資源簡介

第9章　化學與社會發展
第2節　新型材料的研制
設計說明 本節課的設計思路是通過小組合作學習的方式探索材料的發展史，力求讓學生感受到材料對社會發展做出的重大貢獻，同時也讓學生認識到化學在材料的應用發展過程中的作用，從而領會到化學的學習價值。 整節課以材料的分類應用為主線，穿插用實驗法鑒別植物纖維、動物纖維和合成纖維。重點突出塑料的應用和由廢棄塑料引發的“白色污染”問題。引導學生從自身、科學家和各大企業文化的角度認識為減少“白色污染”保護綠色地球所采取的措施。 以問題為主線來創設學習情景，積極引導學生去發現問題，充分發揮以學生為主體，以教師為主導，形成觀察、實驗、思維、自主學習能力為核心的課堂教學方式，采用多種教學手段，靈活應用圖片、實驗、動畫、視頻等多媒體素材，幫助學生理解提煉信息，啟發學生獨立思維，將抽象概念直觀化、具體化，為形成概念埋下伏筆。 教學目標 【知識與技能】 1.知道無機材料分金屬材料和無機非金屬材料兩大類。 2.了解無機非金屬材料在生產、生活中的應用。 3.了解合成材料的分類、性質和用途，了解“白色污染”的危害及其防治方法。 4.了解復合材料在生產、生活中的應用。 5.通過實驗，掌握幾種纖維的性質和聚乙烯、聚氯乙烯的鑒別方法。 6.通過認識三大類材料，了解材料開發和應用與化學學科之間的密切聯系。 【過程與方法】 1.通過探究性實驗掌握幾種纖維、聚乙烯與聚氯乙烯的鑒別方法。 2.能夠初步了解各種材料的優缺點及其應用。 【情感、態度與價值觀】 通過材料化學的學習，了解各種材料在社會發展中的重要作用。 重點難點 教學重點 1.知道無機材料的分類，了解無機材料在生產生活中的應用。 2.了解無機非金屬材料在生產生活中的應用。 3.了解“白色污染”的危害及其防治方法,掌握區分聚乙烯、聚氯乙烯的簡便方法。 4.了解復合材料在生產生活中的應用。 教學難點 1.了解合成材料的分類、性質和用途。 2.掌握幾種纖維的性質。 教學方法 1.觀察法：通過學生的自我探究，引導學生了解常見的無機材料。 2.探究法：探究性實驗掌握幾種纖維、聚乙烯與聚氯乙烯的鑒別方法。 教具、學具 1.計算機多媒體教學系統、CAI課件等。 2.儀器：酒精燈、火柴、鑷子、坩堝鉗、石棉網、試管、小燒杯、廢物杯等。 3.藥品：保鮮膜、聚氯乙烯塑料袋、棉、毛、化纖材料、10%硫酸溶液、3%的燒堿溶液等。 授課時數 1課時 教學過程 導入新課 材料是人類賴以生存和發展的重要物質，材料的應用和發展印證了人類文明的進步：從石器時代開始，逐漸發展到青銅時代，再到鐵器時代…… 人們對材料的認識、制造和利用，經歷了從天然材料到人工合成材料、為特定需求設計材料的發展過程。材料技術和應用的每一次重大進步，都與化學等科學的發展密不可分。 【教師展示】展示各種材料利用的圖片。 【教師板書】新型材料的研制 【教師提問】你知道家用廚房里的每種物品使用的都是什么材料嗎？ 【學生討論】自來水管：鍍錫管；水槽、水龍頭：不銹鋼；櫥窗：玻璃；墻壁：瓷磚；櫥門外層：涂料、漆；廚房臺面：人造大理石…… 【教師提問】你們會對材料進行分類嗎？ 【教師講述】人們對材料的認識、制造和利用經歷了天然材料、燒制材料、合成材料，到現在的可設計材料、智能材料。材料如何分類呢？材料從大的類別來說，可分為無機材料、合成材料、復合材料。 【教師板書】一、無機材料 1.金屬材料 【學生展示】分小組把課前查閱資料的結果向全班同學匯報。 1.金屬材料包括純金屬和合金。 2.人類使用金屬材料的歷史。 【交流與討論】1.人類使用金屬先后經歷了“青銅時代”“鐵器時代”，直到進入工業時代之后才通過電解的方法得到金屬鋁。請與同學討論：人類使用銅、鐵、鋁三種金屬的年代為什么會存在一定的先后順序？2.依據你的興趣，收集關于用不同金屬材料制造的日用品、工藝品和各種兵器的史料，說說它們各是用什么金屬材料制成的？有什么優異性能？并與同學交流。 【師生總結】1.金屬材料的使用年代體現了金屬的活動性，金屬活動性越弱，越易于冶煉，使用年代就早。銅、鐵、鋁三種金屬中鋁的化學性質最活潑，冶煉難度最大，所以應用年代最晚。 2.餐具常見的是不銹鋼的，耐腐蝕；刀具常用合金鋼制成，堅硬、鋒利；汽車、飛機多用特種合金制造，強度大、質地輕；首飾的材料多為黃金、鉑金、白銀等，利用它們漂亮的金屬光澤；雕像可用銅、不銹鋼制作，因為耐腐蝕；槍炮、坦克、匕首等都要用到鋼鐵，原因是金屬材料具有高強度、高硬度、韌性好等優點。 【教師講述】1.金屬材料 （1）金屬材料的種類 金屬材料包括各種純金屬和合金。 （2）金屬材料工業的發展歷程 ①古代：能制造和使用青銅器、鐵。 ②近代：大規模地冶煉生鐵和鋼。 ③現代：電解法冶煉較活潑的金屬。 ④當代：研制出各種高強度、高韌性、耐高溫的特種合金及具有某些特殊功能的合金材料。如能方便地儲存、釋放氫氣的儲氫合金和具有“形狀記憶”能力的記憶合金。 【教師提問】金屬材料的主要特點是什么？ 【學生總結】思考回答（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。） 【教師提問】金屬材料在使用時，如何防止金屬銹蝕？ 【學生總結】（舉例說明）保持潔凈和干燥、電鍍、涂保護膜。 【教師講述】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。 【教師板書】2.無機非金屬材料 【學生展示】分小組把課前查閱資料的結果向全班同學匯報。 1.無機非金屬的分類。 2.陶瓷使用的歷史。 【教師講述】無機非金屬材料名目繁多，用途各異，通常把它們分為傳統無機非金屬材料（水泥、陶瓷、耐火材料、玻璃等）和新型無機非金屬材料。 英文中的“china”既有中國的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中國就是“陶瓷的故鄉”。 【教師投影】古代的陶瓷——陶器：（圖片）新石器時代馬家窯文化螺旋紋彩陶雙耳甕、新石器時代半坡文化陶俑壺、新石器時代彩陶人面紋缽。 古代陶瓷——瓷器：（圖片）（唐）駱駝載樂俑、（北宋）白釉刻花梅瓶、（講述圖片的相關知識）。 【教師講述】傳統的陶瓷制品的主要特性：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。新型無機非金屬材料繼承了傳統無機非金屬材料的許多優點，并克服某些弱點，具有更多優異的特性。 【教師導引】在日常生活中，用的最多的材料是有機合成材料（簡稱合成材料）。合成材料一般包括塑料、合成纖維、合成橡膠。 【教師板書】二、合成材料 【教師講述】人們的衣食住行都離不開各種各樣的材料。現在，人們使用的紡織品既有天然纖維，也有人造纖維、合成纖維，五光十色，琳瑯滿目。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？ 【學生回答】天然纖維（吸水性和透氣性好）。 【教師提問】媽媽從市場上買回一件漂亮的“羊毛衫”，回家后懷疑自己上當受騙，你會幫媽媽鑒別嗎？ 【活動與探究】棉、毛、合成纖維燃燒時的現象 實驗內容：取燒杯中棉線、毛線、腈綸線分別在酒精燈火焰上灼燒，觀察燃燒情況、灰燼及氣味。 【學生實驗】完成實驗，描述實驗現象。 【活動與探究】探究棉、毛、合成纖維與酸、堿的作用 實驗內容：將棉線、毛線、腈綸線分別浸泡在10%的硫酸、3%的燒堿溶液中，將試管置于酒精燈上加熱2分鐘，觀察情況。 【學生實驗】完成實驗，描述實驗現象，得出結論。 【學生討論】鑒別棉、毛、合成纖維的方法及辨別羊毛制品真偽的方法。 【教師總結】幾種纖維的性質實驗 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，有特殊氣味，灰燼凝成一個硬塊幾乎無變化幾乎無變化
【教師講述】合成纖維的強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕，但它的吸水性和透氣性較差。因此，合成纖維常常與棉纖維或羊毛纖維混合紡織，使衣服穿起來既舒適又耐穿。 【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。（投影：塑料制品的圖片，了解生活中常用的塑料種類和用途。） 【教師講述】不同的塑料有不同的性能，日常生活中使用的塑料薄膜有的有毒，有的無毒，怎樣的塑料薄膜可用于包裝食品？ 【活動與探究】取聚乙烯塑料（無色或白色塑料食品袋）、聚氯乙烯塑料（人造革）各一小塊，分別點燃，觀察燃燒情況，比較產生的氣味有什么不同。 【學生實驗】完成實驗，描述實驗現象，得出結論。 【教師點撥】聚乙烯塑料易燃燒，燃燒時不冒煙、無刺激性氣味；聚氯乙烯塑料不易燃燒，燃燒時冒煙、有刺激性氣味。 【教師講述】聚乙烯的組成中只含有C、H元素，無毒，可以用來包裝食品；而聚氯乙烯的組成中除了C、H外，還有Cl元素，所以燃燒時產生HCl氣體，使用過程中會分解出對健康有害的物質污染食品，對人體造成危害。 【教師提問】塑料制品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”（投影圖片）。解決白色污染有什么方法？ 【學生討論】討論回答：①減少使用不必要的塑料制品，如用布袋、竹籃代替塑料袋等；②重復使用必要的塑料制品，如用塑料袋、塑料盒等； ③使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解和光降解塑料等；④回收各種廢棄的塑料等。 【教師投影】解決白色污染的措施（2008年6月1日的“禁塑令”） 【教師引導】（投影賽車輪胎的圖片）汽車的輪胎使用了什么材料——橡膠。 【教師講述】橡膠包括天然橡膠和合成橡膠。橡膠一詞來源于印第安語，意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經凝固、干燥后而制得。隨著工業的發展，對橡膠的需求不斷增長，人們了解了天然橡膠分子的組成和結構后，進行模仿，用化學方法人工合成了橡膠。 【教師引導】天然材料、無機材料、合成材料，性能單一，已不能滿足生產生活的需要。于是科技工作者開始研究用新的物理、化學方法，根據實際需要去研發具有特殊性能的材料。 【教師板書】三、復合材料 【學生討論】不同的材料有不同的性能。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？ 【師生總結】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。例如，神舟系列飛船的制造需要多種具有特殊性能的復合材料。復合材料由起搭建作用的基體材料和分散于其中的增強材料兩部分組成。 【教師點撥】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，同學們發現化學在不斷為人類提供著更豐富的材料。 課堂小結 ［提問］通過今天的學習，你有哪些收獲？ ［小結］通過本節課的學習，談談你對化學與材料問題有哪些新的認識。 當堂達標 1.橡膠屬于重要的工業原料。它是一種有機高分子化合物，具有良好的彈性，但強度較差。為了增加某些橡膠制品的強度，加工時往往需要進行硫化處理，即將橡膠原料與硫黃在一定條件下反應。下列橡膠制品中，加工時硫化程度最高的是（　　） A.橡皮筋 B.汽車輪胎 C.普通氣球 D.醫用乳膠手套 答案：B 2.下列屬于復合材料的是（　　） A.塑料 B.鋼材 C.陶瓷 D.鋼筋混凝土 答案：D 3.近年來材料產業迅猛發展，其中PVC型材（聚氯乙烯）是主導產品之一，PVC型材屬于（　　） A.纖維 B.橡膠 C.塑料 D.合金 答案：C 4.區別聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料的最佳方法是（　　） A.辨顏色 B.試硬度 C.比較溶解性 D.燃燒、聞氣味 答案：D 5.小小塑料袋，環保大問題。我國已在全國禁止生產、銷售、使用超薄塑料購物袋，在所有超市、商場等商品零售場所，不再免費提供塑料購物袋。下列相關說法中不合理的是（　　） A.立即禁止使用塑料制品 B.禁止使用超薄塑料購物袋能有效減少“白色污染” C.塑料難降解，塑料垃圾會使土壤環境惡化，嚴重影響農作物生長 D.快餐盒等塑料制品隨意丟棄，嚴重影響市容與環境 答案：A 6.金屬材料在生產、生活中有著廣泛的應用。 （1）人類每年從自然界提取大量的金屬，其中提取量最大的是鐵。用赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）和一氧化碳冶煉鐵的化學方程式為　　　　　　　 　　　　　　　　　　。 （2）下列應用中使用金屬材料的有　　　　（填序號）。 ①體育賽事上用金、銀和銅制作的獎牌　②羊毛制作的毛衣　③青銅器 （3）金屬的使用經歷了“青銅時代”“鐵器時代”，到現代開始使用鋁及其合金，說明三種金屬中最活潑的是　　　　。 答案：（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　（2）①③　（3）鋁 7.我國的瓷器舉世聞名，普通陶瓷中含有鋁元素，其元素符號為　　　　，該元素氧化物的化學式為　　　　　（請標出其中鋁元素的化合價）。普通玻璃中含有鈉元素，含該元素的堿的化學式為　　　　，常溫下其溶液pH　　　　（填“>”“<”或“=”）7，若向其溶液中加水，則所得溶液的pH　　　　（填“升高”“降低”或“不變”）。陶瓷和玻璃的主要成分都是硅酸鹽，它們同屬于　　　　（填字母）材料。 A.金屬 B.無機非金屬 C.合成 D.復合 材料的性質決定用途，從用途上也可找到其所具有的性質。實驗室中的許多儀器都是由玻璃或陶瓷制成的。如試管選用普通玻璃，而蒸發皿選用普通陶瓷，請分別說出這樣選擇的理由：　　　　　　　　　　　　　　　 _______________________________________________________。 答案：Al　　NaOH　>　降低　B　玻璃做的試管透明，實驗時能夠清楚地觀察試管內的變化；陶瓷做的蒸發皿耐高溫（其他合理答案均可） 8.根據下圖衣服標簽回答下列問題： （1）面料中的棉屬于　　　　（填“天然”或“合成”，下同）有機高分子材料，面料中的滌綸屬于　　　　有機高分子材料。 （2）合成纖維有下列哪三個優點　　　　（填字母）。 A.強度高、彈性好 B.耐磨 C.吸水性、透氣性較好 D.耐化學腐蝕 答案：（1）天然　合成　（2）ABD 板書設計 第9章　化學與社會發展 第2節　新型材料的研制 一、無機材料 1.金屬材料：純金屬與合金 2.無機非金屬材料：水泥、玻璃、陶瓷 二、合成材料 1.塑料 2.合成纖維 3.合成橡膠 三、復合材料 教學反思

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