第四节　塑料、纤维和橡胶教案评析

选修一第三章第四节

塑料、纤维和橡胶教学设计

一、教材分析

本节教材在学生学习了金属材料（合金）、无机非金属材料（玻璃、陶瓷和水泥）等日常生活中常见的材料之后，很自然地过渡到学习有机高分子材料（塑料、纤维和橡胶）。本节主要介绍了传统的三大合成材料：塑料、合成纤维和合成橡胶，以及在航空航天、生物工程和机械工业等领域中应用日益广泛的复合材料。同时还介绍了居室装修材料的主要成分及其作用。

二、教学目标：

1、知识与技能

（1）了解塑料的结构对性质及用途的影想，知道一些常见塑料的化学成分，性能及用途。

（2）了解合成纤维种类及掌握天然纤维与合成纤维的区别方法，知道橡胶及硫化橡胶结构与用途。

2、过程与方法

（1）通过观看热塑性塑料软化过程的实验录像，了解热塑性塑料的特性，并学会判断热塑性塑料和热固性塑料。

（2）通过对各种纤维的灼烧，浸泡酸碱溶液产生的不同的现象，掌握天然纤维与合成纤维的区别方法。

3、情感态度与价值观

通过对合成材料的认识，了解化学科的发展对人类生活质量所起的积极作用，激发学习化学的兴趣。

三、教学重点和难点

教学重点：以热塑性塑料和热固性塑料以及橡胶的硫化为例，了解物质结构对性能和用途的影响，化学在提供生活材料方面的重要作用。

教学难点：认识物质的组成，结构与性质和用途的关系。

四、教学策略

介绍塑料时，重点是以热塑性塑料和热固性塑料为例，让学生了解物质的结构对性能和用途的影响，同时以列表的形式介绍了常见塑料的化学成分、性能和用途。介绍纤维和橡胶时，重点强调化学方法在制造合成纤维和合成橡胶时所起到的重要作用，并以橡胶的硫化为例进一步强化学生对物质的结构和性能、用途之间关系的认识。介绍复合材料时，则是强调不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来制造复合材料，以满足不同的需求，实际上也是在渗透物质的组成对性能和用途有很大的影响这样一个基本观念。

五、教学过程

第一课时

[引入] 日常生活中我们接触到的塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等都是合成高分子材料，简称合成材料。随着社会的发展和科技的进步，合成材料的运用越来越广泛，它们在社会生活中起了越来越重要的作用。可以说人工合成材料的出现是材料史上的一次飞跃，推动人类社会的进步。今天，我们将来学习合成材料的三大主要成员：塑料、

合成纤维、合成橡胶。

[投影]图片：

[板书]

第四节

塑料、纤维和橡胶

[学生阅读：第一部分—塑料] [教师提问] ①塑料的主要成分是什么？

②聚乙烯的组成元素是什么?它是怎样制得的?什么是单体?

③塑料分成哪两大类？各有什么性质？

④热塑性塑料和热固性塑料有哪些不同的性质？（通过“科学探究1”和对比电木的性质回答）为什么？

[学生讨论、回答问题] [教师学生共同整理]

①塑料主要成分:

树脂及添加剂（增塑剂、防老化剂）；塑料是相对分子质量很大的聚合物，往往由小分子的带有不饱和键有机物（单体）聚合而成

②聚乙烯的组成元素碳和氢，它是乙烯在催化剂和加热条件下通过发生加成聚合反应制得的，单体是乙烯

③塑料分成热塑性塑料和热固性塑料两大类，热塑性塑料特性：受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用；热固性塑料特性：在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化

。

[板书]1、塑料

（1）成分

主要反应类型

单体概念

[实验探究]在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约3g，用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和熔化的情况。熔化后立即停止加热以防分解。等冷却后固化后再加热，观察现象。

[学生]仔细观察实验，描述实验现象：熔化成可流动液体，遇冷后又变成固体。

[板书] （2）热塑性和热固性

①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。

②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。

[投影] 热塑性和热固性塑料用途

[教师演示学生观察思考]教师用力拉一下食品袋或橡皮筋，然后放松，问学生观察到什么现象？（弹性），又问为什么会具有弹性呢？（可以让学生阅读课本中有关的段落或由教师讲解）

[学生回答]在高分子化合物的结构中原子间、链节间是以共价键结合。淀粉、纤维素是C—C、C—O单键，蛋白质是C—C，C—N单键，聚乙烯是C—C单键，这些键可以自由旋转，所以高分子是蜷曲的长链，弹性就可以证明了这一点，小分子短就不会具备这种性质。

[反问]长链分子又怎样组成物质的呢？橡皮筋和硬橡皮的区别？

[讲解]

①

线型结构（直链或带支链），如淀粉、纤维素、聚乙烯等。它们分子间主要是靠分子间作用力结合。其强度是化学键和分子间力的共同表现。因此相对分子质量越大，链越长，这些作用力也越大，强度就强。这是它们不同于小分子物质的特点。

②

体型结构（网状结构），这种结构表现为链上有能够反应的官能团。高分子链之间除分子间力外，还可以产生化学键（产生交联），因而使得这类化合物具有强度高、耐磨、不易溶解等不同于线型结构高分子的性质。

橡皮筋是橡胶中（主要成份是聚异戊二烯）加了少量3%的硫，由于交联较少，仍保留有线型结构的特点，而硬橡皮则是在橡胶中加入了30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结结构。此外如酚醛树脂也是体型结构的高分子化合物。

[投影]塑料的线型结构和体型结构

热塑性塑料固态时的线型结构

热固性塑料硬化后的体型网状结构

[板书]（3）线型结构和体型结构

[教师提问]从塑料结构分析，塑料一般情况下会导电吗？

[学生回答]塑料中的原子是以共价键形成的，没有自由移动的离子。因此，在一般情况下塑料不易导电，是良好的电绝缘材料。

[教师讲解]

塑料的电绝缘性是相对的

[投影]科学视野---导电聚合物

导电聚合物是一种高分子物质，它的导电能力很强，几乎可以达到金属导电的性能。聚合物是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理，即通过氧化或还原反应移去或导入电子。

导电聚合物的研究兴起于本世纪70年代，80年代达到高潮，目前则趋于消沉。导电聚合物已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视力保护屏幕、能过滤太阳光的"智能"玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用，从而为人类在未来制造由单分子组成的晶体管和其它电子元件奠定了基础。这不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。2000年度诺贝尔化学奖即奖给对导电聚合物的发现和发展做出贡献的科学家艾伦.黑格、艾伦.克迪尔米德与白川英树。

[阅读]课本69页表3－2“几种常见塑料的性能和用途”

[板书]2、纤维和橡胶

[科学探究]1、取一小快纯棉布、羊毛织物、尼龙布，分别在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。

2、取上述材料各一小块，分别浸入10%硫酸溶液和3%氢氧化钠溶液，微热5～6分钟，取出后，用水漂洗，烘干，观察有什么变化？

填表：

纯棉布

羊毛

尼龙布

灼烧情况

受酸溶液的影响

受碱溶液的影响

[观察]1中尼龙布最易燃烧且发出难闻气味。2中

现象：棉布被腐蚀烂、羊毛植物变硬、尼龙布无变化。

[讲述]合成纤维是用石油、天然气、煤等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。它广泛用于服装、装饰和产业三大领域，它的使用性能有的已经超过了天然纤维。合成纤维缓解了粮棉争地的矛盾，满足人们对纺织品日益增长的需要，在国民经济发展中发挥愈来愈大的作用。

合成纤维的耐化学性能要比天然纤维强，如丙纶和氯纶的耐酸、耐碱性能都非常优良。目前主要有6大纶，按合成的年代先后为氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。广泛应用

于工农业生产和日常生活。

[投影]

[板书]（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等

（2）6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。

[讲述] 橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。天然橡胶就是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。橡胶行业是国民经济的重要基础产业之一。根据橡胶的性能和用途可以分为：天然橡胶，合成橡胶；合成橡胶可分为通用合成橡胶、特种合成橡胶等。硫化橡胶是指硫化过的橡胶，具有不变黏，不易折断等特质，橡胶制品大都用这种橡胶制成。硫化后生胶内形成空间立体结构，具有较高的弹性、耐热性、拉伸强度和在有机溶剂中的不溶解性等。橡胶制品绝大部分是硫化橡胶。橡胶不仅为人们提供日常生活不可或缺的日用、

医用等轻工橡胶产品，而且向采掘、交通、建筑、机械、电子等重工业和新兴产业提供各种橡胶制生产设备或橡胶部件。

[投影]

[板书] 3、橡胶

天然橡胶：性能较差，须硫化、用添加剂

合成橡胶：产量大，性能优于天然橡胶（聚丁二烯）

[小结]

第二课时

[引入]每种材料都有它的优缺点，金属材料强度大，但易被腐蚀。陶瓷材料强度大，耐高温，但脆性大。合成材料密度小，但不耐高温。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样获得这些材料呢？

[板书]二、复合材料

[阅读]复合材料定义并回答。

[板书]

1．复合材料的定义：复合材料＝基体＋增强剂

[投影]

[讲解]

玻璃钢是一种以高分子树脂为基体，以玻璃纤维为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料。通常具有耐腐蚀，抗老化，绝缘性好等特点，在管道、造船、汽车制造等领域有广泛应用。

玻璃钢坚韧，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员们，他们身上背着的微型氧气瓶，也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇及游艇。节约了不少钢材。化工厂也采用酚醛树脂的玻璃钢代替不锈钢做各种耐腐蚀设备，大大延长了设备寿俞。玻璃钢元磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷达的“视线”，又起到防护作用。

[阅读]复合材料优点

[板书] 2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。

3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。

[投影]

［讨论］未来展望：就现存问题和发展趋势，谈谈对未来材料的展望：

1.旧材料改进推广(导电塑料) 2.研制新材料(智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、热电膜、传感膜等) [调查报告]室内装饰材料与室内污染（参照课本，课下完成）

[总结] 今天我们就合成材料进行了学习，通过学习，我们可以说不仅认识到合成材料的利弊，而且同学们在近两个星期的对白色污染的调查中，很好地培养了自己的环保意识，老师希望你们人人都能成为一名优秀的“环保卫士”。