资源简介

纳米材料
一、基本信息
课题 纳米材料 课型 新授课
课时 1课时 教材 苏教版《科学》三年级上册 第五单元材料的演变 第20课
年级 三年级 学科 科学
教法 讲授法、演示法、小组讨论法、实验法 教具 狗尾草叶、柳叶、莲叶、滴管、水、放大镜、蜡烛、火柴、纸杯、粉笔灰
【核心素养目标】 1. 科学观念：掌握纳米材料的定义、特殊结构及莲叶效应的特点；知道纳米材料种类丰富、形态各异，已广泛应用于医疗、能源、通信、环保、航天等领域。 2. 科学思维：联系生活和科技发展，说明模拟莲叶效应实验及徽墨中纳米材料的启示，体会科学原理和传统工艺对现代创新的推动。 3. 探究实践：通过对比观察不同叶片上水滴的现象，直观感受莲叶效应；规范完成模拟莲叶效应的实验，观察并记录实验中水滴和粉笔灰的状态变化。 4. 态度责任：感受纳米材料的神奇特性和自然现象的科学奥秘，体会大自然是人类科技发明的灵感源泉，激发对纳米材料和仿生科学的探究兴趣。
【教学重难点】 重点：规范完成模拟莲叶效应的实验，观察并记录实验中水滴和粉笔灰的状态变化。 难点：联系生活和科技发展，说明模拟莲叶效应实验及徽墨中纳米材料的启示，体会科学原理和传统工艺对现代创新的推动。
二、教学过程
环节一 解读目标，检查预习 (4~5分钟) 引入新课：同学们，我们经常看到水珠在莲叶上滚来滚去，叶子上却总是干干净净的。这是为什么呢？（莲叶不沾水） 组织交流：你觉得莲叶为什么能不沾水、保持干净？这种特性能用到生活中吗？（学生自由发言） 交流预习：搜索资料，说一说什么是纳米材料。 揭示课题：今天我们就来学习一种神奇的材料——纳米材料。（板书课题）出示并解读学习目标。 【预设回答】生1：莲叶表面滑。生2：水在叶子上站不住。 【关键追问】“莲叶不沾水的秘密和什么有关？” 引出纳米材料的神奇特性。 交流莲叶不沾水的猜想。 汇报预习查到的资料。 明确本课学习目标。 由莲叶现象引出纳米材料。 【知识点】莲叶不沾水。
环节二 认识纳米材料 (5~6分钟) 组织学生自主阅读课本第80页上面的文字，了解纳米材料。（课本第80页） 组织交流：说说什么是纳米材料。（纳米是一种长度单位。当组成材料的多数颗粒直径小到肉眼根本看不到的纳米级（1~100纳米）时，材料性能就会发生改变，这样的材料被称为纳米材料）（课本第80页） 讲解纳米的大小：把1毫米平均分成1000份，其中的1份是1微米；再把1微米平均分成1000份，其中的1份就是1纳米。（课本第80页） 组织交流：在自然界中，拥有类似于纳米材料这种特殊结构的植物有哪些？（莲叶） 小结：纳米材料具有特殊的结构，莲叶就具有类似纳米材料的特殊结构。 【预设回答】生1：纳米很小很小。生2：是莲叶。 【关键追问】“1纳米有多小？” 阅读课本了解纳米材料。 说出纳米材料的定义。 比画感受纳米的微小。 认识纳米材料的定义。 【知识点】纳米是长度单位。
环节三 观察莲叶效应 (8~9分钟) 教师出示狗尾草叶、柳叶、莲叶、滴管、水等实验材料，分别在狗尾草叶、柳叶、莲叶表面用滴管滴几滴水，观察水滴在不同叶片上的形态（是否成球状、是否散开）、滚动情况及叶片表面的清洁效果。（课本第80页） 学生分组进行实验，观察并记录现象，把结果填写在记录单里。（在狗尾草叶表面滴水，水滴滩开部分可能被吸收；在柳叶表面滴水，水滴变成较小水珠，滚动性较弱；在莲叶表面滴水，水滴形成圆润饱满且能自由滚动的水珠） 组织活动：用手摸或用放大镜观察三种叶子的表面，你发现了什么？（狗尾草叶表面较粗糙，有细小绒毛；柳叶较光滑，叶脉清晰；莲叶摸起来平滑且稍硬，放大镜下能看到许多微小的乳头状凸起结构）（课本第81页） 组织交流：用电子显微镜观察莲叶表面，会发现什么呢？（它有一层极其微小的蜡质颗粒突包，每个突包的表面又布满了更细的茸毛。茸毛的间距小到纳米级。水滴、灰尘远大于茸毛的间距，所以落不到莲叶表面）（课本第81页） 小结：莲叶这种疏水、自洁的特性被称为“莲叶效应”。正是这种特殊的结构使得莲叶表面能不沾水、不沾灰，保持干净。（课本第80、81页） 【预设回答】生1：莲叶上的水是圆珠。生2：莲叶上有小突包。 【关键追问】“三种叶子中哪种的疏水性最强？” 分组滴水观察水滴形态。 摸和放大镜观察叶面。 填写记录单并交流发现。 对比观察感受莲叶效应。 【知识点】莲叶效应疏水自洁。
记录单：观察三种叶子的表面（环节三用，仿课本第81页）
观察方法 狗尾草叶 柳叶 莲叶
观察叶面上的水滴
用手摸叶子的表面
用放大镜观察叶子的表面
用电子显微镜观察叶子的表面
环节四 做模拟莲叶效应的实验 (7~8分钟) 出示课本第82页的图片及文字，教师详细讲解模拟莲叶效应实验的步骤：①在纸杯里装少量水，把纸杯杯底放在蜡烛火焰上方约1厘米处，熏黑杯底；②用滴管在杯底滴一滴水，轻轻晃动纸杯，观察水滴的状况；③再向杯底刮入一点粉笔灰，让水滴在粉笔灰上滚动，观察水滴和粉笔灰的状况。（课本第82页） 强调安全和操作要点：使用蜡烛时注意安全！（课本第82页）出示实验材料：蜡烛、纸杯、水、火柴、滴管、粉笔灰。 学生根据材料分组进行实验，按照步骤操作，观察并记录现象。 组织交流：①水滴的状况。（水滴呈球状，在蜡烛黑灰上滚来滚去）②粉笔灰的状况。（粉笔灰没有粘在蜡烛黑灰上，水滴可以吸附粉笔灰） 得出结论：蜡烛黑灰的特点是不沾水、不沾灰。 【预设回答】生1：水滴像珠子一样滚。生2：粉笔灰跟着水滴跑。 【关键追问】“黑灰和莲叶表面有什么相似之处？” 分组做模拟莲叶效应实验。 观察记录水滴和粉笔灰。 归纳蜡烛黑灰的特点。 模拟实验体会莲叶效应。 【知识点】蜡烛黑灰不沾水不沾灰。
环节五 了解徽墨中的纳米材料 (4~5分钟) 学生自主阅读课本第82页最下面的图片及文字，了解徽墨，圈画关键信息（成分：纳米级的松烟灰颗粒；特点：光泽好、墨色持久；文化价值：非物质文化遗产）。（课本第82页） 组织交流：徽墨中含有纳米级的松烟灰颗粒有什么作用？（纳米级的松烟灰颗粒使徽墨书写的字光泽好、墨色持久） 介绍：2006年，徽墨制作技艺被列入首批国家级非物质文化遗产名录。（课本第82页） 小结：古人虽然没有“纳米”这个词，却早在徽墨中用上了纳米级的材料，传统工艺里藏着科学智慧。 【预设回答】生1：松烟灰让字更亮。生2：墨色不容易褪。 【关键追问】“徽墨和纳米材料有什么联系？” 阅读徽墨资料并圈画。 说出松烟灰颗粒的作用。 感受传统工艺的科学智慧。 了解徽墨中的纳米材料。 【知识点】徽墨含纳米级松烟灰。
环节六 纳米材料的应用 (5~6分钟) 组织阅读课本第83页的图片及文字。（纳米材料种类丰富，形态各异，有粉末、纤维、膜、块和液体等形态，已广泛应用于医疗、能源、通信、环保、航天等领域）（课本第83页） 展示图片逐一交流：纳米防晒霜——能够很好地散射和吸收紫外线，增强防晒效果，比普通防晒霜更加透明、轻薄；纳米涂层——使玻璃、瓷砖、金属漆表面更加光滑，不易沾灰、水、油等，便于清洁；纺织材料中的纳米微粒——具有抑菌、防污、防电磁辐射、阻燃、保温等功能；纳米银颗粒——能够抑制微生物的生长，主要用于制造伤口敷料等；石墨烯——石墨烯电池具有充电循环次数多、使用寿命长、充电速度快等特点。（课本第83页） 课后思考：纳米材料为什么能在不同领域发挥特殊功能？和它的哪些特性有关？ 小结：纳米材料的特殊结构带来了特殊性能，让它在很多领域大显身手。 【预设回答】生1：防晒霜里有纳米材料。生2：石墨烯电池充电快。 【关键追问】“这些应用和纳米材料的什么特点有关？” 阅读纳米材料的应用。 说出各种应用的特点。 把应用与领域连线。 了解纳米材料的广泛应用。 【知识点】纳米材料应用于多领域。
环节七 归纳总结 (2~3分钟) 结合板书带领学生梳理本课要点（要点见板书）。 【预设回答】生1：纳米很小。生2：莲叶不沾水不沾灰。 【关键追问】“结合板书说一说，这节课你有哪些收获？” 小结：大自然是人类科技发明的灵感源泉。 看板书回顾本课要点。 说出纳米材料的特点与应用。 以板书收束全课，梳理纳米材料知识。 【知识点】纳米材料与莲叶效应。
三、板书设计
纳米材料 纳米是一种长度单位 观察莲叶效应的方法：观察叶面上的水滴；用手摸叶子的表面；用放大镜观察叶子的表面；用电子显微镜观察叶子的表面 莲叶表面的特点：不沾水、不沾灰，保持干净 做模拟莲叶效应的实验：在蜡烛黑灰上滚水滴 纳米材料的应用：医疗、能源、通信、环保、航天等领域

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