高中化学 第3章 探索生活材料 第3节 玻璃、陶瓷和水泥教案 新人教版选修1.doc

第三章 探索生活材料 第三节 玻璃、陶瓷和水泥　　第三节玻璃、陶瓷和水泥　　一、教学设计　　本节主要介绍了玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料和用途，以及光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料　　对于玻璃，强调调整玻璃的化学组成和对玻璃进行各种工艺处理，可以制得具有不同性能和用途的玻璃，并以光学玻璃、彩色玻璃和钢化玻璃等为例作了说明对于陶瓷，是从陶器的发明对于人类的重要意义这个角度来引入的对于水泥，则是从实用的角度出发，介绍了水泥的强度等级和存放时的注意事项等　　介绍光导纤维和高温结构陶瓷，目的是让学生了解新型材料在高新科技领域中的广泛应用，认识化学对于促进社会发展和科技进步等方面所起的重要作用　　本节教学重点：玻璃的主要成分和生产原理，水泥的主要成分和使用注意事项，以玻璃和陶瓷为例认识物质的组成和反应条件对性能和用途的影响　　本节教学难点：初步建立物质的组成和反应条件对性能和用途有很大的影响等基本观念　　教学建议如下：　　1?对于玻璃、陶瓷和水泥，可以从不同的角度来引入　　例如，对于玻璃，可通过“学与问1”和图3-21入手提出问题，进而介绍制造普通玻璃的主要原料、生产时的反应原理和主要成分，以及玻璃态的概念；对于陶瓷，可利用图片或录像从人类科技发展史或中华文明发展史的角度引入，进而介绍制造陶瓷器的主要原料、生产过程（图3-27）；对于水泥，则可以从水泥的广泛使用入手，介绍生产水泥的主要原料、水泥的化学成分和水硬性等。

　　2?对于玻璃、陶瓷和水泥，要突出不同的重点　　例如，对于玻璃，重点是以硼硅酸盐玻璃(向普通玻璃中加入一定量的B2O3)、光学玻璃、彩色玻璃和钢化玻璃等为例，让学生认识物质的组成和反应条件对性能和用途的影响；对于陶瓷，重点是让学生了解陶器的发明对于人类的重要意义，以及通过讨论釉料中的金属元素、烧制时的空气用量和彩釉颜色的关系，进一步加深对物质的组成和反应条件对性能和用途影响的认识；水泥的重点则是让学生了解水泥的使用方法和注意事项等　　3?光导纤维和高温结构陶瓷的教学要体现开放性，如充分利用图片或录像等，也可以通过参观、展览等活动进行，以开阔学生视野，激发学习兴趣　　教学设计参考：　　【教学设计1】采用情感体验与问题探究相结合的教学方法　　1?玻璃和陶瓷　　观看玻璃的生产流程和琳琅满目的玻璃制品的录像，激发学生强烈的求知欲在此基础上，提出以下问题：　　（1）制造普通玻璃的主要原料是什么？　　（2）玻璃窑中主要发生了哪些化学反应？　　（3）玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？　　（4）制造高级化学反应容器的玻璃和普通玻璃有何不同？　　（5）光学玻璃、彩色玻璃、变色玻璃、钢化玻璃是怎样制造的？　　观看陶瓷的录像之后，提出以下问题：　　（1）你知道哪些陶器？哪些瓷器？两者有何区别？　　（2）制造陶瓷器的主要原料是什么？手工制造陶瓷器有哪些过程？　　（3）瓷器上釉是怎么回事？绚丽多彩的瓷器是怎样制得的？　　（4）在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时的空气用量不同，都会影响彩釉的颜色。

这对你有什么启示？　　然后引导学生自学和相互讨论，最后师生进行总结　　2?水泥　　观看水泥的录像→展示水泥样品→进行实验，观察水泥的硬化过程→讲解水泥的水硬性，简介水泥的强度等级标准→提问：什么叫水泥砂浆？什么叫钢筋混凝土？钢筋混凝土为什么能支撑高楼大厦？→指导学生阅读并完成“思考与交流”中的问题1，布置问题2为课后作业　　3?光导纤维和高温结构陶瓷　　观看录像后，引导学生畅谈感想和体会，认识化学对于促进社会和科技发展所起的重要作用　　以上设计的基本流程是：感受体验（观看录像）→设问质疑（提出问题）→自学讨论→释疑归纳　　【教学设计2】以问题情境切入，采用启发讲授和讨论交流相结合的教学方法　　展示各种玻璃制品的图片，设计问题情境：普通玻璃的生产原料是什么？主要化学反应是什么？→教师讲解主要的化学反应→展示图3-21，并提问：玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？→学生看书后回答→教师提问：普通玻璃制品虽然玲珑剔透，但有很多致命的缺点，如易碎、不耐高温、骤冷或骤热发生炸裂等，如何改造其缺点提高其性能呢？→学生讨论→展示硼硅酸盐玻璃、光学玻璃、彩色玻璃和钢化玻璃等图片→请同学讲解这几种玻璃是如何制造的→布置“实践活动1”，然后进行交流（也可以提前布置，课上交流）。

　　基本流程是：设计问题情境→讲解或自学讨论→归纳与总结二、活动建议　　【实践活动1】　　建议将学生分成不同小组，每个小组负责研究一种玻璃可通过科普读物或网络进行查阅，成果可以小论文、自述等多种形式进行交流　　提示：　　1?化学实验室中的玻璃仪器通常是用硼硅酸盐玻璃制造的向普通玻璃中加入一定量的B2O3等就制得硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数小，化学稳定性好，因而更耐高温和耐化学腐蚀，常用于制造化学仪器　　2?钢化玻璃、夹层玻璃，以及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工而成的其他玻璃制品如中空玻璃等都属于安全玻璃　　经过热处理工艺制得的钢化玻璃具有良好的机械性能，而且破碎后的碎片没有尖锐的棱角，能够达到安全要求，常作为汽车或火车的窗玻璃等　　夹层玻璃是在两层玻璃中间夹一层或多层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)薄膜，在加热、加压的条件下黏合而成夹层玻璃具有抗冲击、防紫外线、隔音和隔热等性能当夹层玻璃破碎后，碎片仍然粘在PVB膜上一般多用于汽车的前风挡和高层建筑物的窗户等　　中空玻璃是指把两片或两片以上的玻璃中间充以干燥的空气，四周密封而制成的玻璃中空玻璃能起到隔音、隔热和防结露等作用，广泛应用于建筑物的窗户、冷藏库和冷藏柜等。

　　变色玻璃可参考教科书中的“资料卡片”　　【实践活动2】　　该活动可作为课堂演示实验或学生家庭小实验建议用透明的食品包装盒（如盛放月饼的小塑料盒）作容器，水泥硬化时间与水泥的组成和环境温度等有关，课堂演示一般需15min以上才有明显的硬化现象　　三、问题交流　　【学与问1】　　玻璃与晶体不同，没有一定的熔点，而是在某个温度范围内逐渐软化在软化状态时，玻璃可以被人工吹制成任何形状的制品　　【学与问2】　　陶瓷烧制时发生了复杂的化学反应一方面，在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时生成不同的金属氧化物（组成不同），不同的金属氧化物颜色不同；另一方面，烧制时空气用量不同（反应条件不同），得到金属离子的氧化态不同，因此颜色也不同　　设置这样一个问题的目的是让学生进一步体会物质的组成和反应条件对性能和用途的影响，从而强化学生对这个基本观念的认识　　【思考与交流】　　以下内容仅供参考　　1?水泥具有水硬性，跟水掺和、搅拌并静置后很容易凝固变硬水泥的吸水能力很强，能吸收空气中的水分并与之发生反应而硬化变质因此，水泥在储存和运输过程中要注意防水、防潮装有水泥砂浆的专用运输车不断旋转就是为了防止静置凝固。

　　2?(1)注意防水、防潮，一定要在保质期内使用　　(2)所用水泥的强度等级要符合要求　　(3)水泥运输和使用时要注意防止粉尘污染，散装水泥要用专用车辆运输　　(4)加入的水应选用洁净的淡水，不得含有油脂类或糖类物质　　(5)拌合后的混凝土应及时浇筑，放置时间不应超过2小时严禁将已终凝的混凝土重新拌合使用　　(6)混凝土浇筑后应及时养护，保持混凝土湿润夏季高温季节要注意防止阳光曝晒，增加浇水养护次数；冬季低温季节应采取保温措施，避免混凝土受冻养护时间一般不得少于7天　　(7)要与砂石、钢筋、外加剂等辅助材料合理搭配、正确使用　　四、习题参考　　1?玻璃的化学组成不同，制造玻璃时的工艺(反应条件)不同，都会影响玻璃的性能和用途回收和再利用是减少玻璃垃圾最有效的方法　　2?2001年4月我国实施的水泥新标准用强度等级来表示水泥的不同性能将水泥和砂子按规定的比例混合，制成规定大小和形状的水泥试件把水泥试件在水中养护28天时所具有的抗压强度的最低值(单位：MPa)确定为水泥的强度等级例如，检测到某水泥试件养护到28天时所具有的抗压强度为42.5MPa，则这种水泥的强度等级为42.5　　除了抗压强度以外，不同强度等级的水泥对于28天时的抗折强度也有一定的指标要求。

而且虽然水泥的强度等级是根据28天时的抗压强度指标的最低值来确定的，但养护到3天时也有相应的抗压强度和抗折强度指标要求　　3?除了光导纤维外，人们已经研制出了许多新型玻璃，如防盗玻璃、钢化玻璃等安全玻璃；微晶玻璃也是异军突起，应用前景十分广阔除高温结构陶瓷外，新型陶瓷层出不穷，如纳米陶瓷、氧化物陶瓷和压电陶瓷等　　4?变色水泥的颜色主要受空气中水分含量的影响例如，空气干燥时可能呈蓝色或蓝紫色（CoCl2或CoCl2H2O）；空气潮湿时可能呈紫红色或粉红色（CoCl22H2O或CoCl26H2O）。