2024年高中化学 第4章 材料家族中的元素 第3节 复合材料教案 鲁科版必修1

2024年高中化学第4章材料家族中的元素第3节复合材料教案鲁科版必修1主备人备课成员教学内容分析本节课的主要教学内容为2024年高中化学第4章“材料家族中的元素”中的第3节“复合材料”，以鲁科版必修1为教材。教学内容围绕复合材料的组成、性质、分类及应用展开。首先，通过介绍复合材料的基本概念，使学生理解复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的，具有优异的综合性能。然后，列举常见的复合材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等，并分析其组成、性质和用途。

教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的学习中已经掌握了单一材料（如金属、无机非金属等）的基本性质和用途，为本节课学习复合材料打下了基础。此外，学生在初中阶段已接触过简单材料的分类，对材料的分类体系有了初步认识，有利于本节课对复合材料分类的理解。通过本节课的学习，学生能够将已有知识与新知识相结合，深入理解复合材料的特性和应用领域。核心素养目标本节课的核心素养目标旨在培养学生以下几方面的能力：首先，通过学习复合材料的组成、性质及应用，提高学生的科学探究能力，使其能够运用化学知识分析实际问题。其次，培养学生创新思维，使其在了解复合材料的基础上，能够设计新型复合材料，为未来材料科学领域的发展奠定基础。再者，强化学生的科学态度与责任，使其认识到复合材料在可持续发展、环境保护等方面的重要性。最后，提高学生的跨学科综合能力，使其能够将化学知识与工程技术等领域相结合，为解决实际问题提供多元化解决方案。通过本节课的学习，使学生能够全面发展化学学科核心素养，为未来的学术和职业生涯奠定坚实基础。重点难点及解决办法重点：复合材料的组成原理、性质特点及分类方法。

难点：理解复合材料在设计与应用中的优势，以及如何根据需求选择合适的复合材料。

解决办法与突破策略：

1.对于重点内容，采用图文并茂的讲解方式，通过具体案例展示复合材料的组成原理和性质特点，使学生直观感受其优势。

2.设计互动环节，让学生分组讨论并汇报不同类型复合材料的应用案例，加深对分类方法的理解。

3.针对难点，引入实际问题，如让学生分析某一具体应用场景，探讨为何选择特定类型的复合材料，从而理解其设计与应用中的优势。

4.组织实验活动，让学生亲手制作简单的复合材料，体验复合材料制备过程，从中领悟其性质与结构的关系。

5.结合课本中的拓展阅读材料，引导学生自主学习，拓宽知识视野，提高对复合材料难点问题的认识。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源1.硬件资源：实验器材（如玻璃纤维、树脂、碳纤维等）、多媒体设备。

2.软件资源：教学PPT、课程教材、实验指导书。

3.课程平台：校园网络教学平台、课堂互动系统。

4.信息化资源：数字化教学资源（如教学视频、动画）、在线学习平台。

5.教学手段：讲授、小组讨论、实验操作、案例分析、互动提问、自主学习。教学流程本节课的教学流程分为课前、课中和课后三个阶段，共计45分钟。

1.课前（5分钟）

（1）教师通过校园网络教学平台发布预习任务，要求学生了解复合材料的定义、分类及基本性质。

（2）学生预习教材内容，为课堂学习做好知识准备。

2.课中（35分钟）

（1）导入（5分钟）

教师通过展示生活中常见的复合材料制品，如羽毛球拍、自行车架等，引导学生思考这些材料与传统材料有何不同，激发学生兴趣。

（2）自主学习（5分钟）

学生阅读课本相关内容，了解复合材料的定义、组成原理和性质特点。

（3）讲授与互动（10分钟）

a.教师通过PPT讲解复合材料的组成原理、性质特点及分类方法。

b.学生针对讲解内容进行提问，教师解答疑问。

c.学生分享预习过程中了解到的复合材料应用案例，教师点评并总结。

（4）实验操作（10分钟）

a.教师演示如何制作简单的复合材料（如玻璃纤维增强塑料），并解释实验原理。

b.学生分组进行实验操作，观察复合材料制备过程，探讨性质与结构的关系。

c.教师巡回指导，解答学生在实验过程中遇到的问题。

（5）案例分析（5分钟）

教师提供某一具体应用场景，如航空航天领域，引导学生分析为何选择特定类型的复合材料。

（6）小组讨论（5分钟）

学生分组讨论不同类型复合材料的应用案例，总结复合材料在设计与应用中的优势。

3.课后（5分钟）

（1）教师布置作业：让学生结合本节课所学内容，撰写一篇关于复合材料应用的小论文。

（2）学生通过校园网络教学平台提交作业，教师在线批改并给予评价。教学资源拓展1.拓展资源：

a.相关书籍：与本节课教学内容相关的化学教材、科普书籍、复合材料专业书籍等。

b.科普文章：介绍复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域应用的文章。

c.视频资源：与本节课相关的教学视频、科普讲座、复合材料制备过程演示等。

d.实验手册：提供更多关于复合材料制备和性质的实验方案，以供学生参考。

2.拓展建议：

a.鼓励学生阅读相关书籍，了解复合材料的历史、发展趋势以及未来前景。

b.建议学生关注科普文章，通过具体案例深入了解复合材料在实际应用中的优势。

c.组织学生观看视频资源，直观感受复合材料的制备过程和性能特点。

d.鼓励学生自主设计实验，探索复合材料的性质及其影响因素，提高实践操作能力。

e.提供学术期刊、专业网站等资源，引导学生关注复合材料领域的最新研究成果。

f.鼓励学生参加科技竞赛、课外研究等活动，将所学知识应用于实际问题解决。重点题型整理1.分析题：请结合复合材料的组成原理，分析以下材料的分类及特点。

示例材料：

（1）玻璃纤维增强塑料

（2）碳纤维增强复合材料

（3）金属基复合材料

答案：

（1）玻璃纤维增强塑料属于纤维增强复合材料，具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点。

（2）碳纤维增强复合材料属于碳纤维复合材料，具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀等特点。

（3）金属基复合材料以金属为基体，加入陶瓷颗粒、纤维等增强体，具有高强度、高硬度、耐磨等特点。

2.设计题：请设计一个使用复合材料的实际应用场景，并说明选择该材料的原因。

示例场景：

设计一款新能源汽车的车身结构。

答案：

选择碳纤维增强复合材料作为车身结构材料。原因是碳纤维复合材料具有高强度、低密度、优异的耐腐蚀性和可塑性，可以提高车身结构的安全性能、减轻车身重量，从而提高新能源汽车的续航里程。

3.讨论题：请结合复合材料在设计与应用中的优势，讨论以下案例中复合材料的选择是否合理。

案例：

某航空航天企业在制造一款火箭的燃料储罐时，选择了金属基复合材料。

答案：

合理。因为金属基复合材料具有高强度、高模量、良好的耐高温性能，可以承受火箭燃料的高温和高压环境。同时，金属基复合材料相较于传统材料，在减轻结构重量方面具有优势，有助于提高火箭的运载能力。

4.计算题：请根据复合材料的性质，计算以下结构在使用复合材料后的重量减轻比例。

案例：

某汽车制造商计划将一款车型的车门由钢制更改为碳纤维增强复合材料。

答案：

假设钢制车门重量为20kg，碳纤维增强复合材料车门重量为10kg。

重量减轻比例=（原重量-新重量）/原重量×100%

重量减轻比例=(20kg-10kg)/20kg×100%=50%

5.应用题：请举例说明复合材料在以下领域中的应用，并阐述其作用。

领域：

（1）建筑

（2）医疗

（3）能源

答案：

（1）建筑：复合材料在建筑领域可用于制作轻质高强度的梁、柱等结构件，提高建筑物的抗震性能和减轻结构重量。例如，使用玻璃纤维增强塑料制作的大型屋顶结构。

（2）医疗：复合材料在医疗领域可用于制造人工骨骼、支架等，具有生物相容性好、力学性能优良等特点。例如，碳纤维复合材料制作的人工椎间盘。

（3）能源：复合材料在能源领域可应用于风力发电叶片、太阳能电池板等，提高能源转换效率。例如，玻璃纤维增强复合材料制作的风力发电叶片，具有轻质、高强、耐疲劳等特点。内容逻辑关系①知识点梳理：

1.复合材料的定义与组成原理。

2.复合材料的性质特点与分类方法。

3.复合材料在设计与应用中的优势。

4.常见复合材料的应用案例。

②重点词句：

1."复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的，具有优异的综合性能。"

2."复合材料的分类方法包括按基体材料、增强材料和用途分类。"

3."复合材料在设计中的应用优势主要体现在轻质、高强度、耐腐蚀等方面。"

4."如碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用。"

③板书设计：

1.板书标题：复合材料第3节

-定义与组成原理

-性质特点与分类

-应用优势与案例

2.板书左侧：知识点框架

-基体材料、增强材料

-纤维增强、颗粒增强

-航空航天、汽车制造

3.板书右侧：重点词句

-优异综合性能

-轻质、高强度、耐腐蚀

-碳纤维复合材料

板书设计应简洁明了，通过有序的序号和关键词句，突出重点知识点，帮助学生构建知识框架，便于理解和记忆。教学反思在上完这节课后，我深刻地认识到复合材料这一章节的教学既有挑战，也充满乐趣。通过与学生的互动，我发现他们在理解复合材料的组成原理和性质特点方面存在一定难度，但同时对复合材料的应用案例表现出浓厚的兴趣。

在授课过程中，我尝试采用多种教学手段，如讲解、实验、案例分析等，以帮助学生更好地理解知识点。令我欣慰的是，大部分学生能够紧跟教学节奏，积极参与课堂讨论和实验操作。然而，我也注意到，部分学生在理解复合材料分类和应用时仍显得吃力，这让我意识到在今后的教学中需要进一步调整教学方法。

首先，我将在课堂上增加更多生动的案例，以贴近生活的方式让学生感受到复合材料无处不在。此外，我将加强对学生的个别辅导，针对他们在学习过程中遇到的困难，提供有针对性的指导。

其次，我发现学生在实验操