化学：第九单元第二节化学与材料研制（鲁教版九年级）

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第九单元 第二节 化学与材料研制
一、简介
本节课与日常生活紧密联系，属材料科学知识的教学。在了解了化学与能源的关系之后，本节课旨在使学生认识到通过化学方法可以使价格低廉的、用途小的物质转化为质地优良、用途大的物质，有意识混合可以改善物质的性能、扩展物质的使用范围，使学生再次体验化学的神奇，领略材料的开发和应用与化学科学发展之间的关系，引导学生站在社会的大背景中去认识化学，体验化学与技术及社会之间的密切关系。
二、学者分析：
1、学生的年龄特点和认知特点
初三年级的学生刚接触化学，对化学怀有极大的好奇心，生活中常积累一些与化学相关的知识，具有一定的判断能力。再者中学生年龄在14-18岁之间，正处于体力、智力迅速成长阶段，他们精力旺盛，求知欲强，思维敏捷，信息源广，易于接受新事物，渴望展现自我。此时正是培养其关注社会，增强社会责任感和使命感的大好时机。
2、在学习本课之前应具备的基本知识和技能
对生活中常见的材料，如：玻璃、塑料、纤维等能加以区分，并能说出玻璃、塑料的性能和在生活中的应用。
3、学习者对即将学习的内容已经具备的水平
尽管学生对普通玻璃司空见惯，对塑料制品也早也熟视无睹，但玻璃、塑料究竟是用什么原料，通过什么方式方法制成的，化学在它们的开发与研制中有什么样的作用，多数学生却不一定思考过这些方面的问题。而且，绝大部分学生从未接触或参观过玻璃、塑料的工艺流程及生产车间，所以他们很难将玻璃与指间流过的沙子，将塑料用于又黑又黏的石油联系在一起，也不可能知道塑料和玻璃钢之间的关系。学生对化学材料只是有些肤浅的认识和了解，根本不清楚化学在材料的开发与研制中扮演的角色。
三、教学/学习目标及其对应的课程标准：
1、知识目标：
（1）知道材料是社会进步的物质基础，了解材料开发和应用与化学科学发展之间的关系。
（2）了解普通玻璃的生产原理和应用。体会通过化学方法可以将用途小的物质转化为用途大的物质。
（3）了解常见塑料的主要特点和应用，并能用分子聚合的观点认识有机高分子材料的形成过程。知道“白色污染”的危害和防治方法。
（4）通过对玻璃钢的成分、性能的学习认识复合材料。知道混合的方法可改变物质的性能和应用，增强对材料开发和研制重要性的认识。
2、能力目标：
认识几种常见的玻璃和塑料。提高查阅、收集、整理资料的能力。
3、情感目标：
（1）结合生活实际，使学生体会到化学与技术及社会的密切联系，进一步增强“化学使社会更美好”的概念。
（2）培养学生用辩证法的观点看待问题，形成科学价值观，增强学生对自然和社会的责任感。
4、重点：化学材料的分类、性质和用途；“白色污染”的危害和防治方法。
5、难点：认识材料发展史，了解各种材料的重要应用。
识别几种常见塑料制品，理论与实际相结合。
四、教学方法：
1、本节内容虽与生活实际结合紧密，但由于每个学生的生活接触面不同，所积累的知识也有所差异，教学中体现由浅入深，学生自主研究，研究互动的原则，并及时予以科学的指导和评价。
2、通过“课堂擂台赛”，激起波澜，调动学生的积极性。
3、通过“收获和感悟”，促使同学自己回顾自己这节课的学习过程，鼓励学生自己做出评价或对他人做出评价。
五、教学媒体和教学技术选用
1、实验用品：细玻璃管一端、酒精喷灯、食品包装袋、饮料瓶、电源插座、试管、试管夹
2、多媒体辅助教学
六、教学和活动过程
（一）教学构想：人类社会发展史证明，材料是社会进步的物质基础与先导，它是人类赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础，是人类进步的里程碑。从古至今，人类使用过形形色色的材料，如天然材料、合成材料、功能材料等。这些材料并不是新旧交替，而是长期存在的，它们共同在生产、生活、科研各领域发挥不同的作用。本节课内容侧重于知识的介绍，让学生了解即可，按照新课标“从生活走进化学，从化学走向社会”的原则，课前我收集了大量的一手材料，同时把学生分组，布置课题，分别搜集有关玻璃、塑料和玻璃钢的相关内容。然后进行整理并在课堂上分别交流展示。使学生通过学习了解化学与社会之间的密切关系。
（二）教学内容和过程设计
【引入】材料是时代进步的标志，人类对材料的认识、制造和利用都是与化学科学的发展紧密相连的。通过一周的积极准备，下面请各组交流并展示一下你们所收集到的有关化学材料的相关知识。
【交流展示】适当配置多媒体影像资料
1、玻璃（一组）
【演示实验】取一根玻璃管，置于燃着的酒精喷灯上，把玻璃管拉成两支尖嘴管。
［问］大家看到了什么？
［生］玻璃受热、变软，可拉细。
［讲］实验室里的胶头滴管就是这样制出来的。玻璃是硅酸盐材料中的一种，常见的硅酸盐材料还有陶瓷、水泥等。那么，玻璃是怎样制出来的？你知道吗？
【播放录像】观看玻璃的制备和用途
原料：纯碱、石灰石、石英砂。
原理： 成分：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅。
特点：没有固定的熔沸点，在一定范围内熔化成玻璃态物质。
种类和用途：普通玻璃因混有铁的化合物而显绿色，若在玻璃态物质中加入某些金属氧化物，就是玻璃显示出特征颜色，制成红玻璃、蓝玻璃等。若将普通玻璃在电炉里加热软化后急速冷却即成钢化玻璃，其成分与普通玻璃一样，但经这样处理后，玻璃的内应力消失，机械强度增大，不易破碎。一旦破碎，碎块也没有尖锐的棱角，不易伤人，是一种安全玻璃，可制运动器材、微波通讯器材、汽车、火车窗玻璃等。由熔融玻璃拉成或吹成的纤维即为玻璃纤维，是玻璃中的增强材料。它耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀，可制太空飞行员的衣服、玻璃钢等。光学玻璃，它透光性能好，有折光和色散性，可制放大镜、眼镜片、照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器 。将多层玻璃和胶片叠合在一起可制成防弹玻璃。此外，还有化学仪器玻璃，如试管等。
【说明】不仅使学生了解玻璃的生产工艺流程，还令其感受到化学方法可以使价格低廉的、用途小的物质转化为质地优良、用途大的物质。体会化学与生活的密切关系。
2、塑料（二组）
【展示】 食品包装袋、饮料瓶、电源插座等
【过渡】这是我们生活中常见的塑料制品。塑料是人工合成的一类有机高分子材料，在我们生活中比比皆是，洗漱用品、餐具、炊具、文具、电视机、冰箱、飞机、人造卫星等，已被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。其特点是质轻、易加工成型、不导电、不传热、抗腐蚀性强。与钢铁、水泥、木材并称为四大工业材料，其生产的年增长率以塑料居首位。生活中有多种塑料，你会区分吗？你了解它吗？
【讲解】分类：按成分，分为聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚四氟乙烯塑料（商品名称为特氟隆），因其原料分别为乙烯、氯乙烯、四氟乙烯。按受热表现，分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑料性塑料加热到一定温度就变软或熔化，具有可塑性，冷却变硬、固化，这种变化能反复发生，可以反复加工，多次使用，为再生性塑料制品。热固性塑料在加热初期变软，能制成各种形状的制品，在再加热后固化变硬，之后不能变软，没有可塑性。
【演示实验】在一支试管中放入少量聚乙烯塑料片，用酒精灯缓缓加热，观察现象。等熔化后立即停止加热以防分解，待冷却固化后再加热，观察现象。
【说明】使学生掌握生活常识，提高兴趣，实验验证更有说服力。再次体会化学的重要性。
【投影】原理：许多有机物的小分子连在一起聚合成大分子。
【说明】通过微观，使学生认识到小分子可以聚合成大分子。
【播放录像】 数据看白色污染
塑料包装物在使用后被抛弃在环境中，给景观和生态环境带来很大破坏。由于废旧塑料包装物大多呈白色，因此造成的环境污染被称为“白色污染”。
我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。1995 年，我国塑料产量为 519 万吨，进口塑料近 600 万吨，当年全国塑料消费总量约 1100 万吨，其中包装用塑料达 211 万吨。包装用塑料的大部分以废旧薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丢弃在环境中，不仅影响景观，造成“视觉污染”，而且因其难以降解对生态环境造成潜在危害。据调查，北京市生活垃圾的 3% 为废旧塑料包装物，每年总量约为 14 万吨；上海市生活垃圾的 7% 为废旧塑料包装物，每年总量约为 19 万吨。北京市每年废弃在环境中的塑料袋约 23 亿个，一次性塑料餐具约 2.2 亿个，废农膜约 675 万平方米。人们对此戏称为“城郊一片白茫茫”。
白色污染的危害:我国市场上目前大量使用的塑料制品都是不可降解塑料，以发泡聚苯乙烯、聚乙烯或聚丙烯为原料，相对分子质量达 2 万以上。只有相对分子质量降低到 2000 以下，才能被自然环境中的微生物所利用，变成水和其它有机质，而这一过程需要 200 年；如果将其填埋，将会影响农作物吸收养分和水分，导致减产；对其焚烧会释放出多种化学有毒气体，其中有一种叫二恶英的化合物，毒性极大，即使在摄入很小量的情况下，也能使鸟类和鱼类出现畸形和死亡，对生态环境造成破坏，同时对人也有很大危害。
【说明】为课堂辩论埋下伏笔，并提供理论依据。
【课堂擂台赛】 使用塑料的利与弊
分正反两方，随机辩论，全体同学都有发言权。正方观点：使用塑料的利大于弊，应大力提倡使用塑料制品；反方观点：使用塑料的弊大于利，应禁止使用塑料制品。
【小结】科学是一把双刃剑，白色不是纯洁，而是污染。
【讨论】治理“白色污染”的途径有哪些？
1、减少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等。
2、重复使用某些塑料制品如塑料袋等、塑料盒等。
3、使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料盒光降解塑料等。
4、回收各种废弃塑料。
目前治理白色污染的四项新技术： 1 、可降解塑料技术 2 、植物纤维粉加胺热压技术 3 、以纸代塑技术 4、 生物全降解技术
【说明：使学生学会一分为二的看待问题，树立环保意识，增强社会责任感。】
3、玻璃钢（三组）
【投影】展示玻璃钢制成的快艇、滑雪板、破冰斧柄等。
【讲解】玻璃钢既不是玻璃，也不是钢，而是在塑料中加入玻璃纤维制成的，是一种复合材料，质轻而坚硬，像玻璃般透明或半透明，机械强度可与钢材相比，因此得名。复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料按一定方式复合在一起形成的新材料。如钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的复合材料，机动车的轮胎是合金钢和橡胶的复合材料。复合材料的性能优于它的成分金属，具有质轻、强度高、耐腐蚀、变形小、抗疲劳等特点。制成复合材料既能充分利用资源，又能节省能源。玻璃钢已被广泛应用于卫生洁具、汽车、船的壳体、飞机等。因此，复合材料是新型材料研制的一个重要方向。
【说明】 在合金之后，再次体验有意识混合可以改善物质的性能、扩展物质的使用范围，领略化学的神奇。
4、材料的前景展望（教师）
【投影】展示纳米国旗、隐形飞机等图片。
【讲解】到目前为止，我们所学过的材料主要分为金属材料、硅酸盐材料、有机高分子材料、复合材料四类。纵观化学材料的发展，经历了漫长的过程，从石器时代到铁器时代，一直到现在，材料是时代进步的重要标志。目前，新型材料仍在不断涌出，经过特殊加工处理后，能像金属一样导电的导电塑料，不仅在抗静电添加剂、计算机抗磁屏幕和智能床等方面的应用已有快速的发展，而且在发光二极管、太阳能电池、移动电话、卫星电视显示屏乃至生命科学研究等领域也有广泛的应用前景。导电塑料与纳米技术的结合，还将对电子学的发展起到推动作用。而纳米复合材料具有独特的纳米尺度效应，可以充分发挥材料的优异的力学性能和高度的耐热性，广泛用于制造汽车发动机的配件。隐形材料又叫吸波材料，主要用导电或磁性材料与粘合剂制成。可将电磁波转化成热能，使雷达的电磁波大部分被吸收，从而达到逃避雷达追踪的目的。广泛应用于国防技术，如飞机、军舰、导弹等。我们相信，随着科学的发展，性能优越、用途广泛的新型材料将不断充实我们的生活。
【说明：明确材料与化学之间的关系，激发学生的求知欲，培养其爱国、报国情感。】
5、收获和感悟
【说明】检测课堂效果，使学生学会自我评价。
6、达标检测 P73 1T、2T、3T
七、课后反思
教学过程中基本完成了课前构想。学生主动参与，自主学习、合作学习、探究式的学习，积极探索、大胆发言。通过查阅资料使学生认识到化学与社会之间的密切关系，同时也认识到，在科技飞速发展的今天，也会带来一些负面影响，因此，绿色化学已成为化学发展的主导方向。课堂辩论把课堂气氛推向高潮，但由于学生知识有限，想法比较单纯，内容挖掘不够深刻，经常出现观点重复现象。而教师则应充分发挥协调、平衡的作用，鼓励学生积极发挥个体的作用，重在参与。同时对学生的发言及时做出科学的评价，以充分调动学生的积极性。
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