3.1.2晶胞中原子的投影及应用 教学设计（含解析） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.1.2晶胞中原子的投影及应用 教学设计（含解析） 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 300.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-05 19:21:45 | ||
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文档简介
《晶胞中原子的投影及应用》教学设计
理论依据
该类题目对能力的考查，往往侧重于考查理解与辨析、分析与推测能力，要求学生能从提供的新信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合、重组并灵活转化为新的知识模块。
通过模型分析、讨论交流，能掌握晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子从不同角度投影的位置，计算晶胞中粒子的数目和确定物质的化学式，并能用晶胞投影解决某些化学问题。
通过运用多种教学媒体，宏微结合，化抽象为具体，帮助学生建构晶胞的空间结构与投影的关系模型。学会研究晶体结构的一般方法及晶体的有关计算。
通过对晶胞投影问题的学习和理解，进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度度；形成敢于质疑,勇于创新的科学精神。
教材分析
1.教学内容分析
晶胞投影问题是高中化学选择性必修三《物质结构》第三章的内容,晶胞中原子的投影特别是体对角线的投影是近年高考常考的题型，晶胞投影问题涉及物理、数学立体几何和化学物质等多学科知识。该类题目对能力的考查，往往侧重于考查理解与辨析、分析与推测能力，要求学生能从提供的新信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合、重组并灵活转化为新的知识模块。
2.教学设计思路
（1）现在是高考复习阶段,我打算借助NOB0OK虚拟实验演示、希沃白板 PPT 、晶胞结构图片等教学手段，帮助学生巩固理解典型物质的空间构型，然后进行知识的梳理，使学生的认识得到深化和和完善，进一步加深对晶胞投影的理解，并在此基础上掌握晶胞分子式的计算方法。
（2）从高考复习资料大题中截取与晶胞投影有关的小题出来作为本节课的例题和练习。
（3）在整个课堂中通过讲练结合的教学方式，让学生完成对化学知识的自我构建和和技能的提升。
三、学情分析
1.已有的知识：经过前阶段的学习，现在进入高考复习阶段后学生对晶体的空间立体几何构型有了初步的知识。
2.已具备的能力：晶胞结构、立体几何分析能力
3.学生遇到的困难：学生对晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子，从不同角度得到的投影理解还是不透彻，不知道怎么通过投影结果推测晶胞中原子的位置进而确定分子式、晶胞密度等问题，平时测试涉及到晶胞投影的有关题型答对率很低。
四、教学目标
1.通过模型分析、讨论交流，能掌握晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子从不同角度投影的位置，计算晶胞中粒子的数目和确定物质的化学式，并能用晶胞投影解决某些化学问题。
2.通过运用多种教学媒体，借助NOB0OK虚拟实验演示，宏微结合，化抽象为具体，帮助学生建构晶胞的空间结构与投影的关系模型。学会研究晶体结构的一般方法及晶体的有关计算。
3.通过对晶胞投影问题的学习和理解，进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度度；形成敢于质疑,勇于创新的科学精神。
五、教学重点、难点
重点：立方晶胞中原子的投影及应用
难点：立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
六、教学过程：
教学步聚：
【引入】教师活动：说高考、说能力，指出：晶胞投影问题有关计算是高考题的重要题型， 特别是确定晶体的组成，晶体密度的计算等题型，几乎每年都出现。介绍本节课的学习内容：立方晶胞中原子的投影规律
学生活动：预习，回顾晶胞计算常见题型，思考和交流
设计目的：明确本节课复习探究内容，激发学生思考和求知兴趣
【教学环节】
1、立方晶胞中原子的投影规律
教师活动：引导：俯视晶胞得到的投影是矩形。提问：思考晶胞表面的顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心上的原子投影的位置？思考晶胞体内的原子投影的位置？思考晶胞正四面体空隙原子的投影的位置？
【归纳、类比、反推】
1.投影在顶点，原子可能在立方晶胞的
2.投影在边的中心，原子可能在立方晶胞的
3.投影在平行四边形的中心，原子可能在
4.投影在正方形均分为四个小正方形的中心，原子在
学生活动：学生思考投影位置，上台用 NOBOOK 展示投影结果。
晶胞顶点、立棱棱心的投影在矩形的顶点，
侧面面心、横棱棱心的投影在矩形的边的中心，
上下面面心的投影在矩形的中心，
体心的投影在矩形的中心，
正四面体空隙原子的投影在1/4 或3/4分位上。
学生思考回答：
1.投影在顶点，原子可能在立方晶胞的顶点或立棱的棱心
2.投影在边的中心，原子可能在立方晶胞的侧面面心或横棱的棱心
3.投影在平行四边形的中心，原子可能在上下面的面心或晶胞的体心
4.投影在正方形均分为四个小正方形的中心，原子在晶胞内部晶胞内部4个或8个正四面体空隙
设计目的：引导学生发挥空间想象力，思考并理解。
2.立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
教师活动：用 NOBOOK 展示体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞沿坐标轴投影的结果。关注晶胞顶点、面心、棱心、体心上的原子投影的位置。
【典型例题1】NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6，则晶胞的俯视图可能是 (填字母)。
巡堂观察练习过程出现的问题，然后进行练习点评。
学生活动：学生观看模型总结规律
学生讲解：NiO的晶体结构中阴、阳离子的配位数均为 6，可以联系氯化钠的结构()， 所以俯视图为
设计目的：巩固对知识的理解并灵活运用。
3.立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
教师活动：用 NOBOOK 展示立方晶胞中的原子沿体对角线投影的结果。
用数学思维解决晶胞投影问题
【典型例题2】（2020 四川攀枝花模拟）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图a所示：
磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图b，请将表示硼原子的圆圈涂黑。
学生活动：学生观看模型总结规律规律：大正六边形套小正六边形
学生思考投影位置，上台拖拽投影结果找到对应的晶胞
学生用 NOBOOK 展示磷化硼晶胞中硼原子位置，回答问题
根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个硼原子、3个磷原子形成，所以画图为
设计目的：让学生更深入更透彻理解晶胞投影的问题。
作好笔记，升华所学
4.【课堂练习】高考链接
教师活动：1、(2022·广东卷)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。①x的化学式为 .
2、（2022·湖南卷）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为
巡堂观察练习过程出现的问题，然后传屏学生答案，请学生讲解
学生活动：学生上台讲解：
根据晶胞结构得到 K有8个，有4个，则 x的化学式为K SeBr
由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为2，均位于棱上和面上的铁原子和硒原子的个数为4.则超导材料最简化学式为KFe Se
设计目的：巩固对知识的理解并灵活运用。
5.【小结】
教师活动：总结本节复习课内容：
一、立方晶胞中原子的投影规律
1.晶胞表面原子的投影：
顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心
2. 晶胞内部原子的投影：
体心、正四面体空隙原子
二、立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞、金刚石型晶胞和氟化钙型晶胞
三、立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
四、高考链接
学生活动：指导学生系统理解，做好笔记，完成『课后作业』
设计目的：巩固理解，增强运用知识能力
教学板书
一、立方晶胞中原子的投影规律
1.晶胞表面原子的投影：
顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心
2. 晶胞内部原子的投影：
体心、正四面体空隙原子
二、立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞、金刚石型晶胞和氟化钙型晶胞
三、立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
四、高考链接
八、教学总结反思：
晶胞投影问题是《晶体结构与性质》的教学难点，仅是通过老师口头讲授来完成，使学生无法理解微观世界各类变化。运用NOBOOK 虚拟实验对晶胞的空间构型进行3D动画模拟，给学生更直观的印象，深化对沿 “ 坐标轴 ” 视角、“体对角线 ” 视角将晶胞中的原子投影的理解。
除了教师的讲解分析之外，本节课大部分的时间都用在了学生的课堂练习上，本节课的练习题都是从近年的高考大题中针对晶胞投影类的题计算截取出来的，能真正把知识的运用落到了实处。同时让学生到希沃白板上演示投影过程，以及将练习情况即时幻灯展示等教学形式能够将学生存在的问题及时展示及时解决。因此，本节课作为复习课确实能有效使学生的认识得到深化并完善知识结构。
在后面的教学过程中会继续研究探讨，争取设计得更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步！
理论依据
该类题目对能力的考查，往往侧重于考查理解与辨析、分析与推测能力，要求学生能从提供的新信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合、重组并灵活转化为新的知识模块。
通过模型分析、讨论交流，能掌握晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子从不同角度投影的位置，计算晶胞中粒子的数目和确定物质的化学式，并能用晶胞投影解决某些化学问题。
通过运用多种教学媒体，宏微结合，化抽象为具体，帮助学生建构晶胞的空间结构与投影的关系模型。学会研究晶体结构的一般方法及晶体的有关计算。
通过对晶胞投影问题的学习和理解，进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度度；形成敢于质疑,勇于创新的科学精神。
教材分析
1.教学内容分析
晶胞投影问题是高中化学选择性必修三《物质结构》第三章的内容,晶胞中原子的投影特别是体对角线的投影是近年高考常考的题型，晶胞投影问题涉及物理、数学立体几何和化学物质等多学科知识。该类题目对能力的考查，往往侧重于考查理解与辨析、分析与推测能力，要求学生能从提供的新信息中准确提取实质性内容，并与已有知识整合、重组并灵活转化为新的知识模块。
2.教学设计思路
（1）现在是高考复习阶段,我打算借助NOB0OK虚拟实验演示、希沃白板 PPT 、晶胞结构图片等教学手段，帮助学生巩固理解典型物质的空间构型，然后进行知识的梳理，使学生的认识得到深化和和完善，进一步加深对晶胞投影的理解，并在此基础上掌握晶胞分子式的计算方法。
（2）从高考复习资料大题中截取与晶胞投影有关的小题出来作为本节课的例题和练习。
（3）在整个课堂中通过讲练结合的教学方式，让学生完成对化学知识的自我构建和和技能的提升。
三、学情分析
1.已有的知识：经过前阶段的学习，现在进入高考复习阶段后学生对晶体的空间立体几何构型有了初步的知识。
2.已具备的能力：晶胞结构、立体几何分析能力
3.学生遇到的困难：学生对晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子，从不同角度得到的投影理解还是不透彻，不知道怎么通过投影结果推测晶胞中原子的位置进而确定分子式、晶胞密度等问题，平时测试涉及到晶胞投影的有关题型答对率很低。
四、教学目标
1.通过模型分析、讨论交流，能掌握晶胞中顶点、面心、棱心和体心的原子从不同角度投影的位置，计算晶胞中粒子的数目和确定物质的化学式，并能用晶胞投影解决某些化学问题。
2.通过运用多种教学媒体，借助NOB0OK虚拟实验演示，宏微结合，化抽象为具体，帮助学生建构晶胞的空间结构与投影的关系模型。学会研究晶体结构的一般方法及晶体的有关计算。
3.通过对晶胞投影问题的学习和理解，进一步形成求真务实、勤于思考的科学态度度；形成敢于质疑,勇于创新的科学精神。
五、教学重点、难点
重点：立方晶胞中原子的投影及应用
难点：立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
六、教学过程：
教学步聚：
【引入】教师活动：说高考、说能力，指出：晶胞投影问题有关计算是高考题的重要题型， 特别是确定晶体的组成，晶体密度的计算等题型，几乎每年都出现。介绍本节课的学习内容：立方晶胞中原子的投影规律
学生活动：预习，回顾晶胞计算常见题型，思考和交流
设计目的：明确本节课复习探究内容，激发学生思考和求知兴趣
【教学环节】
1、立方晶胞中原子的投影规律
教师活动：引导：俯视晶胞得到的投影是矩形。提问：思考晶胞表面的顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心上的原子投影的位置？思考晶胞体内的原子投影的位置？思考晶胞正四面体空隙原子的投影的位置？
【归纳、类比、反推】
1.投影在顶点，原子可能在立方晶胞的
2.投影在边的中心，原子可能在立方晶胞的
3.投影在平行四边形的中心，原子可能在
4.投影在正方形均分为四个小正方形的中心，原子在
学生活动：学生思考投影位置，上台用 NOBOOK 展示投影结果。
晶胞顶点、立棱棱心的投影在矩形的顶点，
侧面面心、横棱棱心的投影在矩形的边的中心，
上下面面心的投影在矩形的中心，
体心的投影在矩形的中心，
正四面体空隙原子的投影在1/4 或3/4分位上。
学生思考回答：
1.投影在顶点，原子可能在立方晶胞的顶点或立棱的棱心
2.投影在边的中心，原子可能在立方晶胞的侧面面心或横棱的棱心
3.投影在平行四边形的中心，原子可能在上下面的面心或晶胞的体心
4.投影在正方形均分为四个小正方形的中心，原子在晶胞内部晶胞内部4个或8个正四面体空隙
设计目的：引导学生发挥空间想象力，思考并理解。
2.立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
教师活动：用 NOBOOK 展示体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞沿坐标轴投影的结果。关注晶胞顶点、面心、棱心、体心上的原子投影的位置。
【典型例题1】NiO晶体结构中阴、阳离子的配位数均为6，则晶胞的俯视图可能是 (填字母)。
巡堂观察练习过程出现的问题，然后进行练习点评。
学生活动：学生观看模型总结规律
学生讲解：NiO的晶体结构中阴、阳离子的配位数均为 6，可以联系氯化钠的结构()， 所以俯视图为
设计目的：巩固对知识的理解并灵活运用。
3.立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
教师活动：用 NOBOOK 展示立方晶胞中的原子沿体对角线投影的结果。
用数学思维解决晶胞投影问题
【典型例题2】（2020 四川攀枝花模拟）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。磷化硼晶体晶胞如图a所示：
磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影如图b，请将表示硼原子的圆圈涂黑。
学生活动：学生观看模型总结规律规律：大正六边形套小正六边形
学生思考投影位置，上台拖拽投影结果找到对应的晶胞
学生用 NOBOOK 展示磷化硼晶胞中硼原子位置，回答问题
根据晶胞结构分析，立方磷化硼晶胞沿着体对角线方向可以观察到六边形，中心B与P重合，六边形中形成两个倒立关系的正三角形，分别由3个硼原子、3个磷原子形成，所以画图为
设计目的：让学生更深入更透彻理解晶胞投影的问题。
作好笔记，升华所学
4.【课堂练习】高考链接
教师活动：1、(2022·广东卷)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1，沿x、y、z轴方向的投影均为图2。①x的化学式为 .
2、（2022·湖南卷）钾、铁、硒可以形成一种超导材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示：①该超导材料的最简化学式为
巡堂观察练习过程出现的问题，然后传屏学生答案，请学生讲解
学生活动：学生上台讲解：
根据晶胞结构得到 K有8个，有4个，则 x的化学式为K SeBr
由平面投影图可知，晶胞中位于顶点和体心的钾原子个数为2，均位于棱上和面上的铁原子和硒原子的个数为4.则超导材料最简化学式为KFe Se
设计目的：巩固对知识的理解并灵活运用。
5.【小结】
教师活动：总结本节复习课内容：
一、立方晶胞中原子的投影规律
1.晶胞表面原子的投影：
顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心
2. 晶胞内部原子的投影：
体心、正四面体空隙原子
二、立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞、金刚石型晶胞和氟化钙型晶胞
三、立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
四、高考链接
学生活动：指导学生系统理解，做好笔记，完成『课后作业』
设计目的：巩固理解，增强运用知识能力
教学板书
一、立方晶胞中原子的投影规律
1.晶胞表面原子的投影：
顶点、侧面面心、上下面面心、横棱棱心、立棱棱心
2. 晶胞内部原子的投影：
体心、正四面体空隙原子
二、立方晶胞中的原子沿坐标轴投影的规律
体心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化钠型晶胞、金刚石型晶胞和氟化钙型晶胞
三、立方晶胞中的原子沿体对角线投影的规律
四、高考链接
八、教学总结反思：
晶胞投影问题是《晶体结构与性质》的教学难点，仅是通过老师口头讲授来完成，使学生无法理解微观世界各类变化。运用NOBOOK 虚拟实验对晶胞的空间构型进行3D动画模拟，给学生更直观的印象，深化对沿 “ 坐标轴 ” 视角、“体对角线 ” 视角将晶胞中的原子投影的理解。
除了教师的讲解分析之外，本节课大部分的时间都用在了学生的课堂练习上，本节课的练习题都是从近年的高考大题中针对晶胞投影类的题计算截取出来的，能真正把知识的运用落到了实处。同时让学生到希沃白板上演示投影过程，以及将练习情况即时幻灯展示等教学形式能够将学生存在的问题及时展示及时解决。因此，本节课作为复习课确实能有效使学生的认识得到深化并完善知识结构。
在后面的教学过程中会继续研究探讨，争取设计得更科学，更有利于学生的学习，也希望大家提出宝贵意见，共同完善，共同进步！