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第三章 探索生活材料 第四節(jié) 塑料、纖維和橡膠
第四節(jié)塑料、纖維和橡膠
一、教學設計
合成材料無論是在人們的衣、食、住、行，還是在現代工農業(yè)生產，或是在某些尖端科學技術領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。本節(jié)主要介紹了傳統(tǒng)的三大合成材料：塑料、合成纖維和合成橡膠，以及在航空航天、生物工程和機械工業(yè)等領域中應用日益廣泛的復合材料。
介紹塑料時，重點是以熱塑性塑料和熱固性塑料為例，讓學生了解物質的結構對性能和用途的影響，同時以列表的形式介紹了常見塑料的化學成分、性能和用途。介紹纖維和橡膠時，重點強調化學方法在制造合成纖維和合成橡膠時所起到的重要作用，并以橡膠的硫化為例進一步強
2、化學生對物質的結構和性能、用途之間關系的認識。介紹復合材料時，則是強調不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各組分材料的含量來制造復合材料，以滿足不同的需求，實際上也是在滲透物質的組成對性能和用途有很大的影響這樣一個基本觀念。
本節(jié)教學重點：以熱塑性塑料和熱固性塑料以及橡膠的硫化為例，了解物質的結構對性能和用途的影響；化學在提供生活材料方面的重要作用。
本節(jié)教學難點：認識物質的組成、結構與性能和用途的關系。
教學建議如下：
1.對于塑料，可從展示聚乙烯塑料制品（如食品保鮮膜）引入，然后利用上述樣品進行科學探究，并對比電木的特性，進而比較熱塑性塑料和熱固性塑料的性質
3、差異，在此基礎上討論兩者的結構特點。
2.對于纖維和橡膠，可從“科學探究2”入手認識合成纖維的性質，然后引導學生討論：談談你對日常生活中的纖維制品有哪些認識？介紹橡膠硫化的原理時可與熱固性塑料的體型結構進行類比。
3.可以“合成材料的功與過”為題，組織一次課堂辯論。
教學設計參考：
【教學設計1】對于塑料，可從以下問題引入：
1.聚乙烯的組成元素是什么?它是怎樣制得的?什么是單體?
2.熱塑性塑料和熱固性塑料有哪些不同的性質？（通過“科學探究1”和對比電木的性質回答）為什么？
3.從塑料的結構分析，塑料在一般情況下會導電嗎?
4.生活中你接觸到哪
4、些塑料制品？你能說出它們的化學成分嗎？
【教學設計2】采用小組研討、成果匯報的研究性學習模式進行教學。
調查研究：提前將學生分成若干研究小組（根據興趣自愿結合），如塑料小組、纖維小組、橡膠小組和復合材料小組。在教師指導下，各小組確定各自的研究重點、研究方法、成果匯報形式等，并分工實施。
課堂交流：塑料小組通過“科學探究1”介紹熱塑性塑料和熱固性塑料的性質和結構差異，展示塑料制品的圖片資料或部分實物標本。纖維及復合材料小組側重于實際應用。
歸納總結：從組成、結構→性質→用途角度進行小結。
二、活動建議
【科學探究1】
這個科學探究的主要目的是讓學生了解聚
5、乙烯塑料具有熱塑性。
聚乙烯塑料碎片受熱熔化后，應立即停止加熱以防聚乙烯塑料分解產生氣體。也可以用聚丙烯塑料代替聚乙烯塑料進行探究。
【科學探究2】
以下內容僅供參考。
【實踐活動】
提示：可查閱以下網址：
三、問題交流
【思考問題】
教科書67頁：(請思考：當加熱溫度很高時，熱固性塑料會怎么樣呢？)
提示：當加熱溫度很高時，熱固性塑料中鏈與鏈之間的共價鍵會斷裂，塑料制品就會損壞，無法繼續(xù)使用。
【學與問1】
塑料中的原子是以共價鍵結合的，沒有自由電子和能夠自由移動的離子。因此，在一般情況下塑料不易導電，是良好的電絕緣材
6、料。
這個問題的討論要和“科學視野──導電聚合物”的閱讀結合起來，使學生認識到：塑料的電絕緣性是相對的，導電聚合物的應用前景十分廣闊，科學的發(fā)展是無止境的，等等。
【學與問2】
參考：
要獲得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基礎上發(fā)展創(chuàng)新，發(fā)揮其優(yōu)勢，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是將不同性能的材料組合起來，制成復合材料，使各組分材料在性能上進行互補，同時產生某些特殊性能。由于復合材料的設計自由度很大：不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因此，復合材料是材料科學發(fā)展的必然趨勢。
7、 【思考與交流】
這個活動具有開放性。由于生活背景不同，農村地區(qū)的學生和城市的學生所得到的信息可能是不同的。對此，教師要做到心中有數，不要強求統(tǒng)一的結論，同時鼓勵學生進行交流。
居室中的每個部位裝修時可能用到多種材料。例如，地面裝修可以用復合地板，可以用實木地板，還可以用大理石或瓷磚等；衛(wèi)生間和廚房裝修時可能要用到水泥、玻璃、陶瓷、PVC板、鋁合金板、不銹鋼和大理石等材料。下表只舉了一兩個例子作簡單說明，僅供參考。
四、習題參考
1.熱塑性塑料受熱時可以熔化和塑造成型，冷卻后變成固體，加熱后又可以熔化，這個過程可以重復多次，這種受熱特性和蠟相似。熱固性塑料在制造
8、過程中受熱時能變軟，可以塑制成一定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化，這種受熱特性和雞蛋相似。
2.聚乙烯塑料屬于熱塑性塑料，具有長鏈狀的線型結構，長鏈之間是以分子間作用力結合在一起的。當提重物（或被拉扯）時，鏈與鏈之間的分子間作用力減弱，長鏈能夠移動。因此，塑料袋會變形。
塑料薄膜也屬于熱塑性塑料，從兩個不同的方向開始撕，所用的力是不同的。因為從一個方向撕時，破壞的可能是塑料內鏈與鏈之間的弱的分子間作用力，所用的力小一些；從另一個方向撕時，破壞的可能是塑料中長鏈內原子之間的強的共價鍵，所用的力大一些。
3.提示：
現在許多汽車的保險杠是用聚酯塑料或聚丙烯塑料制造的，用
9、來取代以前的鋼制保險杠。塑料保險杠具有較高的強度和剛性，以及良好的裝飾性。從安全性來看，汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護前后車體；從外觀來看，可以很自然地與車體結合在一起，具有良好的裝飾性（鋼制保險杠與車身有一段較大的間隙，好像是一件附加上去的部件，不太美觀）。另外，用塑料制造保險杠還可以減輕車的重量，同時降低成本。
這種改變給下列人士可能帶來的好處是：
(1)汽車制造商：車的外形變得美觀，能夠提高銷量；易于加工，降低成本；意外撞擊時減震作用增強，車的安全性能提高等。
(2)車主：車的重量減輕，油耗降低；汽車價格便宜；車的安全性能提高等。
(3)意外被保險杠撞到的行人：具有緩沖作用，減輕傷害等。
5.橡膠硫化以后，由線型結構變成體型結構，從而具有較高的強度、韌性、良好的彈性和化學穩(wěn)定性等，也更具有實用價值。這個例子也說明了結構對性能有很大的影響。
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