课题3 化学为人类提供丰富的材料 第2课时（教学设计）化学沪科版五四学制2024九年级全一册

该初中化学教学设计聚焦无机非金属、有机高分子及复合材料的分类、性能与应用，通过青花瓷瓶、神舟飞船等图片导入，串联材料发展历史与现代科技，以问题链、表格对比搭建学习支架，引导学生构建知识体系。 资料以“结构决定性质，性质决定用途”化学观念为核心，结合“白色污染”探究培养科学态度，通过“复合材料设计师”“未来材料设计师”任务驱动科学思维，如C919大飞机材料案例分析。丰富实例与活动设计，助学生提升应用能力，为教师提供实用教学资源。

课题3 化学为人类提供丰富的材料 第2课时 无机、高分子及复合材料 一、知识目标 1. 能说出无机非金属材料的定义、主要特点，区分传统无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、水泥）和新型无机非金属材料（如单晶硅、光导纤维），并描述它们的性能特点及用途。 1. 明确有机高分子材料的分类，说出塑料、合成橡胶、合成纤维等合成材料的特性及主要用途，了解“白色污染”的危害及解决方法。 1. 解释复合材料的组成（基体材料与增强材料），说明其性能优势及在航空航天、建筑工程等领域的应用价值。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识不同材料的性能和用途，从微观角度理解材料的组成和结构对其性质的影响，巩固“性质决定用途”的材料认知观念。 1. 科学态度与社会责任：认识化学对人类社会进步的重要贡献，增强环保意识，关注新材料的研发和应用，培养可持续发展的理念。 1. 证据推理与模型认知：通过分析材料的实例，建立材料分类和应用的模型，培养逻辑推理和归纳总结的能力。 一、教学重点 1.无机非金属材料。 2.有机高分子材料和复合材料的分类、性能特点及应用。 二、教学难点 1.理解材料的性质与用途之间的关系。 2.形成材料复合化设计的科学思维。 本节教学内容源于沪科版五四学制2024版九年级化学全一册专题10课题3第1课时《无机、高分子及复合材料》。该部分内容是化学与人类社会进步这一主题下的重要组成部分，体现了化学学科对人类生活和社会发展的重要贡献，有助于学生建立化学与生活实际的联系，增强学习化学的兴趣和动力。 教材围绕无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料展开，详细介绍了各类材料的定义、特点、应用以及发展趋势。通过对传统和新型无机非金属材料（如陶瓷、玻璃、单晶硅、光导纤维等）的学习，学生能深入理解“性质决定用途”的化学观念；对有机高分子材料（如塑料、合成橡胶、合成纤维）的探讨，让学生认识到有机合成材料的重要作用以及“白色污染”等环境问题；对复合材料的讲解，使学生了解材料复合化设计的科学思维和其在多个领域的重要应用。教材还设置了典型范例、变式练习和技能实战等环节，有助于学生巩固所学知识，提高应用能力。 教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，对常见的物质和化学反应有了初步的认识。在思维方面，正从形象思维向抽象思维过渡，具有一定的自主探究和分析问题的能力，但对于一些抽象的概念和复杂的材料结构理解起来可能有一定难度。 在生活经验上，学生对各类材料有一定的接触，但对其化学本质和性能特点了解并不深入。例如，他们可能知道塑料、玻璃等材料在生活中的用途，但不清楚其具体的成分和性质。同时，学生在学习过程中可能会对一些微观结构和化学原理感到困惑，需要教师通过直观的演示、实例分析等方式帮助他们理解。 此外，学生对环境保护等社会热点问题有一定的关注，教师可以结合“白色污染”等内容，引导学生树立环保意识，培养社会责任感。在教学过程中，要充分考虑学生的认知水平和兴趣特点，采用多样化的教学方法，激发学生的学习积极性，帮助他们更好地掌握材料相关知识，提升化学学科素养。 教学环节一 新课导入 【展示图片】同学们，上课前老师先给大家展示几张图片。第一张是精美的青花瓷瓶，它造型优美、色彩艳丽；第二张是现代化的高楼大厦，玻璃幕墙在阳光下闪耀着光芒；第三张是神舟飞船翱翔在浩瀚的宇宙中。大家能从这些图片中发现化学材料的身影吗？ 【学生思考】学生观察和思考，积极发言。 【教师讲解】大家观察得都很仔细。从远古时期人类使用石器，到后来的青铜器时代、铁器时代，再到如今的高分子材料时代，材料的发展见证了人类社会的进步。就像我们刚才看到的青花瓷瓶，中国的陶瓷文化源远流长，早在新石器时代就已经有了陶器，到汉代更是能烧制出成熟的瓷器。而玻璃和水泥的出现，为现代建筑带来了革命性的变化。再看神舟飞船，它的制造离不开各种新型材料，这些材料让飞船能够承受极端的环境，顺利完成太空任务。 【提出问题】那么，这些不同类型的材料都有哪些特点和用途呢？它们又是如何制造出来的呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——化学为人类提供丰富的材料。 设计意图 1.激发学生兴趣：通过展示精美的图片，如青花瓷瓶、高楼大厦和神舟飞船，能够迅速吸引学生的注意力，激发他们对化学材料的好奇心和学习兴趣，使学生主动参与到课堂中来。 2.联系历史与现实：讲述材料的发展历史，将化学知识与人类社会的进步相结合，让学生了解化学材料在不同历史时期的重要作用，增加了知识的趣味性和文化底蕴。同时，展示现代科技成果，如神舟飞船，让学生感受到化学材料在现代科技中的关键地位，培养学生的科技意识和民族自豪感。 3.引发思考，导入新课：提出关于材料特点、用途和制造方法的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 无机非金属材料有哪些应用 活动一 无机非金属材料 【引入】同学们，人类在历史上经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代，目前新材料技术正朝着更小尺寸、更多功能、更加环保的方向发展。那在众多材料中，有一种材料叫无机非金属材料，它有着独特的性质和广泛的应用，今天我们就来了解一下它。 【问题】请同学们阅读教材相关内容，思考无机非金属材料的定义是什么，它有哪些主要特点？ 【学生思考】阅读教材后回答，无机非金属材料是指除金属、有机高分子材料以外的几乎所有材料。它通常具有稳定性强、硬度大、熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等优异性能。 【讲解】评价、强调：大家回答得很准确。无机非金属材料涵盖的范围很广，这些优异的性能决定了它在很多领域都有重要的应用。它主要分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。传统的多以硅酸盐为原料制成，如陶瓷、玻璃、水泥；新型的采用新工艺、新原料制成，具有特殊性能，如单晶硅、光导纤维、特种陶瓷。 【学生任务】完成表格，对比传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的原料、性能和常见例子。 材料类型 原料 性能 常见例子 传统无机非金属材料 以硅酸盐为原料 稳定性强、硬度大等通用特性 陶瓷、玻璃、水泥 新型无机非金属材料 新工艺、新原料 特殊性能 单晶硅、光导纤维、特种陶瓷 【总结】评价、强调：通过表格我们能更清晰地看到两类无机非金属材料的区别。传统的是我们生活中比较常见的，而新型的则在现代科技领域发挥着重要作用。 设计意图 旨在通过情境导入、自主探究与归纳对比，引导学生逐步构建对无机非金属材料的系统性认知。通过阅读思考、师生互动与表格填写等环节，既强化学生对基础知识的理解，又培养其信息提取与对比分析能力，从而在传统材料与新型材料的比较中深化对材料发展与应用的认识。 活动二 传统无机非金属材料——陶瓷 【引入】同学们，请看这两幅图片：左边是著名的唐代唐三彩，右边是现代医学中使用的陶瓷人工关节和假牙。你们是否想过，同样被称为“陶瓷”，为什么一个作为精美的艺术品传承千年，另一个却能替代人体骨骼，成为生命的一部分？今天，我们就一起探寻传统陶瓷的奥秘，并了解它如何在现代科技中焕发新的生机。 【问题】请同学们阅读教材中关于陶瓷的内容，思考以下问题：陶瓷的主要原料是什么？陶器和瓷器在性能上有何主要区别？ 【学生思考】阅读教材后回答：陶瓷以粘土（主要成分为硅铝酸盐）为原料烧制而成。陶器质地相对疏松，透气性好但易吸水；瓷器质地致密，基本不吸水。 【讲解】评价、强调：大家总结得很准确。正是原料和烧制工艺的不同，造就了陶与瓷的性能差异。值得注意的是，陶瓷的应用早已超越了日常生活。请看“拓展视野”部分，现代科技利用氧化铝制成耐高温、高强度的特种陶瓷用于发动机制造，甚至利用成分类似骨骼的羟基磷酸钙【Ca₅(OH)(PO₄)₃】制造人工关节和假牙，这极大地拓展了陶瓷的应用边界。 【学生任务】请结合所学，完成以下分析： 唐三彩作为艺术品，主要利用了传统陶瓷的哪些性能？ 陶瓷人工关节能够替代人体骨骼，主要依赖于新型陶瓷的哪些特殊性能？ 思考并讨论：从唐三彩到人工关节，陶瓷的发展体现了材料科学中怎样的核心思想？ 【总结】评价、强调：通过今天的探究，我们看到，陶瓷从古老的艺术品到现代的高科技生物材料，其应用始终与其内部结构和性能紧密相连。这正体现了化学中“结构决定性质，性质决定用途”的核心思想。正是对材料性能的深入理解和不断创新，才让传统的陶瓷在今天继续书写着新的传奇。 设计意图 本段教学设计旨在通过“从唐三彩到人工关节”这一鲜明对比，创设认知冲突，激发学生探究兴趣。引导学生从阅读中自主获取陶瓷的基础知识，并通过分析传统与新型陶瓷的具体应用，深入理解“结构-性质-用途”的化学关系链，培养学生的材料学科素养和知识迁移应用能力。 活动三 陶瓷的现代应用 【引入】同学们，想象一下这样的场景：一枚火箭喷着烈焰冲向太空，它的发动机内部正承受着超过2000℃的高温；一位患者通过手术植入了新的人工关节，重获行走的自由。你们知道吗，在这两个截然不同的场景中，扮演关键角色的竟然是同一种材料——陶瓷！今天，就让我们一同探索陶瓷在现代社会中的神奇应用。 【问题】请观察PPT上展示的陶瓷现代应用图示，思考并回答：陶瓷能够应用于建筑、航天、电子、医疗这四个截然不同的领域，主要是利用了它的哪些核心性能？ 【学生思考】观察、讨论后回答：利用其硬度高、耐磨、耐腐蚀的性能用于建筑装饰；利用其耐高温特性用于火箭发动机；利用其绝缘性用于电子元件；利用其生物相容性用于人造关节。 【讲解】评价、强调：大家的分析非常到位！这正是“结构决定性质，性质决定用途”这一化学思想的完美体现。普通的粘土经过高温烧蚀，形成稳定的硅酸盐结构，赋予了陶瓷这些卓越性能。而现代科技通过调整陶瓷的化学成分和微观结构，更是将其性能发挥到了极致，让它从传统的瓶瓶罐罐，走向了高科技的各个前沿领域。 【学生任务】请分组选择陶瓷的一个现代应用领域（建筑、航天、电子、医疗），完成一份“产品说明书”，需包含：1)产品名称与用途；2)所利用的陶瓷核心性能；3)为何选择陶瓷而非其他材料（如金属、塑料）的原因。 【总结】评价、强调：通过各组的分享，我们看到陶瓷已然成为一种不可或缺的高性能材料。它不再是“脆弱”的代名词，而是在极端环境下可靠工作的“超级材料”。它的发展历程告诉我们，通过对材料性质的深入理解和创造性应用，传统材料也能在现代科技中焕发新的生命力。 设计意图 本教学设计旨在通过火箭、人造关节等高科技场景创设真实情境，引导学生将陶瓷的性能与其现代应用建立直观联系。通过“产品说明书”的任务驱动，促使学生深入分析陶瓷性能的优势所在，深化对“性质决定用途”这一核心化学观念的理解，并培养其在真实情境中综合运用知识解决问题的能力，感受材料科学对现代科技发展的巨大推动作用。 活动四 传统无机非金属材料——玻璃与水泥 【引入】在建筑领域，玻璃和水泥是非常重要的材料。它们是怎么制成的，又有哪些用途呢？让我们一起来了解一下。 【问题】请同学们阅读教材，找出玻璃和水泥的原料分别是什么，写出玻璃制备过程中的核心反应方程式。 【学生思考】阅读后回答，玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英（）；水泥的原料是粘土和石灰石。玻璃制备的核心反应方程式为：，。 【讲解】评价、强调：大家书写得很准确。玻璃和水泥的原料都是常见的物质，通过特定的化学反应制成了我们需要的材料。而且运用化学方法还能制成具有特殊性能的特种玻璃，如光致变色玻璃、钢化玻璃等，极大地提升了玻璃材料的性能和应用价值。 【学生任务】讨论玻璃和水泥在生活中的常见用途，并思考特种玻璃的特殊性能带来了哪些新的应用。 【总结】评价、强调：玻璃和水泥在建筑等领域有着不可替代的作用。特种玻璃的出现更是拓展了玻璃的应用范围。我们要不断探索材料的新性能和新用途。 设计意图 本段教学设计旨在将学生的视野从陶瓷进一步扩展到玻璃和水泥这两种至关重要的传统无机非金属材料。通过“阅读-查找-书写”的任务链，引导学生自主掌握核心知识，巩固化学方程式的书写能力。在了解传统应用的基础上，引入“特种玻璃”这一实例，旨在帮助学生建立“通过化学方法改良材料性能以拓展其应用”的科学发展观念，从而体会化学在材料创新中的核心驱动力，实现从知识学习到观念建构的升华。 活动五 新型无机非金属材料——单晶硅 【引入】在现代信息技术和新能源技术飞速发展的今天，有一种材料起到了关键作用，那就是单晶硅。它是什么，有什么特点和应用呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于单晶硅的内容，回答单晶硅是什么，它是如何制备的。 【学生思考】阅读后回答，单晶硅是单质硅的一种形态，原子排列整齐，具有半导体特性。它是在熔融硅中，控制条件使其原子按金刚石结构有序生长制备而成。 【讲解】评价、强调：单晶硅是支撑现代信息技术和新能源技术的基石材料。它的半导体特性使得它在太阳能电池、计算机芯片、大功率晶体管等领域有重要应用。比如太阳能电池能将光能直接转化为电能，计算机芯片是信息时代的“大脑”。 【学生任务】举例说明单晶硅在现代科技中的具体应用，并思考这些应用对我们生活的影响。 【总结】评价、强调：单晶硅的应用极大地推动了现代科技的发展，改变了我们的生活方式。我们要重视这种关键材料的研究和开发。 设计意图 本段教学设计旨在通过创设“信息技术与新能源”这一现代科技情境，引导学生认识单晶硅作为关键材料的重要地位。通过自主阅读与核心问题探究，帮助学生理解单晶硅的结构特性与其半导体功能之间的内在联系，并通过举例与思考任务，将材料特性、科技应用与社会生活深刻关联，培养学生的科学素养与技术认知，体会材料科学对推动社会发展的核心作用。 活动六 新型无机非金属材料——光导纤维 【引入】在信息时代，信息的快速传输非常重要。光导纤维的出现，革命性地推动了互联网发展。那它是由什么组成的，工作原理是什么呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于光导纤维的内容，回答光导纤维的成分和工作原理。 【学生思考】阅读后回答，光导纤维的成分是超纯的石英（），它利用光的全反射，使光线在弯曲的纤维中几乎无损耗地传输。 【讲解】评价、强调：光导纤维具有容量大、损耗小、传输速度快、抗干扰等优势。它不仅在通信领域有重要应用，在医疗领域也有应用，如内窥镜和微创手术。 【学生任务】讨论光导纤维在通信和医疗领域的应用带来的好处，并思考它未来可能的发展方向。 设计意图 本段教学设计旨在通过"信息时代"这一学生熟悉的情境切入，引导学生认识光导纤维作为现代通信基石的重要地位。通过自主探究其成分与工作原理，帮助学生建立"材料结构-物理原理-技术应用"的完整认知链条。讨论通信与医疗领域应用的环节，旨在让学生体会材料创新对社会的深远影响，而展望未来发展的思考任务，则有助于培养学生的科技前瞻意识与创新思维。 活动七 典例精讲 【展示题目】例1.神舟飞船在下落过程中与空气摩擦产生大量的热，飞船上的观察窗上安装有一种特殊的玻璃-一硅酸铝玻璃，以便于观察飞船外的情况。下列有关硅酸铝玻璃性质的推测不正确的是 A．耐高温、耐冲击 B．受热易分解 C．不与氧气发生反应 D．透光性好 【学生回答】B 【讲解】神舟飞船在下落过程中与空气摩擦产生大量的热，推测其耐高温，不与氧气反应，飞船上用到一种与智能手机屏幕相同的材料—硅酸铝玻璃，以便于观察飞船外的情况，推测其透光性好，受热不易分解；故选：B。 【展示题目】例2.化学就在我们身边，人类的衣、食、住、行都离不开。下列说法错误的是 A．棉花属于合成纤维 B．葡萄糖可为人体组织提供营养 C．水泥、玻璃等是重要的建筑材料 D．使用乙醇汽油，可减少污染 【学生回答】A 【讲解】【详解】A、棉花属于天然材料，此选项错误； B、葡萄糖属于糖类，可为人体组织提供营养，此选项正确； C、水泥、玻璃等化工产品都是生产生活中重要的建筑材料，此选项正确； D、乙醇汽油燃烧相对更充分，能减少污染物的排放，从而减轻空气污染，此选项正确 故选A。 设计意图 本环节通过精选两道典型例题，旨在培养学生将所学知识迁移应用到具体情境中的能力。例题1以"神舟飞船"为背景，引导学生基于材料的使用场景推断其性质，强化"性质决定用途"的化学观念，并训练其逻辑分析与推理能力。例题2聚焦化学与生活的联系，帮助学生辨析常见材料的类别与作用，深化理论联系实际的意识。通过典例精讲的模式，及时巩固本课核心知识，提升学生运用化学知识解决实际问题的能力。 教学环节三 有机高分子材料的种类与应用 活动一 有机高分子材料的分类 【引入】同学们，在我们生活中，有机高分子材料无处不在，像我们穿的衣服、用的塑料制品等。那有机高分子材料是如何分类的呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于有机高分子材料分类的内容，思考它可以分为哪几类，并举例说明。 【学生思考】阅读后回答，有机高分子材料可分为天然材料和合成材料两大类。天然材料如丝、毛、棉、麻等，直接来源于自然界；合成材料如塑料、合成橡胶、合成纤维等，通过化学方法人工合成。 【讲解】评价、强调：大家回答得很准确。天然材料和合成材料各有特点，合成材料的出现极大地丰富了我们的生活。 【学生任务】举例说明生活中常见的天然有机高分子材料和合成有机高分子材料，并比较它们的优缺点。 【总结】评价、强调：天然有机高分子材料环保、舒适，但产量有限；合成有机高分子材料性能多样、成本低，但可能存在环境污染问题。我们要合理利用这两类材料。 设计意图 本段教学设计从学生熟悉的日常生活用品切入，旨在通过具体实例激发学习兴趣，引导学生自主构建有机高分子材料的分类框架。通过阅读思考与举例比较的任务，帮助学生建立"天然-合成"的材料分类体系，并在分析比较两类材料特性的过程中，培养学生的辩证思维和环保意识，为后续深入学习各类高分子材料的性质与应用奠定基础。 活动二 重要的合成材料——塑料 【引入】塑料在我们生活中非常常见，它给我们带来了很多便利，但也带来了一些问题。那塑料有哪些优点和种类，它又会带来什么挑战呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于塑料的内容，思考塑料的优点有哪些，它可以分为哪几类。 【学生思考】阅读后回答，塑料具有密度小、强度高、化学性质稳定、绝缘性好、耐摩擦等优点。根据受热后的变化，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料受热会软化，冷却后硬化，并可以反复加工软化；热固性塑料受热时会软化成型，但冷却固化后，就再不能用加热的方式使之软化。 【讲解】评价、强调：大家总结得很全面。塑料的优点使得它在生产生活的各个领域广泛应用。不同类型的塑料有不同的用途，热塑性塑料常用来制造一般生活日用品，热固性塑料可用来制造插座、开关等。而且现在还有可降解塑料，它能在自然环境条件下降解成对环境无害的物质，对于促进社会可持续发展有重要意义。 【学生任务】举例说明热塑性塑料和热固性塑料在生活中的应用，并讨论可降解塑料的意义。 【总结】评价、强调：塑料的应用很广泛，但我们也要关注它带来的环境问题。可降解塑料是解决“白色污染”的一个重要途径。 设计意图 本段教学设计旨在引导学生从生活经验出发，辩证地认识塑料这一重要合成材料。通过自主阅读与分类归纳，帮助学生系统构建关于塑料性能与种类的知识框架。在了解传统塑料应用的基础上，引入“可降解塑料”这一前沿方向，通过对比讨论热塑性、热固性塑料与可降解塑料的特性与用途，深化学生对“材料性能决定其应用”的理解，同时培养其环境保护意识与社会责任感，树立可持续发展的科学观念。 活动三 塑料带来的挑战与“白色污染” 【引入】虽然塑料给我们的生活带来了很多便利，但大部分塑料在自然界中很难降解，给环境带来了危害，也就是我们所说的“白色污染”。那“白色污染”有哪些危害，我们该如何解决呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于“白色污染”的内容，思考“白色污染”的危害有哪些，解决“白色污染”的方法有哪些。 【学生思考】阅读后回答，“白色污染”危害土壤，进入土壤的塑料垃圾会影响土壤的透气性，不利于农作物生长；危害水体，进入江河湖海的塑料垃圾会破坏生物的生存环境，造成鱼类等水生生物死亡。解决“白色污染”的方法有实行废旧塑料的回收再生、循环利用，研制和生产易降解的新型塑料。 【讲解】评价、强调：大家说得很对。“白色污染”问题非常严峻，我们每个人都应该重视起来。回收再生和使用可降解塑料是解决问题的有效方法。 【学生任务】讨论在生活中我们可以采取哪些措施来减少“白色污染”，并制定一个个人的环保计划。 【总结】评价、强调：减少“白色污染”需要我们每个人从自身做起，养成良好的环保习惯。我们要积极参与废旧塑料的回收，尽量使用可降解塑料制品。 设计意图 本段教学设计旨在引导学生辩证看待塑料材料的"双刃剑"效应，在认识其便利性的基础上，深入理解"白色污染"的环境危害。通过自主探究与讨论，帮助学生系统认识环境问题的成因与解决路径，并将环保理念从知识认知层面延伸到个人行动层面。通过制定个人环保计划的任务，促使学生将课堂所学转化为实际行动，培养其社会责任感和可持续发展的生活观念，实现从知识内化到行为养成的教育目标。 活动四 橡胶 【引入】橡胶在我们生活中也很重要，像汽车轮胎、运动鞋底等都用到了橡胶。那橡胶是如何分类的，有什么特点和应用呢？ 【问题】请同学们阅读教材关于橡胶的内容，思考橡胶可以分为哪几类，天然橡胶和合成橡胶有什么区别。 【学生思考】阅读后回答，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶直接来源于自然界，产量远远不能满足需要；人们在了解天然橡胶分子的组成和结构的基础上，开始利用化学方法人工合成橡胶。 【讲解】评价、强调：大家回答得很准确。合成橡胶的出现弥补了天然橡胶产量不足的问题。合成橡胶具有弹性特别强，且具有良好的耐磨性、绝缘性等特点，广泛应用于轮胎和制鞋工业等。 【学生任务】举例说明橡胶在生活中的应用，并比较天然橡胶和合成橡胶的优缺点。 【总结】评价、强调：橡胶在很多领域都有重要应用。天然橡胶环保、舒适，但产量有限；合成橡胶性能多样、成本低，能满足大规模生产的需求。 设计意图 本段教学设计旨在引导学生基于对塑料的学习经验，自主构建橡胶材料的认知框架。通过对比天然橡胶与合成橡胶的来源与特性，帮助学生理解化学合成材料在弥补自然资源不足方面的重要价值。在分析两者优缺点的过程中，培养学生从性能、资源、经济等多维度评估材料的辩证思维能力，建立根据实际需求合理选择和使用材料的科学观念。 活动五 合成橡胶 【引入】同学们，请看这些图片：汽车轮胎、运动鞋底、防护手套。它们虽然用途各异，但都由同一种重要的材料制成。大家知道这是什么材料吗？对，就是合成橡胶。今天我们就来探究这种具有神奇弹性的材料。 【问题】请同学们观察图片并阅读教材中关于合成橡胶的内容，思考以下问题：（1）合成橡胶有哪些突出特性？（2）它的主要原料是什么？（3）这些特性决定了它在哪些领域有重要应用？ 【学生思考】阅读后回答：合成橡胶弹性特别强，还具有良好的耐磨性和绝缘性；主要以石油炼制产品和天然气为原料制成；广泛应用于轮胎、制鞋等工业领域。 【讲解】评价、强调：大家总结得很准确。合成橡胶的这些优异性能，使其成为现代工业不可或缺的材料。与天然橡胶相比，合成橡胶不仅弥补了天然橡胶产量的不足，还能通过分子设计获得某些特殊性能，满足不同的使用需求。 【学生任务】请以小组为单位完成以下探究任务： 分析汽车轮胎需要具备哪些性能，并解释合成橡胶如何满足这些要求； 讨论合成橡胶的广泛应用对我们的生活产生了哪些积极影响； 思考随着石油资源的日益紧张，合成橡胶产业可能面临什么挑战，有什么解决途径。 【总结】评价、强调：通过今天的探究，我们看到合成橡胶以其独特的性能深刻地改变了我们的生活。同时，我们也应该认识到，在享受材料带来的便利时，更要关注资源的可持续利用和环境的保护。这正是化学"创造物质，也要善待自然"的价值追求。 设计意图 本段教学设计从学生熟悉的生活用品切入，通过图片直观展示合成橡胶的广泛应用，激发学习兴趣。采用"特性-原料-应用"的递进式问题链，引导学生建立材料"结构-性质-用途"的认知模型。通过设置具有现实意义的探究任务，培养学生综合分析能力和创新思维，同时在知识传授中渗透可持续发展理念和社会责任教育，实现知识、能力与价值观的有机融合。 活动六 纤维 【引入】同学们，请低头看看自己身上穿的衣服，摸一摸它的材质。从古人的棉麻丝绸，到现在的各种化纤面料，纤维与我们的生活息息相关。今天，我们就来一起探索纤维的分类与奥秘。 【问题】请同学们观察纤维分类图并阅读教材，思考以下问题：（1）纤维可以分为哪两大类？（2）它们的主要来源和代表物是什么？（3）为什么现代社会中合成纤维的使用越来越广泛？ 【学生思考】观察图表并阅读后回答：纤维可分为天然纤维和合成纤维。天然纤维直接来源于自然界，如棉花、羊毛、蚕丝和麻；合成纤维以石油、煤、天然气等为原料，通过化学方法加工制成。 【讲解】评价、强调：大家观察得很仔细。天然纤维有着悠久的使用历史，透气舒适；而合成纤维的诞生，极大地丰富了纺织原料的来源。合成纤维通常具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀等优异性能，这正是它被广泛应用的重要原因。 【学生任务】请完成以下探究活动： 检查自己衣服的标签，记录下纤维成分，并判断属于天然纤维还是合成纤维 分组讨论：对比分析天然纤维与合成纤维各自的优缺点 思考：作为一名消费者，在选择衣物时应该考虑哪些因素？ 【总结】评价、强调：通过今天的探究，我们认识到无论是天然纤维还是合成纤维，都在满足人类穿着需求方面发挥着重要作用。在未来，随着科技的发展，我们期待看到更多兼具舒适性与功能性、更加环保的新型纤维材料问世。 设计意图 本教学设计从学生最熟悉的衣物入手，通过直观的纤维分类图引导学生建立清晰的分类概念。通过"观察-阅读-思考"的递进式学习，培养学生信息提取和分类比较的能力。衣物标签检查任务将课堂知识与生活实际紧密相连，分组讨论则促进学生批判性思维的形成，最终引导学生形成理性消费和环保选择的意识，实现知识、能力与价值观的有机统一。 活动七 合成纤维 【引入】同学们，想象这样一个场景：一位宇航员正从太空返回地球，他身后的降落伞在高速中稳稳张开。这个救命的降落伞是用什么材料制成的呢？它就是我们今天要认识的"合成纤维"。 【问题】请同学们阅读教材中关于合成纤维的内容，思考并回答：（1）什么是合成纤维？（2）常见的合成纤维有哪些品种？（3）与传统天然纤维相比，合成纤维具有哪些独特优势？ 【学生思考】阅读后回答：合成纤维是用天然的或人工合成的高分子物质为原料制成的纤维；常见品种有尼龙、涤纶、晴纶等；具有强度高、耐磨、耐腐蚀等独特性能。 【讲解】评价、强调：大家总结得很到位。合成纤维不仅弥补了天然纤维在产量上的不足，更因其优异的性能拓展了纤维的应用范围。比如尼龙的强度特别高，涤纶的保形性好，晴纶柔软如羊毛。正是这些特性，让合成纤维从日常衣着走向了航空航天、军事装备等高技术领域。 【学生任务】请分组完成以下探究： 分析航天降落伞为什么选择合成纤维制作，而不是传统的丝绸 调查身边的纺织品，找出3种使用合成纤维的产品，说明其用途和选择的理由 讨论：合成纤维的大量使用会带来哪些环境问题？我们该如何应对？ 【总结】评价、强调：通过今天的探究，我们看到合成纤维以其优异的性能深刻改变了我们的生活，从日常衣着到高科技领域都发挥着不可替代的作用。同时，我们也要清醒地认识到合成纤维带来的环境挑战，这需要我们不断研发可降解的环保型合成纤维，实现发展与环保的平衡。 设计意图 本教学设计通过创设"航天降落伞"这一富有科技感的真实情境，激发学生对合成纤维的探究兴趣。采用递进式问题链，引导学生从概念认知到性能分析，再到应用拓展，建立完整的知识体系。通过分组探究任务，培养学生分析实际问题、综合评价材料的能力，并在知识传授中渗透环境保护和可持续发展理念，促进学生科学素养的全面提升。 活动八 无处不在的有机高分子材料 【引入】同学们，请环顾四周——从你手中的笔到穿的衣服，从教室的桌椅到窗外的汽车。这些充满现代气息的物品背后，都有一个共同的"创造者"：有机高分子材料。今天，让我们一同展望这些材料的发展脉络与未来图景。 【问题】请同学们阅读材料中关于"研发活力"、"社会影响"和"未来方向"的三个板块，思考并回答：（1）当前新材料研发的特点是什么？（2）有机高分子材料如何推动了社会发展？（3）未来材料科学将走向何方？ 【学生思考】阅读后回答：化学家每年合成数千种新化合物；塑料、合成橡胶和纤维的广泛应用深刻改变了社会生活；未来将向具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料方向发展。 【讲解】评价、强调：同学们把握住了材料发展的过去、现在与未来。这正是科技创新的生动体现——从基础研究到实际应用，再到前沿探索的完整创新链条。特别要指出的是，未来的功能高分子材料将打破传统材料的局限，实现"一材多用"，这必将开启全新的科技革命。 【学生任务】开展"未来材料设计师"活动： 分组选择某一领域（如医疗、能源、电子等），设计一种具有特殊功能的高分子材料 说明该材料的预期性能、应用场景和对社会的潜在影响 制定一份材料研发的可行性分析报告，包括原料选择、性能要求和可能挑战 【总结】评价、强调：通过今天的探索，我们看到了有机高分子材料从满足基本需求到创造无限可能的飞跃。作为新时代的青年，我们既要感谢材料科学带给现代生活的便利，更要勇于接过科技创新的接力棒，用你们的智慧与创意，为人类社会的进步研制出更多更好的新材料。 设计意图 本教学设计作为有机高分子材料单元的总结与升华，通过创设"环顾四周"的沉浸式体验，引导学生建立材料科学与现代文明的深刻联结。采用"现状-影响-未来"的三维框架，帮助学生构建系统的知识体系与科学发展观念。"未来材料设计师"的任务设计旨在培养学生的创新思维、跨学科整合能力与前瞻视野，将知识学习转化为创造实践，同时在项目活动中渗透科技报国的理想教育，实现知识、能力与价值观的协同发展。 活动九 典例精讲 【展示题目】例1.某户外训练基地组织露营活动，下列露营所需的部分物品中属于有机合成材料的是 A．塑料防潮垫 B．纯棉毛巾 C．玻璃水杯 D．铝合金登山杖 【学生回答】A 【讲解】A、塑料属于合成材料，选项正确； B、棉属于天然材料，选项错误； C、玻璃属于无机非金属材料，选项错误； D、铝合金属于金属材料，选项错误； 【展示题目】例2.下列生活用品，主要由有机合成材料制成的是 A．保鲜膜 B．铜导线 C．陶瓷碗 D．实木椅 【学生回答】A 【讲解】A、保鲜膜通常由聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)等塑料制成。塑料是有机合成材料的典型代表，是通过聚合反应合成的高分子化合物。因此，保鲜膜主要由有机合成材料制成。符合题意。 B、铜导线的主要材料是金属铜。铜是一种无机金属材料，来源于天然矿物，通过物理加工(如拉丝)制成导线，不属于有机合成材料。不符合题意。 C、陶瓷碗由粘土等硅酸盐矿物经高温烧制而成，属于无机非金属材料。陶瓷是天然无机物加工的产品，并非有机合成材料。不符合题意。 D、实木椅由天然木材制成。木材是天然有机材料(来自植物),但它未经化学合成过程，而是直接取自自然，因此不属于有机合成材料。不符合题意。故选A。 【展示题目】例3.服装标签标注了服装所用纤维的成分及含量等信息。某件服装的标签中标注如下，下列关于该服装的说法中，不正确的是 面料：涤纶56%，棉44% 里料：涤纶100% A．涤纶和棉纤维可利用燃烧区分 B．该服装的面料和里料都使用了有机物 C．多年后该服装无法作为再生资源回收利用 D．该服装使用了天然高分子材料与合成高分子材料 【学生回答】C 【讲解】A、涤纶和棉纤维可利用燃烧区分涤纶是合成纤维，燃烧时会熔融、滴落，产生黑烟和刺激性气味，棉是天然纤维，燃烧时迅速燃烧，有烧纸气味，留下灰烬。因此，通过燃烧可以区分两者。结论：正确。 B、该服装的面料和里料都使用了有机物 有机物是指含碳的化合物(初中定义：除一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等少数物质外)。棉是天然纤维素(有机物),涤纶是合成聚酯纤维(有机物)。面料含棉和涤纶，里料为100%涤纶，均含有机物。结论：正确。 C、多年后该服装无法作为再生资源回收利用 再生资源指可回收再利用的材料。涤纶(合成高分子)可回收制成新纤维或塑料制品，棉(天然高分子)可生物降解或回收用于造纸、填充材料等。因此，该服装可以回收利用。选项说“无法”回收，与事实不符。结论：不正确。 D、该服装使用了天然高分子材料与合成高分子材料 高分子材料指大分子化合物。棉是天然高分子材料(纤维素),涤纶是合成高分子材料(聚酯)。面料含棉(天然)和涤纶(合成),里料为涤纶(合成),因此使用了两种材料。结论：正确。故选C。 设计意图 本环节通过精选三道具有代表性的例题，旨在系统巩固和深化学生对有机合成材料的辨识与理解。例题1和2以生活情境为载体，训练学生准确区分有机合成材料与天然材料、金属材料及无机非金属材料的能力，强化材料分类的核心知识。例题3引入真实的服装标签，引导学生进行信息提取与综合分析，培养其在复杂情境中运用燃烧法鉴别纤维、判断材料组成以及评估资源回收可行性的综合能力。通过讲练结合，不仅夯实了基础知识，更培养了学生的分析推理能力、联系实际的应用意识以及可持续发展的科学态度。 教学环节四 复合材料的种类与应用 活动一 性能优越的复合材料 【引入】同学们，请观察这辆碳纤维自行车和这座钢筋混凝土大桥。它们看似毫无关联，却都运用了同一种先进的材料设计理念——复合材料。为什么传统的单一材料难以满足现代科技的需求？复合材料又如何实现"取长补短"？让我们一同揭开它的奥秘。 【问题】请同学们阅读教材中关于复合材料的两页内容，思考并回答：（1）传统单一材料有哪些难以克服的缺点？（2）什么是复合材料？它是如何实现性能优化的？（3）复合材料通常由哪两部分组成？ 【学生思考】阅读后回答：传统材料如钢铁强度高但密度大、易腐蚀；玻璃陶瓷耐腐蚀但质脆；有机高分子密度小但不耐高温。复合材料是将两种或以上材料复合而成，通过取长补短获得优越性能。通常由基体材料和增强材料组成。 【讲解】评价、强调：大家分析得很透彻。复合材料的精髓就在于"集众家之长"。比如玻璃钢，以有机高分子为基体，玻璃纤维为增强材料，既保留了高分子材料的耐腐蚀性，又获得了接近钢材的强度。再如钢筋混凝土，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，两者完美配合，成就了现代建筑的辉煌。 【学生任务】分组完成"复合材料设计师"挑战： 分析碳纤维自行车车架的组成：指出其中的基体材料和增强材料，解释为何选择这样的组合 设计一种新型复合材料：选择两种传统材料进行复合，说明其预期性能和适用领域 讨论：复合材料的设计理念给我们什么启示？这种"取长补短"的思路在生活中有什么应用？ 【总结】评价、强调：通过今天的探究，我们认识到复合材料代表着材料科学的重要发展方向。它打破了单一材料的局限，通过巧妙的组合创造了无限可能。这种"优势互补"的智慧，不仅推动了材料科学的进步，更为我们解决问题提供了宝贵思路。 设计意图 本教学设计通过对比传统材料的局限与复合材料的优势，创设认知冲突，激发学生的探究欲望。采用"问题导向"的教学策略，引导学生在阅读中自主构建知识体系。通过"复合材料设计师"的挑战任务，将理论知识转化为设计实践，培养学生的创新思维和工程意识，同时将材料科学的智慧延伸到生活哲学层面，实现科学素养与人文素养的协同发展。 活动二 复合材料的应用 【引入】同学们，请看这张国产大飞机C919的材料构成图——复合材料占比达到11.5%，超过了超高强度钢！从轻盈的碳纤维球拍到翱翔蓝天的飞机，复合材料正在改变我们的世界。今天，让我们深入探索复合材料的卓越性能与前沿应用。 【问题】请同学们仔细阅读三页教材内容，思考并回答：（1）复合材料具有哪些突出的性能特点？（2）金属基复合材料由什么组成？它在尖端领域有哪些具体应用？（3）碳纤维有哪些特性？它在C919大飞机中扮演什么角色？ 【学生思考】阅读后回答：复合材料具有重量轻、强度高、加工方便、弹性好、耐腐蚀等特性；金属基复合材料以金属为基体，加入增强材料，用于卫星、导弹、飞机部件；碳纤维强度高、耐高温，作为增强材料用于制造高性能复合材料。 【讲解】评价、强调：同学们把握住了复合材料的精髓。特别要强调的是，金属基复合材料通过金属与增强材料的协同作用，实现了"1+1>2"的效果。而碳纤维虽然纤细，强度却超过铝合金的四倍，这正是C919大飞机能够"减重增效"的关键所在。从玻璃钢游船到航天部件，复合材料正在各个领域大放异彩。 【学生任务】开展"材料分析师"探究活动： 分析C919大飞机材料选择：为什么选择11.5%的复合材料？这带来了哪些优势？ 研究金属基复合材料表格：选择其中一种组合，详细解释其组成与性能的对应关系 设计创新方案：基于碳纤维的特性，为未来城市交通设计一种新型交通工具，说明其材料选择理由 【总结】评价、强调：通过今天的深入探索，我们看到复合材料正在从"替代材料"转变为"主导材料"。它的发展历程告诉我们，创新往往发生在学科的交叉处，优势往往来自于智慧的整合。期待同学们将来也能参与到新材料的研发中，为"中国制造"增添更多创新元素。 设计意图 本教学设计以国产大飞机C919的真实案例切入，通过震撼的数据激发学生的民族自豪感和学习兴趣。采用多层次的问题设计，引导学生从宏观性能认识到微观组成分析，建立完整的知识体系。通过"材料分析师"的探究任务，培养学生基于数据的分析决策能力和创新设计能力，将知识学习升华为工程素养的培养，同时在教学中渗透科技报国的价值引领，实现知识、能力与情感目标的统一。 活动三 典例精讲 【展示题目】例1.2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵式在北京举行。下列选项中，没有体现化学在阅兵式中有直接贡献的是 A．阅兵式上受阅部队所穿的高性能作训服，其面料采用了高强度、耐磨、透气的化学纤维材料 B．阅兵中展示的高超声速导弹、战斗机等先进武器装备，其制造过程中使用了大量的新型合金材料和复合材料 C．阅兵式上歼-10表演机飞过时留下的绚丽“红黄蓝”彩烟，利用了化学物质的燃烧反应产生绚丽多彩的效果 D．阅兵现场的音响设备，通过电信号和声音信号的转换实现声音传播 【学生回答】D 【讲解】A.化学纤维材料是通过化学合成或改性天然纤维制成的，涉及化学反应和材料科学，这直接体现了化学在材料开发中的贡献，故A不符合题意； B.合金材料是通过化学方法将金属混合制成，复合材料(如碳纤维)也涉及化学合成过程，体现化学直接贡献，故B不符合题意； C、彩烟是通过特定化学物质的燃烧反应产生的，不同化学物质燃烧时产生不同颜色，这直接涉及化学反应和化学物质的应用，体现化学直接贡 献，故C不符合题意； D、音响设备的核心功能是电信号与声音信号的转换，这属于物理学中的声学和电子学范畴，故D符合题意。 【展示题目】例2.2025年1月10日全球首列碳纤维地铁列车“碳星快轨”在青岛地铁1号线开启运营之旅，其车体、转向架构架等主承载结构均采用碳纤维复合材料制造，实现了车辆性能的升级。碳纤维的主要成分是由碳原子直接构成的物质。下列关于碳纤维的说法正确的是 A．碳纤维是一种新型化合物 B．碳纤维与金刚石的物理性质完全相同 C．碳纤维在氧气中充分燃烧生成二氧化碳 D．碳纤维中碳原子的最外层电子数为6 【学生回答】C 【讲解】A、化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物，而碳纤维是由碳原子构成的单质，只含一种元素，不是化合物，故A错误； B、碳纤维和金刚石都是由碳元素组成的单质，但它们的原子排列方式不同，导致物理性质有很大差异，如金刚石硬度极大，而碳纤维具有良好 的柔韧性等，故B错误； C、 碳纤维是碳单质，碳在氧气中充分燃烧会生成二氧化碳，所以碳纤维在氧气中充分燃烧也会生成二氧化碳，故C正确； D、碳原子的最外层电子数为4,故D错误。 设计意图 本环节通过选取以“抗战胜利阅兵”和“碳纤维地铁”这两大国家科技成就为背景的典型例题，旨在培养学生将化学知识与真实科技情境建立联系的能力。例题1侧重引导学生辨析化学在不同科技领域中的具体贡献，强化“性质决定用途”的学科观念，并建立跨学科认知边界。例题2聚焦“碳纤维”这一热点材料，通过对其组成、性质及原子结构的辨析，深化学生对“结构-性质”关系的理解，巩固单质、化合物等核心概念。通过典例精讲，不仅夯实了学生的知识基础，更培养了其分析实际问题的能力，并在知识学习中渗透科技强国与民族自豪感的教育。 一、无机非金属材料有哪些应用 1. 无机非金属材料 · 定义与主要特点 · 传统 · 陶瓷（原料、性能、应用） · 玻璃（原料、反应、用途、特种玻璃） · 水泥（原料、用途） · 新型 · 单晶硅（特性、制备、应用） · 光导纤维（成分、原理、优势、影响） ## 二、有机高分子材料的种类与应用 1. 分类 · 天然材料 · 合成材料 1. 塑料 · 优点、种类 · 热塑性与热固性 · 可降解塑料 · 白色污染及解决之道 1. 橡胶 · 分类 · 合成橡胶（特性、制备、应用） 1. 纤维 · 分类 · 合成纤维（定义、品种、应用） ## 三、复合材料的种类与应用 1. 性能优越的复合材料 · 传统材料缺点 · 复合材料组成 1. 复合材料的应用 · 性能特点 · 应用领域 1.国务院近日印发的《教育强国建设规划纲要(2024~2035年)》明确要求“健全德智体美劳全面培养体系”。西安市很多学校积极响应国家政策号召，开展“阳光体育，课间15分钟”系列活动，更多同学利用课余活动时间积极参加篮球运动。 下列篮球运动时用到的器械，不属于有机合成材料的是___________(填字母)。 A．篮球—聚氨酯皮革 B．篮球框圈—不锈钢 C．篮球鞋外底—合成橡胶 2.2025年是各类禁限塑目标实现之年，全生物降解塑料袋在快递、餐饮等多个领域应用广泛，使用全生物降解塑料袋的意义是 A．降低生产成本 B．加快燃烧速率 C．减少塑料污染 D．提高承重能力 3.2025年央视春晚节目《秧BOT》中，一组身穿花棉袄的机器人扭秧歌的表演点燃了全场观众的热情。 (1)制作花棉袄的棉花属于___________(填“天然”或“合成”)纤维。 (2)制造机器人常用到以下材料，其中属于合成材料的是___________(填字母)。 A．工程塑料 B．铜制导线 C．传感器玻璃保护罩 D．合金外壳 4.“自热锅”给人们的生活带来便捷。某品牌自热锅部分说明如图，回答下列问题： (1)外锅采用无毒、耐化学腐蚀的聚丙烯塑料，聚丙烯塑料属于___________(填“合成”或“复合”)材料。 (2)食材料包中富含糖类的是_____________。 (3)生石灰在发热时起重要作用，说明其发热原理_________________________。 5.下列有关生产与生活中的化学说法错误的是 A．聚乙烯塑料无毒，可用于制作食品包装袋、保鲜膜 B．聚氯乙烯塑料含有毒成分，不宜用于包装熟食、饮用水 C．玻璃(主要成分硅酸盐)硬度大、透明，可用于制作门窗、玻璃器皿 D．羊毛属于合成纤维，耐磨、易洗涤，可大量替代天然棉纤维制作衣物 6.“吸氧”是一种专业性很强的治疗方式，可治疗心肺类疾病。医用吸氧装置是由液氧钢瓶和吸氧器组成，如图所示。 氧气湿化瓶的主要材质通常是ABS塑料，ABS塑料属于_______________材料(填“有机合成”或“金属”)。 7.2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，首次着陆于东风着陆场东区。欢迎航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽回家过“五一”。下列飞船部件所使用材料的类别判断正确的是 A．太阳能电池板的硅晶体——有机合成材料 B．耐压舱外壳的钛合金——金属材料 C．返回舱外层的碳纤维复合材料——无机非金属材料 D．航天员手套的聚酰胺纤维——天然高分子材料 在这节课的教学中，我通过展示丰富的图片和实例，让学生直观地了解了无机、高分子及复合材料的种类和应用，较好地达成了教学目标。学生对生活中常见材料的化学原理表现出浓厚兴趣，课堂参与度较高。但在教学过程中，也存在一些不足。例如，对于一些抽象的概念，如“复合材料的复合原理”，部分学生理解起来仍有困难，我应多结合生活实例或实验进行讲解。在今后的教学中，我会进一步优化教学方法，加强与学生的互动，及时解决学生的疑问，提高教学效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 $