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高中牛顿第二定律教案

发表时间:2020-11-27

第五章第二节茎的结构教案示例(二)。

学生们有一个生动有趣的课堂,离不开老师辛苦准备的教案,大家开始动笔写自己的教案课件了。用心制定好教案课件的工作计划,才能更好地安排接下来的工作!你们会写教案课件的范文吗?请您阅读小编辑为您编辑整理的《第五章第二节茎的结构教案示例(二)》,欢迎大家阅读,希望对大家有所帮助。


详细介绍:第五章第二节茎的结构教案示例(二)

教学目标

1.掌握木本植物(这里指双子叶植物中的木本植物)茎的结构及各部分的主要功能,理解草本植物(这里指单子叶植物中的草本植物)茎的结构及各部分的主要功能。理解年轮形成的道理,了解草本茎倒伏的原因及防止倒伏的措施。

2.通过用显微镜观察木本植物和草本植物茎的横切装片,进一步巩固使用显微镜的技能和在显微镜下识别生物体结构的观察能力。

3.通过分析“木本茎年轮的形成”,使学生树立生命物质的发展变化观点和内、外因辩证观点。通过介绍我国科学工作者在“抗倒伏”方面做出的贡献,弘扬他们献身科学的精神。

重点、难点分析

1.“本本植物茎的结构”是本节教学内容的重点。因为:

(1)木本植物茎的结构,可作为其它植物茎结构的代表,弄清木本茎的结构,为了解其它植物的茎奠定基础。

(2)只有掌握了木本茎的结构,才能更好地理解茎的功能和年轮形成的原因。

2.对维管束概念的理解和年轮概念的理解是本节教学内容的难点。因为:

(1)维管束是对茎结构整体而言,是茎的立体结构。它指的是:茎内,由韧皮部、形成层、本质部三部分合起来构成的结构。课本上维管束的图和茎的横切装片,都是一个平面的结构。如何使学生对维管束的理解形成立体概念,教师可参看教参,自制维管束教具加以说明,避免学生对维管束的理解形成片面性。

(2)年轮的形成是多年生木本植物茎的形成层在外界环境条件影响下进行周期性活动的结果。学生能够理解年轮是植物的生长线,但容易把年轮的概念与年轮线的概念混淆,造成理解上的误差。为了避免这种误解,教师在教学过程中应注意结合挂图、模型或自画板图配合相应的文字进行说明。准确地把握年轮的概念及年轮线的概念。

3.组织学生观察木本植物茎和草本植物茎结构的横切、纵切装片,也是教学内容的难点。因为:学生对茎结构的认识还只停留在书本和教师的挂图上,从显微镜下观察到的茎结构在认识上存在差距,需要有一个“重新认识”和“理论与实际相结合”的过程。教师在指导学生实验中,要耐心引导学生一步步地把观察到的结构特点与教科书中的挂图相结合,进一步加深对所学知识的理解和掌握。

教学过程设计

一、本课题的参考课时为二课时。

二、第一课时

1.关于引言:教师可以以复习提问的形式,从上节课所学的知识,引出茎的功能,从而导出茎的结构。也可以准备好一些种类的植物茎(2~3年生),直接提问学生:①茎是怎么发育而成的?②茎有什么作用,为什么会有这些作用?③茎的结构又是怎样的?在学生回答这问题的基础上,说明不同的植物,茎的形态虽不一样,但其基本功能却是相同的。有支持植物体、输导营养及繁殖的作用。茎的这些功能与它的结构密切相关。茎的结构究竟是怎样的,接下来,教师可以组织学生对茎的结构进行研究。

2.关于“木本植物茎的结构”的教学,应采取实验与教学同步的方法,引导学生发现问题,培养学生研究问题和解决问题的能力。

课前准备好一些植物的茎,有草本植物的茎(小麦、玉米),也有木本植物的茎(椴树、杨树、柳树)。首先用准备好的材料,使学生明确木本茎和草本茎的区别(概念)。然后再以木本茎为例进行研究。研究的方法可采取:

(1)在教师的引导下,学生按步进行。首先发给每位学生一小段(约5cm)椴树茎,让学生动手剥一剥茎的外皮,这一层是很容易剥掉的。再引导学生往里剥就不那么容易了,很硬。然后让学生用刀片或竖刀把茎横切,观察茎横切面的结构,并用解剖针扎一扎茎横断面,哪部分硬,哪部分疏松。

在学生有了感性认识后,教师可以提问:①茎的结构可以分成几部分?②最硬的结构在哪,最软的结构在哪?③为什么会这样?并组织学生讨论。

然后根据讨论的结果,教师对不清楚的问题或不易观察的结构进行补充讲解。如:关于树皮,它的结构实际上是很复杂的。韧皮部是树皮中的重要结构,它主要是由筛管和韧皮纤维组成的。教师可以用挂图或投影片说明筛管的结构,也可以自制筛管模型或画板图进行讲解。强调筛管是由许多管状的活细胞上下连接而成的。这些细胞中含有细胞核和细胞质。上下连接的两个细胞结合处叫筛板,上有许多小孔叫筛孔,筛管细胞之间靠筛孔进行物质传递,筛管是运输有机物的通道。关于韧皮纤维,可参看教材。关于木质部,可以与韧皮部进行对比讲解。导管的结构可以复习提问,由学生自己说明(第三章已讲)。木纤维的结构和功能可对比韧皮纤维,强调木纤维的坚硬、无弹性、强大支持力的特点。不同的植物茎中的木纤维和韧皮纤维的数目是不一样的。如亚麻茎中的韧皮纤维很丰富,可以用来编织亚麻布和帆布,很结实。红松的木材质地优良,耐腐蚀力较强,是建筑、车辆、造船、家具的上等优质用材。

在讲解形成层的结构和功能时,教师可以这样设间:木本植物的茎逐年生长、加粗,所以茎中肯定有些细胞具有产生新细胞的能力,那么这些细胞在哪里呢?学生可能回答不准确或不知如何回答,教师需进一步提示:具有分裂能力的细胞属于什么组织?这种组织细胞具有什么特点,经过提示,学生会想起来,分生组织的细胞特点,这样就可以在图中找到形成层的位置了。形成层的位置决定了它能不断地向外分裂产生新的韧皮部,向内分裂产生新的木质部,使茎逐年加粗。

在学生掌握了树皮。形成层、木质部后,教师给出维管束的概念,并组织学生讨论:木本植物的茎维管束呈什么状态。在讨论的基础上,教师可以用自制教具或模型(参看教参)说明维管束呈筒状。

最后,有条件的学校,可以组织学生在显微镜下观察椴树茎(或其它木本茎)的横切片,帮助学生在镜下识别茎各部分的结构特点,加深对知识的理解。如果有显微投影仪最好把椴树茎永久横切片投放到大屏幕上,引导学生认识真实的结构,并能根据这些特点判断相应的结构和位置。如判断筛管,就可以从找筛孔人手;判断髓的位置,可以从细胞特点人手:细胞体积大、壁薄、排列疏松(营养组织的特点)。也可以找碗口大小的一段木头(细点也可以)横锯开,纵锯一半如图所示,示意茎横、纵结构,并且进行对比。加深学生对茎结构的立体认识和记忆。

(2)在教师的设计下,学生发挥主动性。

课前把实验材料和用具都发给学生,课上充分发挥学生的自主权和想象力,让他们想方设法把木本植物茎的结构弄清楚。课本可以做为参考依据,教师可以作为他们中的一员,帮助出主意、想办法,并把握住学生的思路,使之朝着正确的方面进行。

当然,对学生自己不能搞清楚的结构或不易发现的问题,教师也要进行说明、解释和讲解。但要注意,学生已经搞懂的内容,教师就没有必要再重复了。

这种教学方式的好处是:①能充分调动学生的积极性、发挥学生的想象力、培养学生的动手能力。他们可以不受故有框框的限制,想方设法观察到茎的结构就可以。②经过学生自己“动脑”的操作,会更深一步地加强学生的记忆和理解。

三、第二课时:

1.第二课时开始可以让学生回忆一下上节课研究和讨论的问题,如木本茎的结构中维管束的作用?在茎的结构中有几种组织、名称?茎为什么能够长粗?形成层的活动一年四季是否都一样?在学生回答这些问题时,教师可以了解学生掌握知识的程度,并为引出新课内容奠定基础。

2.新课引言:在完成上述过程后,教师可以指着三年生木本植物茎横切图或投影片问学生:“这是几年生植物茎横切图?”(如果没有挂图和教具可看书上彩图八或寻找木菜墩)学生一般能够答对是三年生的。追问为什么?也能提到“年轮”,当再问什么是年轮,年轮是如何形成的?一般就很难说对或说准了,需要教师进一步组织学生进行讨论。

3.关于“年轮的概念与形成的原因”的教学过程,开始可组织学生讨论有关形成层的活动情况,用实物(木菜墩)或挂图、模型引导学生分析,自然而然地得出年轮的概念。同时要强调指出:年轮与年轮线不是一回事。年轮是木本植物茎横切面上的同心轮纹。每一个同心轮纹是木本茎在一年中形成的木质部。因为形成层的活动受季候的影响,春夏季所生木质部色淡而宽厚,细胞大,壁薄,称春材(早材);夏未至秋季所生木质部则色深而狭窄,细胞小,壁厚,称秋材(晚材)。当年春材与秋材逐渐过渡,组成一轮,而春材与次年秋材之间,界线明显,出现轮纹。年轮线只指春材与次年秋材之间的分明界线。根据树干基部的年轮数,可推测树木年龄。

可以告诉学生,年轮的宽度易受外界环境影响,每因气候、虫害或其他因素一年内可产生若干假年轮。热带乔木常终年生长,多不具明显的年轮。

4.关于:“草本植物茎的结构”的教学,可采取与木本植物茎结构对比的方式进行,找出相同点和不同点。

具体过程:先让学生观察草本植物茎的结构(图片、茎横切片、实物),认清茎的各部分细胞特点和结构名称。然后组织学生讨论、对比木本植物茎的结构和草本植物茎的结构的相同点和不同点。在这过程中,教师可以提出这样的问题:①草本植物的茎为何不能无限力加粗呢?②为何多数草本植物长不高呢?以便能更好地加强学生对草本植物茎结构的理解。同时可以补充说明:草本植物茎中的机械组织,除了有支持作用夕卜还有一定的柔韧性。如有的农村利用玉米秸编织成美丽的工艺品,给农民带来丰厚的收益。在农业生产方面,我国农业科学家很早就开始研究、培育优良的抗倒伏品种,避免由于机械组织的不发达,造成的粮食减产。实践证明,一般小麦的株高在80~85cm最为合适,过矮也不利于小麦的生长和结穗。有时在农作物的生长过程中,还需施加一些矮壮素(多效哇),促进茎干的粗壮。最后,可让学生整理出木本植物茎和草本植物茎在结构上的异同对照表,便于学生记忆。

茎的结构

一、木本植物茎的结构和功能(椴树)

1.树皮外侧:主要起保护作用(保护组织)

内侧:韧皮部筛管:运输有机物(输导组织)。韧皮纤维:起支持作用,有弹性(机械组织)

2.形成层向外产生新的韧皮部

向内产生新的木质部(分生组织)

3.木质部导管:运输水和无机盐(输导组织)

木纤维:起支持作用,有硬度(机械组织)。

4.髓:贮存营养物质(营养组织)。

年轮:

第一年:春材逐渐交化一个年轮

秋材界线明显,形成年轮线

第二年:春材逐渐交化一个年轮

秋材

二、草本植物茎的结构和功能(玉米)

与木本植物茎不同点1.维管束中无形成层。

2.维管束散生在薄壁细胞中.


第五章第二节茎的结构教案示例(二)

精选阅读

第五章第一节茎是由芽发育的教案示例



详细介绍:第五章第一节茎是由芽发育的教案示例

教学目标

1.了解芽的种类,理解叶芽的结构及叶芽发育。理解顶芽发育与侧芽发育的关系。

2.通过指导学生观察叶芽的结构,培养学生用科学的方法去分析问题和解决问题的能力。

3.通过分析“顶芽发育与侧芽发育的关系”,使学生树立辩证唯物主义的观点。

重点、难点分析

1.“叶芽的结构”是本节的重点知识。因为:植物的生长、发育与叶芽的结构息息相关,叶芽的结构是植物生长的基础。实际上,叶芽就是尚未展开的枝条(枝条:长有叶和芽的茎)。也就是说,茎是由叶芽发育的。只有弄清叶芽的结构,才能更好地理解茎与芽的关系,才能更好地为后续知识的掌握奠定良好的基础。

2.“叶芽的发育”是本节的难点知识。因为:叶芽的发育过程是一个相对缓慢的,动态的、变化的过程。伴随着叶芽的发育,新的枝条逐渐形成。由于时间和空间的原因,会造成一些学生理解上的困难,这就需要教师设法利用一些手段(录像、教具、动画等),克服时空带来的障碍帮助学生理解叶芽的发育过程与茎形成的关系,从而突破难点。

3.“顶芽发育与侧芽发育的关系”也是本节的一个难点知识。因为:对初一学生而言,植物体内的生长素以及生长素的浓度、作用机理,这些知识都是比较抽象而陌生的,从学生的知识基础看,理解这些知识是有一定的困难的。教师要针对书中的内容,深入浅出地讲明顶芽对侧芽抑制,产生顶端优势现象及去掉顶芽能使侧芽生长、发育的道理就可以了。

4.组织学生做“观察叶芽的结构”实验也是本节的难点内容。因为:

(1)学生经常掌握不好双面刀片的拿法,弄不好会把手划破。教师课前应把刀片的一侧用胶布包好,并告诉学生刀片的正确拿法,避免划伤手指。

(2)用刀片纵向剖开叶芽时,学生会出现“剖偏”现象,从而影响对叶芽的观察效果。教师除了做好示范外,可以多备几个叶芽,让学生多做几次,从中挑选出最完整的叶芽纵剖面。

教学过程设计

一、本课题的参考课时为一课时。

二、教学过程:

1.关于本节课的引言,教师可以根据前面已经讲过的知识,复习提问:植物体的根和叶各有什么功能。由此引出,营养物质的运输是由茎完成的。教师还可以组织学生讨论:植物体的茎是怎样产生的?启发学生得出:茎是由芽发育而成的。

2.“芽的种类”的教学,课前可准备一些枝条(杨树)、挂图或投影片,告诉学生芽有许多种类,分类的标准不一样,名称也不一样。可以组织学生讨论芽分类的标准和名称的确定。一般学生能够提到书上的两种分类标准,教师可稍加扩充,如杨树等植物的芽外有些鳞片保护着,这种芽又叫做鳞芽,没有鳞片的芽又叫做裸芽。以此说明芽的名称的多样性。教师可提示学生:顶芽有可能是叶芽也有可能是混合芽,也可能是花芽,但发育成枝条的芽,应该是叶芽或混合芽。

3.“叶芽的结构”的教学,应采取实验与教学同步的方法,这样便于学生理解和掌握所学的知识,也培养了学生学习生物学的一些基本的技能。

为了便于学生观察叶芽的纵切面,教师可以用元白菜心,制作成“叶芽纵剖教具”,用来表明叶芽各部分的结构和名称;用模型或动画投影片说明叶芽发育的过程,也可用伸缩教鞭示意叶芽伸展情况;有条件的也可给学生放录像片,进一步展示叶芽的生长、发育的全过程。明确叶芽就是枝条的雏型,其中孕育着茎的结构,茎是由芽发育的。

为了检查学生掌握的程度,教师可在黑板上画出叶芽的结构图,请学生填出图注和各部分发育的结构名称。顺着思路,可问学生:①如果把叶芽的生长点去掉,叶芽会怎样?②叶芽的各部分是不是都不能生长了?③侧芽的发育与顶芽的发育有没有关系?在学生回答这些问题后,教师可以引导学生探讨侧芽发育和顶芽发育的关系问题。

4.关于“侧芽发育和顶芽发育”的教学,可以顺着上述思路,首先引导学生讨论植物的侧芽发育与顶芽发育是否有关系。然后用生活中的一些实际例子,并配上图片或投影片等,说明顶芽生长抑制侧芽发育的现象是普遍存在的(向日葵、松树、杨树等)。最后再解释为什么会产生这种现象。植物体内产生的生长素可以促进植物生长,它主要分布于生长旺盛的地方。为什么顶芽生长会使侧芽生长缓慢,甚至停止生长呢?在解释这一现象时,要考虑到初一学生的知识水平,不要把高中的知识,搬到这里来讲,只要按照书本的内容,用最简明的语言,讲清生长素的作用和顶端优势现象产生的道理就可以。在讲解过程中,一定要说明:生长素多集中在顶芽等生长旺盛的部位,并能往下运输。在含量微少时会促进植物生长,含量稍多就会抑制植物生长。一般情况下顶芽生长素含量少生长快,侧芽生长素多生长慢或停滞。当顶芽去掉后,生长素往下运输的量减少了,侧芽处生长素含量降低,顶芽对侧芽的抑制解除,侧芽开始生长,并能发育成侧枝。侧枝上也有顶芽,同样的道理会抑制侧枝上的侧芽发育,以此类推。为了使学生能理解这一作用机理,讲解时可配合使用自制投影片、板图。讲解后还可以播放有关的动画片、录像片,使学生加深对这些较为抽象的知识的理解和掌握。

本节最后,有条件的学校,可以用多媒体手段播放一些影片或资料,说明顶端优势和整枝摘心在农业实践中和植物栽培中的广泛利用。也可以用学生熟悉的材料进行说明,使学生能够进一步理解:不同的植物根据需要的不同,可以维持顶端优势(向日葵、黄麻、松柏科植物),也可以摘心整枝,促进侧芽的大量发育,以便获得更多的花芽和果实(棉花、番茄)。

教师小结:植物的茎是由芽发育的。茎是植物体内不可缺少的结构。茎能输导营养物质,还有支持、贮藏、繁殖等功能。茎之所以有这些功能是与茎的结构有关。为下节课的内容可稍做铺垫。

小资料

1.芽的类型:

在植物学上,按照不同的标准,可将芽分成以下的类型:

2.茎的形态:

茎是植物地上部分的骨干,其上着生叶、花和果实。茎可分为节和节间两部分。

大多数植物的茎是圆柱形,这种形状最适宜于担负支持、输导和贮藏的功能。有些植物茎内的厚角组织比较集中,向外突出成棱形,如莎草科植物的茎呈三棱形;唇形科植物的茎呈四棱形;芹菜的茎为多棱形。另外,仙人掌科植物的茎为扁圆形或多角柱形。茎经常为实心的,但有的茎是中空的(如葫芦科、伞形科、菊科、禾本科的一些植物)。


第五章第一节茎是由芽发育的教案示例

第五章第三节茎对营养物质的运输和贮藏教案示例(二)



详细介绍:第五章第三节茎对营养物质的运输和贮藏教案示例(二)

教学目标

掌握茎的输导功能:导管对水、无机盐的输导,筛管对有机物的输导。知道保护树皮的意义和茎的贮藏作用。

通过探究茎通过哪部分运输水分和无机盐的实验,培养学生的观察能力和思维能力,以及对实验设计思路的理解和标记法原理的理解能力。

通过对有关实验的过程、现象的观察和分析,培养学生实事求是的科学态度和不断探求新知的精神。利用环割主干树皮导致的后果,对学生进行热爱生命、保护环境的思想教育。

教学重点

通过对探究实验结果的分析,得出科学的结论。

教学难点

有关有机物输导的结论。

实验材料用具

海桐带叶的枝条及茎的横切面、锥形瓶、清水、红墨水。

教具准备

藕、马铃薯。

教学方法

实验、讨论与探究相结合。

课时安排

1课时

--

本课从发放海桐茎的横切面,师生共同复习茎、特别是木本茎的结构入手,为“探究茎对水和无机盐的运输”实验结果的对比分析埋下伏笔。由此过渡到对茎功能的概述,从而展开本课内容。

茎对水和无机盐的运输内容,首先要交代清楚实验过程,帮助学生理解实验设计的思路、特别是红墨水的标记作用。然后将显示实验结果的仅有木质部被染红的海桐横切面发给同学,大家一起把先后发放的两个横切面作比较、分析,得出“木质部中的导管具有运输水、无机盐的功能”这一结论。在此基础上再介绍另一种实验设计的思路,启发同学的发散性思维,达到殊途同归的效果。

有机物在茎内的运输是本节的难点,教学中采用分析课本实验和联系生活中的实际(如栓铁丝的树干也会长“瘤”等)帮助同学理解,并通过上一实验中采用的对比法和标记法(课本上的注释)进行推理,得出有机物是通过筛管运输的结论。为了使同学加深理解,将课后动动脑的第二题“果树开花后,如果环割一个结果枝条(有较多叶子和一个幼果)下部的树皮,将对这个枝条的结果产生什么影响?”作为问题让同学讨论,以巩固对难点的突破。

植物制造的有机物除了供应给植物本身生长发育外,多余的都被贮藏在各个器官中,茎的薄壁细胞(如髓等)也能贮藏营养,还有的变态茎更是营养物质的“仓库”。教师通过演示有关的实物标本,引导学生联系实际,帮助他们从多个侧面观察和理解问题。

教学过程:

知识要点
师生活动
过程说明
第三节茎对营养物质的运输和贮藏
发放横切的海桐小段茎。

教师引导同学从维管束的构成去复习茎的结构。

由两位同学分别在黑板上写出韧皮部和木质部的组成。

问题:维管束为什么是茎的主要部分呢?

观察、复习。

思考与回答问题。

导入新课。

一、茎对水和无机盐的运输

通过茎里木质部中的导管向上运输。
观察下端插入红墨水的海桐枝条。

了解实验的设计思路和步骤。

分发浸入红墨水茎横切成的小段进行观察、思考,并与上课初发给的海桐茎进行对比。

同学发表自己的研究成果,并阐述理由。

师生达成共识。

教师介绍另一种实验设计思路及其特点,启发学生的发散性思维。
理解红墨水的标记作用。

观察、对比实验现象,思索形成原因,培养观察能力和思维能力。

讨论、探究。

倡导创新精神。

二、茎对有机物的运输

通过茎里韧皮部中的筛管向下运输。
了解环割一圈树皮茎的后遗症---切口上方形成瘤状物的实验现象,及其对原因的解释。

讨论生活中铁丝拴在树干上后形成节瘤的类似现象,从而支持课本上的结论。

探讨课外读中“果树开花后,如果环剥一个结果枝条(有较多叶和一个幼果)下部的树皮,将对这个枝条的结果产生什么影响?”这一问题。

同学发表见解。

共识:这个果实将长得较好。

讨论树干被环割树皮的严重后果,认识珍惜生命的意义。
联系树皮内韧皮部的结构,理解对实验现象产生原因的解释。

培养学生理论联系实际的学风。

举一反三,加深理解。

进行保护环境意识的教育。


三、茎对营养物质的贮藏
教师演示贮藏着较多营养的茎的有关实物标本。

同学联系生活实际进行思考,较全面地了解茎的功能。
了解茎功能的多样性。

学会从多个侧面观察和理解问题。
几位同学畅谈一下本节课的收获。
复习、深化有关知识和理念。
布置作业


第五章第三节茎对营养物质的运输和贮藏教案示例(二)

第五章第二节铁的冶炼合金沪教化学教案


教案课件是每个老师工作中上课需要准备的东西,是认真规划好自己教案课件的时候了。此时就可以对教案课件的工作做个简单的计划,新的工作才会如鱼得水!适合教案课件的范文有多少呢?小编特地为大家精心收集和整理了“第五章第二节铁的冶炼合金沪教化学教案”,供您参考,希望能够帮助到大家。

第二节铁的冶炼合金

教学目标:

1、了解从铁矿石中将铁还原出来的方法;

2、知道生铁和钢等重要的合金,认识加入其他元素可以改善金属特性的重要作用;

3、认识金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用。

过程与方法:

1、通过对工业上铁的冶炼原理的探讨与研究,培养学生运用知识于实际生活的能力;

2、提高学生分析和解决实际问题的能力及创新思维能力。

情感态度与价值观:

1、通过对钢铁、青铜等合金知识的介绍,培养学生的爱国主义情感;

2、通过对冶铁原理的分析,培养学生安全操作意识和良好的环保意识。

重点难点:

铁的冶炼原理;合金及合金的物理特性;工业炼铁的化学原理。

【教学设计思路】:

一、铁的冶炼

从你所了解的钢铁知识入手

如何从铁矿石中提取铁?

CO还原Fe2O3的化学原理

工业炼铁的设备及过程

【教学过程】:

1、地壳中铁的含量在金属中居于第几位?自然界中铁元素以何种形式存在?

2、你知道的铁矿石有哪些?我国的铁矿主要分布在哪些地区?

3、就你所知的历史知识,你知道我国劳动人民早在什么时期就发明了炼铁和使用铁器了?

4、人类冶炼最多、在生产生活中应用最广泛的金属是什么?

引导学生从地壳中铁的含量,自然界中铁元素的存在形式,我国铁矿的类型及基地分布情况等方面进行讨论。

既然铁在日常生活和国民生产中的地位如此重要,那么,我们有必要了解和掌握以铁矿石为原料冶炼出铁的反应原理及过程。

【教师引导】

今天我们以主要成分为Fe2O3的赤铁矿为例,来学习研究如何实现铁的冶炼。对比Fe2O3与Fe组成上的区别,请大胆假设,如何实现从Fe2O3到Fe的转变。

Fe2O3与Fe的组成上均含有Fe元素,不同之处在于Fe少了O元素,要使Fe2O3转变为Fe,可从下列方面入手:

(1)可在一定条件下,使Fe2O3直接失氧,转变为铁;

(2)可加入某类物质,让其与Fe2O3中的O元素结合,主动夺取Fe2O3中的“O”元素,使Fe2O3转变为金属Fe。

评析:

(1)对于活动性比较活泼的金属(如Na、K、Mg、Al等)很难从其矿物中提取出来,为了得到它们,可采用电解的方式直接将它们分解,引读P120“拓宽视野”。金属Fe的活动性不是很强,一般不采用这种方式。

(2)冶炼金属铁,可选择加入其他易得氧的物质与Fe2O3反应,以夺氧的方式还原Fe2O3。

引导:我们以前所学过和接触的物质中,哪些可以和“O”结合,形成新的物质?

Mg、H2、C、CO、P、Cu等物质可实现以上变化。

MgMgOH2H2OCCO2

PP2O5CuCuOCOCO2

引导:从理论上讲,这些物质都可以实现所需转变,但从经济效益、环境保护、人体健康及安全角度出发,我们一般选择C或CO。现以CO为例,探讨铁的冶炼过程。

阅读P119“观察与思考”中CO与Fe2O3的反应——工业炼铁的反应原理。并思考下列问题:

(1)实验中为什么要先通一段时间CO,再加热Fe2O3?

(2)澄清石灰水的作用是什么?实验中会出现什么现象?

(3)点燃从尖嘴管口排出气体的目的是什么?

(4)实验结束前应如何操作,才能保证得到较纯净的铁粉?

(5)如何验证实验中产生了铁?

引导:

书写CO和Fe2O3反应的化学方程式。Fe2O3+3COFe+3CO2

引导学生阅读P120文字及展示炼铁高炉的模型。(展示实物模型及光盘上关于高炉炼铁的演示过程)

归纳:工业上炼铁设备:高炉原料:铁矿石、焦炭、石灰石

主要反应:2C+O22CO

3CO+Fe2O32Fe+3CO2

CaCO3CaO+CO2↑

CaO+SiO2==CaSiO3(炉渣——可用于制水泥)

尾气主要成分:CO和CO2(需经处理后再排放)

二、生铁和钢

引导:生铁和钢均为铁的合金。它们在生产生活中有着广泛的用途。钢铁的生产和使用是人类文明和社会进步的一个重要标志。

阅读P120-121归纳:生铁:含碳量在2﹪—4.3﹪之间的铁的合金

钢:含碳量在0.03﹪—2﹪之间的铁的合金

从生铁炼成钢的实质为:降碳、除硫磷、调硅锰

三、合金

引导:作为“金属材料”之一的合金在生产生活中起着越来越重要的作用,合金的出现大大拓宽了金属材料的范围和使用价值。

阅读:P122有关文字。归纳:合金是一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的具有金属特性的物质。人类历史上使用最早的合金是青铜;世界上最常见、应用最广的合金是钢。

引导学生阅读P122活动与探究:某种保险丝是用武德合金制成的,熔点约为69℃。其组成金属及其熔点分别为鉍(271℃)、铅(327℃)、锡(232℃)、镉(321℃)。比较武德合金和其组成金属的熔点差异,归纳出合金的优良特性。

归纳:合金具有许多良好的物理、化学或机械性能;合金的硬度一般比各成分金属大;多数合金的熔点低于组成它的成分金属。

内容:

1、在炼铁高炉里用一氧化碳与铁矿石中的氧化铁(或其他铁的氧化物)在高温下反应能生成生铁。

2、生铁和钢是重要的铁合金。

3、合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。如青铜是由铜、锡等元素形成的合金。世界上最常见、应用很广的钢是由铁、碳等元素形成的合金。通常所说的“金属材料”,既包括各种纯金属,也包括各种合金。

4、含杂质的化学方程式的计算。

本节在本章中的地位与作用:通过铁的冶炼,使学生了解工业炼铁的原理、设备、原料,从而将书本上的化学知识与工业生产相结合。知道生铁和钢等重要的合金,认识加入其它元素可以改善金属特性的重要性;认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。通过含杂质的化学方程式的计算,让学生明白实际应用与理论计算之间的差异。通过学习,使学生了解我国钢铁工业的发展;认识金属冶炼的重要性。

参考资料:

1、古代的炼铁

天然的纯铁在自然界几乎不存在,人类最早发现和使用的铁,是天空中落下的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物,含铁量较高。但是,陨铁毕竟十分稀少,它对制造生产工具起不了什么大的作用,但通过对陨铁的利用,毕竟使人们初步认识到铁。

原始的炼铁方法,大致是在山坡上就地挖个坑,内壁用石块堆砌,形成一个简陋的“炉膛”,然后将铁矿石和木炭一层夹一层地放进“炉膛”,依赖自然通风,空气从“炉膛”下面的孔道进入,使木炭燃烧,部分矿石就被还原成铁。由于通风不足,“炉膛”又小,故炉温难以提高,生成的铁混有许多渣滓,叫毛铁。

铁的冶炼和应用以埃及和我国为最早。用高炉来炼铁,我国要比欧洲大约早1000多年。

2、古代的炼铜

人类最早用石器制造工具,曾称为“石器时代”。接着,人们发明了炼铜并用铜制造工具,曾称为“铜器时代”。紧接着人们又发明了炼制铜与锡的合金——青铜,青铜被大量用于制造工具,曾称为“青铜时代”。青铜的使用为人类使用金属揭开了历史的新篇章。

大约在5000年以前,中国已学会用孔雀石(碱式碳酸铜)冶炼出铜。冶炼时,在熔锅或熔炉内放置孔雀石和木炭,让木炭在里面燃烧,用吹管往里送风,产生高温,熔化矿石,同时产生一氧化碳使铜析出。根据可靠的文献资料和出土铜器,可以肯定在殷商时期我国对青铜器的冶炼和青铜器的铸造已达到相当高的水平。

在铜的冶金史和化学史上,我国还有一项重大的发明,就是湿法炼铜。早在公元前一两百年,就已经知道用铁从铜盐中置换出铜。在距今1200多年前,就用铁锅熬胆水(硫酸铜溶液)炼铜,此法炼铜到宋朝时发展到顶峰。直到今天,湿法炼铜仍然被世界各国采用,因为湿法炼铜适宜开采低品位贫铜矿。

3、铁与人体健康

铁是人们非常熟悉的一种物质,且再日常生活中应用广泛。如建筑材料、工业机床、钢木家具、锅、铲、瓢、勺等等均离不开铁做原料。然而铁的用途并不仅仅是这些,更重要的是铁元素人体健康必不可少的元素,它是人体血红蛋白的一个重要组成部分,血红蛋白之所以能把氧带到全身的每一个细胞中去,其主角就是铁,人体中的血是红色的,就是由于铁的存在。血红蛋白的每一个次小单位都含有一个铁原子,没有铁原子,血红蛋白就制造不出来,氧就无法被输送,这样血液就变白,进而使肤色苍白,因为血红蛋白与氧结合,才使血带上鲜红色。人们每天吃进的食物中含有一部分铁,在日常饮食中含铁的食物主要有:鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊肉及肝脏、心脏、猪肚、蛋黄、海带、黑木耳、蘑菇、菠菜、芹菜、萝卜、番茄等。

当人膳食含有足够的铁时,所吸收的铁就会被储存在机体组织中,吃进的铁不足时,储存的铁就会因逐渐消耗而减少,严重缺铁会引起缺铁性贫血。人体吸收铁一般是无机铁盐比有机铁盐容易,二价铁(Fe2+)比三价铁(Fe3+)吸收率约大3倍。所以在给缺铁性贫血病人补充铁时,显然应给予无机的二价铁如硫酸亚铁以及维生素C等酸性物质。近几年来世界卫生组织,多次提倡推广使用中国的铁锅、铁铲烹调食物,通过铁铲与铁锅而获得大量的无机二价铁,在胃酸中成离子态时被人体直接吸收,以补充人体对铁的需要。

4、炼铁的矿石及识别

铁在自然界中的分布很广,主要以化合态存在,含铁的矿石很多,具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

识别铁矿石的方法通常是利用其颜色,光泽、密度、磁性、刻痕等性质。

①磁铁矿(Fe3O4)黑色,用粗瓷片在矿石上刻划时,留下的条痕是黑色的。具有磁性,密度为4.9~5.2克/厘米3。

②赤铁矿(Fe2O3)颜色暗红,含铁量越高,颜色就越深,甚至接近黑色,但是瓷片留下的刻痕仍然是红色,不具磁性。成致密块状或结晶块状(镜铁矿)产出,也有成土状产出。密度为5~5.3克/厘米3。

③褐铁矿(Fe2O3·3H2O)矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色,瓷片的划痕呈黄褐色。无磁性,密度为3.3~4克/厘米3。

④菱铁矿(FeCO3)有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆,无磁性,在盐酸里有气泡(CO2)冒出。密度为3.8~3.9克/厘米3。

5、在高炉中炼铁为什么使用焦炭

焦炭是把一定品种的煤在炼焦炉中隔绝空气加强热——干馏,而得到的一种坚硬多孔性固体。高炉炼铁时使用焦炭,一是用作热源,焦炭在燃烧时放大量热;二是生成的二氧化碳在高温下与焦炭反应得到还原剂一氧化碳,一氧化碳使铁矿石还原成铁。

焦炭硬度大、多孔、在高炉不易压碎,容易使气体通过,且发热量比煤大,所以高炉用焦炭而不用煤。

6、不锈钢为什么能抗腐蚀

不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。不锈钢分两大类:一类是铬不锈钢,含铬在12%以上;另一类是铬镍不锈钢,通常含铬18%,含镍8%左右。含铬不锈钢能抗一般腐蚀,镍铬不锈钢有更强的抗蚀性能。广泛用于化工、制药、食品加工、手术器械。

一般来说,纯金属比不纯金属或合金难于被腐蚀,这是因为它们不容易形成电化腐蚀。而不锈钢为什么反而能抗腐蚀呢?

这是因为在不锈钢中镍、铬含量相当高,足以在合金表面形成一层致密的氧化膜,如氧化铬,起到保护内部金属的作用。

还有一种理论认为是铬、镍等元素使铁发生钝化,使铁原子难以失去电子,因而活泼性大大降低,因而有抗腐蚀性。

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