第6节 材料的利用与发展 教学设计

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浙教版科学9上 2.6 材料的利用与发展 教学设计

课题 材料的利用与发展 学习 目标 重点 难点 单元 第二单元 学科 科学 年级 九年级上 1. 了解材料的发展与人类文明的关系 2. 了解新材料的性能和使用 3. 了解在制造材料过程中产生的污染以及如何防治 材料的发展对人类文明的促进作用 制造材料过程中产生的污染以及如何治理 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 人类历史上不同时代所使用的生产工具或战争中使用的武器，都记录了材料的发展过程。新型材料的出现，大大推动了生产力的发展，促进了人类社会文明的进步。 上节课我们讲到了常见的材料，我请同学回答下你知道哪些常见的材料 我们今天先来踏着历史的足迹来看看材料的发展。 课件展示材料发展的历程： 知识拓展：金属使用的历史资料 黄金时代：大约在5000多年前，即公元前3000年，四大文明古国的埃及旅行家里希尔发现黄金 青铜时代：公元前7000年前使用的小型铜器件，如小针、小珠和小锥等。先秦的古籍《考工记》中记载了有名的“六齐”规则，即是青铜的六种配方。据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

石器 陶器 青铜器 承铁器 合成材料 新型材料 上启下 讲授新课 学生总结给： ①．石器 图片展示 介绍古人使用石器，石器的制作、骨针 ②．陶器 图片展示（拉坯成形、陶器烧制、出土陶器 ） 随着人们火的使用，发展陶器 ③．青铜器 图片展示 介绍青铜主要成分，介绍几种著名的青铜器 图片结合资料使学生认识更直观 ④．铁器 图片展示 铁犁的使 介绍历史知识使学生对

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铁器时代：人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁，埃及人称它为“天 知识了解更生动 新型材料的认识让学生对科技有更神的理解和认识 铁”，冶铁技术也大多是采用固体还原法， 后来人们发现了升高炉温的方法而炼出了性能较好的生铁。 汞和炼金术：古人认为金属起源于水银(汞的俗名)和硫磺，实际上，水银是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金--汞齐 二、新型材料 图片展示和文字介绍 1、光电子信息材料：光纤材料，传输损失少，透光性强，易于加工，耐久性强，发光部不发热，不通电只透可见光，几乎不透红外线和紫外线 2、先进复合材料 F-22,先进复合材料占机体的40%，包括机翼、整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。 3、超级陶瓷材料 据《世界报》报道，德国波恩的达姆施塔特技术大学研制成了一种集坚硬和耐高温两大优点于一体的超级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温1600℃，广泛应用于发动机，汽轮机制造及航天航空工业上。 阅读材料总结： 分类：树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 碳纤维复合材料 特点：强度高 重量轻 抗高温 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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4、新型金属材料 记忆金属：各种合金都有自己的变态温度。在它的变态温度时被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时，它却处于不稳定状态，因此，只要把它加热到变态温度，它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了 5、纳米材料 纳米是一个长度概念，1nm=10-9m，纳米材料是指其基本颗粒在1-100nm范围内的材料。 知识拓展：金属纳米材料 纳米（nm）是一个长度概念，1纳米是1米的十亿分之一（10-9 米）， 20 纳米约为一根头发丝的三千分之一。 金属纳米材料具有很多金属材料通常没有的优异性能。例 阅读总结： 纳米节能灯、纳米军服、碳纳米管、碳纳米管、纳米材料制成的金属硬度会提高数倍、把纳米催化剂溶解在汽油里,可大大提高内燃机的工作效率、直接泼到纳米衬衫上的水和油污只是停留在衣服的表层，轻轻一掸就掉下去了，没有留下一点痕迹。 如，金 属在常温下有很好的韧性与延展性， 但在低温时则很脆，而纳米铜（Cu）和纳米铬（Cr）的交替多层结构在零下 269℃仍有较高的延展性。纳 米金属的熔点大幅度降低，如块状金熔点高达 1064℃，而线度为2纳米的金粉327℃就融化了，可为较低温度下形成合金提供新工艺。因 为金属纳米微 粒对环境中的光、热、湿度和温度极为敏感， 因此可将金属纳米材料（如铂、钯等）用于传感器的制造。在火箭燃料中添加 1% 的超细铝（Al）粉或镍（Ni）粉，燃烧效率可成倍提高。 人们对于宏观物体（小至肉眼能见的物体，大到宇宙天体）与微 观物体（原 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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子、分子及更小的微粒），都已作了很多研究，取得了很多 规律性的认识，然而上述两个领域之间 1~100 纳米大小的那块领地， 直到 20 世纪 80 年代末才被人们重视。探究纳米领域的意义与价值不仅在于能够获得许多具有独特性能的材料，而且打开了微观与宏观的 通道，对于人们全面认识宏观世界将产生重大的影响。 6、超导材料 当某种材料在低于某一温度时，出现电阻为零的现象即超导现象，该温度即是临界温度（Tc）。超导体是一种抗磁体，低于临界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁场，在列车车轮旁边安装小型超导磁体，在列车向前行驶时，超导磁体则向轨道产生强大的磁场，并和安装在轨道两旁的铝环相互作用，产生一种向上浮力，消除车轮与钢轨的摩擦力，起到加快车速的作用。高温超导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本。 7、新型高分子材料 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、 胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。 一种用新型高分子软质材料制成的“无毛牙刷”在成都亮相。这款新型“无毛牙刷”只湿水不吸水，能阻止各种杂物进入擦体内部。 三、材料制造与环境保护 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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人们在制造材料的过程中会产生许多污染。 为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索 污染物的防治、转化和综合利用的途径。 小组探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜 提出问题：以铜为主要原料制备硫酸铜的绿色工艺的可行性如何？ 设计实验方法： 绿色工艺：原料利用率高， 产生的污染少 试从原料的利用率、安全、操作简便、产生的污染、制备成本等方面评价上述三种方案的优劣? 设计方案一:铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、水、二氧化碳。 通过实验方案原理：Cu + H2SO4（浓）= CuSO4 + 的对SO2 + H2O 设计方案二：铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水。 原理：2Cu+O2===2CuO CuO+H2SO4==CuSO4+H2O 设计方案三：将铜与氯气加热转化为氯化铜，然后将氯化铜和氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和氯化钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜 原理：Cu + Cl2== 2CuCl2 CuCl2 + NaOH == Cu(OH)2 + NaCl Cu(OH)2+H2SO4==CuSO4+2H2O 回答： 1、利用率低、会产生污染 2、可以利用 3、因所选原料氯气有毒，不符合环保要求 比，得出绿色工艺，得出绿色化学的重要性和防止方法 21世纪教育网(www.21cnjy.com)