資源簡介

(共62張PPT)
（滬教版）九年級
下
9.3 新型材料的研制
化學與人類可持續發展
第9章
“—”
01
學習目標
內容總覽
02
新知導入
03
探究新知
04
課堂練習
05
課堂總結
06
分層作業
學習目標
1. 認識常見新型材料，如納米、高分子、復合材料，知曉特性與應用。能區分類型并簡述特點。
2. 掌握研制原理和方法，明白化學作用。會分析材料性能與結構關系。
3. 培養觀察分析實驗現象能力，能通過實驗初步評估材料性能和潛力。
新知導入
石墨烯是一種具有優異性能的新型材料，近來有很多“石墨烯發熱褲”利用消費者對新技術的好奇和不了解，打著石墨烯的旗號抬高價格，卻沒有提供相應的高品質產品，在購買這類產品時，消費者應保持警惕，仔細甄別。
探究新知
人類對材料的運用：青銅—鋼鐵—新型合金
新知導入
任務一
約BC4000年~公元初年 19世紀左右 現代合金
新知導入
任務一
創設問題情境，引入新課
材料是人類賴以生存和發展的重要物質。材料技術和應用的每一次重大進步，都與化學科學的發展密不可分。你了解我國的材料發展進程嗎？
模塊一 無機材料更新換代
新知導入
任務二
無機材料更新換代
石 器時 代
青 銅時 代
鐵 器時 代
材料開發和應用技
術迅猛發展的時代
1.材料的應用和發展
2.材料技術和應用與化學等科學的關系
天 然材 料
人 工 合
成 材 料
為 特 定 需 求
設 計 材 料
新知導入
任務二
無機材料更新換代
材 料
無機材料
有機高分子材料
金屬材料
無機非金屬材料
純金屬
合金
復合材料
新知導入
任務二
無機材料更新換代
3000多年前,古代勞動人民已經能夠制造和使用青銅、鐵等金屬材料。近代工業崛起，以鋼鐵為主體的金屬材料被廣泛應用。隨著冶煉技術進一步發展，研制出各種具有優異性能的合金。
新知導入
任務二
無機材料更新換代
稀土材料指利用稀土元素及其化合物與其他元素的化合物結合形成的材料。稀土元素是指鈧(Sc)釔(Y),以及鑭系元素(從鑭到镥15種元素)。稀土元素的化學性質較為活潑，若與其他元素結合，便可形成種類繁多、功能多樣、用途廣泛的新型材料，且性能會有較大提高，被稱作當代的工業味精”。請查閱文獻，說明稀土元素在當代高新科技中的具體應用。
調查研究
新知導入
任務二
無機材料更新換代
稀土元素在當代高新科技中有眾多重要應用：
1. 永磁材料：用于制造高性能的永磁體，廣泛應用于新能源汽車的驅動電機、風力發電設備、節能家電等領域，提高了能源利用效率。
2. 激光材料：制造固體激光器，在醫療、科研、工業加工等方面。
3. 儲氫材料：可用于制作高效的儲氫裝置，新能源汽車的氫能源存儲。
4. 超導材料：有助于提高超導材料的性能，在磁懸浮列車、核磁共振等領域具有重要意義。
5. 玻璃陶瓷：用于制造高質量的光學鏡片、特種陶瓷等。
6. 電子信息：在芯片制造、顯示屏等電子產品中提高性能。
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ①玻璃
光致變色玻璃制成的變色鏡
汽車的鋼化玻璃
玻璃
化學方法
特種玻璃
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ②水泥
白色硅酸鹽水泥
三獅超細水泥
化學方法
特種水泥
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ③陶瓷—古代陶器
唐三彩
陶瓷
綠釉陶水亭
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ③陶瓷—現代特種瓷器
氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁為主體的陶瓷材料，用于厚膜集成電路。氧化鋁陶瓷有較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。需要注意的是需用超聲波進行洗滌。用氧化鋁等為原料生產的耐高溫、高強度的陶瓷,可用來制造發動機零件。
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ③陶瓷—現代特種瓷器
可供移植的新型陶瓷骨，具有組織相容性和生物穩定性好等特點。它不會導致排異反應，有利于誘導骨質的生長。這種人工骨富含鈣、鋅，有利于手術后傷口皮膚更快愈合。
新知導入
任務二
無機材料更新換代
無機非金屬材料 ③陶瓷—現代特種瓷器
全瓷牙具有完美密合的邊緣、無牙齦炎癥現象、對X光線無任何阻擋等特點，生物相容性優于各種金屬內冠，在臨床上可得到持久的修復效果。
新知導入
任務二
無機材料更新換代
缺點：1.脆性
2.加工難度
3.導熱性能較差
4.重量較大
優點：1.耐高溫性能
2.耐腐蝕性能
3.絕緣性能
4.高硬度和強度
5.尺寸穩定性
無機非金屬材料—陶瓷的優點
例1、廚房中的下列物品所使用的主要材料屬于金屬材料的是（ ）
A.陶瓷碗
B.不銹鋼炊具
C.橡膠手套
D.銅質水龍頭
課堂典例
【答案】A
【解析】A、陶瓷碗屬于無機非金屬材料;
B、不銹鋼屬于合金，是金屬材料;
C、橡膠屬于有機合成材料；
D、銅質水龍頭是用金屬材料制成的。
故選A。
例2、下列物品使用的材料屬于無機非金屬材料的是（ ）
A.鈦合金表鏈
B.紫砂壺
C.手機塑料殼
D.真絲圍巾
課堂典例
【答案】C
【解析】A、鈦合金表鏈是用鈦合金制成的，屬于金屬材料，故選項錯誤.
B、紫砂壺是紫砂陶土燒制而成的紫砂陶茶具，屬于無機非金屬材料，故選項錯誤.
C、手機塑料外殼是用塑料制成的，塑料屬于三大合成材料之一，故選項正確.
D、真絲圍巾是用蠶絲制成的，屬于天然材料，故選項錯誤.
故選C
模塊二 合成材料層出不窮
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
三大合成材料
塑料
合成纖維
合成橡膠
結束了人類只能依靠天然材料的歷史。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
合成有機高分子材料 ①塑料
聚乙烯(PE)
聚氯乙烯(PVC)
聚苯乙烯(PS)
有機玻璃(PMMA)
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
合成有機高分子材料 ①塑料
生活中的塑料制品
2008年北京奧運會主游泳館“水立方”外立面材料為塑料
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
【實驗】取聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料各一小塊,分別點燃,觀察燃燒情況，比較產生的氣味有什么不同。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
實驗現象:聚乙烯塑料容易燃燒，燃燒時火焰呈藍色，上端黃色，燃燒時會有熔滴落下。燃燒時產生的氣味像石蠟燃燒的氣味，比較溫和。聚氯乙烯塑料不易燃燒，點燃后會自熄。聚氯乙烯燃燒時火焰呈黃色，底部綠色，會產生刺激性氣味。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
實驗結論:聚乙烯組成中只含有C、H元素,而聚氯乙烯的組成中除含有C、H元素外,還含有Cl元素。聚氯乙烯燃燒時會釋放出氯化氫等有害氣體，這些氣體有刺鼻的氣味。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
聚乙烯塑料薄膜無毒,可用于包裝食品
聚氯乙烯塑料薄膜會分解出對健康有害的物質，不宜用于包裝食品
聚乙烯塑料袋
聚氯乙烯塑料薄膜
塑料薄膜的燃燒現象和燃燒時放出氣體氣味的不同，可以簡易鑒別塑料薄膜是否可用于食品包裝。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
白色污染：
塑料的應用和發展方便了人們的生活，但大多數塑料在自然條件下難以降解，長期堆積的塑料制品造成了新的環境污染--“白色污染”。不能焚燒廢棄塑料制品，避免釋放出含有二噁英等有害物質的氣體。
丟棄在環境中的廢舊包裝塑料，不僅影響市容和自然景觀，產生"視覺污染"，而且難以降解，對生態環境還會造成潛在危害，中國每年用于白色污染的治理經費大約1850萬左右。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
白色污染
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
通過查閱文獻，調查并分析目前常見塑料使用中的利與弊。
利：1. 成本低廉：生產原料豐富，制造工藝簡單。
2. 性能多樣：具有良好的絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性。
3. 輕便易用：重量輕，便于攜帶和使用。
4. 可塑性強
弊：1. 難以降解：造成長期的環境污染，形成白色污染。
2. 資源消耗：塑料的生產依賴石油等不可再生資源。
3. 回收困難：不同類型的塑料回收難度大，回收體系不完善。
4. 健康風險：某些塑料制品在高溫或與特定物質接觸時，可能會釋放有害物質。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
減少廢棄塑料產生的環境
問題，要促進廢棄塑料的回收和利用，大力研制在自然條件下容易降解的新型塑料。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
可降解塑料
可降解塑料是指能滿足使用需求，且使用后在自然環境條件下能降解成對環境無害的物質的一類塑料，一般可分為光降解塑料、生物降解塑料、水降解塑料等。
生活中，可降解塑料主要用于制作垃圾袋、購物袋、餐盒等。2022年6月1日我國正式實施《生物降解塑料與制品降解性能及標識要求》《生物降解飲用吸管》兩項推薦性國家標準，這意味著可降解塑料制品在生活中得到更廣泛的應用，對于促進社會可持續發展有重要意義。
拓展視野
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
可降解一次性碗筷、塑料袋
可降解一次性吸管
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
合成有機高分子材料 ②合成纖維
棉麻
蠶絲被
貂皮大衣
天然纖維
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
天然纖維數量有限，遠不能滿足人們對紡織品的需求。用化學方法制備的合成纖維，為工業生產提供了性能優越的材料，也豐富了人們的日常生活，合成纖維是以石油產品、煤石灰石、水和空氣等為原料，通過一系列化學反應制造的。滌綸和錦綸布料、人造羊毛、降落傘繩、漁網等都是合成纖維制品。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
【實驗】取少許棉紗線、羊毛絨和化纖織物纖維(如尼龍絲線等)，分別在酒精燈火焰上灼燒，觀察各種材料的燃燒情況，辨別其產生的氣味。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
實驗現象:棉紗線燃燒時，火焰較小，產生燒紙的氣味，燃燒后的灰燼較為疏松。 羊毛絨燃燒時，火焰緩慢，有燒焦羽毛的氣味，灰燼易碎且呈黑色。化纖織物纖維尼龍絲線燃燒時，火焰較大，伴有黑煙，產生刺鼻的化學氣味，燃燒后的殘留物較硬且不易碎。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
實驗結論:棉花的主要成分是纖維素,燃燒時有燒紙氣味,并殘留有黑色灰燼。羊毛蠶絲的主要成分是動物蛋白質,燃燒時有燒焦羽毛氣味。化纖布料燃燒時有特殊氣味，趁熱可以拉成絲。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
合成纖維強度高、耐磨、彈性好、耐化學腐蝕,但吸水性和透氣性不如天然纖維優良。因此現代紡織業一般采用混紡的方式,即將天然纖維和合成纖維按一定比例混合在一起紡紗,使其顯示出各自的優點。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
合成有機高分子材料 ③合成橡膠
天然橡膠：耐熱性較差
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
隨著工業的發展,對橡膠的需求不斷增長,人們采用化學方法人工合成橡膠。與天然橡膠相比,合成橡膠具有更優良的彈性、絕緣性和耐高溫性。
新知導入
任務三
合成材料層出不窮
隨著科學技術的發展,具有光、電、磁等特殊性能的功能高分子材料不斷地被研制出來,新材料的發展將進一步推動人類社會的進步。
例3、下列有關塑料的說法正確的是（ ）
A.聚氯乙烯可用來制作餐具或食品袋
B.通過焚燒塑料減少“白色污染”
C.塑料制品屬于不可再回收利用產品
D.聚氯乙烯燃燒時有刺激性氣味;聚乙烯燃燒時無刺激性氣味
課堂典例
【答案】D
【解析】聚氯乙烯塑料中含有氯元素,燃燒時會產生刺激性氣味,而聚乙烯塑料中無氯元素,燃燒時無刺激性氣味產生。聚氯乙烯在使用過程中會放出有毒物質,故不能用聚氯乙烯制作餐具或食品袋。故選D。
例4、有機合成材料的出現是材料發展史上的一次重大突破，下列敘述錯誤的是（ ）
A.塑料、纖維、橡膠均屬于有機合成材料
B.熱固性塑料可用作炒菜鍋的手柄
C.合成纖維的強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕
D.合成橡膠可用于生產汽車輪胎
課堂典例
【答案】A
【解析】A、天然纖維、天然橡膠不屬于有機合成材料，故A錯誤;
B、炒菜鍋的手柄是用熱固性塑料制成的，故B正確;
C、合成纖維有強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕等優點，故C正確;
D、合成橡膠可用于生產汽車輪胎，故D正確;
故選A。
模塊三 復合材料異軍突起
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
復合材料：
概念：將兩種或兩種以上的材料復合成一體而形成的材料
優點：復合材料集中了組成材料的優點,具有更優異的綜合性能
應用：現代高科技的發展離不開復合材料。為滿足生產生活對特種材料的需求，科學家運用化學等科學知識，研究合成形形色色的具有特殊性能的復合材料。
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
鋼筋混凝土是鋼筋和混凝土的復合材料
機動車的輪胎是用合金鋼與橡膠的復合材料制成的
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
塑料中嵌入玻璃纖維制成的玻璃纖維增強塑料
用于制造船體、汽車車身等
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
碳纖維復合材料可用于制造飛機的機翼、飛行器頭錐等
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
復合材料的組成及應用
復合材料通常是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。以金屬為基體的金屬基復合材料，由于金屬和增強材料的共同作用，因而具有強度高、密度小、耐摩擦和耐高溫等性能，成為航天、航空等尖端領域的常用材料之一。
2023年5月，我國自行研制、具有完全自主知識產權的神舟十六號載人飛船發射成功，3名航天員順利進駐中國空間站。載人飛船的眾多新型設備的制造都應用了多種具有特殊性能的復合材料。
拓展視野
新知導入
任務四
復合材料異軍突起
基體材料 增強材料 應用
鋁、鎂 石墨 衛星、導彈、飛機的結構部件
鎂、鈦 硼 天線結構、發動機葉片
鋁、鉆合金 碳化硅 高溫發動機零件
一些金屬基復合材料及其用途
例5、下列材料中屬于復合材料的是（ ）
A.不銹鋼
B 聚氯乙烯
C.玻璃鋼
D.天然橡膠
課堂典例
【答案】 C
【解析】不銹鋼屬于鐵的合金,合金屬于金屬材料,A錯誤;聚氯乙烯屬于合成塑料,合成塑料屬于合成有機高分子材料,B錯誤;玻璃鋼是由玻璃纖維包埋在有機高分子材料中形成的復合材料.C正確；天然橡膠是天然有機高分子材料,D錯誤。
例6、下列材料分類錯誤的是（ ）
A.氮化硼陶瓷——有機高分子材料
B.儲氫材料鑭鎳合金——金屬材料
C.機動車輪胎——復合材料
D.普通玻璃——無機非金屬材料
課堂典例
【答案】A
【解析】A.氮化硼陶瓷-是無機材料，錯誤;
B.儲氫材料鑭鎳合金是金屬材料，正確;
C.機動車輪胎是復合材料,正確;
D.普通玻璃是無機非金屬材料,正確。
課堂總結
模塊四 練習與實踐
1、下列各種實驗儀器的主要制作材料屬于金屬材料的是（ ）
課堂典例
【答案】C
【解析】A、試管是用玻璃制成的,玻璃主要成分是硅酸鹽,屬于無機非金屬材料,故選項錯誤.
B、蒸發皿是由瓷制成的,瓷是用泥土燒制而成的,屬于無機非金屬材料,故選項錯誤，
C、鐵架臺是用鐵合金制成的,屬于金屬材料,故選項正確
D、膠塞是用合成橡膠制成的,合成橡膠屬于三大合成材料之一,故選項錯誤.
故選:C
2、有機合成材料的出現是材料發展史上的一次重大突破，下列敘述錯誤的是( ）
A.塑料、纖維、橡膠均屬于有機合成材料
B.熱固性塑料可用作炒菜鍋的手柄
C.合成纖維的強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕
D.合成橡膠可用于生產汽車輪胎
【答案】A
【解析】A、天然纖維、天然橡膠不屬于有機合成材料，故A錯誤;
B、炒菜鍋的手柄是用熱固性塑料制成的，故B正確:
C、合成纖維有強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕等優點，故C正確;
D、合成橡膠可用于生產汽車輪胎，故D正確;故選A。
分層作業
3、合成材料的應用和發展，大大方便了人類的生活，但是合成材料廢棄物的急劇增加也帶來了環境問題，廢棄塑料帶來的“白色污染”尤為嚴重。要解決“白色污染”問題下列做法不合理的是( ）
A.使用新型可降解塑料
B.用布袋代替塑料袋
C.回收廢棄塑料
D.焚燒廢棄塑料
課堂典例
【答案】C【解析】A、用布袋代替塑料袋購物可以減少塑料袋的使用,有利于解決白色污染的問題,A選項合理,不符合題意:
B、使用微生物降解塑料有利于塑料降解,有利于解決白色污染的問題,B選項合理,不符合題意;
C、推廣使用一次性塑料杯增加塑料的用量,會使白色污染更加嚴重.C選項不合理,符合題意:
D、回收各種廢棄塑料,有利于解決白色污染的問題,D選項合理,不符合題意。故選C。
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讓備課更有效
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