【沪教版】化学九年级下册第9章第2节 新型材料的研制 教学详案

第9章　化学与社会发展
第2节　新型材料的研制
设计说明 本节课的设计思路是通过小组合作学习的方式探索材料的发展史，力求让学生感受到材料对社会发展做出的重大贡献，同时也让学生认识到化学在材料的应用发展过程中的作用，从而领会到化学的学习价值。 整节课以材料的分类应用为主线，穿插用实验法鉴别植物纤维、动物纤维和合成纤维。重点突出塑料的应用和由废弃塑料引发的“白色污染”问题。引导学生从自身、科学家和各大企业文化的角度认识为减少“白色污染”保护绿色地球所采取的措施。 以问题为主线来创设学习情景，积极引导学生去发现问题，充分发挥以学生为主体，以教师为主导，形成观察、实验、思维、自主学习能力为核心的课堂教学方式，采用多种教学手段，灵活应用图片、实验、动画、视频等多媒体素材，帮助学生理解提炼信息，启发学生独立思维，将抽象概念直观化、具体化，为形成概念埋下伏笔。 教学目标 【知识与技能】 1.知道无机材料分金属材料和无机非金属材料两大类。 2.了解无机非金属材料在生产、生活中的应用。 3.了解合成材料的分类、性质和用途，了解“白色污染”的危害及其防治方法。 4.了解复合材料在生产、生活中的应用。 5.通过实验，掌握几种纤维的性质和聚乙烯、聚氯乙烯的鉴别方法。 6.通过认识三大类材料，了解材料开发和应用与化学学科之间的密切联系。 【过程与方法】 1.通过探究性实验掌握几种纤维、聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法。 2.能够初步了解各种材料的优缺点及其应用。 【情感、态度与价值观】 通过材料化学的学习，了解各种材料在社会发展中的重要作用。 重点难点 教学重点 1.知道无机材料的分类，了解无机材料在生产生活中的应用。 2.了解无机非金属材料在生产生活中的应用。 3.了解“白色污染”的危害及其防治方法,掌握区分聚乙烯、聚氯乙烯的简便方法。 4.了解复合材料在生产生活中的应用。 教学难点 1.了解合成材料的分类、性质和用途。 2.掌握几种纤维的性质。 教学方法 1.观察法：通过学生的自我探究，引导学生了解常见的无机材料。 2.探究法：探究性实验掌握几种纤维、聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法。 教具、学具 1.计算机多媒体教学系统、CAI课件等。 2.仪器：酒精灯、火柴、镊子、坩埚钳、石棉网、试管、小烧杯、废物杯等。 3.药品：保鲜膜、聚氯乙烯塑料袋、棉、毛、化纤材料、10%硫酸溶液、3%的烧碱溶液等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 材料是人类赖以生存和发展的重要物质，材料的应用和发展印证了人类文明的进步：从石器时代开始，逐渐发展到青铜时代，再到铁器时代…… 人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到人工合成材料、为特定需求设计材料的发展过程。材料技术和应用的每一次重大进步，都与化学等科学的发展密不可分。 【教师展示】展示各种材料利用的图片。 【教师板书】新型材料的研制 【教师提问】你知道家用厨房里的每种物品使用的都是什么材料吗？ 【学生讨论】自来水管：镀锡管；水槽、水龙头：不锈钢；橱窗：玻璃；墙壁：瓷砖；橱门外层：涂料、漆；厨房台面：人造大理石…… 【教师提问】你们会对材料进行分类吗？ 【教师讲述】人们对材料的认识、制造和利用经历了天然材料、烧制材料、合成材料，到现在的可设计材料、智能材料。材料如何分类呢？材料从大的类别来说，可分为无机材料、合成材料、复合材料。 【教师板书】一、无机材料 1.金属材料 【学生展示】分小组把课前查阅资料的结果向全班同学汇报。 1.金属材料包括纯金属和合金。 2.人类使用金属材料的历史。 【交流与讨论】1.人类使用金属先后经历了“青铜时代”“铁器时代”，直到进入工业时代之后才通过电解的方法得到金属铝。请与同学讨论：人类使用铜、铁、铝三种金属的年代为什么会存在一定的先后顺序？2.依据你的兴趣，收集关于用不同金属材料制造的日用品、工艺品和各种兵器的史料，说说它们各是用什么金属材料制成的？有什么优异性能？并与同学交流。 【师生总结】1.金属材料的使用年代体现了金属的活动性，金属活动性越弱，越易于冶炼，使用年代就早。铜、铁、铝三种金属中铝的化学性质最活泼，冶炼难度最大，所以应用年代最晚。 2.餐具常见的是不锈钢的，耐腐蚀；刀具常用合金钢制成，坚硬、锋利；汽车、飞机多用特种合金制造，强度大、质地轻；首饰的材料多为黄金、铂金、白银等，利用它们漂亮的金属光泽；雕像可用铜、不锈钢制作，因为耐腐蚀；枪炮、坦克、匕首等都要用到钢铁，原因是金属材料具有高强度、高硬度、韧性好等优点。 【教师讲述】1.金属材料 （1）金属材料的种类 金属材料包括各种纯金属和合金。 （2）金属材料工业的发展历程 ①古代：能制造和使用青铜器、铁。 ②近代：大规模地冶炼生铁和钢。 ③现代：电解法冶炼较活泼的金属。 ④当代：研制出各种高强度、高韧性、耐高温的特种合金及具有某些特殊功能的合金材料。如能方便地储存、释放氢气的储氢合金和具有“形状记忆”能力的记忆合金。 【教师提问】金属材料的主要特点是什么？ 【学生总结】思考回答（良好的延展性，导电导热性能，有较高的强度和机械加工性能。） 【教师提问】金属材料在使用时，如何防止金属锈蚀？ 【学生总结】（举例说明）保持洁净和干燥、电镀、涂保护膜。 【教师讲述】长久以来，金属一直占据着材料王国的霸主，尤其是钢铁，应用范围更加广泛。钢铁作为材料有它的许多优点，然而也存在着诸如不耐腐蚀、不耐高温、不够坚硬、不能绝热等缺点。有趣的是，钢铁等金属的短处，反过来恰恰是非金属材料的长处。不过陶瓷也有自己的“薄弱环节”，虽硬但无韧性，一碰就碎，一敲就断，而且毫无弯曲延长的余地。 【教师板书】2.无机非金属材料 【学生展示】分小组把课前查阅资料的结果向全班同学汇报。 1.无机非金属的分类。 2.陶瓷使用的历史。 【教师讲述】无机非金属材料名目繁多，用途各异，通常把它们分为传统无机非金属材料（水泥、陶瓷、耐火材料、玻璃等）和新型无机非金属材料。 英文中的“china”既有中国的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中国就是“陶瓷的故乡”。 【教师投影】古代的陶瓷——陶器：（图片）新石器时代马家窑文化螺旋纹彩陶双耳瓮、新石器时代半坡文化陶俑壶、新石器时代彩陶人面纹钵。 古代陶瓷——瓷器：（图片）（唐）骆驼载乐俑、（北宋）白釉刻花梅瓶、（讲述图片的相关知识）。 【教师讲述】传统的陶瓷制品的主要特性：耐高温、大多数有较强的抗酸、碱等化学物质的侵蚀且不能导电。缺点：普通的脆性大。新型无机非金属材料继承了传统无机非金属材料的许多优点，并克服某些弱点，具有更多优异的特性。 【教师导引】在日常生活中，用的最多的材料是有机合成材料（简称合成材料）。合成材料一般包括塑料、合成纤维、合成橡胶。 【教师板书】二、合成材料 【教师讲述】人们的衣食住行都离不开各种各样的材料。现在，人们使用的纺织品既有天然纤维，也有人造纤维、合成纤维，五光十色，琳琅满目。这些不同类别纤维的原料不同、生产加工的方法也不同，那它们的性能有什么不同？穿在身上有什么不同的感觉呢？夏天或冬天你贴身穿的衣服喜欢什么面料？ 【学生回答】天然纤维（吸水性和透气性好）。 【教师提问】妈妈从市场上买回一件漂亮的“羊毛衫”，回家后怀疑自己上当受骗，你会帮妈妈鉴别吗？ 【活动与探究】棉、毛、合成纤维燃烧时的现象 实验内容：取烧杯中棉线、毛线、腈纶线分别在酒精灯火焰上灼烧，观察燃烧情况、灰烬及气味。 【学生实验】完成实验，描述实验现象。 【活动与探究】探究棉、毛、合成纤维与酸、碱的作用 实验内容：将棉线、毛线、腈纶线分别浸泡在10%的硫酸、3%的烧碱溶液中，将试管置于酒精灯上加热2分钟，观察情况。 【学生实验】完成实验，描述实验现象，得出结论。 【学生讨论】鉴别棉、毛、合成纤维的方法及辨别羊毛制品真伪的方法。 【教师总结】几种纤维的性质实验 纤维种类灼烧情况受酸溶液的影响受碱溶液的影响棉花 （纤维素）燃烧很快，产生黄色火焰，有烧纸的气味，灰烬是极细的粉末变脆稍微膨胀纯羊毛 （蛋白质）有烧焦羽毛的气味，灰烬是极细的粉末几乎无变化变脆化纤布料 （合成纤维）纤维先卷缩、熔化，后燃烧，有特殊气味，灰烬凝成一个硬块几乎无变化几乎无变化
【教师讲述】合成纤维的强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀，但它的吸水性和透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又耐穿。 【教师引导】人们在大量使用合成纤维的同时，还广泛使用塑料，其制品之多难以想象。（投影：塑料制品的图片，了解生活中常用的塑料种类和用途。） 【教师讲述】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，有的无毒，怎样的塑料薄膜可用于包装食品？ 【活动与探究】取聚乙烯塑料（无色或白色塑料食品袋）、聚氯乙烯塑料（人造革）各一小块，分别点燃，观察燃烧情况，比较产生的气味有什么不同。 【学生实验】完成实验，描述实验现象，得出结论。 【教师点拨】聚乙烯塑料易燃烧，燃烧时不冒烟、无刺激性气味；聚氯乙烯塑料不易燃烧，燃烧时冒烟、有刺激性气味。 【教师讲述】聚乙烯的组成中只含有C、H元素，无毒，可以用来包装食品；而聚氯乙烯的组成中除了C、H外，还有Cl元素，所以燃烧时产生HCl气体，使用过程中会分解出对健康有害的物质污染食品，对人体造成危害。 【教师提问】塑料制品的广泛应用方便了人们的生活，但大量的废旧塑料也开始危害人类的生存环境，即“白色污染”（投影图片）。解决白色污染有什么方法？ 【学生讨论】讨论回答：①减少使用不必要的塑料制品，如用布袋、竹篮代替塑料袋等；②重复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回收各种废弃的塑料等。 【教师投影】解决白色污染的措施（2008年6月1日的“禁塑令”） 【教师引导】（投影赛车轮胎的图片）汽车的轮胎使用了什么材料——橡胶。 【教师讲述】橡胶包括天然橡胶和合成橡胶。橡胶一词来源于印第安语，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。随着工业的发展，对橡胶的需求不断增长，人们了解了天然橡胶分子的组成和结构后，进行模仿，用化学方法人工合成了橡胶。 【教师引导】天然材料、无机材料、合成材料，性能单一，已不能满足生产生活的需要。于是科技工作者开始研究用新的物理、化学方法，根据实际需要去研发具有特殊性能的材料。 【教师板书】三、复合材料 【学生讨论】不同的材料有不同的性能。请比较金属材料、陶瓷材料、合成材料、碳纤维复合材料各自的优缺点，你认为哪种材料更适合制造飞机的机翼、火箭的锥头？ 【师生总结】金属材料强度大，但不耐腐蚀。陶瓷材料耐高温，但脆性大，易破损。合成材料强度大，密度小，但不耐高温。碳纤维复合材料密度小，耐高温，高强度，耐酸碱腐蚀，更适合用于航天工业。例如，神舟系列飞船的制造需要多种具有特殊性能的复合材料。复合材料由起搭建作用的基体材料和分散于其中的增强材料两部分组成。 【教师点拨】上述材料是长期并存的，它们共同在生产、生活、科研的各个领域发挥着不同的作用。通过今天的学习，同学们发现化学在不断为人类提供着更丰富的材料。 课堂小结 ［提问］通过今天的学习，你有哪些收获？ ［小结］通过本节课的学习，谈谈你对化学与材料问题有哪些新的认识。 当堂达标 1.橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理，即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。下列橡胶制品中，加工时硫化程度最高的是（　　） A.橡皮筋 B.汽车轮胎 C.普通气球 D.医用乳胶手套 答案：B 2.下列属于复合材料的是（　　） A.塑料 B.钢材 C.陶瓷 D.钢筋混凝土 答案：D 3.近年来材料产业迅猛发展，其中PVC型材（聚氯乙烯）是主导产品之一，PVC型材属于（　　） A.纤维 B.橡胶 C.塑料 D.合金 答案：C 4.区别聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料的最佳方法是（　　） A.辨颜色 B.试硬度 C.比较溶解性 D.燃烧、闻气味 答案：D 5.小小塑料袋，环保大问题。我国已在全国禁止生产、销售、使用超薄塑料购物袋，在所有超市、商场等商品零售场所，不再免费提供塑料购物袋。下列相关说法中不合理的是（　　） A.立即禁止使用塑料制品 B.禁止使用超薄塑料购物袋能有效减少“白色污染” C.塑料难降解，塑料垃圾会使土壤环境恶化，严重影响农作物生长 D.快餐盒等塑料制品随意丢弃，严重影响市容与环境 答案：A 6.金属材料在生产、生活中有着广泛的应用。 （1）人类每年从自然界提取大量的金属，其中提取量最大的是铁。用赤铁矿（主要成分是Fe2O3）和一氧化碳冶炼铁的化学方程式为　　　　　　　 　　　　　　　　　　。 （2）下列应用中使用金属材料的有　　　　（填序号）。 ①体育赛事上用金、银和铜制作的奖牌　②羊毛制作的毛衣　③青铜器 （3）金属的使用经历了“青铜时代”“铁器时代”，到现代开始使用铝及其合金，说明三种金属中最活泼的是　　　　。 答案：（1）Fe2O3+3CO2Fe+3CO2　（2）①③　（3）铝 7.我国的瓷器举世闻名，普通陶瓷中含有铝元素，其元素符号为　　　　，该元素氧化物的化学式为　　　　　（请标出其中铝元素的化合价）。普通玻璃中含有钠元素，含该元素的碱的化学式为　　　　，常温下其溶液pH　　　　（填“>”“<”或“=”）7，若向其溶液中加水，则所得溶液的pH　　　　（填“升高”“降低”或“不变”）。陶瓷和玻璃的主要成分都是硅酸盐，它们同属于　　　　（填字母）材料。 A.金属 B.无机非金属 C.合成 D.复合 材料的性质决定用途，从用途上也可找到其所具有的性质。实验室中的许多仪器都是由玻璃或陶瓷制成的。如试管选用普通玻璃，而蒸发皿选用普通陶瓷，请分别说出这样选择的理由：　　　　　　　　　　　　　　　 _______________________________________________________。 答案：Al　　NaOH　>　降低　B　玻璃做的试管透明，实验时能够清楚地观察试管内的变化；陶瓷做的蒸发皿耐高温（其他合理答案均可） 8.根据下图衣服标签回答下列问题： （1）面料中的棉属于　　　　（填“天然”或“合成”，下同）有机高分子材料，面料中的涤纶属于　　　　有机高分子材料。 （2）合成纤维有下列哪三个优点　　　　（填字母）。 A.强度高、弹性好 B.耐磨 C.吸水性、透气性较好 D.耐化学腐蚀 答案：（1）天然　合成　（2）ABD 板书设计 第9章　化学与社会发展 第2节　新型材料的研制 一、无机材料 1.金属材料：纯金属与合金 2.无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷 二、合成材料 1.塑料 2.合成纤维 3.合成橡胶 三、复合材料 教学反思