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的定义、组成及“优势互补”特点，通过展示塑料、玻璃等单一材料的局限与玻璃钢、碳纤维复合材料的优势对比，搭建从单一材料到复合材料的认知支架，引出主题。 此设计以实验探究为核心，通过硬度、承重对比实验培养科学探究与实践能力，结合航天器用碳纤维复合材料等案例发展科学思维，讨论环境影响渗透科学态度与责任，助力学生提升探究与辩证思维，为教师提供清晰可操作的教学方案。

《9.3 新型材料的研制（第二课时）：复合材料的异军突起》 教学设计 一、教学基本信息 课题：新型材料的研制——复合材料的异军突起（沪教版九年级下册） 课时：1课时 核心素养聚焦：化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任 二、教学目标 1. 化学观念：认识复合材料的定义、组成（基体材料与增强材料）及“优势互补”的核心特点，理解复合材料是通过物理或化学方法将两种或两种以上不同性质的材料复合而成，性能优于单一材料；了解常见复合材料（玻璃钢、碳纤维复合材料、钢筋混凝土）的性能与用途；建立“材料组合→性能优化→应用拓展”的观念，理解化学在材料复合中的关键作用。 2. 科学思维：通过对比复合材料与单一材料的性能差异（如玻璃钢与塑料、玻璃的硬度对比），培养比较、归纳与逻辑推理能力；能根据复合材料的应用场景（如航天器、羽毛球拍）分析其“基体+增强体”的组成逻辑，发展“证据推理”与“模型认知”素养。 3. 科学探究与实践：通过分组实验，掌握复合材料（玻璃钢）与单一材料（塑料、玻璃）的硬度、强度对比方法，学会用实验验证“复合材料性能更优”的结论；能通过查阅资料、小组讨论等方式，归纳常见复合材料的组成与应用，提升运用化学知识解决实际问题的能力。 4. 科学态度与责任：通过了解复合材料在航天、体育等领域的应用，感受化学技术对国家科技发展的支撑作用，培养创新意识与社会责任感；认识复合材料“取长补短”的设计思想，树立“合作互补”的辩证思维；通过讨论复合材料的环境影响（如回收利用），形成可持续发展的观念。 三、教学重难点 重点：复合材料的定义、组成（基体+增强体）及“优势互补”特点；常见复合材料（玻璃钢、碳纤维复合材料）的性能与用途；复合材料与单一材料的性能差异。 难点：复合材料“优势互补”的本质理解（不是简单混合，而是有机结合形成新性能）；“基体材料”与“增强材料”的作用区分；从“单一材料局限”到“复合材料研发”的逻辑推导。 四、教学准备 教师：复合材料样品（玻璃钢片、碳纤维复合材料片）、单一材料样品（塑料片、玻璃片、钢筋、混凝土块）；砂纸、硬物（如铁钉）、弹簧测力计（或简易承重装置）、酒精灯、坩埚钳；玻璃钢船体、碳纤维羽毛球拍、钢筋混凝土建筑图片；复合材料结构动画（基体与增强体的结合）；“材料性能对比”实验记录表。 学生：预习教材“复合材料异军突起”内容，收集生活中可能属于复合材料的物品（如钓鱼竿、汽车轮胎）；准备学习用品（笔记本、实验记录单）。 五、教学过程 环节一：情境导入——从“单一局限”到“复合突破”（5分钟） 教师活动：展示三组物品：①塑料桶（轻便但易变形）、玻璃杯（坚硬但易碎）；②玻璃钢船体（轻便且坚固）；③碳纤维羽毛球拍（极轻且强度极高）。提问：“塑料和玻璃各有优缺点，有没有一种材料能同时具备‘轻便、坚硬、不易碎’的特点？玻璃钢和碳纤维球拍为什么能做到‘既轻又强’？” 学生活动：观察物品，结合生活经验交流（如“玻璃钢像塑料一样轻，又像玻璃一样硬”），初步感知“组合不同材料可能获得更好性能”。 设计意图：从生活实例切入，激发探究兴趣，引出“复合材料”主题，渗透“取长补短”的设计思想。 环节二：实验探究——复合材料与单一材料的性能对比（15分钟） 模块一：硬度对比实验 教师活动：指导学生分组实验：①用砂纸分别打磨玻璃钢片、塑料片、玻璃片，观察表面磨损情况；②用相同力度的铁钉在三种材料表面刻画，观察划痕深浅。 学生活动：记录实验现象（塑料片易磨损、划痕深；玻璃片无磨损但易碎裂；玻璃钢片磨损小、划痕浅且不易碎），归纳“玻璃钢兼具塑料的韧性与玻璃的硬度”。 设计意图：通过实践操作，培养“科学探究与实践”素养，用实验证据验证“复合材料性能更优”的猜想。 模块二：强度（承重）对比实验 教师活动：指导学生用简易承重装置（如将材料两端固定，中间悬挂重物）测试塑料片、玻璃片、玻璃钢片的承重能力，记录断裂时的重物质量。 学生活动：记录数据（玻璃钢片承重远大于塑料片和玻璃片），分析“玻璃钢为何能承受更大压力”（基体材料黏结增强材料，分散应力），理解“复合不是简单混合，而是有机结合”。 设计意图：通过定量对比，培养“证据推理”素养，突破“复合材料优势互补”的认知难点。 环节三：新课讲授——复合材料的组成与应用（20分钟） 模块一：复合材料的定义与组成 教师活动：结合实验现象，讲解：复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学方法复合而成，由“基体材料”（起黏结、支撑作用，如塑料、树脂）和“增强材料”（起强化作用，如玻璃纤维、碳纤维）组成。以玻璃钢为例，塑料（基体）提供韧性与易加工性，玻璃纤维（增强体）提供硬度与强度，二者结合形成“1+1>2”的效果。 学生活动：记录复合材料的定义与组成，分析“基体”与“增强体”的作用（如“基体像‘胶水’黏结增强体，增强体像‘骨架’提升强度”），理解“优势互补”的本质。 设计意图：培养“化学观念”中的系统思维，明确复合材料的设计逻辑。 模块二：常见复合材料的应用 教师活动：展示玻璃钢、碳纤维复合材料、钢筋混凝土的实物或图片，讲解：①玻璃钢（塑料+玻璃纤维）：质轻、耐腐蚀，用于船体、游乐设施；②碳纤维复合材料（树脂+碳纤维）：强度极高、密度小（比铝轻、比钢强），用于航天器、高端体育器材；③钢筋混凝土（混凝土+钢筋）：抗压、抗拉，用于建筑、桥梁。结合视频（航天飞机使用碳纤维复合材料），强调其“轻量化”对节能减排的意义。 学生活动：记录三种复合材料的组成与应用，讨论“为什么航天器要用碳纤维复合材料”（减轻重量，降低发射成本），理解“性能决定用途”的观念。 设计意图：通过案例分析，培养“科学思维”中的逻辑推理能力，强化材料应用与实际需求的关联。 模块三：复合材料的设计思想与环境影响 教师活动：提问：“复合材料‘取长补短’的设计思想，在生活中有哪些类似例子？（如团队分工合作）复合材料难以降解，如何减少其环境影响？”引导学生讨论复合材料的回收与绿色发展（如研发可降解基体材料）。 学生活动：分享生活中的“互补”案例（如“小组合作发挥各自优势”），提出环保建议（如“分类回收、研发环保基体”），树立可持续发展观念。 设计意图：渗透“科学态度与责任”素养，培养辩证思维与环保意识。 环节四：课堂小结与拓展（5分钟） 小结：梳理复合材料的定义、组成（基体+增强体）、“优势互补”特点及常见应用，强调“化学技术实现材料复合，推动性能突破”的核心观念。 拓展：提问：“除了玻璃钢、碳纤维，你还知道哪些复合材料？它们可能用于哪些领域？”鼓励学生课后查阅“纳米复合材料”“智能复合材料”等资料，制作“未来复合材料”设想图。 六、板书设计 9.3 新型材料的研制（第二课时）——复合材料的异军突起 复合材料的定义：两种或两种以上材料复合→新性能 组成：基体材料（黏结、支撑，如塑料、树脂）、增强材料（强化、提升性能，如玻璃纤维、碳纤维） 核心特点：优势互补（1+1>2） 常见复合材料：玻璃钢（船体、游乐设施）、碳纤维复合材料（航天、体育器材）、钢筋混凝土（建筑、桥梁） 环境影响：回收利用、绿色发展 七、教学反思 成功之处：实验探究与案例分析结合紧密，学生通过“对比单一与复合材料”深入理解“优势互补”的本质；“基体+增强体”的作用分析培养了系统思维，强化了“化学服务社会”的观念；环境影响讨论增强了可持续发展意识。 改进方向：可增加“复合材料设计”模拟活动（如选择基体与增强体设计“理想材料”），提升课堂趣味性；对基础薄弱学生，可提供“组成-性能-用途”关联表格，降低归纳难度。 学科网（北京）股份有限公司 $