高中物理 第3单元 硅酸盐矿物与硅酸盐产品教学设计 苏教版必修1.docx
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高中物理第3单元硅酸盐矿物与硅酸盐产品教学设计苏教版必修1
2019-2020年高中物理第3单元硅酸盐矿物与硅酸盐产品教学设计苏教版必修1
一、学习目标
（1）了解硅、二氧化硅、硅酸盐的存在与性质。
（2）通过对硅酸盐工业产品的了解，感受硅酸盐矿物的应用与人类文明的发展的密切关系。
（3）从传统材料到信息材料的学习，体会到“化学―人类进步的关键”,激发学习兴趣，增强学生研究、探索和发现新材料的意识。
二、重点和难点
重点：
硅酸钠、单质硅、二氧化硅的性质；硅酸盐的氧化物形式的书写。
三、设计思路
本节课从介绍我们身边的高科技材料入手，激发学生学习的兴趣。
由于本节课内容比较简单,所以采用学生自主学习与师生共同归纳总结的教学方式，以促使学生更多地参与教学过程。
最后可以通过大量的图片介绍硅酸盐产品，以揭示化学与社会发展的相互关系。
四、教学过程
【展示】含硅化合物及产品（ppt2）。
【过渡】硅在地壳中分布广泛，也是人类接触最早的元素之一。
从燧石取火到当今的单晶硅、光纤等高科技材料，人类对硅的认识从来就没有停止过。
人们最初接触的主要是传统的硅酸盐产品——陶瓷、砖瓦、水泥和玻璃。
在介绍硅酸盐工业前我们先来学习下面有关的知识。
【提问】
（1）硅元素在地壳中的含量怎样？
（2）硅元素在自然界主要有哪些存在形式？
【过渡】硅元素在自然界中广泛存在，主要是硅酸盐和二氧化硅的形式，下面我们先来了解硅酸盐的有关知识。
【展示】自然界中的一些硅酸盐的图片及化学式（ppt3）。
【讲解】硅酸盐的组成相当复杂，常改写成氧化物的形式。
【介绍】将硅酸盐化学式改写成氧化物的形式。
【板书】一、硅酸盐
【练习】（ppt4）
1．将硅酸钠（Na2SiO3）改写为氧化物形式：
（Na2O·SiO2）。
2．将滑石[Mg3（Si4O10）（OH）2]改写为氧化物形式：
（3MgO·4SiO2·H2O）。
3．将钠长石（NaAlSi3O8）改写为氧化物形式：
（Na2O·Al2O3·6SiO2）。
【过渡】在硅酸盐中，硅酸钠是极少数溶于水中的一种，用途广泛，下面我们先来学习它的有关知识。
【板书】二、硅酸钠（ppt5）
【介绍】硅酸钠是极少数可溶于水的硅酸盐中的一种，其水溶液俗称“水玻璃”，是建筑行业经常使用的一种黏合剂。
也可做防腐剂、防火剂。
【过渡】在人类社会发展的过程中，大自然馈赠给人类很多材料，如泥土、木材、石头等，但这些已远远不能满足人类社会发展的需求。
所以，人们不断地研制各种各样的新材料，以满足人类物质文明和科学技术不断发展的需要。
【设问】我们的生活越来越好,许多的家庭都购买了新的住房。
买房，对任何一个家庭来说，都是一桩大事，你们的父母少不得也要听听你们的建议说说看，从你们的角度，希望这房子至少应具备哪些基本条件呢？
【过渡】你们所提的要求，与两种硅酸盐产品——水泥和玻璃的品种和质量是分不开的。
水泥和玻璃都属于传统的硅酸盐产品。
【板书】三．传统的硅酸盐产品（ppt6）
【展示】水泥图片（ppt6）
【学生活动】阅读课本P79，并回答问题：
（1）水泥的特性
（2）水泥的主要原料
（3）水泥的用途
【板书】1．
水泥（ppt7、8）
（1）特性：
具有水硬性。
（2）工业制备：
①原料：
黏土和石灰石
②设备：
回转窑
③反应条件：
高温煅烧
④添加：
石膏（作用——调节水泥的硬化速度）。
（3）主要成分：
硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙。
【介绍】水泥以黏土和石灰石为主要原料，经研磨，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研磨成细粉就得到普通水泥。
解放前，我国的水泥生产量很小，解放后，水泥工业有了迅速的发展。
1985年，我国的水泥产量跃居世界第一位。
xx年，产量约占世界总产量的37.5%。
并且，我国的水泥制品工业发展也很迅猛，各种水泥制品被广泛使用，以代替钢材和木材。
【介绍】常见的水泥制品和用途。
（ppt9、10）
【过渡】玻璃也是硅酸盐产品。
【板书】2.玻璃（ppt11）
【播放】玻璃生产过程的视频（ppt12）
【学生活动】阅读课本P80，了解玻璃的相关内容。
【介绍】玻璃的生产过程。
【板书】2.玻璃（ppt13）
①主要性质：
无固定熔点
②原料：
纯碱、石灰石、石英
③设备：
玻璃熔炉
④反应条件：
高温
⑤成分：
Na2O·CaO·6SiO2
【介绍】几种常见的玻璃及其它们的特性和用途。
（ppt14-18）
【提问】同学们的英语水平估计要比我高，请看这句英文：
ToChinaforchina,Chinawithchina,dinnerwithchina．是什么意思呢？
（ppt19）
【提示】在英语中，China是中国，而china是瓷器的意思，将中国称为“China”是说中国是瓷器之都。
【介绍】陶瓷的起源（ppt20）和陶瓷的烧制过程。
（ppt21）
【学生活动】阅读课本P80，了解瓷器的相关内容。
【板书】3．陶瓷（ppt22）
主要原料：
粘土（其主要成分为Al2O3·2SiO2·2H2O）
【介绍】现代陶瓷的应用（ppt23、24）
【巩固练习】（ppt25）
１．水玻璃不具备的用途是（C）
A.耐酸水泥掺料B.木材防腐剂C.食品添加剂D.建筑材料黏合剂
２．下列工业生产，用石灰石作为原料的（A）
①用海水为原料生产镁，②制硅酸盐水泥，③制普通玻璃，④冶炼生铁，⑤制漂白粉。
A.①②③④⑤B.②③④⑤C.①②③⑤D.①②③④
【结束语】
本节课我们学习了含硅的传统无机非金属材料——水泥、玻璃、陶瓷的生产和用途，知道了我们的衣食住行都离不开硅，它是带来人类文明的重要元素之一。
【作业】
完成“练习与实践”：
第1、4、5题。
第3单元课时2
二氧化硅与信息材料
教学设计
一、学习目标
（1）知道二氧化硅的一些性质及硅单质的制备，了解二氧化硅和单晶硅的用途，以及与人类文明发展的密切关系。
（2）了解我国材料科学发展的成就，社会及科学技术的发展对新型材料的要求，激发学习化学的热情，提高社会责任感。
二、教学重点与难点
重点：
二氧化硅和单晶硅的应用，二氧化硅的性质。
难点：
二氧化硅的化学性质。
三、设计思路
本节课内容较贴近生活实际，所以在教学中考虑充分利用实物、模型及教科书中的彩图和插图，增强教学的直观性，激发学生的学习兴趣，本节内容较简单，可通过学生自己阅读归纳和老师评价总结的方法来认识物质的共性和个性，有利于学生对知识的记忆和掌握。
四、教学过程
【导入新课】你们平时爱看电视吗？
主持人中你们最喜欢哪一位？
【设疑】很多节目都有主持人在现场与全国各地的观众进行交流的场景，那么，声音和图像信号是如何同步及时传输到各地的呢？
又是使用了什么材料呢？
【讲述】图像信号、声音信号必须依靠光缆及时传递，让我们尽管身处不同的地方，却都能同步收看。
制光缆的主要原料是二氧化硅，下面我们首先研究二氧化硅的性质。
【投影】玛瑙、石英等图片（ppt2）
【讲述】这些物质的主要成分都是二氧化硅。
【板书】一、二氧化硅
1．存在形式：
沙子、石英、水晶、硅藻土
【设问】二氧化硅是氧化物，它是哪类氧化物？
【学生回答】酸性氧化物。
【设疑】酸性氧化物应该具有那些性质呢？
请大家根据阅读课本内容设计表格归纳二氧化硅的性质。
【板书】2．性质：
（ppt3）
性质
二氧化硅
状态
固态
硬度
大
熔沸点
很高
化学性质
与水
不反应
与碱溶液
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
与碱性氧化物
SiO2+CaOCaSiO3
【归纳】从上面的比较我们看出，SiO2性质不活泼，不与水、酸（氢氟酸除外）反应，耐高温、耐腐蚀。
但可与碱性氧化物和强碱溶液反应。
【设疑】盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞，你知道是什么原因吗？
【强调】氢氧化钠与玻璃中二氧化硅反应，生成硅酸钠，具有粘性，容易把瓶子和塞子粘住，不容易打开。
【讲述】SiO2的熔沸点很高是由它的结构决定的，它是空间网状结构。
【板书】（ppt4）
3．空间结构：
立体网状结构
结构单元：
正四面体
【介绍】SiO2用途非常广泛，可用于制作光学镜片、石英坩埚等，我们来看介绍。
（ppt5、6、7）
【过渡】我们开始讲的光导纤维也是由SiO2制取的。
二．光导纤维（ppt8）
【讲述】光导纤维，简称“光纤”，就是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的玻璃细丝。
光纤通信发展很快，全世界总量超过1亿公里。
我国在这方面起步并不算晚，1995年一年铺设了130万公里，全国已形成八横八纵的干线网。
中日海底光缆已经开通，中美海底光缆工程也已经启动。
1992年美国曾提出一项关于通信方面的计划，这就是“信息高速公路”计划，而光纤、光缆是信息高速公路的基石。
【观看】光导纤维介绍的录像。
（ppt9）
【提问】刚才录像中提到了光导纤维有哪些用途呢？
【讲述】光导纤维的应用。
（ppt10）
【过渡】光纤很神奇，下面我们再来看个神奇的图片：
用硅原子组成的两个汉字“中国”。
（ppt11）
【介绍】照片上的两个字是在硅晶体表面，通过操纵硅原子“写出”的。
“中国”两个字“笔画”的宽度约两纳米，这是目前世界上最小的汉字，说明人类已进入操纵原子的时代，目前只有中国等少数国家掌握。
我们应该为此感到自豪。
【讲述】硅常作半导体材料。
硅半导体材料的制备必须先制得高纯硅，请看制备出的硅晶体图片。
【设问】那么硅晶体又是如何制备的呢？
【板书】三、硅（ppt12）
1．硅的制备
制粗硅：
2C+SiO2Si+2CO↑
【过渡】这样制得的硅仍含有杂质，纯度不高，仍然不能满足工业生产的需要，所以要把粗硅提纯。
【板书】硅提纯：
Si+2Cl2SiCl4（400—500℃）
SiCl4+2H2Si+4HCl
【引导】晶体硅的性质又怎样呢？
请大家阅读课本82页，然后归纳一下。
【板书】2．硅的物理性质（ppt13）
灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
熔沸点高，硬度大，难溶于水。
硅晶体的导电性介于导体和绝缘体之间，是一种重要的半导体材料。
3．硅的化学性质（ppt14）
（1）常温下，性质稳定，与氧气、氯气、硝硫酸等都很难反应
（2）加热高温条件下，与氧气、氯气等反应。
Si+O2SiO2
Si+2Cl2SiCl4（液态）
4．硅的用途（ppt15、16、17）
【巩固练习】（ppt18、19、20）
1．下列关于硅和二氧化硅的性质叙述中正确的是（C）
A.常温下O2能把Si氧化成SiO2
B．SiO2是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸
C．石英、水晶、海沙的主要成分都是SiO2
D．硅通常很稳定，不溶于常见的溶液中。
2．要除去SiO2中混有的少量杂质CaCO3，最适宜的试剂是（B）
A.水B.盐酸
C.稀硫酸D.氢氧化钠溶液。
3．据xx年12月有消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”的观点。
假如硅作为一种普通使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是（D）
A.硅便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料；
B.硅的来源丰富，易开采，且可再生；
C.硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度底，容易有效控制；
D.寻找高效催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术
【结束语】这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，我们也了解到硅及其化合物在全球信息的流通、电子业的发展中充当了非常重要的角色，随着科技的发展，它们还会为人类文明的进步发挥更多的作用，创造更多的奇迹。
希望同学们努力学习，掌握更多的科学知识，研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。
【作业】1．完成“练习与实践”第2、3、6三题。
2．通过查阅资料了解硅及其化合物在生活和生产中的应用。
2019-2020年高中物理第3章1磁现象和磁场课时作业（含解析）新人教版选修3-1
1．以下说法正确的是（ ）
A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的
B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
D．磁场和电场是同一种物质
【解析】 电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极与磁极间还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是磁现象中的一种特殊物质，它的基本特点是对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用，因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其自身的特点．所以只有A正确．
【答案】 A
2．下列关于磁场的说法中，正确的是（ ）
A．磁场和电场一样，是客观存在的、性质相同的一种特殊物质
B．磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的
C．磁极与电流之间不能发生相互作用
D．磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都能通过磁场发生相互作用
【解析】 磁场和电场都是自然界客观存在的特殊物质，它们的性质不同，也不是人为规定的，磁极与磁极之间、磁极与电流、电流与电流之间均可通过磁场发生相互作用，综上所述只有D正确．
【答案】 D
3．判断两根钢条甲和乙是否有磁性，可将它们的一端靠近小磁针的N极或S极．当钢条甲靠近时，小磁针自动远离，当钢条乙靠近时小磁针自动靠近，则
（ ）
A．两根钢条均有磁性
B．两根钢条均无磁性
C．钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性
D．钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性
【解析】 磁体能吸引铁磁性物质，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，排斥的两者必然都是磁体，吸引时至少有一个是磁体．钢条甲靠近小磁针时，小磁针自动远离，说明它们相互排斥，则甲一定有磁性．当乙靠近小磁针时，它们相互吸引，这时可能有两种情况：
一是乙没有磁性，此时属于磁体与铁磁性物质相互吸引；二是乙有磁性，且与小磁针是异名磁极，此时属于异名磁极相互吸引．故D正确．
【答案】 D
4．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制启爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，如图3－1－4所示，其依据是（ ）
图3－1－4
A．磁体的吸铁性 B．磁极间的相互作用规律
C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理
【解析】 军舰被磁化，根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，当军舰接近磁性水雷时，磁体间的相互作用引起小磁针的转动，从而引爆水雷，所以选B.
【答案】 B
5．在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是（ ）
A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上
B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方
C．导线沿南北方向放置在磁针的正上方
D．导线沿东西方向放置在磁针的正上方
【解析】 把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向．
【答案】 C
6．关于地磁场的下列说法中正确的是（ ）
A．地理位置的南北极与地磁场的南北极重合
B．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理南极
C．在赤道上的磁针的N极在静止时指向地理北极
D．在北半球上方的磁针静止时与地面平行且N极指向地理北极
【解析】 地理两极与地磁两极位置不重合，且地磁N极在地理南极附近，地磁S极在地理北极附近，故A错误；不管在地球周围的任何地方，能自由转动的磁针静止时，都出现N极指向地理北极，S极指向地理南极的现象，故B错；除在赤道上空外，小磁针不与地球表面平行，在南半球N极斜向上，在北半球N极斜向下，故C对、D错．
【答案】 C
7．现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，二者相互吸引，则（ ）
A．甲有磁性，乙无磁性 B．甲无磁性，乙有磁性
C．甲、乙均无磁性D．甲、乙均有磁性
【解析】 对于磁铁，磁性最强的区域是磁极，若钢棒有磁性，其磁性最强的区域是两端，中间几乎没有磁性，由于甲的一端与乙的中部不吸引，则说明甲棒无磁性，乙的一端能吸引甲的中部，则说明乙棒有磁性，故B项正确，A、C、D三项错误．
【答案】 B
8．如图3－1－5所示为一电磁选矿机的示意图，其中M为矿石漏斗，D为电磁铁．在开矿中，所开采出的矿石有含铁矿石和非含铁矿石，那么矿石经过选矿机后，落入B槽中的矿石是________，落入A槽中的矿石是________．
图3－1－5
【解析】 含铁矿石被电磁铁D磁化吸引，故落入B槽；非含铁矿石不受D的作用，故落入A槽．
【答案】 含铁矿石 非含铁矿石
[超越自我·提升练]
9．如图3－1－6所示，质量为m的一枚大头针用细线系住，被磁铁吸引保持静止，此时线与竖直方向的夹角为θ，问：
图3－1－6
（1）能否求得此时细线的拉力？
（2）现用燃烧的火柴给大头针加热，会有何变化？
请说明原因．
【解析】
（1）大头针静止时受重力、细线的拉力和磁铁的吸引力而处于平衡状态，但由于磁铁的吸引力大小和方向不能确定，故无法求得细线的拉力．
（2）当用火柴给大头针加热时，会发现夹角θ变小甚至减小到零，原因是磁铁吸引大头针时，大头针被磁化了具有磁性，当给它加热时，大头针的磁性会减弱甚至消失，磁铁对它的吸引力减小甚至消失．
【答案】 见解析
10．在超市里，顾客可以自己在货架上挑选商品，十分方便，但如果有人想拿了东西不付钱而偷偷溜走，那么出口处的报警器马上会鸣响报警，你知道这是为什么吗？
【解析】 在超市中的每一件商品上都有一小片带磁性的商标，当经过出口时，那里的磁性探测器便检测出来并发出报警，只有当你付款后，售货员用一种特别的“消磁”装置将商标上的磁性消除，探测器才会让你把商品带出超市．
【答案】 见解析
11．关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案：
（1）取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场．
（2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极．你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正．
【解析】
（1）小磁针静止时指向某一方向，说明月球周围存在磁场．
（2）小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极．
有需改进的地方，即应做多次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向．
【答案】 见解析
12．如图3－1－7所示是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器．当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管，你能说出这种仪器的原理吗？
如果小孩不慎吞下的是易拉罐环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？
图3－1－7
【解析】 当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，仪器内的活动永久磁铁向前接触金属物品，能将铁制物品吸引，然后拉出塑料管并将物体取出．回形针是铁制的，能被磁铁吸引，而易拉罐环一般是铝制品，不能被吸引，所以回形针可以用这种仪器取出来．
【答案】 见解析
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