3 1 2晶胞中原子的投影及應(yīng)用 教學(xué)設(shè)計(jì) 高中化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

《晶胞中原子的投影及應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)理論依據(jù)該類題目對能力的考查，往往側(cè)重于考查理解與辨析、分析與推測能力，要求學(xué)生能從提供的新信息中準(zhǔn)確提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識(shí)整合、重組并靈活轉(zhuǎn)化為新的知識(shí)模塊。通過模型分析、討論交流，能掌握晶胞中頂點(diǎn)、面心、棱心和體心的原子從不同角度投影的位置，計(jì)算晶胞中粒子的數(shù)目和確定物質(zhì)的化學(xué)式，并能用晶胞投影解決某些化學(xué)問題。通過運(yùn)用多種教學(xué)媒體，宏微結(jié)合，化抽象為具體，幫助學(xué)生建構(gòu)晶胞的空間結(jié)構(gòu)與投影的關(guān)系模型。學(xué)會(huì)研究晶體結(jié)構(gòu)的一般方法及晶體的有關(guān)計(jì)算。通過對晶胞投影問題的學(xué)習(xí)和理解，進(jìn)一步形成求真務(wù)實(shí)、勤于思考的科學(xué)態(tài)度度；形成敢于質(zhì)疑,勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。教材分析1.教學(xué)內(nèi)容分析晶胞投影問題是高中化學(xué)選擇性必修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》第三章的內(nèi)容,晶胞中原子的投影特別是體對角線的投影是近年高考?？嫉念}型，晶胞投影問題涉及物理、數(shù)學(xué)立體幾何和化學(xué)物質(zhì)等多學(xué)科知識(shí)。該類題目對能力的考查，往往側(cè)重于考查理解與辨析、分析與推測能力，要求學(xué)生能從提供的新信息中準(zhǔn)確提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，并與已有知識(shí)整合、重組并靈活轉(zhuǎn)化為新的知識(shí)模塊。2.教學(xué)設(shè)計(jì)思路（1）現(xiàn)在是高考復(fù)習(xí)階段,我打算借助NOB0OK虛擬實(shí)驗(yàn)演示、希沃白板PPT、晶胞結(jié)構(gòu)圖片等教學(xué)手段，幫助學(xué)生鞏固理解典型物質(zhì)的空間構(gòu)型，然后進(jìn)行知識(shí)的梳理，使學(xué)生的認(rèn)識(shí)得到深化和和完善，進(jìn)一步加深對晶胞投影的理解，并在此基礎(chǔ)上掌握晶胞分子式的計(jì)算方法。（2）從高考復(fù)習(xí)資料大題中截取與晶胞投影有關(guān)的小題出來作為本節(jié)課的例題和練習(xí)。（3）在整個(gè)課堂中通過講練結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生完成對化學(xué)知識(shí)的自我構(gòu)建和和技能的提升。三、學(xué)情分析1.已有的知識(shí)：經(jīng)過前階段的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在進(jìn)入高考復(fù)習(xí)階段后學(xué)生對晶體的空間立體幾何構(gòu)型有了初步的知識(shí)。2.已具備的能力：晶胞結(jié)構(gòu)、立體幾何分析能力3.學(xué)生遇到的困難：學(xué)生對晶胞中頂點(diǎn)、面心、棱心和體心的原子，從不同角度得到的投影理解還是不透徹，不知道怎么通過投影結(jié)果推測晶胞中原子的位置進(jìn)而確定分子式、晶胞密度等問題，平時(shí)測試涉及到晶胞投影的有關(guān)題型答對率很低。四、教學(xué)目標(biāo)1.通過模型分析、討論交流，能掌握晶胞中頂點(diǎn)、面心、棱心和體心的原子從不同角度投影的位置，計(jì)算晶胞中粒子的數(shù)目和確定物質(zhì)的化學(xué)式，并能用晶胞投影解決某些化學(xué)問題。2.通過運(yùn)用多種教學(xué)媒體，借助NOB0OK虛擬實(shí)驗(yàn)演示，宏微結(jié)合，化抽象為具體，幫助學(xué)生建構(gòu)晶胞的空間結(jié)構(gòu)與投影的關(guān)系模型。學(xué)會(huì)研究晶體結(jié)構(gòu)的一般方法及晶體的有關(guān)計(jì)算。3.通過對晶胞投影問題的學(xué)習(xí)和理解，進(jìn)一步形成求真務(wù)實(shí)、勤于思考的科學(xué)態(tài)度度；形成敢于質(zhì)疑,勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。五、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：立方晶胞中原子的投影及應(yīng)用難點(diǎn)：立方晶胞中的原子沿體對角線投影的規(guī)律六、教學(xué)過程： 教學(xué)步聚：【引入】教師活動(dòng)：說高考、說能力，指出：晶胞投影問題有關(guān)計(jì)算是高考題的重要題型，特別是確定晶體的組成，晶體密度的計(jì)算等題型，幾乎每年都出現(xiàn)。介紹本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容：立方晶胞中原子的投影規(guī)律學(xué)生活動(dòng)：預(yù)習(xí)，回顧晶胞計(jì)算常見題型，思考和交流設(shè)計(jì)目的：明確本節(jié)課復(fù)習(xí)探究內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生思考和求知興趣【教學(xué)環(huán)節(jié)】1、立方晶胞中原子的投影規(guī)律教師活動(dòng)：引導(dǎo)：俯視晶胞得到的投影是矩形。提問：思考晶胞表面的頂點(diǎn)、側(cè)面面心、上下面面心、橫棱棱心、立棱棱心上的原子投影的位置？思考晶胞體內(nèi)的原子投影的位置？思考晶胞正四面體空隙原子的投影的位置？【歸納、類比、反推】1.投影在頂點(diǎn)，原子可能在立方晶胞的2.投影在邊的中心，原子可能在立方晶胞的3.投影在平行四邊形的中心，原子可能在4.投影在正方形均分為四個(gè)小正方形的中心，原子在學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生思考投影位置，上臺(tái)用NOBOOK展示投影結(jié)果。晶胞頂點(diǎn)、立棱棱心的投影在矩形的頂點(diǎn)，側(cè)面面心、橫棱棱心的投影在矩形的邊的中心，上下面面心的投影在矩形的中心，體心的投影在矩形的中心，正四面體空隙原子的投影在1/4或3/4分位上。學(xué)生思考回答：1.投影在頂點(diǎn)，原子可能在立方晶胞的頂點(diǎn)或立棱的棱心2.投影在邊的中心，原子可能在立方晶胞的側(cè)面面心或橫棱的棱心3.投影在平行四邊形的中心，原子可能在上下面的面心或晶胞的體心4.投影在正方形均分為四個(gè)小正方形的中心，原子在晶胞內(nèi)部晶胞內(nèi)部4個(gè)或8個(gè)正四面體空隙設(shè)計(jì)目的：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮空間想象力，思考并理解。2.立方晶胞中的原子沿坐標(biāo)軸投影的規(guī)律教師活動(dòng)：用NOBOOK展示體心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化鈉型晶胞沿坐標(biāo)軸投影的結(jié)果。關(guān)注晶胞頂點(diǎn)、面心、棱心、體心上的原子投影的位置?！镜湫屠}1】NiO晶體結(jié)構(gòu)中陰、陽離子的配位數(shù)均為6，則晶胞的俯視圖可能是(填字母)。巡堂觀察練習(xí)過程出現(xiàn)的問題，然后進(jìn)行練習(xí)點(diǎn)評。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀看模型總結(jié)規(guī)律學(xué)生講解：NiO的晶體結(jié)構(gòu)中陰、陽離子的配位數(shù)均為6，可以聯(lián)系氯化鈉的結(jié)構(gòu)()，所以俯視圖為設(shè)計(jì)目的：鞏固對知識(shí)的理解并靈活運(yùn)用。3.立方晶胞中的原子沿體對角線投影的規(guī)律教師活動(dòng)：用NOBOOK展示立方晶胞中的原子沿體對角線投影的結(jié)果。用數(shù)學(xué)思維解決晶胞投影問題【典型例題2】（2020四川攀枝花模擬）磷化硼是一種耐磨涂料，它可用作金屬的表面保護(hù)層。磷化硼晶體晶胞如圖a所示：磷化硼晶胞沿著體對角線方向的投影如圖b，請將表示硼原子的圓圈涂黑。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀看模型總結(jié)規(guī)律規(guī)律：大正六邊形套小正六邊形學(xué)生思考投影位置，上臺(tái)拖拽投影結(jié)果找到對應(yīng)的晶胞學(xué)生用NOBOOK展示磷化硼晶胞中硼原子位置，回答問題根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)分析，立方磷化硼晶胞沿著體對角線方向可以觀察到六邊形，中心B與P重合，六邊形中形成兩個(gè)倒立關(guān)系的正三角形，分別由3個(gè)硼原子、3個(gè)磷原子形成，所以畫圖為設(shè)計(jì)目的：讓學(xué)生更深入更透徹理解晶胞投影的問題。作好筆記，升華所學(xué)4.【課堂練習(xí)】高考鏈接教師活動(dòng)：1、(2022·廣東卷)我國科學(xué)家發(fā)展了一種理論計(jì)算方法，可利用材料的晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測其熱電性能，該方法有助于加速新型熱電材料的研發(fā)進(jìn)程?；衔颴是通過該方法篩選出的潛在熱電材料之一，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖1，沿x、y、z軸方向的投影均為圖2。①x的化學(xué)式為.2、（2022·湖南卷）鉀、鐵、硒可以形成一種超導(dǎo)材料，其晶胞在xz、yz和xy平面投影分別如圖所示：①該超導(dǎo)材料的最簡化學(xué)式為巡堂觀察練習(xí)過程出現(xiàn)的問題，然后傳屏學(xué)生答案，請學(xué)生講解學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生上臺(tái)講解：根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)得到K有8個(gè)，有4個(gè)，則x的化學(xué)式為K?SeBr?由平面投影圖可知，晶胞中位于頂點(diǎn)和體心的鉀原子個(gè)數(shù)為2，均位于棱上和面上的鐵原子和硒原子的個(gè)數(shù)為4.則超導(dǎo)材料最簡化學(xué)式為KFe?Se?設(shè)計(jì)目的：鞏固對知識(shí)的理解并靈活運(yùn)用。5.【小結(jié)】教師活動(dòng)：總結(jié)本節(jié)復(fù)習(xí)課內(nèi)容：一、立方晶胞中原子的投影規(guī)律1.晶胞表面原子的投影：頂點(diǎn)、側(cè)面面心、上下面面心、橫棱棱心、立棱棱心2.晶胞內(nèi)部原子的投影：體心、正四面體空隙原子二、立方晶胞中的原子沿坐標(biāo)軸投影的規(guī)律體心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化鈉型晶胞、金剛石型晶胞和氟化鈣型晶胞三、立方晶胞中的原子沿體對角線投影的規(guī)律四、高考鏈接學(xué)生活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)理解，做好筆記，完成『課后作業(yè)』設(shè)計(jì)目的：鞏固理解，增強(qiáng)運(yùn)用知識(shí)能力教學(xué)板書一、立方晶胞中原子的投影規(guī)律1.晶胞表面原子的投影：頂點(diǎn)、側(cè)面面心、上下面面心、橫棱棱心、立棱棱心2.晶胞內(nèi)部原子的投影：體心、正四面體空隙原子二、立方晶胞中的原子沿坐標(biāo)軸投影的規(guī)律體心立方晶胞、面心立方晶胞、氯化鈉型晶胞、金剛石型晶胞和氟化鈣型晶胞三、立方晶胞中的原子沿體對角線投影的規(guī)律四、高考鏈接八、教學(xué)總結(jié)反思：晶胞投影問題是《晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的教學(xué)難點(diǎn)，僅是通過老師口頭講授來完成，使學(xué)生無法理解微觀世界各類變化。運(yùn)用NOBOOK虛擬實(shí)驗(yàn)對晶胞的空間構(gòu)型進(jìn)行3D動(dòng)畫模擬，給學(xué)生更直觀的印象，深化對沿“坐標(biāo)軸”視角、“體對角線”視角將晶胞中的原子投影的理解。除了教師的講解分析之外，本節(jié)課大部分的時(shí)間都用在了學(xué)生的課堂練習(xí)上，本節(jié)課的練習(xí)題都是從近年的高考大題