人教版金属晶体教案

第三节金属晶体教案设计教师：马晓玲晶体的结构与性质【课题】第三节金属晶体【教材】普通高中课程标准实验教科书高中化学选修3【课型】新课【课时安排】一课时【教学内容】课标中的内容：•知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质•知道金属晶体的结构微粒、微粒间作用力与分子晶体、原子晶体的区别教材中的内容：本节课是人教版化学选修三第三章第三节的教学内容，是在第二章《分子结构与性质》、第三章第一节《晶体的常识》和第二节《分子晶体与原子晶体》基础上认识金属晶体。本节教学内容包含知识点主要有金属的内部结构、晶体模型、共同性质和特点、金属晶体的结构与金属性质的关系以及金属晶体的四种原子堆积模型等，需要三个课时才能完成。本节课是第一课时，主要探究金属的内部结构、晶体模型、共同性质和特点、金属晶体的结构与金属性质的关系。【教学对象分析】1、知识技能方面：学生已经学习了晶体的基本性质、晶体的特点与内部质点排列的关系等，具有一定的基本理论知识和技能知识。2、学习方法方面：上一节研究过分子晶体和原子晶体的结构和性质，已初步有了“结构决定性质”的思维理念，具有一定的学习方法基础。【设计思想】对于学生来说,虽说已在数学课上学过立体几何知识,但从未在实际当中应用过。为使学生能够准确认识晶胞的概念,教材采用了类比的方法。根据学生的认知水平,安排了学生探究等径球在平面内的不同排列方式,在此基础上,教材列举了金属晶体的六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积三种堆积方式的晶胞,并讨论了各种位置上的原子在晶胞中所占的份额。基于学生的现有水平,很难理解三种晶胞的堆积方式,特别是这三种晶胞是如何得来的,为了能让学生能够理解,本人对此作了处理,采用动态模型来完成教学。【教学目标】1知识与技能目标（1）知道金属键的涵义；（2）能用电子气理论解释金属的一些物理性质，如延展性、导电性、导热性等；（3）能运用模型研究晶体的结构；2过程与方法目标（1）通过对金属单质的物理性质异同点的比较与分析，培养学生运用理论解释实际问题的能力；（2）通过对金属晶体结构的学习与研究，培养学生观察能力，空间想像能力等3情感态度与价值观目标（1）通过对金属健、金属晶体学习与认识，激发学生探索认识微观世界的兴趣；（2）通过对金属单质物理性质的学习，进一步坚定“结构决定性质”这一研究物质性质的科学理念，形成正确的科学研究方法与科学态度。【教学重、难点】重点：金属键和电子气理论、金属晶体内原子的空间排列方式。难点：金属具有共同物理性质的解释、金属晶体内原子的空间排列方式。本节内容是在《晶体的常识》和《分子晶体与原子晶体》基础上认识金属晶体，学生已经具备了晶体和晶胞的初步知识，对微观粒子的排列也有了一定的认识，所以在平面排列和非密置层堆积的问题上，学生探究的方向明确，便于达成。本节中的难点在于密置层堆积形成的镁型和铜型的堆积方式，教师提出的探究问题正是本课的难点和重点，学生可以根据制作的模型并结合教师的多媒体展示，共同完成探究的目标。【教学方法】1、教法为了突破难点，突出重点，让学生积极参与到教学过程中，才能深刻地体会知识的形成过程和应用。所以我采用“指导发现与问题解决相结合”的方式，辅以“自主探究”的教学策略，通过设计富有驱动性的、环环相扣的问题，让学生思考、讨论、归纳，并且从实验现象自主归纳总结相应的结论。并以多媒体教学手段为辅，激发学生学习化学的兴趣。2、学法 学生在本节课中采用观察、讨论、对比、推理、总结归纳等学习方法,使学生成为课堂上的主人，体现“教师主导，学生主体”的课堂教学特点。而且在实践中让学生掌握研究化学的科学方法,培养学生实事求是的科学态度和学风。【教学媒体】PPT课件【教学流程】教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境导入新课【引入】常见的不同形状、不同原料的金属器件。【问题】为什么金属晶体具有以上共同的物理性质，而分子晶体及原子晶体没有？它们的结构有什么差异？【过渡】结构决定性质，从金属晶体的结构出发，金属是由金属原子组成的，金属原子可看成是直径相等的刚性球体，【多媒体】箱子里装有大小均匀的苹果，怎样排才装得最多？搬运时箱内的苹果不易晃动？【探究】.金属原子在平面里的紧密排列有哪些方式？这些不同的放置方式有什么特点？非密置层堆积密置层堆积配位数为4配位数为6集中注意力关注展示内容。积极思考问题，出现疑惑，并总结概括。从学生熟悉的宏观物质入手，引导学生归纳出金属共同的宏观物理性质，如（导电性、导热性及延展性等）。通过提问的方式引导学生思考问题，让学生初步有物质的宏观性质与微观结构相联系的意识，明确通过微观结构来解释宏观性质的学习目标。选择具有代表性的宏观性质为宏微观相联系的学习作铺垫。新知学习几个概念：配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻,且距离相等的微粒个数紧密堆积：微粒之间的作用力使微粒间尽可能的相互接近，使它们占有最小的空间空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数用来表示紧密堆积程度接受式学习新概念启发导疑【问题】在三维空间里，层与层之间又是怎样有规则的堆积呢？【展示】第一层小球按非密置层堆积方式固定住。第二层的第一种堆积方式是采用不同颜色的小球进行球对球堆积；第二层的另一种堆积则按球对空隙的方式采用不同颜色球进行堆积学生：（1）第二层小球的球心正对着第一层小球的球心（2）第二层小球的球心正对着第一层小球形成的空穴问题层层递进，由二维空间进入三维立体空间的排列交流展示（简单立方堆积及晶胞） （体心立方堆积及晶胞）1.简单立方堆积（Po）：配位数：6，每个晶胞含有的原子数为1，空间占有率为：52%2.体心立方堆积———钾型（碱金属）：配位数：8，每个晶胞含有的原子数为2，空间占有率为：68%利用小球模拟金属原子的堆积方式，能将晶体的微观结构可视化表征出来，从而帮助学生深刻理解金属晶体的微观结构，有效降低学习难度。而由微观结构划取晶胞内容，学生将体验如何由微观表征抽象符号表征的过程，将微观表征与符号表征联系起来进行深刻理解。启发导疑【问题】教师：在密置层堆积基础上，第二层及第三层又将如何堆积？提醒学生在堆积时应满足紧密堆积（即将沿空隙进行堆积）。根据堆积方式观察重复单元。帮助学生深刻理解金属晶体的微观结构，有效降低学习难度。合作探讨【展示】A BA B【展示】堆积方式（选择密置层一部分为研究对象，观察密置层堆积及空隙特点后，给空隙编号（左一），第二层占据第一层的1、3、5号空隙再给出第一层与第二层的球棍模型俯视图，第三层与第一层相互重叠，随后用A表示第一层B表示第二层，将其在空间中按ABAB依次拓展）。【总结】3.六方最密堆积：配位数：12，每个晶胞含有的原子数为6，空间占有率为：74%这段知识是重点也是难点，单靠学生的空间想象是很难想清楚的，所以利用多媒体课件的制作，将微观粒子宏观化，一层层进入堆积，学生根据前面的知识积累可以自己思考，也可以根据老师的多媒体展示进一步理解金属晶体中微观粒子的堆积形式。图1图2 图1图2 图3ABCA图4图5【讲解】较完整堆积过程（一层如图1所示，二、三层模型如图2所示，二层堆积在一层上，均占据图1中顶角向左的空隙，如图3所示，三层则在二层之上，均占据一层顶角向右的空隙，如图4所示，第四层重复第一层【总结】4.面心立方最密堆积：配位数：12，每个晶胞含有的原子数为6，空间占有率为：74%交流探讨【问题1】堆积过程中我们发现需要用外力才能将小球聚集起来，巨大数目的金属原子是靠什么力聚集起来的？认真思考问题并讨论阅读课本：金属原子是靠金属键聚集起来的，金属键指的是金属离子与电子之间的强相互作用，这种作用是没有方向性及饱和性的，这就使得金属原子尽可能有序紧密地排列起来，到达力平衡的状态，金属键亦可帮助我们解释金属某些宏观性质。这一环节通过设计问题链为学生创造利用微观理论解释宏观现象的学习情境。利用金属微观结构解释其宏观性质，能帮助学生更好地理解化学学科本质。在熟悉的宏观现象基础上，利用微观理论探讨其背后的原因，是更深层次的思维转换过程。该环节能帮助学生有效地在宏观表征与微观表征之间建立联系，促进学生化学三重表征思维方式的形成，从而实现有意义的学习。【问题2】为什么金属晶体具有许多共同的物理性质，而分子晶体及原子晶体没有？【展示】模拟图像学生：金属晶体由金属离子及电子构成，金属离子按一定的堆积方式一层一层堆积起来，其脱落下来的电子则遍布于整个金属离子形成的空隙中及周围，故金属晶体具有许多共同的物理性质。而分子晶体及原子晶体不具备自由移动的电子，其结构与金属晶体也不同，故不具这些共同物理性质。【问题3】学了金属晶体的微观结构，你如何解释金属的导电性、导热性及延展性等物理性质？【展示】模拟图像金属导电的原因主要是金属晶体中有大量可自由移动的电子，在外加电场下定向移动形成电流；金属导热的原因主要是大量可自由移动的电子与金属离子之间相互碰撞，迅速进行着热交换，从而使整个金属很快达到相同的温度；金属具有延展性需两方面进行解释，一是金属晶体的结构，金属晶体是金属原子按照一定方式一层一层堆积而成的，在受到外力时，每一层可发生相对滑动；二是金属键，金属晶体在发生相对滑动后，晶体内部金属离子与电子之间的强相互作用并没有被破坏，即金属键仍然存在，故金属晶