人教版金屬晶體教案

第三節(jié)金屬晶體教案設計教師：馬曉玲晶體的結構與性質【課題】第三節(jié)金屬晶體【教材】普通高中課程標準實驗教科書高中化學選修3【課型】新課【課時安排】一課時【教學內容】課標中的內容：?知道金屬鍵的涵義，能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質?知道金屬晶體的結構微粒、微粒間作用力與分子晶體、原子晶體的區(qū)別教材中的內容：本節(jié)課是人教版化學選修三第三章第三節(jié)的教學內容，是在第二章《分子結構與性質》、第三章第一節(jié)《晶體的常識》和第二節(jié)《分子晶體與原子晶體》基礎上認識金屬晶體。本節(jié)教學內容包含知識點主要有金屬的內部結構、晶體模型、共同性質和特點、金屬晶體的結構與金屬性質的關系以及金屬晶體的四種原子堆積模型等，需要三個課時才能完成。本節(jié)課是第一課時，主要探究金屬的內部結構、晶體模型、共同性質和特點、金屬晶體的結構與金屬性質的關系?！窘虒W對象分析】1、知識技能方面：學生已經(jīng)學習了晶體的基本性質、晶體的特點與內部質點排列的關系等，具有一定的基本理論知識和技能知識。2、學習方法方面：上一節(jié)研究過分子晶體和原子晶體的結構和性質，已初步有了“結構決定性質”的思維理念，具有一定的學習方法基礎?！驹O計思想】對于學生來說,雖說已在數(shù)學課上學過立體幾何知識,但從未在實際當中應用過。為使學生能夠準確認識晶胞的概念,教材采用了類比的方法。根據(jù)學生的認知水平,安排了學生探究等徑球在平面內的不同排列方式,在此基礎上,教材列舉了金屬晶體的六方堆積、面心立方堆積和體心立方堆積三種堆積方式的晶胞,并討論了各種位置上的原子在晶胞中所占的份額?；趯W生的現(xiàn)有水平,很難理解三種晶胞的堆積方式,特別是這三種晶胞是如何得來的,為了能讓學生能夠理解,本人對此作了處理,采用動態(tài)模型來完成教學?！窘虒W目標】1知識與技能目標（1）知道金屬鍵的涵義；（2）能用電子氣理論解釋金屬的一些物理性質，如延展性、導電性、導熱性等；（3）能運用模型研究晶體的結構；2過程與方法目標（1）通過對金屬單質的物理性質異同點的比較與分析，培養(yǎng)學生運用理論解釋實際問題的能力；（2）通過對金屬晶體結構的學習與研究，培養(yǎng)學生觀察能力，空間想像能力等3情感態(tài)度與價值觀目標（1）通過對金屬健、金屬晶體學習與認識，激發(fā)學生探索認識微觀世界的興趣；（2）通過對金屬單質物理性質的學習，進一步堅定“結構決定性質”這一研究物質性質的科學理念，形成正確的科學研究方法與科學態(tài)度?！窘虒W重、難點】重點：金屬鍵和電子氣理論、金屬晶體內原子的空間排列方式。難點：金屬具有共同物理性質的解釋、金屬晶體內原子的空間排列方式。本節(jié)內容是在《晶體的常識》和《分子晶體與原子晶體》基礎上認識金屬晶體，學生已經(jīng)具備了晶體和晶胞的初步知識，對微觀粒子的排列也有了一定的認識，所以在平面排列和非密置層堆積的問題上，學生探究的方向明確，便于達成。本節(jié)中的難點在于密置層堆積形成的鎂型和銅型的堆積方式，教師提出的探究問題正是本課的難點和重點，學生可以根據(jù)制作的模型并結合教師的多媒體展示，共同完成探究的目標?！窘虒W方法】1、教法為了突破難點，突出重點，讓學生積極參與到教學過程中，才能深刻地體會知識的形成過程和應用。所以我采用“指導發(fā)現(xiàn)與問題解決相結合”的方式，輔以“自主探究”的教學策略，通過設計富有驅動性的、環(huán)環(huán)相扣的問題，讓學生思考、討論、歸納，并且從實驗現(xiàn)象自主歸納總結相應的結論。并以多媒體教學手段為輔，激發(fā)學生學習化學的興趣。2、學法 學生在本節(jié)課中采用觀察、討論、對比、推理、總結歸納等學習方法,使學生成為課堂上的主人，體現(xiàn)“教師主導，學生主體”的課堂教學特點。而且在實踐中讓學生掌握研究化學的科學方法,培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度和學風。【教學媒體】PPT課件【教學流程】教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖創(chuàng)設情境導入新課【引入】常見的不同形狀、不同原料的金屬器件?！締栴}】為什么金屬晶體具有以上共同的物理性質，而分子晶體及原子晶體沒有？它們的結構有什么差異？【過渡】結構決定性質，從金屬晶體的結構出發(fā)，金屬是由金屬原子組成的，金屬原子可看成是直徑相等的剛性球體，【多媒體】箱子里裝有大小均勻的蘋果，怎樣排才裝得最多？搬運時箱內的蘋果不易晃動？【探究】.金屬原子在平面里的緊密排列有哪些方式？這些不同的放置方式有什么特點？非密置層堆積密置層堆積配位數(shù)為4配位數(shù)為6集中注意力關注展示內容。積極思考問題，出現(xiàn)疑惑，并總結概括。從學生熟悉的宏觀物質入手，引導學生歸納出金屬共同的宏觀物理性質，如（導電性、導熱性及延展性等）。通過提問的方式引導學生思考問題，讓學生初步有物質的宏觀性質與微觀結構相聯(lián)系的意識，明確通過微觀結構來解釋宏觀性質的學習目標。選擇具有代表性的宏觀性質為宏微觀相聯(lián)系的學習作鋪墊。新知學習幾個概念：配位數(shù)：在晶體中與每個微粒緊密相鄰,且距離相等的微粒個數(shù)緊密堆積：微粒之間的作用力使微粒間盡可能的相互接近，使它們占有最小的空間空間利用率：晶體的空間被微粒占滿的體積百分數(shù)用來表示緊密堆積程度接受式學習新概念啟發(fā)導疑【問題】在三維空間里，層與層之間又是怎樣有規(guī)則的堆積呢？【展示】第一層小球按非密置層堆積方式固定住。第二層的第一種堆積方式是采用不同顏色的小球進行球對球堆積；第二層的另一種堆積則按球對空隙的方式采用不同顏色球進行堆積學生：（1）第二層小球的球心正對著第一層小球的球心（2）第二層小球的球心正對著第一層小球形成的空穴問題層層遞進，由二維空間進入三維立體空間的排列交流展示（簡單立方堆積及晶胞） （體心立方堆積及晶胞）1.簡單立方堆積（Po）：配位數(shù)：6，每個晶胞含有的原子數(shù)為1，空間占有率為：52%2.體心立方堆積———鉀型（堿金屬）：配位數(shù)：8，每個晶胞含有的原子數(shù)為2，空間占有率為：68%利用小球模擬金屬原子的堆積方式，能將晶體的微觀結構可視化表征出來，從而幫助學生深刻理解金屬晶體的微觀結構，有效降低學習難度。而由微觀結構劃取晶胞內容，學生將體驗如何由微觀表征抽象符號表征的過程，將微觀表征與符號表征聯(lián)系起來進行深刻理解。啟發(fā)導疑【問題】教師：在密置層堆積基礎上，第二層及第三層又將如何堆積？提醒學生在堆積時應滿足緊密堆積（即將沿空隙進行堆積）。根據(jù)堆積方式觀察重復單元。幫助學生深刻理解金屬晶體的微觀結構，有效降低學習難度。合作探討【展示】A BA B【展示】堆積方式（選擇密置層一部分為研究對象，觀察密置層堆積及空隙特點后，給空隙編號（左一），第二層占據(jù)第一層的1、3、5號空隙再給出第一層與第二層的球棍模型俯視圖，第三層與第一層相互重疊，隨后用A表示第一層B表示第二層，將其在空間中按ABAB依次拓展）。【總結】3.六方最密堆積：配位數(shù)：12，每個晶胞含有的原子數(shù)為6，空間占有率為：74%這段知識是重點也是難點，單靠學生的空間想象是很難想清楚的，所以利用多媒體課件的制作，將微觀粒子宏觀化，一層層進入堆積，學生根據(jù)前面的知識積累可以自己思考，也可以根據(jù)老師的多媒體展示進一步理解金屬晶體中微觀粒子的堆積形式。圖1圖2 圖1圖2 圖3ABCA圖4圖5【講解】較完整堆積過程（一層如圖1所示，二、三層模型如圖2所示，二層堆積在一層上，均占據(jù)圖1中頂角向左的空隙，如圖3所示，三層則在二層之上，均占據(jù)一層頂角向右的空隙，如圖4所示，第四層重復第一層【總結】4.面心立方最密堆積：配位數(shù)：12，每個晶胞含有的原子數(shù)為6，空間占有率為：74%交流探討【問題1】堆積過程中我們發(fā)現(xiàn)需要用外力才能將小球聚集起來，巨大數(shù)目的金屬原子是靠什么力聚集起來的？認真思考問題并討論閱讀課本：金屬原子是靠金屬鍵聚集起來的，金屬鍵指的是金屬離子與電子之間的強相互作用，這種作用是沒有方向性及飽和性的，這就使得金屬原子盡可能有序緊密地排列起來，到達力平衡的狀態(tài)，金屬鍵亦可幫助我們解釋金屬某些宏觀性質。這一環(huán)節(jié)通過設計問題鏈為學生創(chuàng)造利用微觀理論解釋宏觀現(xiàn)象的學習情境。利用金屬微觀結構解釋其宏觀性質，能幫助學生更好地理解化學學科本質。在熟悉的宏觀現(xiàn)象基礎上，利用微觀理論探討其背后的原因，是更深層次的思維轉換過程。該環(huán)節(jié)能幫助學生有效地在宏觀表征與微觀表征之間建立聯(lián)系，促進學生化學三重表征思維方式的形成，從而實現(xiàn)有意義的學習。【問題2】為什么金屬晶體具有許多共同的物理性質，而分子晶體及原子晶體沒有？【展示】模擬圖像學生：金屬晶體由金屬離子及電子構成，金屬離子按一定的堆積方式一層一層堆積起來，其脫落下來的電子則遍布于整個金屬離子形成的空隙中及周圍，故金屬晶體具有許多共同的物理性質。而分子晶體及原子晶體不具備自由移動的電子，其結構與金屬晶體也不同，故不具這些共同物理性質?！締栴}3】學了金屬晶體的微觀結構，你如何解釋金屬的導電性、導熱性及延展性等物理性質？【展示】模擬圖像金屬導電的原因主要是金屬晶體中有大量可自由移動的電子，在外加電場下定向移動形成電流；金屬導熱的原因主要是大量可自由移動的電子與金屬離子之間相互碰撞，迅速進行著熱交換，從而使整個金屬很快達到相同的溫度；金屬具有延展性需兩方面進行解釋，一是金屬晶體的結構，金屬晶體是金屬原子按照一定方式一層一層堆積而成的，在受到外力時，每一層可發(fā)生相對滑動；二是金屬鍵，金屬晶體在發(fā)生相對滑動后，晶體內部金屬離子與電子之間的強相互作用并沒有被破壞，即金屬鍵仍然存在，故金屬晶