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金刚石、石墨和C60教学设计


“金刚石、石墨和 C60”教学设计
一、课前系统
教材分析:本课题是人教版义务教育课程标准实验教科书第六单元课题 1:金刚石、 石墨和 C60,其主旨是在学习这三种单质物理性质的过程中,激发学生学习化学的兴趣,使
学生认识到化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用, 知道一种元素可以组 成多种物质, 为以后学习同素异形体打下基础。 教材内容

在呈现方式上注意把教学情境和学 生生活实际相联系, 既介绍了日常生活中常见的含碳物质,如玻璃刀、铅笔芯、电车电刷 等,又引入了一些高新科技材料,如人造金刚石、金刚石薄膜和纳米碳管等,同时还引入诸 如“温室效应”等社会关注的问题。教材图文并茂,为开展教学提供了良好的依据和条件。

学情分析: 学生已有的生活经验使他们已经获得了一些有关碳单质的感性认识,通过
前面五个单元的学习, 基本形成了由现象分析性质, 由性质推演用途的逻辑思维方式。 然而, 学生对于物质的性质与其内在结构的关系尚不十分清楚,因此,使学生建立“结构——性质 ——用途”三者之间的关系即构成本课题的重要认知目标。在技能方面,学生已有一定的基 本操作能力,并能设计简单的探究实验,通过本课题的学习,可以强化他们已有的知识和技 能,激发其学习兴趣,使之真正把化学和生活联系起来。

设计思路:本着“教学应从学生已有的经验出发,让学生在熟悉的生活情景中感受化 学的重要性, 了解化学与日常生活的密切关系” 的基本理念。 本课题教学从国画的颜料 “墨”
入手,引导学生进入学习和探究的角色,展开对课题:金刚石、石墨和 C60 的学习。由金 刚石的用途经师生共同分析,总结其性质。然后以同样的手法展示石墨的用途,引导学生预 测石墨的物理性质,并通过实验予以验证。由这两种单质迥然不同的性质,结合教师提供的 金刚石和石墨的结构图,引导学生认识并理解“结构——性质——用途”之间的关系。再通 过巩固性练习,加深学生对结构、性质和用途之间关系的理解。最后通过展示 C60 分子的神 奇结构以及碳的新型材料,使学生获取信息,认知结构,激发兴趣,逐步形成科学的思维方 式和创新意识,培养学生学习化学的科学素养。

【教学目标】
知识与技能: 1、了解金刚石、石墨等碳单质的物理性质和用途 2、知道同一元素可以组成不同的物质。 过程和方法: 1、通过对碳的几种单质的结构、性质和用途的学习,建构“结构—性质—用途”三 者之间思维关系模型。 2、通过对碳的物理性质的探究,激发学生的创新意识,并形成以发展的眼光来看待 碳的单质的观点。 情感、态度、价值观: 1、使学生感受科学探究的乐趣,树立科学观念。 2、通过对碳单质用途的学习,使学生感受化学与生活息息相关、处处离不开化学, 进一步增强他们学习化学的兴趣。

【教学重点】碳单质的物理性质和用途 【教学难点】碳的几种单质性质不同的原因 【教学方法】假说——实证法 类比——归纳法 【教学用具】石墨棒、木炭、活性炭、小刀、导线、干电池、铅笔芯、小灯泡、红

墨水、烧杯、药匙、多媒体投影仪

二、课堂系统
【导入】同学们:水墨画所用的主要颜料——墨,是碳氏家族的主要成员。大家看到
的下面这幅画是宋代的《清明上河图》 ,它的主颜料就是墨,其色彩至今保持完好,清晰逼 真,这跟墨的性质有着紧密的关系,那么,墨的化学组成是什么?它到底有哪些性质呢?这 就是老师今天要和大家共同学习的内容:金刚石、石墨和 C60。

现代国画

宋《清明上河图》

【板书】 §6.1 金刚石、石墨和 C60 [师]金刚石、石墨和 C60 是碳氏家族重要的三种单质,它们都是由碳元素组成的。大
家想一想,它们的性质会相同吗? (学生相互议论,交流)

[师]下面 ,我们一起来认识这几种单质,首先学习金刚石。 【板书】 金刚石——高贵华丽的碳单质 [师]同学们见过金刚石吗? 能举出一些金刚石的例子吗?
(学生思考,回答问题)

[生] 玻璃刀上有金刚石,钻探机钻头 ,还有钻石?? [师]同学们列举的很好, 老师这里也收集了一些资料,我们来看一下。
[投影展示]

(逐页播放)

茵尔多钻石

赫迪夫钻石

狮子山之星

[师]从大家列举的例子和老师给大家看到的资料中,大家能总结出金刚石有什么基本
的性质呢?下面大家按小组讨论金刚石的性质、用途,请参照下表进行总结。
1

[投影展示](表格由学生来完成)
性 质 用 途 色透明、正八面体形状的固体 (色泽外观) 自然界中存在的最硬物质。 (硬 度) 经仔细琢磨后,成为装饰品——钻石。 划玻璃、切割大理石、加工坚硬的金属,装在钻探 机的钻头钻凿坚硬的岩层。

[师] 同学们总结得很好,上面列举的金刚石的用途利用的都是它的物理性质。那么,
大家想一想石墨会不会有类似的性质呢?

【板书】 2.石墨——平凡多能的碳单质 [师]我们来看一下石墨的一些用途。
[投影展示]
此处用石墨 作电刷。



动: 请大家运用我们学习金刚石性质的方法, 推测石墨有哪些物理性质,

并通过实验来验证你们的推测。 [师]请注意,各小组验证时必须先设计实验方案,讨论方案可行后,再进行实验。对
于石墨性质的推测可参考投影上的问题。 [投影展示]

实验用品:石墨棒、木炭、活性炭、小刀、导线、干电池、铅笔芯、小灯泡、 红墨水、烧杯、药匙 [问题 1]石墨的外观是什么样的,它的硬度怎么样? [问题 2]石墨的导电性怎么样? [问题 3]活性炭有什么性质?(净水器中为什么要使用活性炭?)
学生可能的假设: 石墨具有深灰色鳞片状固体; 较软; 能够导电; 活性炭能使滴有红墨水的水褪色。 学生可能的实验设计方案: 方案 1: 用小刀切割石墨棒,观察它的颜色。 方案 2: 用导线将干电池,铅笔芯和小灯泡连起来,观察小灯泡的发光情况。 方案 3: 滴有红墨水的水加入活性炭后,观察颜色变化。 学生做验证实验,教师进行巡回指导。 [小组汇报] 石墨是深灰色鳞片状固体;略有金属光泽;质软;能导电;活性碳能使滴
2

有红墨水的水颜色褪去。 (各小组基本上可以将石墨物理性质总结出来, 如有不严密的地方, 老师帮助补充完整。 )

[师生共同总结]石墨的物理性质: (板书置于石墨下面)
外 观:深灰色细鳞片状固体 光 泽:有金属光泽 硬 度:较软 导电性:能导电

【巩固性练习】
填 表: 金刚石 外 观 光 泽 硬 度 导电性 用 途 无色透明 正八面体状晶体 加工琢磨后 有夺目光泽 自然界最硬物质 无 钻头、刻刀、装饰品等 石墨 深灰色鳞片状固体 略有金属光 最软矿物质之一 良好 电极、铅笔芯、润滑剂等

[师]通过这个练习,请同学们对比一下金刚石和石墨的这些性质,从中能够发现什么
明显的区别吗? (引导学生质疑,思考)

[生 1](举手回答)老师,金刚石和石墨的这些性质差别很大。 [生 2]老师,金刚石和石墨的用途也大不相同
……

[师]同学们总结的很好。我们先来看屏幕上的两幅结构图。
[投影展示]

石墨的结构

[师]这两幅图是金刚石和石墨的原子结构示意图,大家通过上面我们总结出来的性质
结合这两副图,能够推演出什么样的关系吗? (学生交流、互相讨论)

[生]金刚石和石墨的结构不同所以它们的性质也不同。 [师]对。结构不同就使得它们的性质也不同。那么,大家能够发现这两个结构不同在
什么地方吗? (学生相互议论)

[生]老师,在金刚石和石墨的原子结构中,它们的原子排列不同。 [师]很好!是因为其中的原子在排列的方式上不一样。那么,大家可不可以把这两个
不一样的结构与它们的性质联系起来呢? (学生再次议论,之后纷纷的发言)

[生 1]石墨结构是一层一层的,所以质软。
3

[生 2]石墨结构是层状的,所以能够导电。
??

[生 3]金刚石的结构中原子之间相互交错相连,所以它很硬。 [生 4]金刚石稳定也是它结构稳定导致的。
?? (教师引导,得出结论) 结构 决定 性质 反映 决定 反映 用途



【巩固性练习】 练 习:请将下列三组内容用线段连接起来:
结 构 性 质 1、不透明细鳞片状固体 2、天然存在最硬的物质 3、很软、有滑腻感 4、深灰色、有金属光泽 5、正八面体形状固体 6、优良的导电性能 7、无 色 透 明 用 途 1、铅笔芯 2、钻石 3、电车电刷 4、电炉电极 5、玻璃刀 6、钻井钻头

(该练习请两位同学上讲台在实物投影上做,其他同学在所发的学案上做。 )

[师]这两位同学和大家做的一样吗?他们做的对吗?
(做对,加以肯定,并鼓励。若有不对的地方,师生共同予以纠正。 )

[师]木炭和活性炭都是由石墨的微小晶粒和少量杂质构成的,那么大家有没有思考过
活性炭是如何使滴有红墨水的水褪色的呢?请大家结合老师给出的木炭在显微镜下的结构 分析。 [投影展示]

显微镜下结构

电子显微镜下看到木碳结构

(学生思考讨论)

[生]是因为木炭的结构决定了它具有吸附性质,所以可以用在净水器中。 [师]大家知道的木炭和活性炭的用途还有哪些呢? [生]燃烧、净水器、防毒面具?? [师]好,大家知道很多,老师这里也收集了一些用途,我们一同来看一下。
[投影展示] (逐页播放,边展示边讲解)

4 高性能木碳填充枕头 木炭做成的小盆饰 燃烧

冰 箱 去 味

食 品 脱 色

[师]其实,碳氏家族的单质中还有很多神奇的结构,这些结构导致它们具有不同的性
质和特殊的性质。C60 和纳米碳管就是其中的两种。 [投影展示]



(边展示图片,边介绍。 )

[师]这就是本节课我们共同学习的主要内容。 【小结】
1、金刚石、石墨的物理性质及用途。 2、碳的不同单质物理性质不同的原因是因为构成它们的碳原子的排列方式不同。 3、物质的结构、性质和用途之间的关系。

【拓展】
通过本节课的学习,同学们能谈谈对本课题学习的收获吗? (学生发言,畅谈感受,教师整理,概括。 )

【课后作业】
作一展板,主题“庞大的碳氏家族” (可附加子标题) 。两人一组,合作完成,一周后 全班展出。

【板书设计】
§6.1 金刚石、石墨和 C60 金刚石
——高贵华丽的碳单质
(学生举例) (师生共同总结)

石墨
——平凡多能的碳单质
(学生举例) (师生共同总结)

外 硬

观 度

钻 钻

戒 头

无色透明

正八面体状晶体

铅笔芯 润滑剂 电车电刷

深灰色(鳞片状)固体 最软矿物质之一 电极优良的导体

天然存在最硬的物质 不能导电 5

导电性

玻璃刀

?? 关 系 结构 决定 性质 反映

?? 决定 反映

用途

三、课后系统
【教学后记】
1、教学方案的应用是否达到预期的目的? 2、组织讨论,调动学生参与学习是否顺利?存在哪些问题? 3、学生对于单质的物理性质的总结和概括是否形成初步定势? 4、巩固性练习的难度是否合适?效度如何? 5、学生学习化学的兴趣和热情是否有所加强? 6、通过学习本课题,学生是否对与化学相关的社会话题更加关切?

【教学反思】
本课题在设计上注重科学方法教育,先以金刚石为载体进行“列举——归纳——总结” 其物理性质,然后对石墨进行探究式学习,即在学生知道了金刚石的物理性质后,联想、猜 测石墨的物理性质,由此提出假设,设计验证方案,通过实验进行验证,最后得出结论。体 现了新课程改革的基本理念。 在教学的组织上, 教师应特别注意发挥学生的主观能动性, 调动其学习的自主意识和对 化学科学知识的探求精神,这实际上也是本课题最为重要的意图之一。因此,本设计对此加 重笔墨,突出教学过程中教师和学生的行为互动,并对可能的事件做出预设,力求达到学生 主体行为的体现,从而完成既定的教学目标。 本设计的着力点事实上也是教师驾驭教学的难点, 由于传统教学的惯性, 在学生主体性 的体现上存在一定的难度,因此在实施教学时,别要把握好问题设置,活动组织和培养思维 的关系,从而使学生逐步形成良好的学习素养,进而提高其分析问题和解决问题的能力。 对于本设计存在的不足和问题,教师在教学过程中要随时发现,随时纠正,在反馈和矫 正的过程中,逐步完善,逐步优化。

6


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