1、塑料、纤维和橡胶一、教学设计合成材料无论是在人们的衣、食、住、行，还是在现代工农业生产，或是在某些尖端科学技术领域中发挥着越来越重要的作用。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。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
2、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。本节教学重点：以热塑性塑料和热固性塑料以及橡胶的硫化为例，了解物质的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。本节教学难点：认识物质的组成、结构与性能和用途的关系。教学建议如下：1 对于塑料，可从展示聚乙烯塑料制品（如食品保鲜膜）引入，然后利用上述样品进行科学探究，并对比电木的特性，进而比较热塑性塑料和热固性塑料的性质差异，在此基础上讨论两者的结构特点。2 对于纤维和橡胶，可从“科学探究2”入手认识合成纤维的性质，然后引导学生讨论：谈谈
3、你对日常生活中的纤维制品有哪些认识？介绍橡胶硫化的原理时可与热固性塑料的体型结构进行类比。3 可以“合成材料的功与过”为题，组织一次课堂辩论。教学设计参考：【教学设计1】对于塑料，可从以下问题引入：1 聚乙烯的组成元素是什么?它是怎样制得的?什么是单体? 2 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？ 3 从塑料的结构分析，塑料在一般情况下会导电吗?4 生活中你接触到哪些塑料制品？你能说出它们的化学成分吗？【教学设计2】采用小组研讨、成果汇报的研究性学习模式进行教学。调查研究：提前将学生分成若干研究小组（根据兴趣自愿结合），如塑料小组、纤维小组、
4、橡胶小组和复合材料小组。在教师指导下，各小组确定各自的研究重点、研究方法、成果汇报形式等，并分工实施。课堂交流：塑料小组通过“科学探究1”介绍热塑性塑料和热固性塑料的性质和结构差异，展示塑料制品的图片资料或部分实物标本。纤维及复合材料小组侧重于实际应用。归纳总结：从组成、结构性质用途角度进行小结。二、活动建议【科学探究1】这个科学探究的主要目的是让学生了解聚乙烯塑料具有热塑性。聚乙烯塑料碎片受热熔化后，应立即停止加热以防聚乙烯塑料分解产生气体。也可以用聚丙烯塑料代替聚乙烯塑料进行探究。【科学探究2】以下内容仅供参考。三、问题交流【思考问题】教科书67页：(请思考：当加热温度很高时，热固性塑料会
5、怎么样呢？)提示：当加热温度很高时，热固性塑料中链与链之间的共价键会断裂，塑料制品就会损坏，无法继续使用。【学与问1】塑料中的原子是以共价键结合的，没有自由电子和能够自由移动的离子。因此，在一般情况下塑料不易导电，是良好的电绝缘材料。这个问题的讨论要和“科学视野导电聚合物”的阅读结合起来，使学生认识到：塑料的电绝缘性是相对的，导电聚合物的应用前景十分广阔，科学的发展是无止境的，等等。【学与问2】参考：要获得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基础上发展创新，发挥其优势，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是将不同性能的材料组合起来，制成复合材料，使各组分材料
6、在性能上进行互补，同时产生某些特殊性能。由于复合材料的设计自由度很大：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满足不同的需求。因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势。【思考与交流】这个活动具有开放性。由于生活背景不同，农村地区的学生和城市的学生所得到的信息可能是不同的。对此，教师要做到心中有数，不要强求统一的结论，同时鼓励学生进行交流。居室中的每个部位装修时可能用到多种材料。例如，地面装修可以用复合地板，可以用实木地板，还可以用大理石或瓷砖等；卫生间和厨房装修时可能要用到水泥、玻璃、陶瓷、PVC板、铝合金板、不锈钢和大理石等材料。下表只举了一两个例子作简单说明，仅供参考。
7、 四、习题参考1热塑性塑料受热时可以熔化和塑造成型，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，这个过程可以重复多次，这种受热特性和蜡相似。热固性塑料在制造过程中受热时能变软，可以塑制成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化，这种受热特性和鸡蛋相似。2聚乙烯塑料属于热塑性塑料，具有长链状的线型结构，长链之间是以分子间作用力结合在一起的。当提重物（或被拉扯）时，链与链之间的分子间作用力减弱，长链能够移动。因此，塑料袋会变形。塑料薄膜也属于热塑性塑料，从两个不同的方向开始撕，所用的力是不同的。因为从一个方向撕时，破坏的可能是塑料内链与链之间的弱的分子间作用力，所用的力小一些；从另一个方向撕时，破坏的可能是塑
8、料中长链内原子之间的强的共价键，所用的力大一些。3提示：现在许多汽车的保险杠是用聚酯塑料或聚丙烯塑料制造的，用来取代以前的钢制保险杠。塑料保险杠具有较高的强度和刚性，以及良好的装饰性。从安全性来看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观来看，可以很自然地与车体结合在一起，具有良好的装饰性（钢制保险杠与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件，不太美观）。另外，用塑料制造保险杠还可以减轻车的重量，同时降低成本。这种改变给下列人士可能带来的好处是：(1)汽车制造商：车的外形变得美观，能够提高销量；易于加工，降低成本；意外撞击时减震作用增强，车的安全性能提高等。(2)车主：车的重量减轻，油耗降低；汽车价格便宜；车的安全性能提高等。(3)意外被保险杠撞到的行人：具有缓冲作用，减轻伤害等。5橡胶硫化以后，由线型结构变成体型结构，从而具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等，也更具有实用价值。这个例子也说明了结构对性能有很大的影响。