省宜賓市一中高級化學第十三周教學設計 功能高分子材料

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1、 四川省宜 市一中高 化學下期第十三周教學 人：侯 卓 核 ：范方君 課題 元 總課時 班 級 （ 類 功能高分子材料 型） 從 威 志 明的 比 道 →生活中司 空 的 象 →高科 技 航 天 事 業(yè) 的 應 用 了解功能高分子材料的 構特點、一般 →“尿不濕 ”的 構 計 → 吸水性高分子 性能及在中的作用；重點以吸水性高分 材料與 吸水性材 子材料和復合材料 例，了解其原理及

2、學 料 實 驗對 比 →?→ 重、 目 主要用途。培養(yǎng)學生用科學的方法 人 慘痛案例的反思 點 、 的意 。理 系 等一系列跌宕起伏的 的能力。 教學 ，引 學生 大膽推 、 自主 、 相 互 探 討 、 積 極 體 驗 ，感受化學的魅 力。 學 和內容 教 反 學生活 思 教學 及 程 教 活 學生活 意

3、 展示美國《 代周刊》 志封面 同學 此 很好奇、很 。 引 導 學 生 站 片。 在 一 個 寬 廣 ：同學 聽 美國《 代周刊》 同學 感 憾地 ： “沒有！” 的平臺、以全 份 志 ？它在全美乃至全球都很 新 的 視 角 看 有 待世界、看待 影響力。 周 的事物。 《 代周刊》 出世 最 大的 明，其中 “尿不濕 ”榜上有名。 展示使用 “尿不濕 ”的可 寶寶的 片。 悄悄 同學 ：你 小 候是否使 用

4、 “尿不濕 ”？ 老 同學 的 憾深表同情。 同學 相互 ，大多同學不很了 適 時 地 宣 傳 引出 ： 代尤其是城市的 幼兒使 解，個 同學似乎略知一、二。 華 人 對 航 天 用 “尿不濕 ”是再 事 業(yè) 的 杰 出 平常不 的事了。 什么 “尿不濕 ”能 獻，激起學 世 最 大的 明呢！ 生 的 民 族 自 最初是 的呢？ 豪感！ 老 肯定表 回答的同學，并 一步 學生感 高尖的航天事 居然能 激 學生 介 ： 人 的日常生活 生如此大的影

5、 高 深 科 學 的 美國在上世 六十年代初， 航天事 崛 響！ 情。 起，（展示美國從起甄 的位宇航 合 1 / 7 影），如何解決宇航員的排尿問題迫在 眉睫，華人唐鑫源成為 “尿不濕 ”的發(fā)明人，后來他被譽為美國 “太空服之父 ”。 介紹我國 “神舟號 ”、 “神舟號 ”上天 的三位航天員先后也都使用了 “尿不濕 ”。當然航天員專用 “尿不濕 ”克能吸收約克水 ，吸水性遠強于一般嬰兒使用的 “尿不濕 ”。 “尿不濕 ”是航天產品 “下凡 ”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用， 還有供特殊成人使用的， 更

6、有趣的是有些寵物也系上了 “尿不濕 ”出門溜達， 以保護公共衛(wèi)生。（圖片展示略） 資料顯示： 年，英國一次性尿布銷售利潤達億英鎊。 設想一下我們中國這樣一個人口大國，利潤有多么驚人！思考： “尿不濕 ”應具備哪些重要性能？  學生爭相回答： 培 養(yǎng) 學 生 對 ※有強吸濕能力 ——吸收大量液體 實 際 問 題 的 ※有防滲漏功能 ——不讓液體滲漏 探究興趣。 ※舒適、刺激性小 —— 適于嬰

7、兒嬌 嫩皮膚 ※便于一次性處理 —— 可以燃燒處 理或通過細菌分解等 設問： 你了解 “尿不濕 ”的結構嗎？ 若請你設計， “尿不濕 ”應分幾層？每一層材料應具有哪些性能？ 展示 “尿不濕 ”實物樣品，為了便于描述清楚，投影一次性尿布結構示意圖探討： () 襯里 功能性 “單向 ”滲水面料， 尿液滲過以后遺留水份很少，并具優(yōu)異的抗反滲能 力，與人體接觸的一面可保持相對干爽 ,避免皮膚浸泡于尿液中 。 () 外層 作為 “尿不濕 ”外層材料，必須柔軟、不透水。 拓展介紹： 美國最近 《時代周刊》 評出年最佳

8、發(fā)明：衣料類 —絕水雨傘。 傘面是由納米技術的聚脂纖維制成的，在設計上可以阻擋雨水的滲入， 輕輕一搖，使雨水絕不會在你的身上或者地板上 “安營扎寨 ”。  學生小組討論回答。 強吸水性！ 襯墊 “單向 ”襯里 外層 :柔軟、 發(fā)明者的靈感來源于對生活的細心觀察 ——“絕水 ”的過程類似于水珠、 泥土從荷花葉上滾落 ——“荷葉效應” 。 學生探究實驗： （）拆開 “尿不濕 ”，取出其中的填充物，觀察其性狀。學生觀察后發(fā) 2 / 7 

9、 通過對 “尿不 濕 ”的功能研 究 探 索 對 不 同 層 材 料 的 要求。引導學 生 從 不 同 的 角 度 看 待 事 物。 讓 學 生 了 解 最 新 的 世 界 發(fā)明，感受時 代的氣息。 絕 妙 的 發(fā) 明 及 靈 感 的 迸 發(fā)，都給人極 其 珍 貴 的 啟 示。讓學生從 科 學 發(fā) 現(xiàn) 的 過程中，體會 到 探 索 自 然 奧秘的幸福。 用 簡 易 的 定 設計者是由怎樣的靈感而發(fā)的？ 同學們一定見過荷花， 你知道她為什么能

10、“出污泥而不染 ”嗎？ 介紹： “荷葉效應 ” 。 () 襯墊 “尿不濕 ”的吸水功能主要由襯墊來承 擔，它是一種怎樣的材料？打開看一 看！ 思考： “尿不濕 ”中的填充物外觀如同棉花， 它與傳統(tǒng)吸水性的材料有何區(qū)別呢？我 們如何通過實驗來感受？ 介紹： “尿不濕 ”填充物由強吸濕力的高 聚物與纖維漿狀物混合制成， 其中的顆 粒狀物質即為高吸水性樹脂， 常用網狀 結構的聚丙烯酸鈉。 思考：（）如何由制得網狀結構的聚丙 烯酸鈉？ （）加交聯(lián)劑的目的是什么？ 圖片展示 并講解： 加水

11、 引導學生小結傳統(tǒng)吸水性的材料和高吸水性材料在性能、用途上的區(qū)別。  現(xiàn) “尿不濕 ”中的填充物外觀如同棉花。 （）實驗：比較不同材料的吸水性強弱 ① 取個裝有水的同樣大的燒杯，依 次加入適量棉花、 紙巾、海棉 、“尿不濕 ”填充物。 用玻棒攪拌使其與水充分接觸浸濕。 ② 發(fā)現(xiàn)前三個燒杯中均剩余較多 量水，用手拎出其中的棉花、 紙巾、海棉，輕輕擠壓，很易把水擠出。 ③ 迅速倒置加 “尿不濕 ”填充物的燒杯，發(fā)現(xiàn)物體呈凝膠狀，無液體流出。 ④ 仔細觀察 “尿不濕 ”填充物中含有顆粒狀物質。學生驚呼！ 學生討論合成路

12、線： 交聯(lián)劑 引發(fā)劑 網狀結 構聚 學 生 探討、得 出 結 論。 高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變 線型結構為體型結構，使其既有吸 水性而又不溶于水，耐擠壓。 小結： 傳統(tǒng)吸水性材料 吸水性高分子材料  性 對 比 實 驗 即 可 有 強 的 說服力，免去 教 材 繁 瑣 的 定量試驗。 突 出 教 材 重 點，加強學科 基礎，但又不 拘泥于教材。 過渡： 聚丙烯酸鈉的吸水性主要歸功于功能基 —，那傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？ 引導學生

13、從纖維素的結構簡式入手考慮。 結合以下圖示，講解纖維素的吸水原理。 纖維素鏈 O H O H O H O H O H 親水基 思考：強吸水能力的功能高分子材料除 O O H O H O O H 了用于 “尿不濕 ”，還有哪些用途？。H H HH H H H  種類 紙、棉布 (纖維素 )、動 聚丙烯酸鈉等 物膠、海綿、泡沫塑料 學生寫出纖維素的結構簡式如下 : 吸收與自重等

14、量或 吸收相當于自重幾 吸水性 最多幾十倍水 百倍到幾千倍水 （ ） OH C H O OH 保水性 遭受外力不擠出水 遭受外力易擠出水 6 7 2 OH n 優(yōu)異吸水性、 結論 良好吸水性 保水性 發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有 —，它是一 用 途 十分有限 驚人效益 種親水基。 學生暢所欲言， 爭相發(fā)表個人見解： 如干旱季節(jié)或沙漠地帶使土壤保 水。  用 化 學 的

15、 視 角 審 視 日 常 生 活 中 傳 統(tǒng) 材 料 的 性 能 及原理。 介紹：保水劑是一種吸水能力特強的功 能高分子材料。無毒無害，反復吸水、 釋水 ——“微型水庫 ”。同時，它還能吸 收肥料、農藥、并緩慢釋放， 增加肥效、 藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農業(yè)、 林 業(yè)、園藝、建筑等。展示相關圖片（如 右圖） 3 / 7 什么叫功能高分子材料呢？ 通 過 上 述 的 一、概念： 探 討 過 程 引 在合成高分子的主鏈或支鏈上帶有某 出 功 能 高 分 種特點官能團，使其具有特殊的功能。

16、 子 材 料 的 概 二、種類 念，讓學生有 （一） 吸水性高分子 直 觀 的 體 驗 制法： 和 深 入 的 理 （）對天然吸水性高分子材料（淀粉、 解。 纖維素）進行改性， 形成接枝共聚物 (如 與丙烯酸鈉共聚 ) （）以帶有強親水基的化合物為單體， 均聚或共聚得到親水性高聚物 —— 如 聚丙烯酸鈉（同時加入交聯(lián)劑） 。 過渡： 圖片展示： 提起吸水性高分子材料， 自然會想起隱 形眼鏡。上世紀年代發(fā)展起來的親水隱 一個學生上黑板書寫反應化學方程 形眼鏡具有特點：吸收相當于自重水，

17、式，其余同學自行練習。 才變得柔軟、透氣、舒適、戴時長。 學生結合前面剛學的網狀結構的聚 提出思考問題： 丙烯酸鈉相關知識作出分析判斷。 .制備隱形眼鏡所用的原料主要是丙烯 加入該單體的作用： 酸羥乙酯（） ，請寫出上述單體在一定 （）含有兩個雙鍵的交聯(lián)劑 條件下生成高聚物， 以成為透明的有一 （）網狀結構的吸水性聚合物 定折光率的隱形眼鏡時所發(fā)生的反應 化學方程式。 .為何在制備隱形眼鏡的過程中采用乙 二醇而不用乙醇與丙烯酸進行酯化反 應？其優(yōu)點是什么？ 老師評點練習書寫情況 . 在生產隱形眼鏡的原料中， 往往要加

18、 入一定量的下列單體， 試分析加入該單 體的作用：。 COOCH 2 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH2 OH O O HCCH 2 C CH 2 CH CH 2 CH 2 C C O CH2 CH 2 O C C CH 2 CO OCH 2 CH 2 OOC CH3 CH 3 COOCH 2 CH 2 OH COOCH 2 CH2 OH CH CH 2 C CH 2 HCCH 2 CH 3

19、 （二） 醫(yī)用高分子材料 學生思考回答： 呈現(xiàn)圖片： 第二次世界大戰(zhàn)中飛行員駕 說明某些有機玻璃有好的生物相容 駛著戰(zhàn)斗機 性。它透光性好、化學穩(wěn)定性強、 講述：偶然的發(fā)現(xiàn) 無毒、易加工成型。 可用作人工角 第二次世界大戰(zhàn)中， 飛機失事， 座艙蓋 膜 炸碎，有機玻璃碎片嵌入飛行員眼睛， 4 / 7  傳 奇 故 事 能 誘 發(fā) 學 生 對 神 奇 的 科 學 世界的向往 多年未取出，但并未引起不良反 。 明了什么？可以 醫(yī)生什么啟

20、 示？ 拓展： 功能有機高分子材料在醫(yī)學 域蓬勃 展。 片介 ： ① 人造血管、人工心 、人工膀胱、 ② 用高分子材料制成的人工皮膚（ 右 ）。 ③ ，世界首次看到人與 “人造肌肉 ” 的仿生胳膊 量比 。 智能高分子 ——使無生命的有機材料 得有了 “感 ”和 “知 ”。 列表展示： 人造器官與 高分子材料 （略） 渡：醫(yī)用高分子材料的使用 人 的 配 以 特 定 的 延年益壽作出了杰出的

21、獻。 同 一次 史 片，將 人 的慘痛教 也將 材料的 展起 學生 后者知之甚少。迫切想知道 所 敘 述 的 歷 一定的推 作用。 是怎么回事。 史 事 件 變 得 例 生 、直 、 故事 述： 美國 肯尼迪遇刺身亡 使 人 仿 佛 身 （附系列 片略） 。 其境、 的不幸遇 ， 一步促 了科學家 同學相互交流探 可能原因： 安全玻璃的研究， 也推 了 一 域 可能是 機型號不同，撞 能量 的 展。 大小不同； 分析：安全玻璃的原理。 可能是撞 大樓位置是否 要害部 在受

22、到外界 烈沖 ， 膜片能 吸收 分。 沖 能量， 不 生破碎片。 具有安全特 兩樓的 構不同 性的同 ， 有 異的隔音、 光控、 保 兩樓的材料不同 溫、隔 、防 等性能。 ?? 例 ： 比 事件 ”與 “ 事件 ” ：同學 一定知道 “ 件事 ”，你 學生回答： 知道同 生在美國的 “ 事件 ” ？ 合金 有 良的 性、機械 度 片 比： 等 ① 雄 壯 的世 大廈和高 入云的 學生回答：不是！ 帝國大廈。 學生 悟： ② 機撞向世 大廈燃氣熊熊大火。 合金 構的

23、大樓受 升溫，使整 ③“雙子樓 ”先后倒塌。 體 、熔化、解體。 述： ,霧 .一架 機意外撞向帝國大廈 第 . 后果： 造成人 生、 人受 。 第 一道 梁和部分樓板受 。 思考： 什么同 是 機撞樓， 何后 果大相徑庭？同學 知道其中的奧秘 ？ 5 / 7 合金鋼比較：兩樓的結構材料不同 世貿大廈合金鋼結構 （采用當時世界上 最先進的合金材料） 帝國大廈鋼筋水泥混凝土結構 （一種傳 統(tǒng)的復合材料） 。 思考：為什么反而世貿大廈樓毀人亡、

24、 損失慘重？ 引導考慮合金鋼本有哪些特性？ 試問：世貿大廈是被飛機撞擊后立即倒 塌的嗎？ 講述：據(jù)有關專家研究表明 “滿載油料 的飛機撞擊爆炸后產生的高溫使世貿 大廈倒塌的主要原因。 而帝國大廈遭創(chuàng)后能依然挺立， 從某個 角度說明傳統(tǒng)的復合材料依然有其優(yōu) 越性?，F(xiàn)在具有優(yōu)良性能的復合材料更 被大家所親睞。 引出：復合材料 前 后 三 次 使 .組成： 復合材料是兩種或兩種以上材 用美國《時代 料組合成的一種新型材料。 其中一種材 周刊》雜志作 料作為基體，其他材料作增強劑。 為載

25、體，目的 .特點：綜合性能超過單一材料 是 倡 導 學 生 質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕。 關注課本、課 .用途：交通工具、運動器材、宇航材 堂 以 外 的 豐 料等。 富 多 彩 的 世 實例 界。 介紹： 讓 人 在 欣 賞 美國最近《時代周刊》評出年最佳發(fā)明： 精 美 圖 片 的 安全類 同 時 產 生 對 簡潔、輕量級救生索， 能抵抗高達華氏 科 學 的 敬 仰 度的高溫， 但真正的創(chuàng)新之處還在于其 之情。 允許使用者自己控制降落速度的杠桿 裝置。 發(fā)明者： 紐約消防局 實例

26、 圖片展示：（見右） 隔熱性能極佳的陶瓷即使中心部分溫 度很高， 還可以用手拿。 學生感嘆不可 思議！ 實例 航天器、先進飛機等大量使用復合材 料。圖片展示： （見右，部分略） 小結：  布置課外作業(yè) 請學生利用課外時間對你所感興趣  促 使 學 生 對 功 能 高 分 子 6 / 7 功 物理功能 能 高 分 子 材 化學功能料  強吸水性高分子、導電高分子、高分

27、子半導體、光敏高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、液晶高分子和信息高分子材料等。 反應性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高分子催化劑、高分子藥物及智能高分子、仿生高分子等。  的某功能高分子材料作信息的收 材 料 有 個 全 集、實物的研究等。寫出你的小報 貌的了解。 告。 7 / 7