9.3新型材料的研制 （第二课时）教学设计--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学教学设计聚焦复合材料（组成、特性、类型）与新型功能材料（纳米材料、超导材料等），通过回顾金属材料、合成材料等旧知引出单一材料局限，结合航天飞行器材料视频创设情境，搭建“旧知—问题—新知”的学习支架。 以实验探究为核心，设计玻璃钢与单一材料硬度强度对比实验，导电塑料电路实验等培养科学探究与实践能力，通过碳纤维制备等案例分析材料性能与应用关联发展科学思维，融入可持续发展讨论渗透科学态度与责任，助力学生提升探究与联系实际能力，为教师提供结构化教学方案。

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 九年级 学期 下册 课题 9.3新型材料的研制 （第二课时） 教学目标 1.了解复合材料的定义、组成（基体材料和增强材料）及常见类型（如玻璃钢、碳纤维复合材料等），掌握复合材料的核心特性（性能优于单一材料）。 2.初步认识新型功能材料（纳米材料、超导材料、导电塑料等）的基本概念、独特性能及典型应用。 3.理解复合材料的研制原理（通过组合不同材料的优势实现性能优化），知道化学技术在新型功能材料制备中的关键作用。 4.能区分复合材料与单一材料（金属材料、合成材料等），能结合材料性能分析其应用场景的合理性。 重难点 （一）教学重点 1.复合材料的定义、组成、特性及常见类型。 2.常见新型功能材料的性能及应用。 3.化学技术在新型材料研制中的作用。 （二）教学难点 1.理解复合材料“性能优于单一材料”的本质原因（基体与增强材料的协同作用）。 2.建立“化学组成与结构的调控→材料性能的创新→应用场景的拓展”的关联认知。 3.结合实际案例分析新型材料的研发对社会发展的影响。 教学过程 （一）导入新课（5分钟） 1. 回顾衔接：提问：“上节课我们学习了金属材料、无机非金属材料、合成材料等常见材料，知道不同材料具有不同的性能和用途。但在航天航空、高端医疗等领域，对材料的性能要求更高（如既要强度大又要质量轻），单一材料往往无法满足需求。我们该如何解决这个问题？”引导学生思考“组合不同材料的优势”。 2. 情境创设：播放一段“航天飞行器的材料应用”短视频，展示飞行器的机身、发动机等部件所用的新型材料，提问：“这些材料与我们常见的单一材料有什么不同？它们具有哪些独特性能？今天我们就深入学习复合材料和新型功能材料的研制与应用，探究化学创新如何推动材料发展。”（板书课题：9.3 新型材料的研制（第二课时）） （二）新课讲授（30分钟） 模块一：重点探究——复合材料的研制与应用 1. 复合材料的定义与组成： （1）概念讲解：复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法复合在一起，形成的具有新性能的材料。它由两部分组成：① 基体材料（起黏结、支撑作用，如塑料、金属、陶瓷等）；② 增强材料（起强化、提升性能作用，如玻璃纤维、碳纤维、金属丝等）。 （2）结构展示：结合多媒体课件展示玻璃钢（塑料为基体、玻璃纤维为增强材料）、碳纤维复合材料（树脂为基体、碳纤维为增强材料）的结构示意图，帮助学生理解“复合”的含义。 2. 实验探究：复合材料与单一材料的性能对比 （1）提出问题：复合材料的性能是否优于组成它的单一材料？具体体现在哪些方面？ （2）实验设计：学生分组实验，① 硬度对比：用砂纸分别打磨玻璃钢样品、塑料片、玻璃片，观察表面磨损情况；用相同力度的硬物刻画三种材料，观察划痕。② 强度对比：用弹簧测力计分别测试塑料片、玻璃片、玻璃钢样品的承重能力（将材料两端固定，中间悬挂重物，记录断裂时的拉力）。 （3）实验现象：① 硬度对比：玻璃片硬度大但易碎裂，塑料片硬度小易磨损，玻璃钢样品硬度介于两者之间且不易碎裂；② 强度对比：玻璃钢样品的承重能力远大于塑料片和玻璃片。 （4）结论总结：教师引导学生归纳：复合材料兼具基体材料和增强材料的优点，克服了单一材料的不足，具有强度大、质量轻、耐腐蚀、不易碎裂等优良性能。 3. 常见复合材料及应用： 玻璃钢：以塑料为基体、玻璃纤维为增强材料，具有强度高、耐腐蚀、成本低等特点，用于制作船体、汽车车身、游乐设施等； 碳纤维复合材料：以树脂为基体、碳纤维为增强材料，具有强度极高、质量极轻、耐高温等特点，用于制作航天飞行器部件、高端体育器材（如羽毛球拍）、新能源汽车车身等； 钢筋混凝土：以混凝土为基体、钢筋为增强材料，具有强度大、稳定性好等特点，用于建筑工程（如桥梁、楼房）。 模块二：拓展学习——新型功能材料的研制与应用 1. 纳米材料： （1）概念讲解：纳米材料是指颗粒直径在1-100纳米之间的材料，纳米级别的尺寸使其具有独特的物理和化学性质（如比表面积大、活性高、强度高、具有特殊的光学或电学性能）。 （2）性能与应用：结合课件展示纳米材料的微观结构动画，讲解其应用：① 纳米二氧化钛：具有强氧化性，可用于制作自清洁玻璃、空气净化器滤网；② 纳米银：具有杀菌消毒作用，可用于制作纳米口罩、医用敷料；③ 纳米碳管：强度高、导电性好，可用于制作新型电池电极、航天材料。 2. 超导材料： （1）概念讲解：超导材料是指在特定温度下电阻为零的材料，同时具有完全抗磁性。 （2）性能与应用：讲解超导材料的应用前景：① 电力传输：无能量损耗，可大幅提高电力传输效率；② 磁悬浮列车：利用完全抗磁性实现悬浮，减少摩擦，提高速度；③ 医疗设备：如超导磁共振成像（MRI）仪器，提供更清晰的成像效果。 3. 导电塑料： （1）实验探究：导电塑料的导电性 ① 提出问题：塑料通常是绝缘体，导电塑料为何能导电？ ② 实验设计：学生分组实验，将导电塑料样品接入由电源、小灯泡组成的简单电路中，观察小灯泡是否发光；对比普通塑料片接入电路的现象。 ③ 实验现象：导电塑料接入电路后小灯泡发光，普通塑料片接入后小灯泡不发光。 ④ 结论总结：导电塑料具有导电性，其导电性源于化学组成和结构的改变（如在塑料分子中引入导电基团）；导电塑料可用于制作柔性电子器件、新型电池外壳等。 模块三：化学在新型材料研制中的创新作用 1. 案例分析：展示“碳纤维复合材料的制备”“纳米材料的合成”案例，讲解：化学技术通过以下方式推动新型材料研制：① 设计并调控材料的化学组成（如在塑料中引入特定元素或基团）；② 优化材料的微观结构（如控制纳米颗粒的大小和分布）；③ 创新合成与复合工艺（如高温聚合、原位复合等），实现材料性能的突破。 2. 核心观念：强调“化学创新是新型材料发展的核心动力”，通过化学方法可以实现材料性能的精准调控，研发出满足不同高端领域需求的新型材料，推动科技进步和社会发展。 模块四：新型材料的发展与可持续性 1. 小组讨论：“新型材料的研制和使用过程中，可能会面临哪些环境或资源问题？如何实现新型材料的绿色发展？” 2. 教师总结：新型材料的发展需兼顾性能与环保，如研发可降解复合材料、回收利用碳纤维材料、减少纳米材料对环境的潜在影响等；绿色材料的研制是未来材料发展的重要方向，符合可持续发展理念。 （三）课堂小结（5分钟） 1. 教师引导学生梳理本节课知识点，形成知识框架： 复合材料： 组成：基体材料+增强材料 特性：性能优于单一材料（强度大、质量轻等） 常见类型：玻璃钢、碳纤维复合材料、钢筋混凝土 应用：航天、汽车、建筑等 新型功能材料： 纳米材料：尺寸1-100nm，特殊性能，用于自清洁、杀菌等 超导材料：零电阻、抗磁性，用于电力传输、磁悬浮等 化学的作用与发展方向： 化学创新推动材料性能突破 绿色材料研发，实现可持续发展 2. 教师强调：重点掌握复合材料的组成、特性及常见类型，了解新型功能材料的性能与应用；理解化学在新型材料研制中的核心作用；树立“创新驱动发展、绿色可持续”的材料发展观念。 （四）课堂练习（3分钟） 1.下列材料中，属于复合材料的是（ ） A. 玻璃 B. 塑料 C. 玻璃钢 D. 不锈钢 （答案：C） 2.下列关于纳米材料的说法，正确的是（ ） A. 颗粒直径大于100纳米 B. 具有与普通材料相同的性能 C. 可用于制作自清洁材料 D. 对环境没有任何影响 （答案：C） 3.请列举一种新型功能材料，并简要说明其性能和应用：________。 （答案：超导材料；性能：特定温度下电阻为零、完全抗磁性；应用：磁悬浮列车、超导磁共振成像仪器） （五）布置作业（2分钟） 1.基础作业：完成教材课后练习题；整理本节课新型材料相关知识，填写学案中的知识梳理表格。 2.拓展作业：查阅资料，了解“我国新型复合材料的研发进展”，撰写一段200字左右的分析短文。 3.实践作业：调查身边的新型材料制品（如纳米口罩、碳纤维体育器材等），记录制品名称、所用新型材料、材料的性能及应用优势，下节课分享交流。 学科网（北京）股份有限公司 $