化学九年级下册（2024）第十一单元 化学与社会跨学科实践活动10 调查我国航天科技领教学设计及反思

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本课题分为四个部分，分别为“了解我国宇航产品的基本情况”“了解宇航产品的材料选择”“了解宇航产晶的能源选择”和“设想航天科技领域中未来的新型材料和能源”。本课题的一些列活动，都是课本学习知识的拓展内容重点在培养学生的创新意识，树立民族自豪感。

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布置作业：设计一款未来的宇航产品，并绘制设计图，编写功能说明书。
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课题
调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
课型
新授课
素养目标
1.了解新型材料和新型能源在我国航天科技领城中的应用。
2.加深对物质的性质与应用、能量的转化和转移等的认识。
3.形成创新意识，进一步树立民族自豪感。
教学重点
物质的性质与应用的关系
能量的转化与能源的使用
教学难点
化学与材料开发，能源利用的关系
教具准备
多媒体展示资料。
课前预习
1.物质的性质与结构有关，在很大程度上决定了物质的用途。
2.选择燃料应综合考虑资源、经济、技术和环境等多方面因素，合理利用化石能源，积极开发新能源。
新课导入
近年来，我国航天重大工程取得了一系列辉煌成就。“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“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……飞天逐梦变为现实，离不开对新型材料和新型能源的不断探索。
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任务一 了解我国宇航产品的基本情况
[介绍]从嫦娥奔月到战国屈原的《天问》，再到盛唐李白的《飞天》，中华民族的飞天梦源远流长。而伴随着中国空间站的全面建成，我国的航天产业也从“国家队”引领发展到全面开花。在一系列政策支持下，我国商业航天产业正在迅速成长。
[提问]我国宇航产品的发展经历了哪些关键节点呢？
[讲解]商业航天产业属于战略性新兴产业，其发展和壮大与政策引导息息相关。
1970年中国第一颗人造卫星“东方红1号”成功升空，东方红一号的发射成功，开创了中国航天史的新纪元。
1999年11月20日中国载人航天计划中第一艘无人试验飞船神舟一号发射升空。
2003年10月15日，我国发射的第一艘载人航天飞船神舟五号升空，表明中国掌握载人航天技术。
2007年10月24日18时05分，我国自主研制的第一颗月球探测卫星嫦娥一号卫星发射成功并完成首次绕月探测任务。
2020年7月23日天问一号发射升空，执行中国第一次自主火星探测任务。
2021年10月14日中国首颗太阳探测科学技术试验卫星羲和号成功发射。
2021年，神舟十二号在轨飞行期间进行了2次航天员出舱活动，开展了一系列空间科学实验和技术试验，在轨验证了航天员长期驻留、再生生保、空间物资补给、出船活动、船外操作、在轨维修等空间站建造和运营关键技术，为后续空间站建造运营奠定了基础。
2022年2月28日，中国空间站天和核心舱成功发射。
2023年，我国商业航天运载能力大幅提升，民营航天产业不断迭代，液体发动机技术、商业火箭运力、商用发射场建设等均取得重要进展。
2024年，吉利未来出行星座第二个轨道面以一箭11星方式成功发射。吉利未来出行星座是全球首个商用通信导航遥感一体星座。预计2025年，时空道宇将完成星座一期72颗卫星的组网部署，实现全球实时数据通信服务；二期将扩展至168颗卫星，实现全球厘米级高精定位服务，为人类未来出行，如自动驾驶、智能网联、消费类电子领域提供高可靠、低成本的应用服务。
[过渡]通过以上内容，我们能知道航天产品的发展围绕卫星制造、运载发射、地面系统设备、空间信息应用和服务等，推动卫星通信、导航、遥感一体化发展。

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[交流]交流以上我国宇航产品的发展史部分内容，总结我国宇航产品的种类和主要用途。
[总结]
种类
产品
主要用途
火箭
长征系列运载火箭
太空运输、将各类航天器、卫星、飞船等送入太空
卫星
科学与探测卫星、技术试验卫星、导航定位卫星、高分辨率对地观测系统、对地观测卫星、通信广播卫星
导航定位、通信广播、遥感运营、对地观测、探测空间环境参数、宇航技术实验、气象预报
航天器
嫦娥一号探测器、嫦娥二号探测器、嫦娥三号探测器、天问一号探测器；天宫一号、天宫二号
探测器广泛应用用于深空探测、行星探测、太阳系探测等领域；天宫空间站为航天员提供居住和工作环境，是进行太空实验和研究的重要平台
飞船
神舟系列飞船；天舟货运飞船
神舟飞船是航天员的往返工具；天舟飞船空间站提供物资补给和燃料加注服务
任务二 了解宇航产品的材料选择
[讲解]宇航产品由于其特殊的使用条件，对其主体结构、外部涂层、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飞机和航天器的各种材料，包括金属材料、复合材料和陶瓷材料等。
[回顾]各种材料的种类和特点。
[总结]
分类
品种
特点
金属材料
钢铁、铝合金、钛合金和镁合金等
高强度、高硬度、高导电性、高导热性等
无机非金属材料
玻璃、陶瓷、水泥等
耐高温、耐腐蚀、绝缘等
高分子材料
塑料、合成纤维、合成橡胶
轻质、耐磨损、可塑性强等
复合材料
如碳纤维复合材料、玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)、芳纶复合材料等
能综合各组分性能
功能材料
有光、电、磁等特殊性质
[讨论]组织学生分组讨论，根据航天器的工作条件，结合不同材料的特点分析主体结构、外部涂层、功能部件等的材料选择。
[汇报]分小组将讨论结果进行汇报，由教师进行总结和评价。
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[总结]
航天器结构
功能需求
材料选择
发动机
质轻、强度高、耐高温
金属材料(钛合金等)；复合材料(陶瓷复合材料等)
外部
涂层
质轻、耐高温、耐腐蚀、导热性好、阻燃
功能材料（热障涂层材料）、超导材料、复合材料
主体
结构
质轻、强度高、刚度高、耐腐蚀
金属材料(铝合金、钛合金等)；复合材料：(碳纤维复合材料等)
外壳
质轻、强度高、隔热、耐高温、耐腐蚀、可维修、可重复使用
金属材料(镍基合金等)；
复合材料（玻璃纤维复合材料）
[讲解]材料的选用应结合使用条件和材料特点进行选择。
任务三 了解宇航产品的能源选择
[回顾]燃烧的定义、燃烧的基本条件、常见能源种类等知识内容。
[小结]燃烧的定义：通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫作燃烧。
燃烧需要三个条件：可燃物；氧气(或空气)；达到燃烧所需的最低温度(着火点)。
常见能源种类：化石能源（煤、石油、天然气）、氢能、太阳能、地热能、潮汐能、核能、生物质能等。
[展示]展示常用火箭推进剂相关资料。
[交流]组织学生根据资料进行交流，并总结不同种类推进剂的特点。
[总结]
推进剂种类
特点
应用
液氢(燃料)液氧(氧化剂)
液体；热值大、燃烧效率高、成本高、不易储存
多用于航天飞机及运载火箭末级
肼-50(燃料)四氧化二氮(氧化剂)
液体；燃烧效率一般、价格适中、较易储存
多用于中型火箭
高精炼煤油(燃料)液氧(氧化剂)
液体；燃烧效率一般、价格适中、不易储存
多用于火箭第一级
肼(燃料)四氧化二氮(氧化剂)
液体；燃烧效率一般、可自燃、相对廉价、腐蚀性极强
多用于卫星
油灰或橡胶状的可燃材料
固体；燃烧不易控制、易于储存
[讲解]不同的火箭及不同的级数使用的推挤剂不同，液体推进剂相对液体推进剂具有燃烧易控制、燃烧效率高等优势，目前航天器使用的推进剂多为液体推进剂。
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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
[提问]我国的航天科技的发展过程中，与化学有关系吗？
[答]有关系。
[追问]航天科技的发展与化学的关系主要体现在哪里？
[答]能源的开发、材料的应用和研发等。
[讲解]新型材料和新型能源的 在航天领域中的应用离不开化学的发展，需要我们对物质的性质与应用关系，能量的转化关系有一定认识，所以航天科技的未来的发展与强大，离不开在座各位对化学的学习和研究。
[学生活动]根据所学内容，设想未来一款未来的宇航产品，并绘制设计图。
[展示]组织学生进行设计图展示，评选活动。
教学板书
跨学科实践活动9
调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用
1.了解我国宇航产品的基本情况
我国宇航产品主要有火箭、卫星、飞船和航天器四大类。
2.了解宇航产品的材料选择
宇航产品的材料要求：质轻、耐高温、耐腐蚀、强度高、可塑性好、可重复利用等
宇航产品的常用材料种类：金属材料、复合材料、功能材料。
3.了解宇航产品的能源选择
能源应具备的特点：成本适中、易储存、燃烧易控制，燃烧效率高等。
常用推进剂种类：多为液体推进剂（液氢液氧推进剂、肼-50四氧化二氮推进剂、高精炼煤油液氧推进剂、肼四氧化二氮推进剂）
4.设想航天科技领域中未来的新型材料和能源
课堂小结
通过“调查我国航天科技领域中新型材料、新型能源的应用”系列实践活动，了解我国航天科技领域中的新型材料、新能源的应用。通过讨论实际问题的解决
课堂小结
方案，探究物质的性质与应用的关系，加深对能量的转化和转移的认识，本课题设计大量航天资料的归纳，应给予学生充分的归纳与思考的时间，引导学生加深化学与科技的发展有关的认识。
教学反思
本节课重点在总结物质的性质与应用关系，同时加深能量的转化与应用的相关认知，涉及大量科技发展内容，课程进行以讲解、归纳为主，注意引导学生思考，增加课堂活力。
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结：