初中物理课题2：比较铜和石墨属性的实验.docVIP

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课题2：比较铜和石墨属性的实验

一、内容解读

物理新课程标准中二级主体“物质的属性”要求学生能够描述物质的“弹性、硬度”“磁性”“导电性”等属性,当然也可以涉及物质的其它属性。该标准属于了解水平。该标准的第二点要求学生通过实验,探究物质“弹性、硬度”等属性。说明生活中是怎样应用物质的这些属性的,调查磁性材料在生活中的用途,通过观察、查阅资料,比较导体、半导体、绝缘体的不同。考察家中的哪些物品用到了物质的导热性质等等。该标准旨在培养学生理论联系实际的能力。

1．课题目标

（1）让学生认识不同物质的不同物理性质,能够在日常生活中依据金属和非金属的不同特点区分两种物质。

（2）学会动用设计型的实验去区分两种不同的物质,同时以解它们各自的属性。

（3）意识到不同的物质对生活和科技的重要意义和作用,培养学生热爱科学,不断探索的精神。

2．背景描述

化学家是根据物质的“硬度”“光泽”“延展性”等物理性质划分金属。抛光的银（Ag）具有良好的光泽,延展性是指材料可以被敲成薄板,或被不断地拉伸,甚至可以拉成线。正是因为铜有良好的延展性,所以铜可经锻压成铜板和拉成铜线。大多数的金属都是热和电的良好导体,因为它们能非常容易地传导热和电。有些金属有磁性,能被磁场吸引,同时本身变成磁铁。如铁、钴、和镍等。大多数的金属都具有非常高的熔点,所以,在室温下,金属一般都是固体。实际上,其些金属在温度高于3400℃时才能熔化。只有汞是例外,室温时,它是金属中唯一的液体。

一般而言,非金属的物理性质正好与金属的物理性质相反。大多数的非金属没有光泽,如果用锤子敲击固体非金属,它们中的大多很容易碎裂甚至变成粉末。非金属的密度通常要比金属的密度低,而且导电和导热性能均较差。在常温下,大多数

非金属元素所组成的单质是气体,换句话说,非金属单质的沸点较低。另一些非金属元素所组成的单质如碳等常温下为固体,而溴是在常温下呈液体的唯一的由非金属元素组成的单质。

像铜、铁和铝等金属是导体。在金属导线中,一些电子可自由地在原子间移动,这些电子叫自由电子。当这些电子定向移动通过导体时,就形成电流。

绝缘体与导体不同,电荷不能在其中自由流动。绝缘体中的电子被紧紧地束缚在原子中,不能自由移动。像皮、玻璃、沙、塑料和干木材都是绝缘体。

二、材料器具

1．水、闪光灯泡和插座、3根绝缘线、一根约5~6cm长的细铜丝（未被绝缘）、2根约5~6cm长的铅笔芯（石墨样品）或电池中的石电极。

2．1.5V干电池酒精灯200mL烧杯秒表（记时表）

三、教学建议

本课题是学生在学习了金属和非金属元素以及导体和绝缘体后开展的研究,此时,学生已经初步了解到哪些物质属于金属,哪些物质属于非金属。知道金属的有光泽、延展性、硬度、导电、导热等、密度高等性质,非金属的密度通常要比金属的密度低,而且导电和导热性能均较差。知道金属导电是由于金属导线中有电子可自由地在原子间移动。当这些电子定向移动通过导体时,就形成电流。而绝缘体中的电子被紧紧地束缚在原子中,不能自由移动,不能在其中自由流动形成电流。同时学生在日常生活中对铜和石墨的不同的用途有所了解。对金属和非金属在日常生活中的不同属性的表现也有所了解。在此基础上教师可以提出为了生产最佳的水管、输电线或铅笔芯,应该使用哪些材料？为了充分认识材料,就必须从了解这些材料的基本性能入手。本次实验中你要比较铜线和石墨样品的性质。然后先由学生讨论铜和石墨之间有何不同,确定对比的内容,并设计研究每一项差异的实验方案。学生讨论设计的方案会因人而异,为了在实验研究的过程中体现个性差异,不同组的学生可以采用不同的实验方案。为此教师要事先提供更多的实验材料和仪器。要根据学生实际讨论情况来确定研究内容和方案,不可求全添加自己的想法,但可做适当的引导。

四、活动展开

1．动手实践,自主探究

为了生产最佳的输水管,输电线或者铅笔芯,应该使用哪些材料？类似的问题是材料科学家经常需要面对的,为此他们常常展开各种研究,试图找到适用于不同用途的各种最佳材料。现在就让我们也来做一些材料科学家所做的事。为了充分认识材料,就必须从了解这些材料的基本性能入手。在本次实验中,你要比较铜线和石墨样品的性质。石墨是单质碳的一种形式。铜和石墨有何不同？

2．观察议论,

通过观察与议论学生可得到要比较以下几个方面：

（1）铜丝与石墨光泽和颜色

（2）铜丝与石墨硬度与柔韧性

（3）铜丝与石墨导电性能比较

（4）温度对两种物质导电性能的影响

（5）铜丝与石墨的密度

（6）铜丝与石墨的导热性能

初步猜测：

平时我们用的铅笔芯是非常容易断的,而铜丝却可以任意地弯曲,说明铅笔芯硬而脆,铜丝硬又比较柔韧。所以我们平时用的铅笔在纸上一划就可以留下一条痕迹,而铜丝却不能。

生活当中有许多导线都是由铜线制成