PAGEPAGE99/10第4章元素與材料世界第3節(jié)復(fù)合材料【教材分析與教法說明】（一）知識脈絡(luò)現(xiàn)在，金屬材料、無機非金屬材料和有機合成材料都在蓬勃地發(fā)展，雖然它們都具有各自的特點，但隨著社會需求的發(fā)展，材料也走上了無機材料和有機材料綜合發(fā)展的復(fù)合材料之路。材料復(fù)合之后，既可以發(fā)揮每一種材料的長處，避免各自的弱點，又可以充分利用能源、節(jié)約能源，因此世界各國都在大力開展復(fù)合材料的研究。本節(jié)教材一是使學生了解材料發(fā)展的情況，認識復(fù)合是材料發(fā)展的必然趨勢。二是對金屬材料、無機非金屬材料的有關(guān)知識進行回顧總結(jié)，加深對這部分知識的認識。三是強化元素與材料的關(guān)系的認識。教材密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際和高新科技，旨在讓學生了解化學就在身邊，高科技的應(yīng)用就在自己身邊。（二）知識框架金屬材料無機非金屬材料有機合成材料金屬材料無機非金屬材料有機合成材料 基體復(fù)合材料復(fù)合材料 增強體形形色色的復(fù)合材料形形色色的復(fù)合材料玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料纖維增強金屬基復(fù)合材料纖維增強陶瓷基復(fù)合材料依據(jù)課程目標的標準，主要的學習目標是：1.通過對單一材料性能的交流研討，使學生在認識金屬材料、無機非金屬材料優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，了解復(fù)合材料的形成和組成部分。2.使學生體會物質(zhì)的元素組成與材料性能的關(guān)系。3.使學生能列舉幾種常見的復(fù)合材料組成及其在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容強調(diào)材料與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，注意利用日常生活中復(fù)合材料的事例、圖片等給學生以感官的刺激，激發(fā)學生的學習興趣，引導(dǎo)他們從材料的應(yīng)用入手，分析材料具備的性能，指出復(fù)合材料的具體應(yīng)用。【教學目標】（一）知識與技能目標1.使學生了解復(fù)合材料的定義及優(yōu)越性：2.使學生了解現(xiàn)實生活中形形色色的復(fù)合材料。3.讓學生了解材料發(fā)展的前沿，認識到復(fù)合是材料發(fā)展的必然趨勢；4.對金屬材料、無機非金屬材料的有關(guān)知識進行總結(jié)回顧，加深對這部分知識的認識；5.強化對元素與材料的關(guān)系的認識。（二）情感態(tài)度與價值觀目的：1、使學生充分認識到化學在現(xiàn)代社會，現(xiàn)代科學發(fā)展中所起的重要作用，激發(fā)學生學習化學的興趣；2、通過對復(fù)合材料產(chǎn)生歷史的論述，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和探索的精神；3、通過分組展示所搜集的材料，培養(yǎng)學生的合作精神。（三）過程與方法目標：1、初步培養(yǎng)學生的分析比較、總結(jié)歸納，理論聯(lián)系實際的能力；2、通過對有關(guān)復(fù)合材料的搜集、整理，使學生學會自主學習，通過網(wǎng)絡(luò)，書籍自行解決問題的方法?！窘虒W重點與對策】1、復(fù)合材料的定義；2、知道幾種常見的復(fù)合的性能和應(yīng)用；側(cè)重從材料的元素組成與材料的關(guān)系來認識物質(zhì)性質(zhì)?！窘虒W難點】復(fù)合材料的定義【教學過程設(shè)計】【教學程序】師生活動設(shè)計意圖說明及教學中可能出現(xiàn)的情況預(yù)計時間教師活動學生活動【新課引入】金屬材料，無機非金屬材料以及各種有機合成材料各有其優(yōu)勢和缺陷，為了克服單一材料存在的問題，人們嘗試將不同類型材料通過復(fù)合工藝組合成新型材料，使其既能保持或發(fā)展原來材料的長處，又能彌補它們的不足。由此產(chǎn)生了復(fù)合材料。學生回憶相關(guān)知識，聆聽思考回憶本章前面兩節(jié)無機非金屬材料、金屬材料的性能2【創(chuàng)設(shè)情景】“神州五號”載人飛船穿過大氣層時，外殼和大氣層磨擦產(chǎn)生幾千攝氏的高溫，是什么材料經(jīng)受了這種考驗而使飛船安然無恙呢？運動員在撐桿跳項目中使用的撐桿極富彈性，你知道它是用什么材料制成的嗎？是金屬、陶瓷，還是塑料？材料與我們的生活密切相關(guān)，我們每天都要接觸到很多具體的材料，請大家列舉你所知道的材料。討論這些各有什么特點呢？列舉它們各自的優(yōu)缺點，我們分組進行討論，請每組派出兩名同學回答，一位列舉優(yōu)點，一位列舉缺點。材料實例優(yōu)點缺點金屬材料鋼鐵硬度大，易加工易被腐蝕無機非金屬材料普通玻璃抗腐蝕，耐高溫易破碎有機合成材料塑料耐腐蝕易老化，不耐高溫欣賞錄象或圖片體驗、感受【討論，回答】鋼鐵，玻璃，塑料，陶瓷，水泥，木材、橡膠，涂料等等。學生完成鋼鐵、普通玻璃、塑料常見三種材料的優(yōu)缺點?！奥?lián)想·質(zhì)疑”中選用兩個有代表性的物品：從材料性能的角度提出質(zhì)疑，激發(fā)學生的學習興趣。設(shè)置“交流·研討”的目的在于引導(dǎo)學生回顧、總結(jié)單一材料的優(yōu)缺點，為復(fù)合材料的形成埋下伏筆。10【復(fù)合材料的概念】一、認識復(fù)合材料1．復(fù)合材料的定義：復(fù)合材料定義：由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的材料，稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。復(fù)合材料基體（金屬、陶瓷、合成樹脂）：在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；復(fù)合材料 增強體（玻璃纖維、碳纖維等多種纖維）在復(fù)合材料中起骨架作用；回憶我們以前學過的合金，它是如何定義的？性能如何？復(fù)合材料合金成分兩種或兩種以上不同材料兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬形成工藝特殊加工熔合性質(zhì)優(yōu)于原材料人們是怎樣想到制造復(fù)合材料的？2、復(fù)合材料的性質(zhì)：既保持了原有材料的特點，又使各組分間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性?！靖拍顑?nèi)化建立概念體系】請與同學們討論：下面給出的基體材料和增強材料經(jīng)過一定的復(fù)合，得到材料可能具備什么樣的性能。在材料與性能之間建立相應(yīng)的連線。類型化學組成性能金屬C耐酸堿，化學穩(wěn)定性好，強度高，密度小，韌性好陶瓷SiO2強度高，抗沖擊，絕緣性好，耐熱溫度低物300合成樹脂SiO2.Al2O3.MgO耐高溫，強度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好合成樹脂C耐1600℃強度高，密度小聆聽回顧知識合金是兩種或兩種以上的金屬材料（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。兩者的性能都比原先形成它的材料優(yōu)異。討論完成表格。學生閱讀領(lǐng)悟，記錄學生通過對基體材料的類型和增強體材料的化學組成，預(yù)測不同的復(fù)合材料可能具有的性能了解復(fù)合材料的定義及復(fù)合材料的組成。通過介紹木材的結(jié)構(gòu)、打泥磚和鋼筋混凝土的實際例子，幫助學生理解復(fù)合材料的組成以及性能上的優(yōu)異之處。復(fù)合材料的性能并是復(fù)合的原材料的簡單加和，這部分內(nèi)容對下面開展交流研討活動具有指導(dǎo)意義。物質(zhì)的組成對材料的性能有決定作用。讓學生從復(fù)合材料的組成出發(fā)，預(yù)測性質(zhì)，有助于他們理解單一材料與復(fù)合材料的關(guān)系、元素化合物與材料性能之間的關(guān)系。145【遷移應(yīng)用】二、形形色色的復(fù)合材料組成復(fù)合材料的基體材料多種多樣，增強體又可做成不同的形狀，因而復(fù)合材料種類繁多。1、生產(chǎn)、生活中常用的復(fù)合材料指導(dǎo)學生閱讀交流與研討，并指出復(fù)合材料中基體與增強體。【投影展示】玻璃鋼：以玻璃纖維為增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料。玻璃鋼的優(yōu)點：強度高，密度小、耐化學腐蝕，有較好的電絕緣性和機械加工性能。應(yīng)用：游樂車、水上滑梯、運輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)，這些產(chǎn)品充分發(fā)揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞，產(chǎn)品美觀及制造方便等特點。指導(dǎo)學生閱讀“交流·研討”了解碳纖維增強復(fù)合材料?！就队罢故尽刻祭w維增強復(fù)合材料：以碳纖維為增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料。優(yōu)點：韌性好、強度高、質(zhì)輕。用途：高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、釣魚竿、賽車、賽艇、滑雪板和沖浪板等體育用品，紡織機械和化工機械的制造，以及醫(yī)學上人體組織中韌帶的制作等。2、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料在火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機上，復(fù)合材料有著廣泛的應(yīng)用。飛機、火箭的機翼和機身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料?！就队罢故尽看蠖嗍且岳w維為增強體、金屬為基體的復(fù)合材料：以纖維（如碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性能好的纖維）為增強體，金屬（鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬）做基體的復(fù)合材料。優(yōu)點：耐高溫，強度高，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱性好，不吸濕、不易老化。【投影展示】航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成的。在這種復(fù)合材料中，增強體多為碳纖維、碳化硅纖維或氧化硅纖維，基體的主要成分有氧化鋁陶瓷、氧化鎂氧化鋁陶瓷、二氧化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。纖維增強陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，增加了陶瓷的韌性，使航天飛機能安全地穿越大氣層返回地球。優(yōu)點：耐高溫的特性閱讀“交流與研討”指出碳纖維復(fù)合材料的基體和增強體，及該復(fù)合材料的性能和用途。學生閱讀課本內(nèi)容，總結(jié)這類復(fù)合材料的基體和增強體各是用什么材料組成的？閱讀比較飛機、火箭和航天飛機所使用復(fù)合材料異同點。從生活中經(jīng)常使用的羽毛球拍出發(fā)，介紹碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用。學生結(jié)合個人的生活經(jīng)驗，對比更容易理解。也可使學生進一步了解復(fù)合材料的優(yōu)越性。對于航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料，重點介紹纖維增強金屬基復(fù)合材料和纖維增強陶瓷基復(fù)合材料。后者側(cè)重于耐高溫的特性。這樣整節(jié)教材對纖維增強的各類型復(fù)合材料均做了簡單概述。103、復(fù)合材料發(fā)展方向和前景學生聆聽了解復(fù)合材料發(fā)展的前景1【課題總結(jié)】教師與學生一起總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容。思考總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容鞏固本節(jié)課內(nèi)容3金屬材料無機非金屬材料有機合成材料【知識信息綱要】：金屬材料無機非金屬材料有機合成材料 基體復(fù)合材料復(fù)合材料 增強體形形色色的復(fù)合材料形形色色的復(fù)合材料玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料纖維增強金屬基復(fù)合材料纖維增強陶瓷基復(fù)合材料

【課時訓練】：1復(fù)合材料中往往由一種材料作為基體，另一種材料做（）A增塑劑B發(fā)泡劑C防老劑D增強體2下列物質(zhì)屬于復(fù)合材料的是（）A玻璃鋼B人造皮革C鋼化玻璃D合成樹脂3復(fù)合材料的優(yōu)點是（）①強度高②質(zhì)量輕③耐高溫④耐腐蝕A僅①④B僅②③C除③外D①②③④4隨著社會的發(fā)展，復(fù)合材料是一類新型的有前途的發(fā)展材料，目前符號材料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是（）A高分子分離膜B人類的人工器官C宇宙航空工業(yè)D新型藥物5用短線把下列物質(zhì)、用途、主要性能相連接。物質(zhì)用途性能玻璃鋼制造骨和股關(guān)節(jié)耐腐蝕強光纖制造排水管道密度小，強度高生物陶瓷汽車車輪骨架質(zhì)量輕，保密性好鋁合金通訊材料有生物功能【布置作業(yè)】1．查閱相關(guān)資料，進一步了解復(fù)合材料生產(chǎn)工藝，應(yīng)用領(lǐng)域，將了解的情況與同學交流討論。等。2．假如你發(fā)明了一種復(fù)合材料，可以用做鋼鐵、塑料的替代品。寫一篇準備在科學會議上用的簡短發(fā)言稿，解釋該復(fù)合材料可用做鋼鐵、塑料替代品的原因，并談一談化學在復(fù)合材料研制方面所起的作用。【案例評析】本案例從學生已比較熟悉的，在體育活動中經(jīng)常使用的跳高撐桿和載人航天飛船“神州五號”。從材料性能的角度提出質(zhì)疑，引發(fā)學生的濃厚興趣。1．從常見金屬材料、無機非金屬材料、有機合成材料等單一材料的優(yōu)缺點，為了使材料的優(yōu)點保持和缺點予以改善和克服，這就為復(fù)合材料的合成成為必然。2．通過對材料復(fù)合引起的性能變化進行討論