2024年高中化學(xué) 第4章 材料家族中的元素 第3節(jié) 復(fù)合材料教案 魯科版必修1

2024年高中化學(xué)第4章材料家族中的元素第3節(jié)復(fù)合材料教案魯科版必修1主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為2024年高中化學(xué)第4章“材料家族中的元素”中的第3節(jié)“復(fù)合材料”，以魯科版必修1為教材。教學(xué)內(nèi)容圍繞復(fù)合材料的組成、性質(zhì)、分類及應(yīng)用展開。首先，通過(guò)介紹復(fù)合材料的基本概念，使學(xué)生理解復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成的，具有優(yōu)異的綜合性能。然后，列舉常見的復(fù)合材料，如玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料等，并分析其組成、性質(zhì)和用途。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了單一材料（如金屬、無(wú)機(jī)非金屬等）的基本性質(zhì)和用途，為本節(jié)課學(xué)習(xí)復(fù)合材料打下了基礎(chǔ)。此外，學(xué)生在初中階段已接觸過(guò)簡(jiǎn)單材料的分類，對(duì)材料的分類體系有了初步認(rèn)識(shí)，有利于本節(jié)課對(duì)復(fù)合材料分類的理解。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)⒁延兄R(shí)與新知識(shí)相結(jié)合，深入理解復(fù)合材料的特性和應(yīng)用領(lǐng)域。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生以下幾方面的能力：首先，通過(guò)學(xué)習(xí)復(fù)合材料的組成、性質(zhì)及應(yīng)用，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其能夠運(yùn)用化學(xué)知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題。其次，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，使其在了解復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，能夠設(shè)計(jì)新型復(fù)合材料，為未來(lái)材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。再者，強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，使其認(rèn)識(shí)到復(fù)合材料在可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面的重要性。最后，提高學(xué)生的跨學(xué)科綜合能力，使其能夠?qū)⒒瘜W(xué)知識(shí)與工程技術(shù)等領(lǐng)域相結(jié)合，為解決實(shí)際問(wèn)題提供多元化解決方案。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠全面發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，為未來(lái)的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：復(fù)合材料的組成原理、性質(zhì)特點(diǎn)及分類方法。

難點(diǎn)：理解復(fù)合材料在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，以及如何根據(jù)需求選擇合適的復(fù)合材料。

解決辦法與突破策略：

1.對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容，采用圖文并茂的講解方式，通過(guò)具體案例展示復(fù)合材料的組成原理和性質(zhì)特點(diǎn)，使學(xué)生直觀感受其優(yōu)勢(shì)。

2.設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生分組討論并匯報(bào)不同類型復(fù)合材料的應(yīng)用案例，加深對(duì)分類方法的理解。

3.針對(duì)難點(diǎn)，引入實(shí)際問(wèn)題，如讓學(xué)生分析某一具體應(yīng)用場(chǎng)景，探討為何選擇特定類型的復(fù)合材料，從而理解其設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

4.組織實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生親手制作簡(jiǎn)單的復(fù)合材料，體驗(yàn)復(fù)合材料制備過(guò)程，從中領(lǐng)悟其性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

5.結(jié)合課本中的拓展閱讀材料，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)視野，提高對(duì)復(fù)合材料難點(diǎn)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：實(shí)驗(yàn)器材（如玻璃纖維、樹脂、碳纖維等）、多媒體設(shè)備。

2.軟件資源：教學(xué)PPT、課程教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。

3.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、課堂互動(dòng)系統(tǒng)。

4.信息化資源：數(shù)字化教學(xué)資源（如教學(xué)視頻、動(dòng)畫）、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)。

5.教學(xué)手段：講授、小組討論、實(shí)驗(yàn)操作、案例分析、互動(dòng)提問(wèn)、自主學(xué)習(xí)。教學(xué)流程本節(jié)課的教學(xué)流程分為課前、課中和課后三個(gè)階段，共計(jì)45分鐘。

1.課前（5分鐘）

（1）教師通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，要求學(xué)生了解復(fù)合材料的定義、分類及基本性質(zhì)。

（2）學(xué)生預(yù)習(xí)教材內(nèi)容，為課堂學(xué)習(xí)做好知識(shí)準(zhǔn)備。

2.課中（35分鐘）

（1）導(dǎo)入（5分鐘）

教師通過(guò)展示生活中常見的復(fù)合材料制品，如羽毛球拍、自行車架等，引導(dǎo)學(xué)生思考這些材料與傳統(tǒng)材料有何不同，激發(fā)學(xué)生興趣。

（2）自主學(xué)習(xí)（5分鐘）

學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，了解復(fù)合材料的定義、組成原理和性質(zhì)特點(diǎn)。

（3）講授與互動(dòng)（10分鐘）

a.教師通過(guò)PPT講解復(fù)合材料的組成原理、性質(zhì)特點(diǎn)及分類方法。

b.學(xué)生針對(duì)講解內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)，教師解答疑問(wèn)。

c.學(xué)生分享預(yù)習(xí)過(guò)程中了解到的復(fù)合材料應(yīng)用案例，教師點(diǎn)評(píng)并總結(jié)。

（4）實(shí)驗(yàn)操作（10分鐘）

a.教師演示如何制作簡(jiǎn)單的復(fù)合材料（如玻璃纖維增強(qiáng)塑料），并解釋實(shí)驗(yàn)原理。

b.學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察復(fù)合材料制備過(guò)程，探討性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

c.教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

（5）案例分析（5分鐘）

教師提供某一具體應(yīng)用場(chǎng)景，如航空航天領(lǐng)域，引導(dǎo)學(xué)生分析為何選擇特定類型的復(fù)合材料。

（6）小組討論（5分鐘）

學(xué)生分組討論不同類型復(fù)合材料的應(yīng)用案例，總結(jié)復(fù)合材料在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

3.課后（5分鐘）

（1）教師布置作業(yè)：讓學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，撰寫一篇關(guān)于復(fù)合材料應(yīng)用的小論文。

（2）學(xué)生通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提交作業(yè)，教師在線批改并給予評(píng)價(jià)。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

a.相關(guān)書籍：與本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的化學(xué)教材、科普書籍、復(fù)合材料專業(yè)書籍等。

b.科普文章：介紹復(fù)合材料在航空航天、汽車制造、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用的文章。

c.視頻資源：與本節(jié)課相關(guān)的教學(xué)視頻、科普講座、復(fù)合材料制備過(guò)程演示等。

d.實(shí)驗(yàn)手冊(cè)：提供更多關(guān)于復(fù)合材料制備和性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案，以供學(xué)生參考。

2.拓展建議：

a.鼓勵(lì)學(xué)生閱讀相關(guān)書籍，了解復(fù)合材料的歷史、發(fā)展趨勢(shì)以及未來(lái)前景。

b.建議學(xué)生關(guān)注科普文章，通過(guò)具體案例深入了解復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

c.組織學(xué)生觀看視頻資源，直觀感受復(fù)合材料的制備過(guò)程和性能特點(diǎn)。

d.鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探索復(fù)合材料的性質(zhì)及其影響因素，提高實(shí)踐操作能力。

e.提供學(xué)術(shù)期刊、專業(yè)網(wǎng)站等資源，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注復(fù)合材料領(lǐng)域的最新研究成果。

f.鼓勵(lì)學(xué)生參加科技競(jìng)賽、課外研究等活動(dòng)，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決。重點(diǎn)題型整理1.分析題：請(qǐng)結(jié)合復(fù)合材料的組成原理，分析以下材料的分類及特點(diǎn)。

示例材料：

（1）玻璃纖維增強(qiáng)塑料

（2）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

（3）金屬基復(fù)合材料

答案：

（1）玻璃纖維增強(qiáng)塑料屬于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐腐蝕等特點(diǎn)。

（2）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料屬于碳纖維復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐腐蝕等特點(diǎn)。

（3）金屬基復(fù)合材料以金屬為基體，加入陶瓷顆粒、纖維等增強(qiáng)體，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐磨等特點(diǎn)。

2.設(shè)計(jì)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)使用復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，并說(shuō)明選擇該材料的原因。

示例場(chǎng)景：

設(shè)計(jì)一款新能源汽車的車身結(jié)構(gòu)。

答案：

選擇碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為車身結(jié)構(gòu)材料。原因是碳纖維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低密度、優(yōu)異的耐腐蝕性和可塑性，可以提高車身結(jié)構(gòu)的安全性能、減輕車身重量，從而提高新能源汽車的續(xù)航里程。

3.討論題：請(qǐng)結(jié)合復(fù)合材料在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，討論以下案例中復(fù)合材料的選擇是否合理。

案例：

某航空航天企業(yè)在制造一款火箭的燃料儲(chǔ)罐時(shí)，選擇了金屬基復(fù)合材料。

答案：

合理。因?yàn)榻饘倩鶑?fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、良好的耐高溫性能，可以承受火箭燃料的高溫和高壓環(huán)境。同時(shí)，金屬基復(fù)合材料相較于傳統(tǒng)材料，在減輕結(jié)構(gòu)重量方面具有優(yōu)勢(shì)，有助于提高火箭的運(yùn)載能力。

4.計(jì)算題：請(qǐng)根據(jù)復(fù)合材料的性質(zhì)，計(jì)算以下結(jié)構(gòu)在使用復(fù)合材料后的重量減輕比例。

案例：

某汽車制造商計(jì)劃將一款車型的車門由鋼制更改為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

答案：

假設(shè)鋼制車門重量為20kg，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料車門重量為10kg。

重量減輕比例=（原重量-新重量）/原重量×100%

重量減輕比例=(20kg-10kg)/20kg×100%=50%

5.應(yīng)用題：請(qǐng)舉例說(shuō)明復(fù)合材料在以下領(lǐng)域中的應(yīng)用，并闡述其作用。

領(lǐng)域：

（1）建筑

（2）醫(yī)療

（3）能源

答案：

（1）建筑：復(fù)合材料在建筑領(lǐng)域可用于制作輕質(zhì)高強(qiáng)度的梁、柱等結(jié)構(gòu)件，提高建筑物的抗震性能和減輕結(jié)構(gòu)重量。例如，使用玻璃纖維增強(qiáng)塑料制作的大型屋頂結(jié)構(gòu)。

（2）醫(yī)療：復(fù)合材料在醫(yī)療領(lǐng)域可用于制造人工骨骼、支架等，具有生物相容性好、力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。例如，碳纖維復(fù)合材料制作的人工椎間盤。

（3）能源：復(fù)合材料在能源領(lǐng)域可應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電葉片、太陽(yáng)能電池板等，提高能源轉(zhuǎn)換效率。例如，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制作的風(fēng)力發(fā)電葉片，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐疲勞等特點(diǎn)。內(nèi)容邏輯關(guān)系①知識(shí)點(diǎn)梳理：

1.復(fù)合材料的定義與組成原理。

2.復(fù)合材料的性質(zhì)特點(diǎn)與分類方法。

3.復(fù)合材料在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。

4.常見復(fù)合材料的應(yīng)用案例。

②重點(diǎn)詞句：

1."復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料組成的，具有優(yōu)異的綜合性能。"

2."復(fù)合材料的分類方法包括按基體材料、增強(qiáng)材料和用途分類。"

3."復(fù)合材料在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕等方面。"

4."如碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。"

③板書設(shè)計(jì)：

1.板書標(biāo)題：復(fù)合材料第3節(jié)

-定義與組成原理

-性質(zhì)特點(diǎn)與分類

-應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與案例

2.板書左側(cè)：知識(shí)點(diǎn)框架

-基體材料、增強(qiáng)材料

-纖維增強(qiáng)、顆粒增強(qiáng)

-航空航天、汽車制造

3.板書右側(cè)：重點(diǎn)詞句

-優(yōu)異綜合性能

-輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐腐蝕

-碳纖維復(fù)合材料

板書設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，通過(guò)有序的序號(hào)和關(guān)鍵詞句，突出重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架，便于理解和記憶。教學(xué)反思在上完這節(jié)課后，我深刻地認(rèn)識(shí)到復(fù)合材料這一章節(jié)的教學(xué)既有挑戰(zhàn)，也充滿樂(lè)趣。通過(guò)與學(xué)生的互動(dòng)，我發(fā)現(xiàn)他們?cè)诶斫鈴?fù)合材料的組成原理和性質(zhì)特點(diǎn)方面存在一定難度，但同時(shí)對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用案例表現(xiàn)出濃厚的興趣。

在授課過(guò)程中，我嘗試采用多種教學(xué)手段，如講解、實(shí)驗(yàn)、案例分析等，以幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)點(diǎn)。令我欣慰的是，大部分學(xué)生能夠緊跟教學(xué)節(jié)奏，積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作。然而，我也注意到，部分學(xué)生在理解復(fù)合材料分類和應(yīng)用時(shí)仍顯得吃力，這讓我意識(shí)到在今后的教學(xué)中需要進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)方法。

首先，我將在課堂上增加更多生動(dòng)的案例，以貼近生活的方式讓學(xué)生感受到復(fù)合材料無(wú)處不在。此外，我將加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的個(gè)別輔導(dǎo)，針對(duì)他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難，提供有針對(duì)性的指導(dǎo)。

其次，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操