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第三章 探索生活材料 第四節(jié) 塑料、纖維和橡膠
第四節(jié)塑料、纖維和橡膠
一、教學設計
合成材料無論是在人們的衣、食、住、行,還是在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),或是在某些尖端科學技術領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。本節(jié)主要介紹了傳統(tǒng)的三大合成材料:塑料、合成纖維和合成橡膠,以及在航空航天、生物工程和機械工業(yè)等領域中應用日益廣泛的復合材料。
介紹塑料時,重點是以熱塑性塑料和熱固性塑料為例,讓學生了解物質(zhì)的結構對性能和用途的影響,同時以列表的形式介紹了常見塑料的化學成分、性能和用途。介紹纖維和橡膠時,重點強調(diào)化學方法在制造合成纖維和合成橡膠時所起到的重要作用,并以橡膠的硫化為例進一步強
2、化學生對物質(zhì)的結構和性能、用途之間關系的認識。介紹復合材料時,則是強調(diào)不僅可以選擇不同的組分材料,而且可以通過改變各組分材料的含量來制造復合材料,以滿足不同的需求,實際上也是在滲透物質(zhì)的組成對性能和用途有很大的影響這樣一個基本觀念。
本節(jié)教學重點:以熱塑性塑料和熱固性塑料以及橡膠的硫化為例,了解物質(zhì)的結構對性能和用途的影響;化學在提供生活材料方面的重要作用。
本節(jié)教學難點:認識物質(zhì)的組成、結構與性能和用途的關系。
教學建議如下:
1.對于塑料,可從展示聚乙烯塑料制品(如食品保鮮膜)引入,然后利用上述樣品進行科學探究,并對比電木的特性,進而比較熱塑性塑料和熱固性塑料的性質(zhì)
3、差異,在此基礎上討論兩者的結構特點。
2.對于纖維和橡膠,可從“科學探究2”入手認識合成纖維的性質(zhì),然后引導學生討論:談談你對日常生活中的纖維制品有哪些認識?介紹橡膠硫化的原理時可與熱固性塑料的體型結構進行類比。
3.可以“合成材料的功與過”為題,組織一次課堂辯論。
教學設計參考:
【教學設計1】對于塑料,可從以下問題引入:
1.聚乙烯的組成元素是什么?它是怎樣制得的?什么是單體?
2.熱塑性塑料和熱固性塑料有哪些不同的性質(zhì)?(通過“科學探究1”和對比電木的性質(zhì)回答)為什么?
3.從塑料的結構分析,塑料在一般情況下會導電嗎?
4.生活中你接觸到哪
4、些塑料制品?你能說出它們的化學成分嗎?
【教學設計2】采用小組研討、成果匯報的研究性學習模式進行教學。
調(diào)查研究:提前將學生分成若干研究小組(根據(jù)興趣自愿結合),如塑料小組、纖維小組、橡膠小組和復合材料小組。在教師指導下,各小組確定各自的研究重點、研究方法、成果匯報形式等,并分工實施。
課堂交流:塑料小組通過“科學探究1”介紹熱塑性塑料和熱固性塑料的性質(zhì)和結構差異,展示塑料制品的圖片資料或部分實物標本。纖維及復合材料小組側重于實際應用。
歸納總結:從組成、結構→性質(zhì)→用途角度進行小結。
二、活動建議
【科學探究1】
這個科學探究的主要目的是讓學生了解聚
5、乙烯塑料具有熱塑性。
聚乙烯塑料碎片受熱熔化后,應立即停止加熱以防聚乙烯塑料分解產(chǎn)生氣體。也可以用聚丙烯塑料代替聚乙烯塑料進行探究。
【科學探究2】
以下內(nèi)容僅供參考。
【實踐活動】
提示:可查閱以下網(wǎng)址:
三、問題交流
【思考問題】
教科書67頁:(請思考:當加熱溫度很高時,熱固性塑料會怎么樣呢?)
提示:當加熱溫度很高時,熱固性塑料中鏈與鏈之間的共價鍵會斷裂,塑料制品就會損壞,無法繼續(xù)使用。
【學與問1】
塑料中的原子是以共價鍵結合的,沒有自由電子和能夠自由移動的離子。因此,在一般情況下塑料不易導電,是良好的電絕緣材
6、料。
這個問題的討論要和“科學視野──導電聚合物”的閱讀結合起來,使學生認識到:塑料的電絕緣性是相對的,導電聚合物的應用前景十分廣闊,科學的發(fā)展是無止境的,等等。
【學與問2】
參考:
要獲得性能全面的特殊材料,一方面是在原有材料的基礎上發(fā)展創(chuàng)新,發(fā)揮其優(yōu)勢,努力克服其不足。例如,研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等;另一方面是將不同性能的材料組合起來,制成復合材料,使各組分材料在性能上進行互補,同時產(chǎn)生某些特殊性能。由于復合材料的設計自由度很大:不僅可以選擇不同的組分材料,而且可以通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因此,復合材料是材料科學發(fā)展的必然趨勢。
7、 【思考與交流】
這個活動具有開放性。由于生活背景不同,農(nóng)村地區(qū)的學生和城市的學生所得到的信息可能是不同的。對此,教師要做到心中有數(shù),不要強求統(tǒng)一的結論,同時鼓勵學生進行交流。
居室中的每個部位裝修時可能用到多種材料。例如,地面裝修可以用復合地板,可以用實木地板,還可以用大理石或瓷磚等;衛(wèi)生間和廚房裝修時可能要用到水泥、玻璃、陶瓷、PVC板、鋁合金板、不銹鋼和大理石等材料。下表只舉了一兩個例子作簡單說明,僅供參考。
四、習題參考
1.熱塑性塑料受熱時可以熔化和塑造成型,冷卻后變成固體,加熱后又可以熔化,這個過程可以重復多次,這種受熱特性和蠟相似。熱固性塑料在制造
8、過程中受熱時能變軟,可以塑制成一定的形狀,但加工成型后就不會受熱熔化,這種受熱特性和雞蛋相似。
2.聚乙烯塑料屬于熱塑性塑料,具有長鏈狀的線型結構,長鏈之間是以分子間作用力結合在一起的。當提重物(或被拉扯)時,鏈與鏈之間的分子間作用力減弱,長鏈能夠移動。因此,塑料袋會變形。
塑料薄膜也屬于熱塑性塑料,從兩個不同的方向開始撕,所用的力是不同的。因為從一個方向撕時,破壞的可能是塑料內(nèi)鏈與鏈之間的弱的分子間作用力,所用的力小一些;從另一個方向撕時,破壞的可能是塑料中長鏈內(nèi)原子之間的強的共價鍵,所用的力大一些。
3.提示:
現(xiàn)在許多汽車的保險杠是用聚酯塑料或聚丙烯塑料制造的,用
9、來取代以前的鋼制保險杠。塑料保險杠具有較高的強度和剛性,以及良好的裝飾性。從安全性來看,汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用,保護前后車體;從外觀來看,可以很自然地與車體結合在一起,具有良好的裝飾性(鋼制保險杠與車身有一段較大的間隙,好像是一件附加上去的部件,不太美觀)。另外,用塑料制造保險杠還可以減輕車的重量,同時降低成本。
這種改變給下列人士可能帶來的好處是:
(1)汽車制造商:車的外形變得美觀,能夠提高銷量;易于加工,降低成本;意外撞擊時減震作用增強,車的安全性能提高等。
(2)車主:車的重量減輕,油耗降低;汽車價格便宜;車的安全性能提高等。
(3)意外被保險杠撞到的行人:具有緩沖作用,減輕傷害等。
5.橡膠硫化以后,由線型結構變成體型結構,從而具有較高的強度、韌性、良好的彈性和化學穩(wěn)定性等,也更具有實用價值。這個例子也說明了結構對性能有很大的影響。
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