xiàn)象是十分必要的。下列實驗現(xiàn)象描述正確的是()。A.用灼燒法鑒別纖維,燒純羊毛線時聞到燒焦羽毛的氣味B.用稀硫酸除鐵銹時,鐵銹逐漸溶解,同時溶液變?yōu)闇\綠色C.硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化銅藍色沉淀D.鐵絲在空氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體,放熱能力提升5.(湖南中考)閱讀下列材料。陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷材料為基體,以高強度纖維、晶須、晶片和顆粒為增強體,通過適當?shù)膹?fù)合工藝所制成的復(fù)合材料。陶瓷材料可分為氧化物陶瓷(如氧化鋁陶瓷)和非氧化物陶瓷(如碳化物陶瓷、氮化物陶瓷等),具有硬度大、相對密度較小、抗氧化、高溫磨損性能好和耐化學(xué)侵蝕性好等優(yōu)點,但也存在斷裂韌性低、斷裂應(yīng)變小、抗冷熱交變和沖擊載荷性能差的固有缺點。向陶瓷基體中加入增強體能夠改善陶瓷材料固有的脆性,提高其韌性和抗脆性斷裂能力。陶瓷基復(fù)合材料優(yōu)異的高溫性能可顯著降低發(fā)動機燃油消耗,提高運行效率,具有良好的應(yīng)用前景。在航天航空領(lǐng)域,陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件、噴氣發(fā)動機等的高溫部件。依據(jù)材料內(nèi)容,回答下列問題。(1)材料中提到的氧化物是。(2)寫出陶瓷材料的一條物理性質(zhì):。(3)在航天航空領(lǐng)域,陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于

(寫一條即可)。6.(福建中考)請參加社會性議題“汽車能源的變遷”的項目式學(xué)習(xí)。(1)傳統(tǒng)汽車能源主要來自石油。①從物質(zhì)分類角度看,石油屬于(填“純凈物”或“混合物”)。②汽油作汽車燃料的缺點有(寫一個)。(2)天然氣和乙醇可替代傳統(tǒng)汽車能源。①甲烷(CH4)和乙醇(C2H6O)均屬于(填“無機”或“有機”)化合物。②天然氣的主要成分是甲烷,其完全燃燒的化學(xué)方程式為。(3)電池可為新能源汽車提供動力。①電動汽車的電池放電時,其能量轉(zhuǎn)化方式為能轉(zhuǎn)化為電能。②以“使用電動汽車代替燃油車是否能減少CO2的排放”為題進行小組辯論,你的看法和理由是

。思維拓展7.氫能具有廣闊的發(fā)展前景,安全高效的制氫和儲氫是氫能成為主要能源的關(guān)鍵。(1)電解水制氫氣可用鐵作電極,是利用了鐵的性。氫氣在與電源極相連的電極上產(chǎn)生。(2)高壓氣態(tài)儲氫是通過恒溫高壓將氫氣儲存在壓力容器中,從微觀角度解釋此過程主要發(fā)生改變的是。(3)氫化物儲氫是利用氫氣與金屬(如Al)反應(yīng)生成金屬氫化物(如AlH3),從而進行氫的儲存,該過程屬于(填“物理變化”或“化學(xué)變化”)。(4)活性炭具有很多的微孔結(jié)構(gòu),可用作儲氫材料,這是利用活性炭的性。(5)我國科學(xué)家實現(xiàn)了天然氣(CH4)制氫的突破,在400℃條件下,將天然氣與水蒸氣直接轉(zhuǎn)化為氫氣與二氧化碳。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。(6)氫氣是理想的清潔能源,原因是。答案：課后知能演練1.C解析:風(fēng)能是可以從自然界中源源不斷地得到的能源,屬于可再生能源,A項不符合題意;氫氣作為能源,能用水來制取,故氫能屬于可再生能源,B項不符合題意;石油屬于化石燃料,它的儲量是有限的,不能短時期內(nèi)從自然界得到補充,屬于不可再生能源,C項符合題意;潮汐能可循環(huán)使用,在使用后會在短時間內(nèi)重新形成,因此潮汐能屬于可再生能源,D項不符合題意。2.C解析:開發(fā)和利用新能源,有利于減少化石燃料的使用,可以減少污染,有利于保護環(huán)境,A項不符合題意;積極植樹、造林、種草,可以凈化空氣,有利于保護環(huán)境,B項不符合題意;露天焚燒樹葉、塑料袋,會產(chǎn)生大量煙塵和有害物質(zhì),不利于保護環(huán)境,C項符合題意;將垃圾分類、回收、利用,可以節(jié)約資源,減少污染,有利于保護環(huán)境,D項不符合題意。3.A解析:棉花屬于天然纖維,A項錯誤;葡萄糖和氧氣在體內(nèi)發(fā)生緩慢氧化產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放出能量,因此葡萄糖可為人體組織提供營養(yǎng),B項正確;水泥、玻璃等化工產(chǎn)品都是重要的建筑材料,C項正確;在汽油中加入適量乙醇,可適當節(jié)省石油資源,減少對環(huán)境的污染,D項正確。4.A解析:純羊毛線的主要成分是蛋白質(zhì),因此灼燒純羊毛線,會產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味,A項正確;向鐵銹中加入稀硫酸,鐵銹與稀硫酸反應(yīng)生成易溶于水的硫酸鐵和水,硫酸鐵溶液呈黃色,因此實驗現(xiàn)象是鐵銹逐漸溶解,溶液變?yōu)辄S色,B項錯誤;硫酸銅與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化銅,氫氧化銅呈藍色,難溶于水,因此實驗現(xiàn)象是生成藍色沉淀,現(xiàn)象中不能出現(xiàn)具體物質(zhì)的名稱,C項錯誤;鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象是:劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體,鐵絲在空氣中不能燃燒,D項錯誤。5.(1)氧化鋁(或Al2O3)(2)硬度大(或相對密度較小)(3)液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件(或噴氣發(fā)動機等的高溫部件)解析:(1)氧化物是由兩種元素組成的化合物,其中一種元素是氧元素,材料中提到的氧化物是氧化鋁。(2)根據(jù)材料信息可知,陶瓷材料硬度大、相對密度較小,它們不需要通過化學(xué)變化就能表現(xiàn)出來,屬于物理性質(zhì)。(3)根據(jù)材料信息可知,在航天航空領(lǐng)域,陶瓷基復(fù)合材料主要應(yīng)用于液體推進火箭發(fā)動機的熱結(jié)構(gòu)件、噴氣發(fā)動機等的高溫部件。6.(1)①混合物②汽油來自不可再生能源石油(2)①有機②CH