資源簡介

9.2 新型材料的研制
教材分析
隨著社會的發展新型材料不斷的研制，我們要學會對新型材料的材質進行鑒別，了解使用合成材料對人和環境的影響，通過學習本課增強學生的環境保護意識。
教學目標
【知識與能力目標】
1．知道常見的合成纖維，塑料，合成橡膠及其應用。
2．了解使用合成材料對人和環境的影響。
3．認識新材料的開發與社會發展的密切關系。
【過程與方法目標】
1．通過對學習內容的社會調查和有關資料的查閱，培養學生從多種渠道獲取信息的能力，并對獲取的信息進行加工。
2．積極主動與他人進行交流和討論，清楚地表達自己的觀點逐步形成良好的學習習慣和學習方法。
3．提出問題，進行初步的科學探究。
【情感態度價值觀目標】
1．以材料的利用為載體，培養學生對社會的關注意識。
2．對學生進行社會責任感和使命感的教育。
3．培養學生合理利用各種材料的觀念。
教學重難點
【教學重點】
樹立合理利用各種材料和環境保護的意識。
【教學難點】
樹立合理利用各種材料和環境保護的意識。
課前準備
教師：四種材料的生活物品。
學生：就下列調查主題，進行課前探究活動。
（1）調查制造廚房里各種物品的材料。
（2）將調查材料形成報告并分析材料的主要性能。
課時安排
1課時
教學過程
教學過程
復習：通過第一節的學習我們知道化學有助于人類解決能源危機。
引入：通過今天的學習，同學們將會發現化學為人類提供更豐富的材料。
講解：時代的劃分常以材料為標志，人類社會曾經歷了石器時代，青銅器時代，鐵器時代和鋼鐵時代，現又進入高分子時代。讓我們閱讀P99頁回答下列問題。
1．人們對材料的認識、制造和利用經歷了哪些發展過程？
天然材料；燒制材料；合成材料；可設計材料；智能材料。
一、金屬材料：（1）包括：青銅器時代：青銅（Cu、Sn合金），人類最早使用的合金； （2）鐵器時代：生鐵和鋼；（3）近現代：鋁及鋁合金、鈦合金，特種合金（高強度、高韌、耐高溫）貯氫合金、“形狀記憶”合金。
2．主要特點和用途：良好的延展性，導電導熱性能，有較高的強度和機械加工性能。
缺點：不耐腐蝕
所以：防止金屬材料的腐蝕，延長金屬材料的使用壽命是保護金屬資源的方法之一。
3．你還記得有哪些方法嗎？
答：保持潔凈和干燥、電鍍、涂保護膜。
[過渡講解]：長久以來，金屬一直占據著材料王國的霸主，尤其是鋼鐵，應用范圍更加廣泛。鋼鐵作為材料有它的許多優點，然而也存在著諸如不耐腐蝕、不耐高溫、不夠堅硬、不能絕熱等缺點。有趣的是，鋼鐵等金屬的短處，反過來恰恰是非金屬材料的長處。不過陶瓷也有自己的“薄弱環節”：雖硬但無韌性，一碰就碎，一敲就斷，而且毫無彎曲延長的余地。
二、無機材料：1．包括：
（1）古代的陶瓷：制陶器、瓷器等
（2）新型陶瓷材料：制發動機零件、人工骨、人工關節、人造牙等
（3）其他：玻璃、水泥、金剛石、單晶硅等
2．主要特性：耐高溫、大多數有較強的抗酸、堿等化學物質的侵蝕且不能導電。
缺點：普通的脆性大。
三、合成材料
1．天然高分子材料：淀粉、纖維素、蛋白質、天然橡膠
天然纖維：①純棉：用棉花、麻等植物纖維紡紗織成。
鑒別法：點燃之燃燒不旺，不冒黑煙，燒后成細灰。特點：透氣、透汗但不耐磨。
②蠶絲、真絲：動物的毛紡紗織成。鑒別法：點燃有燒焦羽毛味，灰不結成硬塊。
人造纖維：將竹、木材通過化學方法加工而成。
2．合成高分子材料：合成塑料、纖維、橡膠、粘合劑
①合成纖維：以石油產品、煤、石灰石、水、空氣等為原料，通過一系列化學反應制造而成。
鑒別法：（化纖布）點燃之燃燒很旺，冒黑煙，燒后凝結成團。特點：強度大，不易變形。
[學生參考教與學]：列舉穿過、看過、聽過的各種纖維名稱？——純棉、純羊毛、兔絨、絲綢、人造絲、人造毛、人造棉、尼龍、錦綸、滌綸等。
纖維的分類
分類 原料 纖維（實物） 備注
天然纖維 棉花、羊毛、蠶絲 棉布、絲綢等 ——
人造纖維 竹、木等 人造棉、絲、毛 化學方法加工
合成纖維 石油、煤、石灰石、水、空氣 尼龍、錦綸、滌綸 一系列化學反應合成
[教師引導]：這些不同類別纖維的原料不同、生產加工的方法也不同，那它們的性能有什么不同？穿在身上有什么不同的感覺呢？夏天或冬天你貼身穿的衣服喜歡什么面料——全棉
[學生討論]：天然纖維吸水性和透氣性好；合成纖維強度高、耐磨、彈性好、耐腐蝕、易產生靜電。
[教師引導]：除了已知的上述不同性能外，我們還可以通過實驗來觀察幾種纖維性質的不同。請同學閱讀P103頁活動與探究做好實驗。
[探究活動]：1．用鑷子分別夾住純棉、頭發、化纖布料在酒精燈火焰上灼燒，辨別氣味，摸一下灰分別是什么感覺。
2．另取棉花、頭發和化纖布料各兩份分別與試管中，分別倒入10%硫酸、3%燒堿溶液，靜置5——6分鐘，再將6支試管放置于40℃的熱水浴中溫熱5——6分鐘后，用鑷子取出，用水洗滌纖維，觀察用水洗滌時的情況。干燥后，比較它們用酸、堿處理前后的差異。
性質 纖維種類 灼燒情況 受酸溶液的影響 受堿溶液的影響
棉花（纖維素） 燃燒很快、產生黃色火焰，有燒紙的氣味灰燼是極細的粉末 變脆 稍微膨脹
純羊毛（蛋白質） 有燒焦羽毛的氣味，灰燼是極細的粉末 幾乎無變化 變脆
化纖布料（合成纖維） 纖維先卷縮、熔化，后燃燒，灰燼凝成一個硬塊。 幾乎無變化 幾乎無變化
[教師引導]：人們在大量使用合成纖維的同時，還廣泛使用塑料，其制品之多難以想象。
[教師收導]：雖然不同的塑料有不同的性能，但它們都是可以在一定條件下塑造成型的高分子材料。特別要注意的是，日常生活中使作的塑料薄膜有的有毒有的無毒，如聚乙烯薄膜無毒，可用于食品包裝；而聚氯乙烯薄膜有毒，使用時（特別在受熱時）會分解出對健康有害的物質，不能用于包裝食品。
[探究活動]：用燃燒法區分聚乙烯薄膜與聚氯乙烯薄膜
薄膜種類 燃燒是否產生火焰 是否有煙 是否產生氣味
聚乙烯
聚氯乙烯
[教師引導]：塑料的廣泛應用方便了人們的生活，但大量的廢舊塑料也開始危害人類的生存環境，即“白色污染”。閱讀下發的資料，了解①廢舊塑料是如何對環境造成危害的？②要消除“白色污染”，可采取哪些措施？
[學生討論]：生產可降解塑料。
②合成塑料：PE：（只含C、H無毒，薄膜可用于包裝食品）
鑒別法：燒之，易燃且燃燒時熔融落下，能繼續燃燒，無特殊氣味產生。
PVC：（含C、H、Cl使用過程中會分解出有害物質，不宜用來盛裝食品，但強度大）
鑒別法：燒之，不易燃且燃燒時有一股刺激性氣味。
學生活動：分析塑料的使用的利和弊。
四、復合材料
[教師引導]：了解橡膠制品及復合材料。天然材料；燒制材料；合成材料；上述材料性能單一，已不能滿足需要，于是一些科技工作者開始研究用新的物理、化學方法，根據實際需要去設計具有特殊性能的材料。近代出現的金屬陶瓷、鋁塑薄膜等復合材料就屬于這一類。
智能材料：能隨著環境、時間變化改變自己的性能或形狀，如像具有智能。現在研究成功，并嶄露頭解的形狀記憶合金就屬于這一類。智能材料已成為材料科學的一個重要前沿領域，有關研究及發展受到人們的極大重視。
[學生閱讀P105分析]：不同的材料有不同的性能，航天工業需要特殊的材料。請比較金屬材料、陶瓷材料、合成材料、碳纖維復合材料各自的優缺點，你認為哪種材料更適合制造飛機的機翼、火箭的錐頭？
答：金屬材料強度大，但不耐腐蝕。陶瓷材料耐高溫，但脆性大，易破損。合成材料強度大，密度小，但不耐高溫。碳纖維復合材料密度小，耐高溫，高強度耐酸堿腐蝕，更適合用于航天工業。
[總結]：上述材料，是長期并存的，它們共同在生產、生活、科研的各個領域發揮著不同的作用。通過今天的學習，同學們發現化學為人類提供更豐富的材料。
[作業]：教與學。附加題：一課一練部分習題
板書設計
材料的分類
(
金屬材料：⑴青銅器時代：青銅（Cu、Sn合金，人類最早使用的合金⑵鐵器時代：生鐵和鋼⑶近現代：鋁及鋁合金、鈦合金，特種合金（高強度、高韌、耐高溫）貯氫合金、“形狀記憶”合金
)
一、無機材料
(
非金屬材料：⑴古代的陶瓷：制陶器、瓷器等⑵新型陶瓷材料：制發動機零件、人工骨、人工關節、人造牙等⑶其他：玻璃、水泥、金剛石、單晶硅等
)
(
天然高分子材料：淀粉、纖維素、蛋白質、天然橡膠
)
(
合成高分子材料：合成塑料、纖維、橡膠、粘合劑
) (
二、有機材料
)
三、復合材料：混凝土、玻璃鋼
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