第六單元 課題1金剛石、石墨和C60 教學(xué)設(shè)計(jì)

第六單元 課題1金剛石、石墨和C60 教學(xué)設(shè)計(jì) 南充市三原實(shí)驗(yàn)學(xué)校 陳玉梅設(shè)計(jì)思路分析：本課題選自人教版九年級(jí)化學(xué)教材上冊(cè)第六單元碳和碳的氧化物，課題1第一課時(shí)，該設(shè)計(jì)主要針對(duì)碳的典型單質(zhì)的物理性質(zhì)及用途進(jìn)行探討，初步認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。本課題除了金剛石、石墨物理性質(zhì)和主要用途等陳述性知識(shí)，背后承載著認(rèn)識(shí)物質(zhì)的科學(xué)思想和方法的工具性功能和價(jià)值。通過(guò)前幾個(gè)單元的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)具有由現(xiàn)象知其性質(zhì)、由性質(zhì)知其用途的學(xué)科思維，但對(duì)結(jié)構(gòu)了解不多，所以采取從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以生活中碳單質(zhì)的用途推其性質(zhì)。本節(jié)課的難點(diǎn)是使學(xué)生初步建立物質(zhì)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的思維模式。主要采用了通過(guò)對(duì)比金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)的不同，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到它們物理性質(zhì)的差異其根本在于碳原子空間排列方式不同，幫助學(xué)生建立物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)之間的聯(lián)系，貫徹微粒觀的同時(shí)也給學(xué)生強(qiáng)化“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一觀點(diǎn)，進(jìn)一步升華到“改變結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造新物質(zhì)”。本節(jié)課通過(guò)多種方式，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣：（1）注重教學(xué)情境設(shè)置，以碳元素存在的廣泛性引入，讓學(xué)生對(duì)碳元素感到好奇，有力地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的關(guān)注和熱愛(ài)。（2）有效整合各種課程資源，充分利用網(wǎng)絡(luò)，查找遴選出學(xué)生感興趣的，與科技發(fā)展同步的圖文及視頻信息，在課堂上呈現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。如：通過(guò)電腦展示及實(shí)物模型感知金剛石、石墨的微觀結(jié)構(gòu)等，突破本節(jié)課的難點(diǎn)。（3）將課本中零散的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合,在學(xué)生認(rèn)知的基礎(chǔ)上給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)、積極動(dòng)手的空間,讓學(xué)生在自主探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中獲得知識(shí)并且能夠與大家分享自己的收獲。（4）為開(kāi)闊學(xué)生視野,展現(xiàn)隨著科技的進(jìn)步，碳單質(zhì)的新發(fā)現(xiàn)層出不窮，重點(diǎn)展示了石墨烯的最前沿應(yīng)用，讓學(xué)生感受到科技的進(jìn)展，以體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)的思維，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知不只局限于書(shū)本和習(xí)題。教學(xué)設(shè)計(jì)課題金剛石、石墨和C60教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1、 了解金剛石、石墨等碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。2、 知道同一元素可以組成不同的單質(zhì)。認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性。3、 通過(guò)對(duì)金剛石、石墨和C60的了解，初步認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途之間的關(guān)系。過(guò)程和方法：1、 通過(guò)對(duì)幾種碳單質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途的學(xué)習(xí)，初步建立物質(zhì)的“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途”的思維模式。通過(guò)對(duì)幾種碳單質(zhì)性質(zhì)用途的比較，讓學(xué)生知道對(duì)比是研究問(wèn)題的常用方法。2、 通過(guò)對(duì)石墨導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)以及對(duì)活性炭吸附性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。情感態(tài)度、價(jià)值觀：1、 使學(xué)生感受科學(xué)探究的樂(lè)趣，樹(shù)立科學(xué)觀念，善于合作等優(yōu)良品質(zhì)。2、 通過(guò)對(duì)碳單質(zhì)用途的學(xué)習(xí)，使學(xué)生感受化學(xué)與生活息息相關(guān)、處處離不開(kāi)化學(xué)。3、 引導(dǎo)學(xué)生形成物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定了物質(zhì)的用途。能以發(fā)展的眼光看待事物，科學(xué)發(fā)展無(wú)止境，體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展給人類(lèi)帶來(lái)的新視野，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)1、 金剛石、石墨等碳單質(zhì)的物理性質(zhì)和用途。2、 碳單質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途之間的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)1. 碳的幾種單質(zhì)物理性質(zhì)存在差異性的原因。2. 使學(xué)生建立結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途的化學(xué)思想。教學(xué)方法講授法、對(duì)比歸納法、實(shí)驗(yàn)探究法、多媒體輔助法等。教 學(xué) 過(guò) 程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖學(xué)習(xí)行為復(fù)習(xí)舊知引入新課同學(xué)們好，通過(guò)第三章的學(xué)習(xí)，我們知道物質(zhì)是由什么組成？今天很高興和大家一起步入神奇的碳元素世界。溫故知新思考回答分析創(chuàng)設(shè)情境觀看視頻在目前已知的一百多種元素中，老師認(rèn)為碳元素是最神奇的元素，不僅是因?yàn)樗鞘澜缟辖M成物質(zhì)最多的元素，而且它的單質(zhì)有很多神奇的用途。為了更了解它們，請(qǐng)大家一起看大屏幕：在2000多年前，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)古人們就知道用炭黑來(lái)書(shū)寫(xiě)字畫(huà)，在100多年前，英國(guó)皇冠權(quán)杖上的這這顆鉆石，非洲之星“庫(kù)利南”，還有被科學(xué)家譽(yù)為21世紀(jì)的神奇材料石墨烯。這幾種看似毫無(wú)關(guān)系的物質(zhì)，它們的組元素都是碳元素。今天我們要學(xué)習(xí)的三種物質(zhì)：金剛石、石墨和C60也是由碳元素組成的單質(zhì)。首先，我們來(lái)看一段視頻，通過(guò)視頻認(rèn)識(shí)金剛石、石墨和C60有哪些物理性質(zhì)和用途。以碳元素存在的廣泛性引入，讓學(xué)生對(duì)碳元素感到好奇，從而激發(fā)興學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。觀看獲取整理信息各抒己見(jiàn)實(shí)驗(yàn)探究為什么金剛石可以做玻璃刀，用來(lái)裁玻璃呢？因?yàn)榻饎偸捕却?。同學(xué)們，在學(xué)習(xí)中要想掌握一種物質(zhì)的性質(zhì)，最好的辦法就是親自體驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)）。我給大家準(zhǔn)備了玻璃刀，它的刀頭鑲嵌了一顆金剛石。下面請(qǐng)兩位同學(xué)給大家展示一下玻璃刀劃玻璃，體驗(yàn)金剛石的硬度。請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)、積極動(dòng)手的空間,讓學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中獲得知識(shí)。思考回答探究觀察總結(jié)板書(shū)用途 性質(zhì)金剛石 裝飾品、鉆石 無(wú)色透明 玻璃刀、鉆頭 硬度大提出問(wèn)題為什么金剛石是天然存在最硬的物質(zhì)？請(qǐng)看金剛石的微觀結(jié)構(gòu)圖，思考。思考分析回答下面我們來(lái)認(rèn)識(shí)金剛石的孿生兄弟石墨，比起金剛石，它平淡無(wú)奇，卻擁有很多用途。石墨對(duì)于我們一點(diǎn)都不陌生，我們常用的鉛筆芯就是由石墨制成的，此外，石墨還有一個(gè)重要的性質(zhì)導(dǎo)電性。從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以生活中碳單質(zhì)的用途推其性質(zhì)。思考分析回答分組實(shí)驗(yàn)探究接下來(lái)，請(qǐng)同學(xué)們親自進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真動(dòng)手，分工合作。1、用藥匙取少量燒杯中的石墨，觀察顏色、光澤和形狀。2、小刀刮鉛筆芯，細(xì)屑放在紙上，觀察并用手捻細(xì)屑。3、.驗(yàn)證 “石墨” 的導(dǎo)電性。按照學(xué)案上的神奇紙電路板使用說(shuō)明認(rèn)真連接電路，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。設(shè)計(jì)有創(chuàng)意的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生積極分工合作，提高動(dòng)手操作能力，發(fā)展他們勇于創(chuàng)新、樂(lè)于實(shí)踐的科學(xué)品質(zhì)。動(dòng)手操作觀察探究實(shí)驗(yàn)板書(shū) 用途 性質(zhì)金剛石 裝飾品、鉆石 無(wú)色透明 玻璃刀、鉆頭 硬度大石墨 鉛筆芯 深灰色、質(zhì)軟 電極 導(dǎo)電性 潤(rùn)滑劑 有滑膩感歸納出金剛石、石墨用途及對(duì)應(yīng)的物理性質(zhì)總結(jié)歸納演示實(shí)驗(yàn)在生活中，我們常見(jiàn)的都是以石墨為主要成分的無(wú)定形碳，比如：木炭、焦炭、炭黑、活性炭。在學(xué)習(xí)水的凈化時(shí)我們學(xué)過(guò)活性炭。下面老師用活性炭來(lái)做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，感受活性炭的吸附性。課本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，老師進(jìn)行了改進(jìn)。你看到了什么現(xiàn)象？為什么活性炭具有吸附性？請(qǐng)看顯微鏡下活性炭具有的結(jié)構(gòu)。吸附性是物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)？創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，效果明顯。學(xué)生認(rèn)真觀察、思考，思考觀察回答活性炭的吸附性在生活中有廣泛的用途，請(qǐng)看大屏幕。觀看提出問(wèn)題模型展示感知體驗(yàn)我們一起來(lái)整理兩種碳單質(zhì)及無(wú)定形碳的用途和性質(zhì)，對(duì)比金剛石和石墨性質(zhì)，金剛石是天然存在最硬的物質(zhì)，石墨質(zhì)軟。為什么它們的物理性質(zhì)有如此大的差異？請(qǐng)仔細(xì)觀察并親自感知它們的微觀模型結(jié)構(gòu)并思考。碳單質(zhì)的物理性質(zhì)不同，是因?yàn)樘荚拥呐帕蟹绞讲煌??？偨Y(jié)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定用途、用途體現(xiàn)性質(zhì)。通過(guò)對(duì)比金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)圖片的不同，設(shè)置有深度的問(wèn)題，再引導(dǎo)學(xué)生感知模型，從而認(rèn)識(shí)到它們物理性質(zhì)的差異其根本在于碳原子空間排列方式不同。對(duì)比分析思考總結(jié)我們?cè)賮?lái)看看這對(duì)孿生兄弟：金剛石顏值爆表但價(jià)格不菲，而是石墨又黑又丑、價(jià)格低廉，科學(xué)家想用化學(xué)的魔法把處處可見(jiàn)的石墨變成金剛石，假如你是化學(xué)家，你會(huì)怎么做呢？觀察模型圖，結(jié)構(gòu)可以改變，物質(zhì)可以創(chuàng)造。以石墨為原料合成金剛石需要高溫、高壓和催化劑，這種合成方法存在生產(chǎn)成本昂貴、設(shè)備要求苛刻等問(wèn)題，因而化學(xué)家探索用其他含碳物質(zhì)來(lái)制造金剛石，最終在較低的溫度和壓力下用甲烷（CH4）等為原料制成了金剛石薄膜?！拔镔|(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”到“改變結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造新物質(zhì)”思考石墨結(jié)構(gòu)在激光高溫等條件下改變形成新的球狀碳單質(zhì)，在球狀結(jié)構(gòu)上“打洞”、“貼花”形成新物質(zhì)。觀察學(xué)習(xí)C60一種新的碳單質(zhì)，結(jié)構(gòu)類(lèi)似足球，又稱(chēng)為足球烯。請(qǐng)大家閱讀課本，歸納：C60是由什構(gòu)成？性質(zhì)有什么特點(diǎn)？除了C60還有C540、碳納米管等新型碳單質(zhì)。自主學(xué)習(xí)與歸納閱讀總結(jié)播放視頻神奇的石墨烯還記得開(kāi)始所提到的被科學(xué)家稱(chēng)為21世紀(jì)的神奇材料石墨烯嗎？它其實(shí)就是單層的石墨結(jié)構(gòu)，英國(guó)物理學(xué)家成功從石墨中分離出石墨烯，因此獲得諾貝爾獎(jiǎng)。那石墨烯是什么呢？石墨烯具有超薄，強(qiáng)度超大的特性，石墨烯可被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機(jī)材料等由于石墨烯的高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄、透光強(qiáng)等特性，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材都要強(qiáng)200倍。它有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身的20%左右，可做電子產(chǎn)品的觸摸顯示屏，可彎曲、折疊。它還可做新能源電池，充電速度非常快，甚至能達(dá)到秒充，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也極為突出。在漫漫歷史長(zhǎng)河中，在古代，人們就發(fā)現(xiàn)了金剛石和石墨并加以利用，近代石墨通過(guò)化學(xué)的力量，變成了C60、碳納米管、21世紀(jì)的神奇材料石墨烯，新的結(jié)構(gòu)擁有了最前沿最高科技的用途。相信在未來(lái)改變石墨的結(jié)構(gòu)，還可以為多彩而神秘的碳家族增添新的成員，一切改變皆有可能，創(chuàng)新永無(wú)止境。化學(xué)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活，創(chuàng)造新生活！重點(diǎn)展示了石墨烯的最前沿應(yīng)用，讓學(xué)生感受到科技的進(jìn)展，體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)的思維，開(kāi)闊學(xué)生視野。觀察學(xué)習(xí)總結(jié)課堂小結(jié)學(xué)以致用練習(xí)學(xué)習(xí)完本節(jié)課，請(qǐng)大家談一談你的收獲。課后拓展總結(jié)、梳理、分享總結(jié)練習(xí)