第三节　玻璃、陶瓷和水泥教学实录与评析

一、教学目标

1、了解玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料和用途，以及光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料。

2、以玻璃和陶瓷、水泥为例认识物质的组成和反应条件对性能和用途的影响

二、教学重点

玻璃、陶瓷和水泥的主要成分和生产原理

三、教学难点

玻璃、陶瓷和水泥的主要成分和生产原理

四、教学过程

第一环节

情境引导，激发欲望

展示几张玻璃、陶瓷和水泥的精美图片，激发学生关注本节课的欲望。

第二环节

组内合作，自学讨论

一、玻璃

1、原料：

（

）、

（

）和

（

）

2、反应原理：原料熔融后发生比较复杂的物理变化、化学变化

主要反应：

3、普通玻璃主要成分：

4、主要性能：不是晶体，称作玻璃态物质，

（填“有”或“无”）一定的熔点，在一定温度范围内逐渐

。

5、几种特殊玻璃

（1）硼酸盐玻璃：加入

，能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更和，可做高级化学反应容器

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（2）光学玻璃：加入

后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等

（3）有色玻璃：加入某些金属氧化物的玻璃：蓝色(Co2O3)、红色

(Cu2O)，普通玻璃一般呈淡绿色是因为

（4）钢化玻璃：普通玻璃加热软化，再急速冷却得到。它的机械强度比普通玻璃大4—6倍，抗震裂，不易破碎；一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人，用于制造汽车或火车的

等。

二、陶瓷(China) 陶都→

瓷都→

1、主要原料：（Al2O3﹒2SiO2﹒2H2O）

2、传统生产过程：（

）→（

）→（

）→（

）→（

）

3、主要特性：抗、抗、耐、、易等优点

三、水泥

1、主要原料：

和

辅助原料：石膏—作用是

2、主要设备：

3、主要成分：

(

)

(

)

(

)

4、主要性能：

（与水掺和、搅拌并经静置后很容易凝固变硬）就算在水中也能硬化

5、主要用途：建筑、修路。

如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土

水泥砂浆：

混凝土：

钢筋混凝土:

四、玻璃和陶瓷的新发展

1、光导纤维――简称：光纤

成分：

用途：在通讯技术中的运用：其优点①信息容量大②抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听③光缆质量小而且细，不怕腐蚀，铺设方便。

还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控照明等许多方面

2 .新型陶瓷---高温结构陶瓷

特点：耐

、耐

、

大、耐

、不怕

。

①氧化铝陶瓷：高纯氧化铝透明陶瓷管、氧化铝陶瓷制品

②氮化硅陶瓷（Si3N4）：特点：密度小、高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、自润滑、隔热、电绝缘等一系列优良性能。

第三环节

班内交流，确定难点

1.玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？

2.在普通釉料中加入不同的金属元素，烧制时的空气用量不同，都会影响彩釉的颜色。这对你有什么启示？

3.你认为水泥在储存和运输过程中应该注意些什么？

4.水泥的硬化需要一定的时间。查阅资料说明水泥的使用方法和注意事项

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第四环节

点拨精讲，解难释疑

[板书]

第三节

玻璃、陶瓷和水泥

一、玻璃

［投影展示］玻璃

[板书]1、生产玻璃原料：

主要反应：

成分：

[讲述］在原料中SiO2用量较大，普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2熔化在一起得到的物质主要成分是SiO2。

[板书]2、主要性能：受热软化。

［讲述］普通玻璃在高温时易软化、变形。无固定的熔、沸点。

[板书]3、几种重要的玻璃。

［讲述］（1）石英玻璃的主要成分是二氧化硅，它的膨胀系数小，不怕温度的骤然变化，而且具有很高的化学稳定性，所以是一种制作高温容器的良好材料。

（2）硼酸盐玻璃：加入B2O3，能提高玻璃的化学稳定性和降低它的热膨胀系数，从而使其更耐高温和抗化学腐蚀，可做高级化学反应容器。

（3）光学玻璃：加入PbO后制得的光学玻璃折光率高，可用来制造眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等

（4）有色玻璃：加入某些金属氧化物的玻璃，加入Co2O3的玻璃呈蓝色，加入Cu2O的玻璃呈红色，含有Fe2＋的普通玻璃呈淡绿色。

（5）钢化玻璃：普通玻璃加热软化，再急速冷却得到。它的机械强度比普通玻璃大4—6倍，抗震裂，不易破碎；一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人，用于制造汽车或火车的车窗等。

［讲述］玻璃专家们进行了深入的研究，并不断地制成有各种各样性能的特种玻璃。如石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃等。

［投影］几种玻璃的特性和用途

[阅读]陶瓷图片：

[讲述]我国早在8000年前便发明了制陶技术，是世界上最先烧造和使用陶器的国家之一。陶瓷的发明是人类科技发展史上一个重要里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为主要原料经过复杂的物理化学变化制造出的一种重要的人造材料。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”这同一种字母拼音表示。

[板书]二、陶瓷

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[提问]我国素有“瓷都”之称的地方在哪里？“陶都”之称的地方在哪里？

[回答]江西景德镇。江苏宜兴。

[板书]1、主要原料：粘土（Al2O3·2SiO2·2H2O）

[阅读]手工制造陶瓷的过程（根据图讲解）

[板书]2、手工制陶瓷过程：1．混合2．成型３．干燥４．烧结５．冷却６．陶瓷器

[展示]一外观美丽的陶瓷制品

[讲解]彩釉的初步知识：

[阅读]陶瓷种类及用途：

[板书]3、彩釉：

[讲述]使陶瓷表面光滑，不渗水，具有丰富的色彩。

[投影]釉料金属元素与彩色陶瓷

[过渡]

水泥是一种非常重要的建筑材料，下面我们学习水泥的有关知识

[板书]三、水泥

[阅读]课本63页有关水泥内容，并填写下表。

[板书] 1、水泥主要原料：粘土石灰石(石膏)适量

主要成分：硅酸三钙：3CaO·SiO2 硅酸二钙：2CaO·SiO2 铝酸三钙：3CaO·Al2O3 主要性质：水硬性

[讲述]由上表可以看出，水泥最主要的性质是水硬性。即跟水混合搅拌并静置后，很容易凝固变硬，由于水泥具有这一优良特性，被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此是水下工程必不可少的材料。

建筑用粘合剂——水泥沙浆的成分是水泥、沙子和水的混合物。混凝土是由水泥、沙子和碎石混合而成。目前，我国已成为世界上生产和使用水泥制品最多的国家。

[常识介绍]水泥的标号及钢筋混凝土。

2001年4月我国实施的水泥新标准用强度来表示水泥的不同性能。常用的硅酸水泥分为42.5、52.5、62.5三个等级。等级越高，表示水泥的性能越好。不同的建筑，对水泥的等级要求是不一样的

[板书]2、水泥的标号及钢筋混凝土。

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[过渡]近年来为适应科技发展而研制出许多新型陶瓷材料，它的化学组成已远远超出硅酸盐范围，在信息科学、航天航天、生物工程、超导研究等领域得到广泛的应用。

[板书]四、玻璃和陶瓷的发展

今天，我们主要了解其中的两种高温结构陶瓷和光导纤维。

[板书]1、光导纤维

[展示]光缆、光导纤维仪、光导纤维装饰品、玩具等。

上述物品及演示中，可以观察到：光导纤维可以传输光、图像、音乐等。当然，它的最大用途是，远距离信息传输，构建信息高速公路。还可以用于医学的肠镜、胃镜、心脏等内窥镜。

[讲述]对比光纤光缆和普通电缆。光纤光缆信息量大，每根光缆上理论上可同时通过10亿路电话。而普通电缆8管同轴电缆每条通话1800路；光纤光缆原料来源广（石英玻璃），节约有色金属。而普通光缆资源较少；光纤光缆质量小，每km27g ，不怕腐蚀，铺设方便。而普通光缆每km1.6t；光纤光缆成本低，每

km 10 000 元左右。而普通电缆每km 200 000元左右；光纤光缆性能好，抗电磁干扰保密性强

，能防窃听，不发生电辐射

……

[板书]2、高温结构陶瓷

［讲述］结构材料，是指利用其强度、硬度、韧性等机械性能制成的各种材料。以往用的最多的结构材料是金属。但现在，它却逐渐让位于高温结构陶瓷，为什么会这样呢?请大家阅

（1）氧化铝陶瓷

[展示]高压钠灯。外罩是玻璃，里面的灯管是氧化铝陶瓷，是一种高温结构材料。

高压钠灯内温度高达1400℃

，同时钠蒸气具有很强的腐蚀性。

[展示]坩埚、高温炉管。

[讲解]性能：熔点高、硬度大、透明、耐高温；用途：坩埚、高温炉管、刚玉球磨机、高压钠灯管管

（2）氮化硅陶瓷

[展示]

氮化硅陶瓷制品

说明：氮化硅陶瓷也是一种高温结构陶瓷，我国等少数先进国家，已经用它制造出来陶瓷柴油机。其优点：超硬物质，具有润滑性，耐磨性抗腐蚀性强，高温也能抗氧化。当然，还有其他高温结构材料，如碳化硼陶瓷等等。

[讲述]新型陶瓷制成的防护片能承受航天飞机发射时因摩擦产生的1600℃

以上高温，防止航天飞机铝合金外壳受热熔化，保护航天员的安全。

第五环节

随堂练习，当堂反馈

1.下列物质中属于纯净物的是

A.Na2CO3·10H2O

B.水泥

C.纯净的盐酸

D.普通玻璃

2.与普通玻璃相比具有相同组成的是

A.钢化玻璃

B.光学仪器玻璃

C.石英玻璃

D.有色玻璃

3.下列物质有固定熔点的是

A.水泥

B.玻璃

C.Na2O·SiO2D.水玻璃

4.熔融烧碱应选用的器皿是

A.石英坩埚

B.生铁坩埚

C.普通玻璃坩埚

D.陶瓷坩埚

5．下列有关材料用途的说法不正确的是

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Ａ．氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管

Ｂ．氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料

Ｃ．光导纤维可用做遥测遥控、照明等

Ｄ．氧化铝陶瓷可用做半导体材料

【学业水平测试题】

1.（2011年28题）下列饮料的包装材料属于无机非金属材料的是（

）

A．塑料瓶

B．纸盒

C．玻璃瓶

D．易拉罐

2.（2012年29题）下列物质属于有机合成材料的是（

）

A.不锈钢

B.石英

C.水泥

D.塑料

3．（2013年29题）下列物质属于无机非金属材料的是（

）

A.铝合金

B.玻璃

C.棉花

D.塑料

4．（2014年28题）石英光导纤维是信息高速公路的骨架，它属于（

）

A.金属材料

B.高分子合成材料

C.天然高分子材料

D.无机非金属材料

5．（2015年27题）下列不属于硅酸盐材料的是

A.

玻璃

B.水泥

C.

陶瓷

D.

塑料

第六环节

归纳总结，科学评价

1.

课堂小结：以上我们所讲述的，只不过是新型无机非金属材料中的点滴，在此领域中，还有许许多多的已知和未知等待我们去了解和发掘。目前，科学家们对材料的研究已由宏观进入微观。人类智慧的力量是伟大的，希望你们现在能好好学习，并在将来能有机会在材料研究的天空里大显身手，为人类最终摆脱对天然材料的依赖而作出贡献! 2.

小组评价：根据每个小组在课堂上的表现情况进行量化打分，评出最佳小组和个人。

五、作业布置：

同步作业P63-64:2、5、6、8、10、11

六、板书设计

第三节

玻璃、陶瓷和水泥

一、玻璃

1、生产玻璃原料：

主要反应：

成分：

2、主要性能：受热软化。

3、几种重要的玻璃

二、陶瓷

1、主要原料：

2、手工制陶瓷过程：

3、彩釉：

三、水泥

1、主要原料，主要成分，主要性质。

2、水泥的标号及钢筋混凝土。

四、玻璃和陶瓷的发展

1、光导纤维

2、高温结构陶瓷（1）氧化铝陶瓷（2）氮化硅陶瓷

七、教学反思

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