1、第4课观察、描述矿物(一)(一)背景和目标 第4课和第5课的活动内容是指导学生观察、描述矿物的特性。矿物和岩石不同，因此观察的角度也有所不同。由于不同矿物的化学成分或内部构造不同，因而反映出不同的物理性质和形态特征。矿物的特性具体体现在形态、颜色、条痕、光泽、透明度、发光性、硬度、解理与断口、韧性、密度、磁性、导电性、易燃性、味觉、嗅觉、触感等方面。由于学生的水平，教科书中只指导学生从颜色、条痕、软硬、光泽、透明度和形状等几个主要的方面观察和描述矿物。本课的重点是指导学生观察矿物的颜色、条痕和软硬。活动内容分为两个部分:第一部分是观察、描述矿物的颜色和条痕;第二部分是观察矿物的软硬。 科学概念
2、 .颜色、条痕、软硬是矿物的重要特性。 .有的矿物具有多种颜色，有些矿物具有相似的颜色。 .矿物的颜色、条痕、硬度是识别矿物的重要依据，矿物的条痕比矿物的外表颜色更可靠。 .矿物的硬度在一些行业具有重要作用。 过程与方法 .学习观察描述矿物颜色、软硬、条痕的方法。 .对几种矿物的颜色、软硬、条痕进行观察、比较和描述。 .在观察过程中能及时进行观察记录;对观察到的现象进行分析和解释。 情感态度价值观 .培养对矿物观察研究的兴趣。 .认识到认真、细致的观察、比较、记录、描述是十分重要的。 (二)教学准备 为小组准备:石英、长石、云母，其他几种较深色的矿物、白色瓷砖、深色瓷砖。 教师演示器材准备:矿
3、物图片或课件(如赤铁矿、褐铁矿、黄铜矿、白钨矿、蓝铜矿、硫黄、金、黄铁矿，无色、粉红、紫色、褐色(烟色)的石英晶体)。白色和深色瓷砖。(三)教科书说明本课的教学重点是指导学生学习观察、描述矿物的颜色、条痕和硬度的方法。难点是比较矿物的硬度。本节教科书内容的思路是先介绍相关知识和方法，然后指导学生操作实践。 第一部分:矿物的颜色和条痕 课文首先说明了观察矿物外表颜色的重要性，以及一些矿物的颜色;接着介绍什么是条痕，以及怎样观察矿物的条痕;然后让学生对比观察几种矿物的颜色和条痕;最后学生尝试解释观察矿物时为什么条痕比颜色更可靠。 颜色是最容易观察到的矿物特性，也是辨认矿物的重要根据之一。不同的矿物
4、有着自身独特的颜色，因此有许多矿物以颜色命名，如赤铁矿是红色的、褐铁矿是褐色的、黄铜矿是黄色的、白钨矿是灰白色的、蓝铜矿是天蓝色的、硫黄是黄色的。而有些矿物具有多种色彩。课文第72页的第一排图所示的是无色、粉红、褐色(烟色)的石英晶体，它们颜色不同是因为所含杂质不同。有些不同的矿物却具有相同的色彩，课文第72页第二排的图片是金、黄铁矿、黄铜矿，它们都具有美丽的金黄色。 条痕指的是矿物粉末的颜色，将矿物放在白色的无釉瓷板上擦划，瓷板上留下的粉末痕迹就是矿物的条痕。教科书第72页下左插图中展示了四种矿物的条痕，分别是石墨(上)、赤铁矿(下)、闪锌矿(左)和黄铁矿(右)。由于条痕可以消除杂质和其他的
5、(如矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射等)一些物理因素的影响，所以矿物条痕的颜色更加固定、可靠。比如赤铁矿的颜色有铁黑色和红褐色等，但条痕的颜色总是樱红色。 矿物条痕的颜色可以和矿物的颜色一致，比如金，其颜色和条痕都是金黄色。石墨的颜色和条痕都是黑色。矿物条痕的颜色也可以和矿物的颜色不一致，比如黄铁矿的颜色是浅铜黄色，但条痕是绿黑色。条痕对不透明矿物的鉴定很重要，而对透明矿物来说，意义不大，因为它们的条痕都是白色或近似白色。 观察几种矿物的颜色和条痕后，再比较它们的颜色和条痕是否一致。这是让学生亲身经历的观察活动。活动中，学生们会惊奇地发现:有些矿物的条痕颜色与矿物外表的颜色不一致
6、，是什么原因造成这样的不同呢?学生们可能有不同的解释。正确的解释:一是因为矿物的颜色有时是因为所含的杂质而导致的，并不是矿物本身的颜色，比如课文第72页介绍的各种颜色的石英晶体，因含不同的杂质而呈现不同的颜色，但纯净的水晶是无色透明的;二是矿物外表的颜色容易受到比如光线等一些因素的影响而发生变化，而矿物的条痕是固定不变的;三是同种矿物虽可呈现不同的颜色，但条痕的颜色一定相同，例如，褐铁矿有时为黑色，有时为黄色，而其条痕都是黄褐色，又如赤铁矿颜色有黑、红、褐等色，但它们的条痕都是樱桃红色;四是不同矿物的颜色虽然相同但条痕不一定相同，比如金、黄铁矿和黄铜矿。由于以上原因，所以观察矿物时条痕比矿物的
7、颜色更可靠。 第二部分:矿物的软硬 这部分活动的内容先是让学生们了解并学习测试矿物硬度的简单方法，然后亲身体验。课文还以资料的形式介绍了测试矿物硬度的意义，以及一些矿物的硬度。矿物抵抗刻画和磨擦的能力称为硬度。矿物的硬度比较固定，在鉴定上意义重大。通常人们确定矿物硬度的方法是用两种矿物相互刻画，即用已知硬度的矿物来确定未知矿物的硬度。做法是:选定10种矿物作为硬度试验的各级标准(摩氏硬度计)，这10种矿物的硬度由小到大排列顺序为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。测试时，用上述硬度已知的矿物去刻画未知的矿物，依据是否留下刻痕判断其硬度。如果未知矿物易碎，反过来以它
8、刻画已知矿物的平面来测试。用这种方法测试，石英硬度大约为7，长石硬度为6-6. 5，云母硬度较软为2一30在野外工作时，为了方便，人们常采用硬度代用品，即用随身物品代替摩氏硬度计的10种标准矿物。如指甲的硬度约为2. 5，铜钥匙、回形针、铁片刀的硬度约为3. 5，玻璃片的硬度约为5，小钢刀的硬度约为6,锉刀的硬度约为7。硬度小于指甲，为软;硬度大于指甲，小于小钢刀，为中;硬度大于小钢刀，为硬;有少数矿物用石英也刻不动，为极硬，这样的矿物很少见。 从小学生的实际出发，教科书介绍了两种比较矿物软硬的方法。一是在三年级材料单元学过的几种材料互相刻画的方法，告诉学生这种方法同样能比较矿物的软硬，并让学
9、生用这种方法比较石英、长石、云母的软硬。比较的结果应是:三种矿物中长石比云母硬，石英比长石硬，即最硬的是石英，最软的是云母。如果按从软到硬的顺序排序，应该是云母、长石、石英。 上面这种几种矿物相互刻画的方法有一定的局限性，只能比较某种矿物在几种矿物中的软硬情况，不能知道某种矿物在所有矿物中的硬度地位。因此教科书介绍另一种方法，即用硬度代用品来刻画所测试的矿物。硬度的等级简化为软、较软、较硬、硬。教科书选用的代用品是指甲、铜钥匙(回形针)、小钢刀，这也是地质工作者在野外常用到的测试工具。 让学生用指甲、铜钥匙(回形针)、小钢刀作为参照物来比较矿物的软硬。必须要先知道指甲、铜钥匙(回形针)、小钢刀
10、之间的硬度情况，以及如何确定最软、较软、较硬、硬几个等级。然后用它们作为判断软硬的标准，分别去刻画矿物。教科书的注释资料中，较详细地介绍了用这种方法测试矿物软硬的四个等级。软一能用指甲刻画出痕迹，较软一不能用指甲刻画出痕迹，但能用铜钥匙(回形针)刻画出痕迹，较硬一不能用铜钥匙刻画出痕迹，但能用小刀刻画出痕迹，硬一用铜钥匙、小刀都不能刻画出痕迹。 在学生明白了这种比较矿物软硬的方法后，教科书要求学生再次测试石英、长石、云母三种矿物的软硬，并把两种方法测得的结果互相比较，进一步验证上面的测试结果。测试的结果是石英、长石的硬度为硬，云母为软。如果还要区别石英和长石谁更硬一些，可以把石英和长石互相刻画
11、，也就是两种方法结合运用。 从“互相刻画”到“测试硬度等级”，是把测试的方法从学生的经验人手，然后引导到科学的方法上来，在这个过程中学生的观察测试方法得到了拓展，能力也提升了一步。(四)教学建议1.矿物的颜色和条痕。 本活动的重点是掌握观察矿物颜色和条痕的方法，并付诸于实践，知道观察矿物条痕比观察矿物的颜色更可靠。 教师应先让学生认识什么是矿物的颜色及条痕，以及怎样观察和描述。矿物的颜色比较好理解，就是矿物表面的颜色。矿物表面的颜色有的可能改变，所以鉴别时必须用新鲜断面。对颜色的描述一般用标准色谱(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)来描述;有时为了区别同种颜色，加上深浅、浓淡等副词，如深红、浅绿、淡
12、黄等;如果矿物不只是一种颜色时，可用双重的颜色表示，如黄绿、橙黄、红紫等，后者为主要颜色;还可以使用形象的实物比喻，如橘红、柠檬黄、土黄、樱红、铁灰等。 “矿物的条痕”对于学生来说是一个全新的概念，教师要演示并讲解条痕指的是矿物在瓷板上擦划时，瓷板上留下的矿物粉末的颜色，而不是矿物刻画瓷板，在瓷板上产生的刻痕。将矿物放在白色的无釉瓷板的粗糙面上擦划，瓷板上留下的粉末痕迹就是矿物的条痕。如果是浅色矿物和透明矿物，如石英等，要在深色的瓷砖上擦划。 分组实验时，要给学生准备颜色较深的不透明矿物和白色瓷砖。提醒学生在粗糙无釉面擦划。浅色矿物和透明矿物的条痕一般是白色或近似白色，在深色瓷砖的无釉面擦划比
13、较好。但对鉴别矿物没有多大的意义。判断条痕只限于硬度比瓷板小的矿物，因硬度比瓷板大的矿物擦划后所得的粉末，是瓷板的粉，而非矿物的粉末。 实验前，先让学生观察矿物的表面颜色，然后让学生猜测它们各自条痕的颜色。接着分别把这些矿物在白色瓷板上擦划，观察条痕的颜色并记录，再引导学生观察这些矿物的条痕和矿物外表的颜色是否一致。于是学生们可能会想:“为什么矿物颜色和条痕颜色会有不同”。 对这个问题，教师可先让学生根据自己的理解回答，然后补充讲解。交流后，可以让学生说说“在识别矿物时，观察矿物的条痕和观察矿物的颜色哪个更可靠一些”，除了鼓励学生自己动脑筋外，也可以启发学生在课文中寻求答案。 2.矿物的软硬。
14、 风化、裂隙、杂质等会影响矿物的硬度。所以在鉴别矿物的硬度时，要注意在矿物的新鲜断面上进行。教师在作教学准备时，要注意这个问题。 在指导学生观察矿物的软硬时，可以让学生先说说自己对矿物硬度的理解，随后指出“硬度是矿物对外界摩擦或刻画的抵抗力”。在一些行业，矿物的硬度很有意义。比如地质、建筑业上钻探机的钻头，我们平时划玻璃的玻璃刀就要用硬度最大的金刚石来做;在钟表等仪器中，快速转动的部分要用硬度稍次于金刚石的刚玉来做轴承。通过这些事例来激发学生的学习兴趣。 学生在三年级学习过用互相刻画的方法比较材料的硬度，教学时可先启发学生回忆“我们是怎样比较木头、金属、塑料的软硬的?”明确指出:这种方法同样可
15、以用来比较矿物的硬度。接着让学生亲身体验，去测试石英、长石、云母三种矿物的硬度，并把它们按从软到硬的顺序排列。 接着，教师告诉学生:我们还有另外一种测试矿物硬度的方法，这是地质工作者在野外常用的方法。即把指甲、铜钥匙(回形针)、小钢刀作为测试的工具，大家想学习吗?然后让学生通过阅读资料和讨论，自己学习、理解测试的方法。学生通过阅读和讨论是否真正弄明白了测试方法，教师要通过提问进行了解。 在让学生自行测试矿物的硬度前，教师要提醒学生注意安全。 学生用第二种方法测试并记录石英、长石、云母三种矿物的硬度后，要引导学生比较两种不同方法的测试结果是否有差异，讨论不同方法的优缺点。长石、石英的硬度相差不大，小钢刀可能都不能刻画出痕迹，如何区别它们的软硬呢，这个问题可让学生自行解决。 本课结束时，教师可以让学生总结一下:我们今天学到了哪些观察矿物的方法?告诉学生下节课还将学习其他观察矿物的方法。如果有时间可让学生看看资料页中所介绍的矿物的颜色、条痕和硬度。
