第十一单元跨学科实践活动10 航天新型材料与新型能源导学案--2025-2026学年九年级化学人教版下册

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域中新型材料、新型能源的应用 导学案 一、四维核心素养 化学观念：认识材料性质决定用途，能量可转化。科学思维：运用分类与证据推理，辨析新型材料与能源的类别应用。科学探究：经历查阅、分析、方案设计与反思的完整过程。科学态度与责任：感悟航天成就，树立民族自豪感，增强创新与责任担当。 二、学习重点与难点 重点：区分航天新型金属、合成及无机非金属材料的类别与应用，了解新型能源的种类及能量转化形式。难点：结合物质性质解释航天材料特殊性能的成因，辨析航天能源优劣，实现化学与物理、工程等知识的跨学科融合。 三、课前预习案 【预习目标】 了解我国航天产品的种类与用途，初步认识航天新型材料和新型能源，能说出材料性质与用途的关系，为课堂探究奠定知识基础。 【预习导引】 近年来，我国航天重大工程取得一系列辉煌成就。“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“北斗”指路、“祝融”探火……飞天逐梦的实现，离不开对新型材料和新型能源的不断探索。课前，请你查阅资料，走近我国航天科技。 （一）基础填空 1．我国航天重大工程成就辉煌，如“神舟”问天、“嫦娥”揽月、“北斗”指路、“____”探火等。 2．用于把人造地球卫星、载人飞船、空间站等送入太空预定轨道的载具，通常称为____火箭。 3．铝合金常用于火箭壳体和燃料箱等结构，其突出特点是密度____、强度高、抗腐蚀性好。 4．钛合金常用于发动机等高负荷部件，其具有耐高温、强度高、____低等特点。 5．航天员舱外航天服使用的聚氨酯橡胶，属于____材料（填“天然”或“合成”）。 6．中国空间站的能量主要来自柔性太阳能电池翼，它可将____能转化为电能。 （二）判断正误（对的打“√”，错的打“×”） 7．材料性能决定了它的用途，新型材料的出现为航天事业发展提供了重要支撑。（　） 8．陶瓷基防热涂层具有良好的耐高温性和耐磨性。（　） 9．太阳能属于不可再生能源，无法为航天器供电。（　） 10．石墨烯是由碳原子堆积成的单层结构新材料。（　） （三）选择题 11．下列材料中，属于金属材料的是（　） A．铝合金　B．聚酰亚胺　C．石墨烯　D．陶瓷 12．下列属于我国航天重大工程的是（　） A．南水北调　B．神舟飞天　C．京杭运河　D．青藏铁路 （四）预习思考 13．请你查阅资料，写出一种你认为最有“航天特色”的新型材料，并说明它的一项突出性能。 14．请你试着说出我国一项航天成就的名称，并想一想它可能用到了哪些新型材料或新型能源。 四、课中探究案 任务一：航天科技中的新型材料应用 （一）选择题 1．火箭发动机燃烧室温度可高达3000℃以上，下列材料中最适宜用于制造该高温部件的是（　） A．普通铁　B．塑料　C．陶瓷基防热涂层　D．木材 2．关于航天器外部涂层材料“聚酰亚胺”，下列说法不正确的是（　） A．具有优异的热稳定性　B．耐辐射性能好　C．力学性能优良　D．不耐化学腐蚀 3．碳纤维复合材料具有密度小、强度高的特点，用于航天器结构的主要优势在于（　） A．耐高温　B．轻质高强　C．导电性极佳　D．完全透明 （二）连线题 4．请将下列材料与其主要用途用线连起来。 铝合金　　　　　　　　——　　发动机等高负荷部件 钛合金　　　　　　　　——　　火箭壳体、燃料箱 聚酰亚胺　　　　　　　——　　舱外航天服 聚氨酯橡胶　　　　　　——　　航天器外部涂层 （三）简答题 5．航天器的主体结构材料应具备哪些性能？请结合所学知识简要说明。 （四）判断题 6．石墨烯是由碳原子堆积成的单层结构新材料，可用于航天器散热。（　） 7．航天器主体结构选用铝合金，主要利用其密度小、强度高的优点。（　） 任务二：航天科技中的新型能源应用 （一）填空题 1．中国空间站的能量主要来自柔性太阳能电池翼，利用砷化镓太阳能技术可将____能转化为电能。 2．液氢液氧推进剂被称为“环保型推进剂”，这是因为其燃烧产物只有____，对环境十分友好。 3．除太阳能外，____能和氢能等也是航天领域可开发利用的新型能源。 （二）选择题 4．关于液氢液氧推进剂，下列说法正确的是（　） A．液氧是燃料　B．液氢是可燃物　C．燃烧产物污染大　D．常温下即自燃 5．下列能源中，属于新型能源的是（　） A．煤　B．石油　C．太阳能　D．天然气 （三）判断题 6．太阳能电池翼工作时将电能转化为太阳能。（　） 7．核能在航天领域同样具有应用前景，但其使用需充分考虑安全防护。（　） （四）简答题 8．结合所学知识，比较太阳能与化石燃料作为航天能源的优劣。 任务三：跨学科综合探究 （一）情境探究题 1．飞船内为保障航天员有适宜的呼吸环境，常采用氢氧化锂吸收产生的二氧化碳。已知氢氧化锂与氢氧化钠化学性质相似，据此推测氢氧化锂与二氧化碳反应后生成的物质是____。 2．航天器返回地面后，需将吸收二氧化碳生成的碳酸锂进行处理，实现物质循环利用。碳酸锂与碳酸钠化学性质相似，请你选择一种合适的处理试剂，并简要说明理由。 （二）拓展思考题 3．太空垃圾包括航天器碎片、被遗弃的火箭等，对在轨运行的航天器构成威胁。科学家研究用大网捕捉太空垃圾，这一操作类似于化学实验操作中的____操作；随后将其推入大气层，使其与空气摩擦生热而焚毁，“摩擦”为垃圾燃烧提供的条件是____。 4．请你为“讲好航天故事”设计一条体现中国航天精神的宣传标语。 5．某航天器需选用耐高温、耐辐射的外部涂层材料，请你从聚酰亚胺、陶瓷基防热涂层、普通塑料中选出合适的材料，并说明理由。 五、参考答案 三、课前预习案 （一）基础填空 1．祝融（或“羲和”等其他我国航天工程名称，合理即可）。 2．运载火箭。 3．小。 4．密度。 5．合成。 6．太阳（光）。 （二）判断正误 7．√。材料性能决定用途，新型材料支撑航天事业。 8．√。陶瓷基防热涂层具有良好耐高温性和耐磨性。 9．×。太阳能是可再生能源，可用于航天器供电。 10．√。石墨烯是碳原子构成的单层结构新材料。 （三）选择题 11．A。铝合金属于金属材料，聚酰亚胺、石墨烯、陶瓷均非金属材料。 12．B。神舟飞船是我国航天重大工程之一。 （四）预习思考 13．示例：钛合金，具有耐高温、强度高、密度低的突出性能（合理即可）。 14．示例：神舟载人飞船，可能用到铝合金（结构）、太阳能电池（能源）等（合理即可）。 四、课中探究案 任务一 （一）选择题 1．C。陶瓷基防热涂层具有良好的耐高温性，可用于高温部件。 2．D。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。 3．B。碳纤维复合材料密度小、强度高，主要优势在于轻质高强。 （二）连线题 4．铝合金——火箭壳体、燃料箱；钛合金——发动机等高负荷部件；聚酰亚胺——航天器外部涂层；聚氨酯橡胶——舱外航天服。 （三）简答题 5．主体结构材料应具备优良的耐高低温性能、耐老化性能、抗腐蚀性能，同时兼顾轻量化和高强度（答出两点即可）。 （四）判断题 6．√。石墨烯是碳元素构成的单层结构新材料，具有良好导热性。 7．√。铝合金密度小、强度高，适合用作结构材料。 任务二 （一）填空题 1．太阳（光）。2．水。3．核。 （二）选择题 4．B。液氢是可燃物，液氧起助燃作用，燃烧产物只有水，需点燃才能燃烧。 5．C。太阳能属于新型能源，煤、石油、天然气均属传统化石能源。 （三）判断题 6．×。太阳能电池翼是将太阳能转化为电能。 7．√。核能应用需重视安全防护。 （四）简答题 8．示例：太阳能取之不尽、清洁无污染，可直接转化为电能，更适合航天器长期在轨使用；化石燃料储量有限、燃烧产物可能污染环境，主要用于一次性发射场合（合理即可）。 任务三 （一）情境探究题 1．碳酸锂（及水，用文字表述）。 2．示例：选用氢氧化钙溶液。因为碳酸锂与碳酸钠化学性质相似，氢氧化钙溶液能与碳酸锂反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化锂，反应产物氢氧化锂可再次用于吸收二氧化碳，实现物质的循环利用（合理即可）。 （二）拓展思考题 3．过滤；达到（超过）着火点。 4．示例：探索永无止境，逐梦再启新程（合理即可）。 5．示例：选用陶瓷基防热涂层或聚酰亚胺。因为它们具有优异的耐高温性、耐辐射性和耐化学性，符合航天器外部涂层的要求；普通塑料不耐高温、易老化，不适合航天环境（合理即可）。 学科网（北京）股份有限公司 $