课题1化学使世界变得更加绚丽多彩

第一单元第一单元 走进化学世界走进化学世界 课题课题 1 1 化学使世界变得更加绚丽多彩化学使世界变得更加绚丽多彩 从容说课 本课题是一个以情感 态度和价值观教育为主要教学目标的课题 为使学生从开始学化学 起 就感受到化学学习的价值 并产生希望了解化学的强烈愿望 教案设计一开始就提供 了与化学有关的影响人类生活的六则资料 其目的是让学生体会化学 并以此引出 化学 使世界变得更加绚丽多彩 的课题 然后在此基础上引出了化学的基本概念 并运用实例 以使学生对其有较为透彻的了解 对于化学发展的历程 本教案采取了通过阅读引导学生参与的方法 以使学生能有一个切 身的感受 最后 对学习化学的重要性作了补充介绍 或讨论 意在使学生联系实际 进 一步提高学习化学的兴趣 有关 我国化学发展前景 的内容是为拓宽学生视野而特设的 教师可根据具体教学情况 进行取舍 教学目标 1 知识与技能 知道化学是研究物质的组成 结构 性质以及变化规律的自然科学 2 过程与方法 通过具体的事例 体会化学与人类进步及社会发展的密切关系 认识化学学习的价值 3 情感态度与价值观 激发学生亲近化学 热爱化学并渴望了解化学的情感 关注与化学有关的社会问题 教学重点 对学生进行化学学习情感 态度和价值观等方面的熏陶和培养 教学难点 激发学生对化学学习的兴趣与求知欲 教学方法 提供事例 教师引导 自学归纳 讨论归纳 联系实际 激发兴趣 教具准备 投影仪 资料胶片 或录像 人工合成物质的样品 作实物展示用 课时安排 1 课时 教学过程 引言 打开化学课本 你一定想知道 化学学什么 有趣吗 化学有什么特点 我们应该 怎样学化学 学了有什么用 本单元 将引领我们走进化学世界 板书 第一单元 走进化学世界 讲述 我们生活在多姿多彩的物质世界里 每天 我们都在与多种多样的物质打交道 这 些物质 有的是自然界原来就有的 如矿物 岩石 木材 棉花等 有的是通过科学家的 智慧新合成的 如塑料 尼龙 药物 化肥 心脏起搏器 光导纤维等 注 最好展示这些 新合成物质 到 20 世纪末 人类发现和合成的物质已超过 3000 万种 下面 是与化学有关的一些资料 请大家参阅 注 以下资料 最好能找到相关的录像或图片 若没有 可以文字形式投影打出 或根据 个人教学实际选择其他材料 资料一 卡介苗 卡介苗能够产生对结核感染的免疫作用 并可降低肿瘤发病率 其中包括白血病 淋巴瘤及结蹄组织瘤等 卡介苗 1921 年即进行人体试种 获得良好的效果 卡介苗之所以 叫卡介苗 是因为它是由法国细菌学家卡尔美和介林发明的 资料二 彩色胶片 胶片的诞生是在照相机发明之后 早在 1826 年 世界上第一架照相机就已经出 现了 是法国人尼普斯的 杰作 之后 有了黑白胶片的发明 彩色胶片是由 L 戈德 斯基和 L 曼内斯发明的 这两人在纽约上学时 对照相技术产生了浓厚的兴趣 于是一 起进行许多实验 最初 他们研究了双层式多层彩色片 后来又改变方向 研究三层式多 层彩色片 到 1923 年 终于制成了包含各种颜色的第一张照片 在研究过程中 他们得到 了美国伊斯曼 柯达公司米斯博士的帮助 解决了在显影时控制显影液扩散的方法 这对 彩色胶片的试制成功起了决定性作用 1953 年 在柯达研究所人员的协助下 曼内斯和戈 德斯基找到了大批量生产柯达彩色胶片的方法 如今 柯达胶卷已成为风靡全球的商品 走进千家万户 资料三 冰箱 1923 年 瑞典工程师浦拉腾和孟德斯制成了世界上第一台电冰箱 两年后 美国 一家公司买断了此项技术专利 开始大量生产电冰箱 据统计 在美国 没有电冰箱的家 庭只占不到 1 的比例 电冰箱内 最初使用的冷冻剂是有毒的物质 如氨或硫酸 后来逐渐发展为较为安全的氟 利昂 沿用至今 由于氟利昂的挥发容易导致大气层中臭氧层的减少 故现在提倡使用无 氟冰箱 资料四 人造的血液清洗厂人工肾脏 人体有两个肾脏 在人的腰部左右各一个 这对小 小的器官每 50 分钟就能把人体内的全部血液清洗一次 每天大约可以清洗 1700 升血液 此外 肾脏还担负着调节体内水分和盐分的工作 肾脏在人体器官中扮演着如此重要的角色 一旦它出了问题就会给患者带来极大的危险 因此 有许多医学科学家致力于肾病治疗的研究 致力于人工肾脏的研制 1943 年 荷兰医生科尔夫制成了第一个人工肾脏 首次以机器代替人体的重要器官 到了 20 世纪 70 年代 一些功能性高分子纤维得到迅速发展 一个由 1 万根内径为 200 微米 膜壁厚 20 微米 50 微米 长 18 厘米的中空纤维组成的人工肾 效率高 操作简便 目前 世界上已有约 10 万人凭借这种人工肾脏生活 资料五 光纤通信 1973 年 世界上第一个光纤通信实验系统在美国贝尔实验室建成 这一系统成 功地研制出能在室温下连续工作的半导体激光器 它只有米粒那么大 发光面积很小 发 出的光是一种极细的光线 频率稳定而且方向性很好 因而它就成为光通信的理想光源 最终使人类信息传输方式有了质的飞跃 在以后的十几年中 光纤通信经历了几次更新换代 到 20 世纪 90 年代 光纤的传输速率 已经达到了每秒 1000 兆比特 相当于在一对只有头发丝二分炎一粗细的光纤里可以同时开 通 1250000 路电话 其发展速度是惊人的 如今 光纤通信的建设费用正随着使用数量的增大而降低 同时它具有体积小 重量轻 使用金属少 抗电磁干扰 抗辐射性强 保密性好等优点 资料六 一发吊千钧的金属晶须 一种胡须那样细的金属晶须 竟能吊起千钧的重量 在提高金属材料强度的实验过程中 科学家们惊奇地发现 一种胡须状的铁晶须 直径为 1 6 微米 只有头发丝粗细的 1 50 1 40 它的抗拉强度竟能达到 13400 兆帕 是工 业纯铁的 70 多倍 比超高强度钢高出 4 10 倍 如果用这样的铁晶须编织成半径为 1 毫米 的线材 能安全地吊起一辆 4 吨重的载重卡车 这种铁晶须堪称金属世界中的 大力士 总结 由以上资料我们可以看出 化学使人类得以享用更先进的科技成果 它极大地丰富 了人类的物质生活 也就是说 化学使世界变得更加绚丽多彩 板书 课题 1 化学使世界变得更加绚丽多彩 可引导学生看课本图 11 化学使世界变得更加绚丽多彩 引言 那么 什么是化学 或者说化学到底研究什么 板书 一 什么是化学 讲解 通俗地讲 化学研究的内容有 各种各样的物质是怎样构成的 用什么方法来制取 又是如何发生变化的 其变化规律又决定了它有什么样的用途等等 我们可以把它简单地 概括如下 讲解并板书 化学是研究物质的组成 结构 性质以及变化规律的科学 讲解 例如食盐 在我们用化学的方法研究它之后 你会发现食盐除可用作调味品外 还 是一种重要的化工原料 利用食盐可以制造氢氧化钠 氯气和氢气 并进而制造盐酸 漂 白粉 塑料 肥皂和农药等 其他如造纸 纺织 印染 有机合成和金属冶炼等 也都离 不开由食盐制得的化工产品 另外 像研制新型的半导体 电阻几乎为零的超导体 有记忆能力的新材料 生产化肥和 农药 以增加粮食的产量 利用化学合成药物 以抑制细菌和病毒 保障人体健康 开发 新能源和新材料 以改善人类的生存条件 综合应用自然资源和保护环境 以使人类生活 得更加美好等等 都属化学研究的范畴 过渡 那么 化学在成为一门独立学科之前 又经历了怎样的一个发展过程呢 板书 二 化学发展的历程 教师 请学生阅读课本 P3 P 的有关内容 从 人类认识化学并使之成为一门独立的学 科 使化学在材料 能源 环境和生命科学等研究上发挥越来越重要的作用 并引导 学生欣赏课本图 12 图 13 图 14 图 15 图 16 图 17 图 18 图 19 图 110 图 111 等 总结 历史证明 社会的文明和进步离不开化学 化学是造福人类的科学 过渡 化学到底给我们带来了什么 我们为什么要学化学 板书 三 为什么要学化学 讲解 学习化学知识 了解了物质是什么 物质会发生怎样的变化 你就拿到了打开物质 世界大门的钥匙 如 为什么人和牲畜靠近 一些久不使用的粪池或地窖时可能发生昏倒和死亡事件 为什么 喝了汽水爱打嗝 为什么用铁锅烧菜比用铝锅好 水变油 的神话能实现吗 为什么不懂 懂农药 化肥的性质和施用方法 极易毁了庄稼 牲畜或造成中毒事故 为什么吸烟有害 等等 这些问题均需用化学知识来进行解答 结论 学习化学 可以使我们正确认让识物质及其变化 并帮助我们更文明 更健康地生 活 承接 人们对物质了解得越多 就越能充分 合理地加以利用 当人们对各种害物对环境的危害不认识不足时 保护环境的意识和力度就不够 如以前 工 业三废的任意排放 森林的乱砍乱伐等 现在 人们认识到了保护环境对人类生活的重要 性 便积极主动地采取多种措施以防止环境污染 如 为了消除塑料包装材料 塑料薄膜 快餐盒 塑料袋之类日用品所造成的白色污染 化学家们研制了可自行分解的新型塑料 再如 钢铁的使用十分普遍 可惜世界上每年有接近总产量 1 10 的钢铁因锈蚀而损失 为此 化学工作者不仅研究如何防止或延缓钢铁腐蚀的方法 还研制出各种不锈钢 延长 了制品的使用寿命 结论 研究化学 可以使我们合理 有效地利用自然资源 过渡并讲解 材料是生产 生活的物质基础 当今社会 高新科学技术需要各种有特殊性 能的材料 这在很大程度上要靠化学家来研究开发 例如 用石英砂制造光导纤维 装有太阳能吸收与转化装置的太阳能汽车 半导体硅晶片 用于制造计算机芯片 脱氧核糖核酸 DNA 结构的发现 超强塑性的钛合金材料用于航天航 空器的制造等 结论 应用化学 可促进科学技术的发展 投影补充 我国化学发展前景 化学是一门实用的学科 它与物理学 生物学等学科共同成为当代自然科学迅猛发展的基 础 化学的核心知识已经应用于自然科学的方方面面 与其他学科相辅相成 构成了创造 自然 改造自然的强大力量 化学在我国成为一门重要的学科 已是不争的事实 我国从事化学研究的科研机构有近 千个 大学的化学系 院 有 250 多个 石油与石油化工企业有 80 多万家 加上其他化学化 工和相关行业 我国参与化学研究与工作的人员队伍 其规模是国际上少有的 这正是我 国化学科学发展的背景和动力 当前 我国所面临的挑战有人口控制问题 健康问题 环境问题 能源问题 资源与可持 续发展问题等 化学家们希望从化学的角度 通过化学方法解决其中的问题 为我国的发 展和民族的振兴作出更大的贡献 随着国家对农业科学研究的重视 农业和食品中的化学 问题研究 已经引起越来越多的化学工作者的关注 随着新世纪的到来 上述研究所涉及的若干基本化学问题及交叉学科将成为 21 世纪我国化 学研究的新方向 成为我国化学家有所作为的突破点 小结 总之 化学科学是极富魅力的科学 它研究的内容十分丰富 在人类社会的持续发 展中担负着重要的任务 随着各种科学技术的迅猛发展 化学必将使世界变得更加绚丽多 彩 希望同学们勇敢地跨入化学科学的殿堂 积极进取 努力学好化学 布置作业 1 了解课本 化学 技术 社会 中有关 绿色化学 的内容 2 谈一谈学了本节课之后 你对化学的看法 板书设计 第一单元 走进化学世界 课题 1 化学使世界变得更加绚丽多彩 一 什么是化学 化学是研究物质的组成 结构 性质以及变化规律的科学 二 化学发展的历程 三 为什么要学化学 备课资料备课资料 1 原子一分子学说的创立与确认 1756 年 俄国化学家罗蒙诺索夫从大量实验中概括出 质量守恒定律 参加反应的全部物质的重量 常等于全部 反应产物的重理 随后 法国化学家拉瓦锡和英国化学家 曼莱也有相近的发现和论述 质量守恒定律由此建立起来 德国化学家里希特创立了计算化学反应中各物质之间质量 比的方法 运用数学方法来阐明化学反应的规律 1802 年 法国化学家费歇尔根据里希特的成果 揭示了化学的当量 定律 随之 普罗斯发展了当量定律 建立起定比定律 即每种化合物都有固定的组成 这些化学基本定律的发现 为近代原子学说的建立奠定了 科学的基础 很久以前 人们就猜测物质是由不连续的微粒组成的 古希腊的德谟克利特 伊壁鸠鲁 古罗马的卢克莱修等对原子及其重量 形状 体积等都曾作出一些天才的猜测 17 世纪 牛顿从力学的角度发展了物质构造的粒子说 他认为物质由一些很小的粒子组成 这些粒 子通过某种力量彼此吸引 粒子直接接触 力就强 粒子间有小距离时可以引起粒子间的 化学反应 距离大时 力就不起作用了 这对道尔顿的原子论思想产生了很大影响 道尔顿通过对气体的研究 把原子论思想引入化学 认为不同元素化合生成化合物 可能 就是不同原子之间的结合 1804 年 他发现了倍比定律 使原子学说有了实验基础 1808 年 道尔顿的 化学哲学新体系 出版 书中系统地阐述了他的原子学说 首先 化学元 素由非常微小的物质粒子原子组成 原子在所有化学变化中均保持自己的独特性质 原子 既不能创造 又不能消灭 其次 同一元素的所有原子的性质 特别是重量 完全相同 不同元素的原子的性质及重量不同 再者 不同元素的原子以简单数目的比例相结合 形 成化合物 它的质量为所含各种元素原子质量之总和 这一学说在理论上统一解释了一些 化学基本定律和实验事实 标志着人类对物质结构的认识前进了一大步 为以后物理 化 学 生物学的发展奠定了理论基础 1808 年 盖 吕萨克通过研究各种气体在化学反应中 体积变化的关系 提出了有名的气体反应定律 气体物质 在相互化合时 其参加反应气体体积间 是一个简单的整 数比 在化合后生成的气体体积的收缩和膨胀与参加反应 的气体也有一个简单的整数比 意大利化学家阿伏加德罗为了合理地解释道尔顿原子 论与盖 吕萨克气体简比定律的矛盾统一 在 1811 年提出 了分子假说 原子是参加化学反应的最小质点 而分子则 是游离状态下单质或化合物能独立存在的最小质点 分子 由原子组成 单质分子 由相同元素的原子组成 化合物分子则由不同元素的若干原子组成 在化学变化中是由不 同物质的分子间各原子的重新结合 但由于没有充分的实验证据 这一假说遭冷遇达半个 世纪之久 道尔顿原子学说兴起后 早期的原子量测定成为当时化学研究的重心 但由于各家测定标 准不一致 致使原子量测定处于非常混乱的状态 为了使阿伏加德罗假说与原子量测定的 实验数据一致起来 1860 年 意大利人康尼查罗发表 化学哲学教程提要 著作 仔细研 究了新原子学说的各个阶段 应用阿伏加德罗假说来测定物质的分子量 得出结论 含在 不同的分子中的同一元素量总是某种同一量的整数倍 这种同一量不能再分 这个量就是 原子 为了找出每一种元素的原子量 首先必须知道所有的或大部分含有该元素的分子量 和它们的组成 康尼查罗还解决了测定分子量和原子量的正确方法 康尼查罗据此牢固地 做立了分子的概念 并把它看成是原子世界与宏观物体世界之间的基本结构单位 最终使 原子分子学说确立起来 它的直接后果就是导致了元素周期律和化学结构理论的诞生 使化学史翻开了新的一页 2 纳米材料 20 世纪 80 年代 诞生了一种新型材料 其体细小得只有借助高倍电子显微镜才能看见 这就是纳米材料 纳米是一米的十亿分之一 这么小的颗料只能在电子显微镜下才能看到 比细菌小得多的病毒就可以用纳米来衡量了 纳米材料是纳米量级 10 9m 的超细颗料构成 的材料 它只是一根头发细度的千分之一到万分之一 纳米材料的问世 是材料科学从宏 观世界向微观世界进军的重要里程碑 自然界里就有纳米材料 比如我们人的骨头 特别是牙齿 就是由纳米颗粒 纳米纤维和 胶体基质构成的 宇宙太空的天体碎石也含有纳米颗粒 1000 年前我们的祖先使用的墨 也是一种纳米材料 古代人做的研墨用的墨棒 是用石蜡等材料燃烧的烟雾冷却 附着到 陶瓷板上 得到很细的炭粉 这种炭粉的尺寸就是纳米的尺寸 饭店用的磁性钥匙 银行用的磁性信用卡 磁性车票 这些产品的表面都附着了一层肉眼 看不见的纳米氧化铁的颗粒 有的纳米材料是大的块体材料 是看得见的 但它的基本单 元还是纳米颗粒组成的 如高强度的纳米合金材料 还有高韧性的纳米陶瓷材料 纳米材料的加工 实际上是在一定条件下 把某种材料的原子和分子有规律地组装起来 例如 把金属融化 它的原子状态蒸汽 通过惰性气体保护后冷凝收集起来 就成为纳米 尺度的晶体 即纳米微粒 与传统的材料相比 纳米材料的性质已经发生了很大的变化 纳米材料有四大效应 小尺 寸效应 量子效应 表面效应和界面效应 这使它具有传统材料所不具备的物理 化学特 性 例如 常规的金属银的熔化温度是 900 到纳米这么小的银微粒时 在 100 左右即 可熔化 非金属硅是灰色的 到 4 nm 以下会发出淡淡的红色 因为它吸收的光波不一样 又如 TiO2纳米陶瓷在低温下具有奇特的韧性 在 180 温度下经受弯曲也不断裂 CaF2陶 瓷纳米材料在 80 180 温度下塑性提高 100 纳米铁合金比同成分合金强度高 10 倍以 上 纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高 10 倍以上 纳米复合材料对光的反射率 低 能吸收电磁波 可用作隐形飞机涂层 用纳米技术可制得无缺陷 或无有害缺陷的近 乎理想的纳米陶瓷 使材料的原有性能得到极大的改善 甚至出现新的功能 如用纳米技 术制成的 AlO2O3复合材料的强度比纯 Al2O3陶瓷高两倍 纳米碳管有巨大的贮氢能力 每 千克碳管可贮存至少 100 kg 氢气 纳米碳管实际上像我们接触过的片状石墨的一层或多层 把它卷成一个圆的管子 然后把两端封闭起来 这种碳管的直径是零点几个纳米到几十个 纳米 单个的纳米碳管肉眼是看不见的 只能在电子显微镜下才能看见 纳米材料和纳米科技 给我们的生活带来更多的利益 例如日光浴 可能引起皮肤癌 由 于纳米科技材料的发展 人们生产出含有很多纳米氧化钴和氧化锌微粒的防晒霜 这些颗 粒对紫外线有很强的吸收能力 涂上这种防晒霜 人们的皮肤可以得到很好的保护 把某 些纳米颗粒和纤维混合在一起织成布 可以制得防紫外线 有杀菌除臭作用的衣服 有一 种含纳米材料的医用材料 具有自洁能力和杀菌功能 在传统的玻璃或墙地砖的表面涂敷 一层氧化钴纳米颗粒 这种材料表面脏了以后 很快可以自洁 光线照到这种玻璃表面 会使上面的脏东西发生反应而除去 纳米材料在军事上也有广泛的应用 如制作隐形材料 现代战争 有很多先进的探测手 段 雷达电磁波 可以探测到飞机 坦克 红外探测使人在黑暗中看清对方阵地的一切 在这种情况下 为保护自己 就得有一种隐身手段 在海湾战争中 美国的飞机能在 40 多 天中 出动一千多架次轰炸伊拉克 95 的军事目标 自己却很少损失 一个重要的原因是 美国的军用飞机 Fll7 的表面涂有隐身材料纳米氧化铝 氧化铁等 纳米涂层 可 以使电磁波被大部分吸收或透过 伊拉克的坦克 没有隐身 能被美国的红外线探测到 在夜间也能被空对地导弹击中 纳米技术包括研制纳米材料和些相关的技术 是以纳米材料为基础发展起来的一类新 技术 比如 山纳米材料组成的纳米器件 纳米机器人的研制等 纳米机器人 可以根据 我们的意愿在人体血管里游动 它可以到达人的脑部 清除脑血栓 将堵塞的血管打通 纳米器械可以通过人为的方法把原子 分子进行一定的排布 得到人们所需要的材料 纳 米器件发展之后 常见的硅单晶制作计算机的尺寸 可以大大减小 未来的纳米器件非常