3.3 液晶、纳米材料与超分子教学设计

skybamboo · 发表于 5 小时前

第三章不同聚集状态的物质与性质
第3节液晶、纳米材料与超分子

通过初中阶段的学习，学生对于物质的三态（气态、液态和固态）已有一定的认识，但是对物质在三态之外还存在其他聚集状态，并无直观认识。因此。本节在物质三态的基础上，进一步介绍了液晶态、纳米材料和超分子，加强了对微观结构决定宏观性质这一内在联系的认识。为了激发学生的自主学习兴趣，本节教材主要通过"联想·质疑"栏目启发学生的思考，兼以多样的资料性栏目向学生介绍"液晶的发现""形态各异的纳米材料""超原子"和"生命中的超分于体系"等内容。教材从聚集状态的定义出发，探究其微观结构利宏观性质，再就典型物质进行介绍，展示不同聚集状态在生活、生产中的广泛应用，有利于学生了解不同类型的物质聚集状态，形成完整的知识体系，初步建立唯物辩证的结构观。

科学态度与社会责任：
知道物质除有三种基本的聚集状态外，还有液晶、纳米材料、超分子等其他聚集状态。通过认识不同状态物质的重要应用，从而认识化学技术与社会之间的相互关系。
宏观辨识与微观探析
知道液晶、纳米材料和超分子的概念及结构与性质的关系，探析物质结构对性质的影响。　

液晶、纳米材料和超分子的概念及结构与性质的关系

视频素材、课件素材、学案

【知识回顾】结合学案、回顾有关四种晶体类型的知识
【联想质疑】固态、液态、气态是物质三种最常见的聚集状态。对于固态物质来说，不管是晶体还是非晶体，物质中原子或分子相距都很近，它们只能在一定的位置上做不同程度的振动。液态物质的分子间距离比固态中的大，分子间作用力相对小，分子运动的自由度有所增加，表现出明显的流动性。至于气态物质，分子间距离显著变大，分子运动速度明显加快，体系处于高度无序状态。除了固态（包含晶体和非晶体）、液态、气态外，你或许还听说过液晶、纳米材料、超分子等物质的聚集状态，从它们的名称中，你能想象出它们有什么特点吗?
【投影】

【自主阅读】阅读教材P108-109页，认识液晶的结构及性质。

【板书】一.液晶

【讲述】在一定的温度范围内既具有液体的可流动性，又具有晶体的各向异性的物质。

【投影】

【讲述】液晶内部分子的排列沿分子长轴方向呈现出有序的排列，由此在分子长轴的平行方向和垂直方向表现出不同的性质。
【投影】

【讲述】液晶的显示功能与液晶材料内部分子的排列密切相关。在施加电压时，液晶分子能够沿电场方向排列，而移去电场后，液晶分子又恢复到原来的状态，所以液晶具有显示功能。故液晶可以制造电子手表、计算器、数字仪表、计算机显示器、电视显示屏等器材。
【投影】

【联想质疑】纳米材料具有某些与传统材料明显不同的特征，如纳米陶瓷可以具有像金属一样的柔韧性，碳纳米管的强度远超过钢，纳米金居然可以溶于水……为什么纳米材料具有如此神奇的功能?
【投影】

【阅读自学】阅读教材P110-111页，认识纳米材料的结构及性质。

【板书】二.纳米材料
【讲述】纳米材料直径为几或几十纳米的颗粒和颗粒间的界面两部分组成。通常，纳米颗粒内部具有晶状结构，原子排列有序，而界面则为无序结构。因此，纳米材料具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的独特性质。纳米材料的颗粒很小和处于界面的原子所占比例较高，使得纳米材料在光学、声学、电学、磁学、热学、力学、化学反应等方面完全不同于由微米量级或毫米量级的结构颗粒构成的材料。
【投影】

【讲述】富勒烯(C60等球碳)、石墨烯(单层石墨片)和碳纳米管是纳米材料中的“明星”，因其独特性能而具有广阔的应用前景。
【投影】

【讲述】碳纳米管是一种管状结构，它是由石墨片围绕中心轴按照一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空"微管"，根据条件的不同可以形成单壁碳纳米管或者多壁碳纳米管。碳纳米管不仅纤维长，而且具有高强度、高韧性，其强度比同体积钢的强度高 100 倍，质量却只有钢的1/6 到1/7，因而被称为"超级纤维";此外，它还具有特殊的电学、热学、光学、储氢等性能。
【投影】

【讲述】纳米材料的广泛应用促进了纳米技术的发展，而纳米技术的发展将会开创一个崭新的时代。例如，化学家已经合成出丰富多样的纳米机器，向化妆品中加入纳米颗粒可使化妆品具备防紫外线功能，在化纤布料中加入少量纳米颗粒可使化纤布料防静电，等等。
【投影】

【播放视频】神器的纳米材料
【联想质疑】微粒间相互作用都包括哪些类型?它们之间有什么相似和不同之处?这些不同的作用力对物质的性质又有怎样的影响?你能想象出分子间通过非共价键作用聚集在一起而表现出特殊的性质吗?

【阅读自学】阅读教材P112-114页，认识超分子的结构及性质。

【板书】三.超分子
【讲述】若两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。
超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。例如，DNA中两条分子链之间通过氢键的作用而组合在一起，细胞膜中的磷脂分子通过疏水端相互作用形成双层膜结构。
【投影】

【讲述】20世纪80年代，化学家发现了一类冠醚的物质，由于冠醚能与阳离子(尤其是碱金属阳离子)作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。这里，冠醚与金属离子的聚集体可以看成是一类超分子。
【投影】

【讲述】化学家合成一种分子梭，在链状分子A上同时含有两个不同的识别位点。在碱性情况下，环状分子B与带有正电荷的位点1的相互作用较强；在酸性情况下，由于位点2的烷基铵结合H＋而带正电荷，与环状分子B的作用增强。因此，通过加入酸和碱，可以实现分子梭在两个不同状态之间的切换。
【投影】

【讲述】尽管超分子不是生命组织，但它在纯粹化学和生命秩序之间形成了过渡，架起认识生命现象、进行超分子仿生、合成超分子药物的桥梁。超分子化学在生命科学领域有着广泛的应用，超分子体系在生命体中扮演着举足轻重的角色。
【投影】

【引导】通过本节课的学习，你读液晶、纳米材料、超分子有了哪些了解，请完成学案表格。
【归纳总结】液晶、纳米材料、超分子三种聚集状态的比较
【投影】

【课堂小结】

作为学生"常识性了解"的课程内容，本节课的教学设计立足于让学生"动"起来。通过学生自主阅读，认识液晶、纳米材料、超分子的结构特点、性质用途，体会结构决定性质的内在联系。条件允许的情况下可以让学生课前或课后查阅资料，进一步了解三者在生活和生产中的应用。也可以通过播放有关科技视频材料，了解液晶、纳米材料、超分子在生活中的应用以及给人类生活带来的影响，激发学生学习兴趣。

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[鲁科版] 3.3 液晶、纳米材料与超分子 教学设计

[鲁科版] 3.3 液晶、纳米材料与超分子教学设计