杂化轨道理论示范课教案

第一篇：杂化轨道理论示范课教案

杂化轨道理论示范课教案（40分钟）

安徽大学化学化工学院

2010-11-03 教学内容：无机化学(武汉大学编第三版，上册)，第四章 第四节 共价键理论(§4-2-2杂化轨道理论)。

教学目的：学生会运用杂化轨道理论解释并预测简单分子空间构型。教学方法：启发式讲授法。

教学重点：1，使学生理解并掌握sp3、sp2、sp三种杂化轨道。

2，从共价键本质(电子云最大交盖)，能量最低原理去解释共价键键角和分子空间构型。

3，培养学生观察和思考习惯，训练学生将抽象理论用简单语言表述的能力。

教学难点：1，突破价键理论(电子配对法)的束缚，初步建立价电子离域概念，为分子轨道理论做铺垫。

2，学会处理多原子分子的中心原子价电子轨道杂化方式，解释不等性杂化分子(NH3，H2O)“偏离”sp3杂化的正常空间构型。

教学步骤：

一，组织教学(0.5分钟)

(集中学生注意力，引入学习状态)，宣布上课。二，复习旧知导入新课(1.5分钟)简略回顾上一节课内容(板书课题：共价键理论)。

接着提问：根据价键理论，原子间能形成共价键的基本条件是什么？ 带领学生回答并板书(单个价电子；电子云最大交盖。板于黑板右上方)评价价键理论的成功(阐述了共价键的本质，处理简单分子H2，HCl等很成功)之处，同时指出价键理论解释某些分子(CH4)空间构型遇到困难(板书CH4于黑板中右方)。三，讲授内容安排

2杂化轨道理论(课题)(1)sp3杂化(课题，10分钟)带领学生分析C原子结构；

写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板左上方)； 陈述CH4结构实验数据(键参数)； 引导学生提出激发概念，(2s电子跃迁到2p轨道)； 提出2s和2p轨道混合思想，引出轨道杂化概念；

(1个s和3个p杂化，概念类比：1斤标准面粉+3斤富强面粉：“杂化面粉”)。杂化方式： sp3轨化(板书)轨道形状：(徒手画sp3杂化轨道于黑板左方)轨道总数：4个sp3杂化轨道(板书，强调：1个s，3个p，总轨道数守恒)空间分布：正四面体(为什么？能量最低原理，用手演示正四面体)(徒手画于黑板中右方与CH4对应)轨道夹角：109°28′(板书)带领学生画出CH4分子中4个共价 C-H 键(在轨道正四面体分布的徒手画上进行)。(此时补上课题，板书：2杂化轨道理论

(1)sp3杂化)当堂练习(2分钟)：请预测CCl4 分子空间构型；

如果sp3杂化的C-C连接是什么结构？(金刚石结构)。

(2)sp2杂化(8分钟)

讲述： sp3杂化轨道理论很好地解释了CH4结构，如何预测CH2CH2(板书)空间构型？

带领学生写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板中左上方)； 2s电子激发到2p轨道(板书于黑板中上方)；

1个s和2个p轨道杂化(剩余1个p轨道未参与杂化，且该p轨道有1个电子)； 杂化方式： sp2杂化(板书)

轨道形状：(徒手画sp2杂化轨道于黑板左方)轨道总数：3个sp2杂化轨道(板书，1个s，2个p，剩余的p轨道垂直于sp2杂化平面)空间分布：平面正三角形(为什么？能量最低原理，用手演示平面正三角形)(徒手画于黑板中右方与CH2CH2对应)轨道夹角：120°(板书)带领学生画出CH2CH2 空间结构(用双手演示C-C，C-H单键，C-C双键形成)当堂练习(2分钟)：请预测BCl3分子结构。

如果sp2杂化的C-C连接是什么结果？(石墨烯，2010诺贝尔奖)。

(3)sp杂化(6分钟)请预测CHCH(乙炔)分子结构(板书于黑板右上方)(教师引领，要求学生写出sp杂化过程)写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板右上方)；

2s电子激发到2p轨道(板书于黑板右上方)1个s和1个p轨道杂化；

(剩余2个p轨道未参与杂化，这2个p轨道各有1个电子，且互相垂直)； 杂化方式： sp杂化(板书)

轨道形状：(徒手画sp杂化轨道于黑板左方)轨道总数：2个sp杂化轨道(板书，1个s，1个p)空间分布：直线型(为什么？能量最低原理，用手演示)(徒手画于黑板右方与CHCH对应)轨道夹角：180°(板书)带领学生画出CHCH 空间结构(用双手演示C-C，C-H单键，C-C三键形成)当堂练习(2分钟)：请预测CO2分子结构。(C: sp杂化，补充低碳经济，CO2的利用)(4)不等性sp3杂化(6分钟)请解释NH3为三角锥形，H2O 为V型。(分析步骤与前面sp3杂化相同)写出N原子电子排布式和轨道表示式；激发；杂化；杂化轨道正四面体分布； 形成三个N-H键；(强调：有1个杂化轨道上是2个电子，孤对电子，这种杂化叫不等性sp3杂化，板书课题)。

因孤对电子存在，压缩其他3个N-H键，使键角成107.3°，所以，NH3分子构型为三角锥形。

类似地，O原子sp3杂化；杂化轨道正四面体分布；有2个杂化轨道上都是2个电子，2对孤对电子。因孤对电子存在，压缩其他2个O-H键，使键角成104.5°，所以，H2O 为V型分子。

四，课堂内容小结(1分钟)(1)理论是实验事实的归纳或总结，理论是不断发展的。(2)杂化轨道是描述分子形成过程，孤立原子的轨道不发生杂化。(3)仅当能级相近的原子轨道才可以发生杂化，且遵守轨道数和能量守恒。五，课后作业(1分钟)(1)根据电子云最大交盖原理，预测sp，sp2，sp3 杂化轨道成键能力大小顺序。(2)预测NH4+离子空间构型。

第二篇：杂化纳米材料

材料的制备与技术

姓名：李菁学号：

20134209204

杂化纳米复合材料的介绍及研究进展

摘要：有机-无机杂化纳米材料由于小尺寸和兼具有机、无机材料的各种优良性质, 在许多领域都有巨大的应用潜质。本文对杂化纳米复合材料的简介，制备方法，表征方法以及研究进展进行了说明。

有机一无机杂化材料(OIHMs)是20世纪80年代中期以来迅速发展的新的边缘研究领域。它是无机化学、有机化学、介观物理与材料科学等多学科渗透交叉的结果，这种杂化材料综合了无机材料、有机材料和纳米材料的优良特性，已在高技术领域如纤维光学、波导、非线性光学、微电子印刷电路等方面得到应用，也将在低密度、高强度、高韧性材料，光电传感材料，磁性材料等领域得到应用。OIHMs系指有机和无机材料在纳米级的杂化。包括在有机基质上分散无机纳米粒子和在无机材料中添加(通常为纳米材料)纳米级有机物。该种材料综合了无机、有机和纳米材料的特性，正成为一个新兴的极富生命力的研究领域，吸引着众多的研究者[1]。这种材料的优势主要表现在：①无机网络中引入有机相增加其柔韧性，赋予无机材料新的性能；②在有机聚合物中引入无机相提高其强度、模量、耐磨性等；③制备性能独特的新型材料，如热塑性材料等。[2]1.杂化纳米材料的基本简介

杂化纳米材料是通过溶胶-凝胶技术制造的。溶胶-凝胶技术是指有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶固化，再经热处理而得到氧化物或其它化合物的方法。

19世纪中叶，正硅酸乙酯水解形成的SiO2呈玻璃态。20世纪30～70年代，化学家、矿物学家、陶瓷学家、玻璃学家等分别通过溶胶-凝胶技术制备出了各自的研究对象，核化学家利用溶胶-凝胶技术制备了核燃料，避免了危险粉尘的产生。20世纪80年代是溶胶-凝胶技术发展的高峰时期，发展了胶体溶胶-凝胶过程、无机聚合物溶胶-凝胶过程、复合溶胶-凝胶过程等3种主要溶胶-凝胶技术，合成了许多可工业化的溶胶-凝胶前驱体，不仅有无机前驱体，也有大量的有机前驱体。主要用于制备粉体材料、薄膜材料、块体材料、纤维材料等。用溶胶-凝胶技术将有机功能分子或聚合物掺入到无机网络中，可克服陶瓷、玻璃的缺陷，有机-无机杂化材料；将无机组分引入到有机聚合物中，制备了无机-有机基杂化材料，可克服聚合物易老化和热稳定性差的缺点[3]。

溶胶-凝胶综合了聚合物科学、物理学、物理化学、胶体化学、配位化学、金属有机化学等有关学科的基本知识与基本理论，逐步发展成为一门独立的“溶胶-凝胶”科学与技术[4]。在纳米复合材料的发展中，溶胶-凝胶技术成为有目的、有意识自行设计、制备和剪裁纳米复合材料的主要方法之一。要做到对复合材料超微结构的控制、分子水平设计，使制备的复合材料重复性和可靠性均好，应加强基础理论研究工作，如前驱体化学、溶胶-凝胶分级团簇化、高聚物网络理论与凝胶化等方面的工作。

2.杂化纳米材料制备方法简介 2.1杂化复合材料制备方法的分类

依据分散介质分类：水介质和醇介质中，金属醇盐在水介质或醇介质中，以溶液、溶胶、凝胶过程的递变形成复合材料。

按前躯体组分：单组分前躯体，如硅氧烷，金属烷氧化物；复合组分前躯体，如不同组成的硅氧烷复合、不同组成的金属烷氧化物复合以及硅氧烷与金属烷氧化物的混合物。

从基体材料看：有单组分分散剂、双组分或多组分分散剂；分散剂的形式可以是聚合物或预聚物或前躯体。[5] 依据原位制备形式分类：分散质与分散剂原位生成杂化复合材料；分散质在聚合物中原位生成纳米复合材料。

2.2不同分散介质时的制备方法 水-金属盐形成的溶胶-凝胶体系

1.形成的溶液很快溶胶化，伴随着金属离子的水解。溶胶制备有浓缩法和分散法两种。前者是在高温下，控制胶粒慢速成核和晶体生长；后者是使金属粒子在室温下过量水中迅速水解。2.凝胶化，包括溶胶的脱水凝胶化和碱性凝胶化两类过程。脱水凝胶化过程中，扩散层中的电解质浓度增加，凝胶化能垒逐渐减小。碱性凝胶化过程比较复杂，可用下列反应式概括其化学变化：

其中：A-：酸根离子，当x＝1时，形成单核聚合物，在x＞1时，形成缩合聚合物。碱性凝胶化的影响因素，主要是pH值（受x和y的影响），其次还有温度、M(H2O)z+浓度及A-的性质。醇-金属醇盐形成的体系

金属醇盐M(OR)n可与醇类、羰基化合物、水等亲核试剂反应。其溶胶-凝胶过程通常是往金属醇盐体系中加入微量水，促使醇盐体系发生水解，进而产生脱水缩合反应。醇盐的水解缩合反应十分复杂，水解和缩合几乎是同时进行，没有明显的溶胶形成过程。在缩合过程中，可形成线形缩聚物，也可形成体形缩聚物。影响醇盐水解的因素很多，实际工作中，通过正确选择适当催化剂、螯合剂、温度等参数来控制水解和缩合。对于水解速度较快的金属醇盐，容易产生沉淀而不出现凝胶，可通过加入金属离子的螯合剂等手段，遏制水解反应速度。如锆醇盐的水解与缩合反应，以乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯等二羰基化合物为螯合剂，使锆粒子与螯合剂反应，形成金属烷基螯合物，将锆离子的水解与缩合反应逐渐同步化，最后形成凝胶。

硅酸盐的水解反应，以酸或碱为催化剂，一般使用过量的水，才能进行比较彻底的水解。在低温下，控制水解，可以行到均匀透明、氧含量严格按化学计量的凝胶[6]。

2.3 不同分散质时的制备方法 硅氧烷为前驱体的分散体系

溶胶-凝胶过程可在温和的反应条件下，合成相区尺寸接近分子水平的新型有机-无机杂化材料。通过控制反应条件及选择适宜的反应物可制得性能范围极为宽广的材料。前驱体一般是金属烷氧化物和金属盐类，可通过它们的水解和缩合来形成无机网络。如：TEOS的水解和缩合既可以在酸催化下进行，又可以在碱催化下进行，甚至还可以在中性条件下进行，而且反应容易控制，因而成为最为普遍采用的无机相前驱体。与金属无机盐可以形成复合纳米微粒，通过原位有机聚合，得到三相共存的杂化材料。

金属烷氧化物为前驱体的分散体系

除了二氧化硅粒子的前驱体的硅氧烷外，还有如下的反应前驱体：钛酸正丁酯（TBT），（TiO2）正丙氧基锆（ZrO2）。TBT，水解速度太快，易形成不均相体系，较难获得透明的杂化材料，应采取一定的措施：一是利用有机酸或β-二酮如乙酰乙酸乙酯等络合剂先与TBT作用，以降低其反应活性，然后再进行溶胶-凝胶过程制得杂化材料；二是采用在金属烷氧化合物中滴加用盐酸酸化过的醇水混合物的方法避免在溶胶-凝胶过程中出现沉淀；三是先将有机聚合物与钛酸正乙酯（TET）或TBT按配料比配好溶液，然后将其置于湿度恒定在60%的封闭体系中，通过这种极为缓慢的供水方式，提供水解所需要的水量，从而达到控制TET或TBT的水解目的。将TBT配成适宜浓度的四氢呋喃（THF）溶液，然后在苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物的存在下通过溶胶-凝胶过程制得杂化材料。为使所得材料均匀透明，利用3-氨丙基三乙氧基硅烷作为偶联剂打开苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物上顺丁烯二酸酐的方法使有机相接上三乙氧基硅基团，与TBT一起水解缩合可制得两相以共价键结合的淡黄色透明的苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物/TiO2杂化材料[7]。

2.4 原位合成方法

分散质与分散剂原位生成杂化复合材料

复合材料中的有机组分与无机组分在热力学上是不相容的，这不利于无机粒子在有机聚合物基体中的分散，易造成纳料粒子与有机组分的相分离。利用无机组分溶胶-凝胶过程中可聚合单体分子同时进行聚合的原理，可形成无纳米相分离的。仅存在模糊界面甚至无界面的纳米复合材料[8]。有机小分子开环缩合聚合反应与无机前驱体的水解同时进行，形成半互穿网络（SIPN），或是以自由基聚合机理如甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸环氧丙酯等的聚合与Si(OR)4水解缩聚成的SiO2网络同步进行，形成杂化复合材料。分散剂为母体，既是有机聚合物基体又是无机相组分的预聚体，原位生成有机基体和无机相组分，进而形成杂化复合材料。烷氧硅烷封端的聚氨酯的低聚物在酸性条件下进行端基的水解和缩合，从而完成二氧化硅纳米粒子的原位生成和聚氨酯的再聚合，分散剂与分散质同时原位生成相应组分构成杂化复合材料。[9]如：1.先用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷进行自由聚合，生成链单元上带有二氧化硅反应前驱体的大分子主链，然后酸催化水解和缩合，制备透明的柔性无机SiO2/有机杂化凝胶膜，或无机TiO2/有机杂化凝胶膜。也可用高分子反应单体与二氧化硅前驱体（如TEOS）混合，然后在一定的反应介质和条件下同时生成有机相和无机相。[10]2.乙烯基吡咯烷酮属于内酰胺类化合物，乙烯基连在吡咯烷酮的氮原子上，从而具有独特的性能。在适当的引发剂作用下，或者在光照即可发生聚合反应，生成聚乙烯基吡咯烷酮。即使没有引发剂作用，乙烯基吡咯烷酮在长时间储存或者运输过程中因碰撞等因素的作用也可以生聚合。其高活性为其聚合条件的选择提供了较大的范围。乙烯基吡咯烷酮不仅可自聚，而且还能与很多单体共聚，其共聚物从水溶性到油溶性不等，用途各异，这些对于指导乙烯基吡咯烷酮参与溶胶-凝胶技术制备杂化复合材料是很有积极意义的。

分散质在大分子分散剂中原位生成复合材料

其特点为：复合材料中纳米粒子直径分布范围窄，分散均匀，在具有同样的二氧化硅质量分数时，其性能明显超过了沉淀二氧化硅增强的橡胶材料，特别是滞后生热很小。二氧化硅粒子原位生成时，会与橡胶大分子间产生“局部微互穿网络”结构，可以在粒子内捕捉一些大分子链，从而提高粒子与基质间的相互作用。

纳米微粒前驱体在聚合物中形成纳米复合材料

TEOS是最早用于制备纳米复合材料的无机的前驱体，在聚合物存在下，硅氧烷的水解有其特殊性，主要体现在硅氧烷化合物与聚合物在溶剂中混合、消解和缩聚各个阶段，控制好反应条件，可以得到透明的复合的材料[11]。

3.有机-无机杂化材料的表征

表征也是材料制备中一个重要的研究内容，对推进材料的发展必不可少。目前，常用的表征手段如下1.紫外-可见光光谱（UV-Vis），通过吸收峰位置的变化，可观察材料能级结构的变化。2.扫描电子显微镜（SEM）SEM有高的分辨率，可以直接观察到纳米材料的近原子像。3.透射电镜（TEM），高分辨率透射电镜可观察纳米微晶结构，尤其对界面原子提供了有效的研究手段，可观察微小颗粒的外观；4.原子力显微镜(AFM)，可有效地看清颗粒表面状况；5.光生光谱，通过吸收峰位移能提供带隙位移及能量变化信息，用于超微粒的表征；6.拉曼光谱，可揭示材料中的空位、间隙原子、位错、晶界和相界等关系，通过计算可望得到纳米材料表面原子的具体位置；7.广延X射线吸收精细结构光谱，能提供X射线吸收边界之外可能发生的精细光谱，成为分析缺少长程有序体系的有效的表征手段，能获取有关配位原子种类、配位数、键长、原子间距离等吸收X射线的有关原化学环境方面的信息；8.傅立叶变换远红外光谱(FTIR)，可检测金属离子与非金属离子成键、金属离子的配位等化学环境情况及变化。红外、远红外光谱对分析精细结构很有效；9.正电子湮没(RAS)，正电子射人凝聚态物质中，在与周围达到热平衡后，就与电子、带等效负电荷的缺陷或空穴发生湮没，同时发射出仅一射线[12]。RAS光谱通过对这种湮没辐射的测量分析，可得到有关材料电子结构或缺陷结构的信息；10.高分辨X射线粉末衍射，能获得单晶胞内有关物质的组成比例、尺寸、离子距离与键长等材料的精细结构方面的数据与信息。此外，这种方法是提供微观结构信息的有效手段，对材料超精细相互作用的测定有极高的分辨力[13]。

X光显微技术、X射线微探针、光电子能谱、X射线光电子光谱、电子自旋回声调制、DTA、单晶X射线光谱等可根据具体需要选取，通常都采用多种手段相互补充，以便能得到更多、更可靠全面的信息和结果。

4.有机-无机杂化材料的应用 4.1高性能工程塑料

层状硅酸盐与聚合物形成纳米杂化材料以后，由于其纳米尺度效应和强的界面粘结，聚合物／粘土纳米杂化材料具有高耐磨性能、高强度、高模量及低的膨胀系数，而密度仅为一般杂化材料的65％～75％。因此，广泛应用于航空、汽车等行业作为新型高性能工程塑料[14]。

4.2催化材料

以聚合物／半导体微粒纳米杂化材料作为催化剂，可提高半导体微粒的光催化性能，甚至产生新的催化活性，建立新的催化体系。采用自组装技术合成负载型多酸．有机胺一二氧化钛杂化催化剂Ks[Mn(H20)PWll 039一APS—Ti02]，[APS=(c：H，O)，SiCH：CH：CH：NH：]。结果表明，该杂化催化剂很好的解决了非均相反应中负载型多金属氧酸盐易脱落的问题。此类光催化剂耐水性好，不易溶脱，可重复使用[15]。

4.3 解决磁记录技术中的润滑问题

计算机和磁记录系统中存贮器的高密度、大容量和高速度的迅速发展，对薄膜材料提出越来越高的要求。无论是纵向磁记录还是垂直磁记录，都需要降低介质厚度以提高记录密度，都要求对磁盘和磁头间提供超精细和纳米级的保护和润滑。利用LB膜法制备纳米有机-无机超薄膜，是解决超薄润滑问题一条可行途径。

4.4 电致发光和光致变色材料

Colvin等对电致发光材料进行了研究，他们结合纳米CdSe与聚苯撑乙烯(PPV)制得了一种有机一无机杂化发光装置，随着改变纳米颗粒的大小，发光的颜色可以在红色到黄色问变化。董相廷等采用本体聚合法制备了纳米AgBr／PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光致变色杂化材料，所制备的纳米AgBr／PMMA杂化材料具有一定的光致变色效应[16]。

4.5 半导体与导电材料

利用不同电学特性的聚合物与不同电学特性的层状无机物可以制得电子导电、离子导电或二者兼有的纳米杂化塑料。聚氧化乙烯(PEO)／Na+一蒙脱土或PEO／Li+一蒙脱土的导电率与PEO盐接近，热稳定性更好，在更宽的温度范围保持良好的离子导电，可用于固态电池电解质。

4.6 生物材料

用于生化物质固定的膜材料，在体系中为加入氨基、苯氨基、醛基等有机官能团导致材料表面具有反应活性、可以用来固定酶和抗体。最近报道，采用具有生物活性玻璃和玻璃陶瓷品的OIHMs可以用作活性骨骼的修复和替代。有机-无机杂化材料还可作膜材料、光学透镜材料、磁性材料等，它还为超导材料、化学传感器等研究领域提供了许多机遇。总之，有机一无机杂化材料已经显示出了它的优异性能和巨大潜力。作为一门新兴的交叉学科，其中还有许多未知的领域需要探索和研究。随着研究的不断深入，相信在不久的将来，会有更多的杂化材料被开发出来并进入应用领域。

5.制备有机-无机杂化纳米材料的研究进展 5.1 通过模板法制备有机机杂化纳米粒子

通过模板法合成杂化纳米粒子, 即粒子外部进行原位反应, 从而形成有机无机杂化结构。其关键是要增加有机、无机体间的亲和力, 形成规整的有机无机杂化结构[17]。

在无机物外层包覆聚合物：为了增加有机-无机间的亲和力, 偶联剂在此类制备过程中被广泛应用, Carris 等利用有机钛偶联剂,在二氧化钛胶粒表面通过化学键作用或物理缠结作用包覆了一层聚甲基丙烯酸甲酯聚合物。Espiard等用类似的方法, 用甲基丙烯酸3三甲氧基硅丙酯(MPS)作为偶联剂, 在硅胶体外包裹一层甲基丙烯酸乙酯聚合物, 这种杂化胶体颗粒可形成完全透明的膜, 且具有与硫化橡胶类似的优良的力学性能。BourgeatLami 等用MPS 作为偶联剂合成了二氧化硅聚苯乙烯杂化颗粒, 并提出了偶联剂是形成杂化结构的先决条件, 但其形态不规整, 在聚合物量较少时颗粒呈现出梅花型, 即一些单独的聚合物粒子聚集在无机粒子表面, 在加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为稳定剂后, 可形成规整的核壳结构。Sondi 等在硅胶体颗粒外包覆了聚丙烯酸丁酯, 并证明了接枝到无机粒子表面的聚合物的量与偶联剂MPS 吸附在粒子表面的浓度成正比[18]。

在聚合物胶粒外包覆无机物：利用溶胶-凝胶反应, 在聚合物胶粒外通过无机物的烷氧基化合物的水解缩合反应可制备有机-无机杂化粒子。虽然理论上所有无机物的烷氧基化合物都可以用于此种反应, 但实际上由于水解缩合反应的动力学因素, 最终已应用的无机物仅局限于钛和硅。Margel 在毫米级的聚苯乙烯颗粒外成功用正硅酸乙酯(TEOS)的水解缩合反应, 在PS 外包覆了一层二氧化硅, 在聚合的同时需加入PVP 作为稳定剂。Shisho等在粒径约为420nm 的聚苯乙烯粒子外用四丁氧基钛在乙醇溶液中的水解缩合反应, 在聚苯乙烯颗粒外包上一层30nm 左右的二氧化钛无机层, 此反应也需要PVP 来作为稳定剂。在更小的粒径范围内, 此类聚合反应最大的问题就是水解缩合而成的无机氧化物容易自身成核, 形成二级粒子, 解决此问题的关键为增加有机、无机之间的亲和力。Tissot 等利用硅烷偶联剂MPS, 利用MPS 中的双键接枝到聚合物粒子表面, 引入了硅氧烷基团, 增加了与TEOS 间的亲和力,然后在乙醇中[ 30] 或水中[ 31] 进行TEOS 的原位缩合反应, 形成纳米杂化粒[19]。

5.2 通过一步直接聚合法合成含有无机结构的杂化纳米粒子

这里所指的杂化纳米粒子, 是指含有Si-O-Si 无机网络结构的乳胶粒子, 这种方法是通过含有硅氧烷基团的乙烯基单体与其它单体的共聚, 在聚合过程中, 硅氧烷基与水接触, 并水解缩合成无机网络结构, 使粒子成为杂化纳米粒子。但乳液聚合过程中的水解缩合反应可导致乳液不稳定, 不能形成纳米粒子。Liles 等通过控制反应介质的pH 值为7 左右, 使水解缩合反应减少得到了稳定的杂化纳米粒子;Ladika 则通过控制滴加含硅氧烷基单体的速率来控制反应过程, 制备得到了稳定的PMMASiO2 杂化纳米粒子。Masaaki 等利用硅氧烷基中长链烷基的水解速率慢的特点, 用含较长链的硅氧烷基单体进行聚合, 也得到了稳定的杂化纳米粒子;Moelnaar 等先合成了带电负性的硅氧烷基单体, 减小了硅氧烷基的水解缩合速率, 成功进行了此类合成。最近, Marcu 等通过微乳液聚合方法, 减少了反应过程中单体与水的接触, 所以明显减少了乳胶粒的聚并, 合成了稳定的杂化纳米粒子;Ni 等则通过对伴有水解缩合反应的乳液聚合体系的成核、微结构形成过程的研究, 综合运用控制分散介质pH 值、控制体系中功能型单体的浓度、采用半连续方法合成了具有核-壳结构的杂化纳米粒子[20]。

5.3 利用嵌段聚合物的自组装行为制备有机无机杂化纳米粒子

两性嵌段聚合物可以在溶剂中呈现出多种形态, 所形成形态由溶剂的极性和此嵌段聚合物化学结构决定。将这种嵌段共聚物溶于与水不互溶的有机溶剂中, 然后加入少量水, 聚合物可形成胶束(胶束内部亲水, 外部亲油), 从而使胶束内部成为金属化合物母体发生反应的场所[ 43] , 最后形成以无机粒子为核,嵌段共聚物为壳的杂化纳米粒子。Bronstein 等用嵌段聚合物十六烷基溴阳离子表面活性剂)先形成胶束, 然后金属铂盐和还原剂在其中反应形成杂化粒子[44]。Gohy 等则报道了一种对pH 值敏感的核-壳王冠型杂化纳米粒子[ 45] , 它是以PS-b-P2VP-b-PEO 作为外包胶束, 其内金属金通过还原反应得到。另外, 也可以形成疏水的聚合物段在内, 亲水的带有能发生水解缩合反应基团的段在外, 形成胶束后, 加入水解-缩合反应的催化剂使亲水部分发生交联, 得到聚合物核无机壳型的杂化纳米粒子。

参考文献：

[1] 王丽萍，洪广言.功能材料, 1998, 29(4):343-347.[2] 章永化，龚克成.高分子材料科学与工程, 199, 13万方数据(4):14-18． [3] 杨勇, 朱子康, 漆宗能.上海交通大学学报, 1998, 32(9):130 [4] 李宏途, 张宏文, 王静媛, 等.高等学校化学学报, 2005, 126(7): 1381 [5] 张心亚, 黎永津, 傅和青, 等.材料导报, 2007, 21(5):32-35 [6] 倪克钒, 单国荣, 翁志学.高分子通报, 2006, 11:58-62 [7] 解孝林, 唐旭东, 杨成, 等.成都科技大学学报, 1996, 92(4): 36-44 [8] 齐东超, 唐黎明, 方宇, 等.塑料工业, 2004, 32(7): 16-17 [9] 张良均, 王治国, 童身毅.涂料工业, 2004;34(7): 11-13 [10] Marikanos S M, Schultz D A, Feldheim D L.Adv Mater, 1999, 11: 34.[11] Marikanos S M, Novak J, Brousseau L C, et al.J Am Chem Soc, 1999, 21: 8518.[12] Yoshinaga K, Nakashima F, Nishi T.Colloid Polym Sci, 1999, 277: 136.[13] 陈续明, 贾兰琴, 李瑞霞, 等.石油化工, 2001, 30(1): 29-31 [14] 毕丽华, 刘景华, 王恩波, 等.东北师大学报(自然科学版)11999,(3): 102-1051 [ 15] 郭树荣, 王恩波, 由万胜, 等.东北师大学报(自然科学版), 1999,(3): 116-1191 [16] 黄如丹, 乔正平, 王恩波, 等.东北师大学报(自然科学版), 1998,(4): 97-1001 [17] 周益明, 忻新泉.无机化学学报11999, 15(3):273-2921 [18] 由万胜, 王轶博, 王恩波.高等学校化学学报, 2000, 21(11): 1636-1638 [19] 王敬平.化学研究, 1999, 10(3): 1-31 [20] 康振辉, 王恩波, 王轶博, 等.东北师大学报自然科学版, 2001.3(33): 60-63

第三篇：2020-2021学年高中化学人教版（2019）选择性必修2:第二章第2节第二课时 杂化轨道理论 课时作业

杂化轨道理论

1．甲烷中的碳原子采用sp3杂化，下列用*标注的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一致的是()

2．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是()

A．sp2、sp2

B．sp3、sp3

C．sp2、sp3

D．sp、sp2

3．下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子立体构型”与CH2O(甲醛)相同的是()

A．PCl3

B．NH3

C．CH2Br2

D．AlBr3

4．下列分子所含碳原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是()

5．白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示：，下列叙述错误的是()

A．每个磷原子形成3个σ键，磷原子为sp2杂化

B．每个磷原子的价层电子对数为4，磷原子均为sp3杂化

C．1

mol白磷中共含6

mol非极性键

D．白磷的分子构型为正四面体形

6．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，下列说法正确的是()

A．碳、氮原子的杂化类型相同

B．氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化

C．1

mol

A分子中所含σ键为10

mol

D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内

7．下列关于原子轨道的说法正确的是()

A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键

B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其立体构型都是正四面体形

D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的8．下列关于NH、NH3、NH三种微粒的说法不正确的是()

A．三种微粒所含有的电子数相等

B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同

C．三种微粒的立体构型相同

D．键角大小关系：NH>NH3>NH

9．下列四种分子中，中心原子的杂化方式与其它三种不同的是()

A．(SOCl2)B．H2O

C．CH4

D．AlCl3

10．甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(CH)，在这个过程中，下列描述不合理的是()

A．碳原子的杂化类型发生了改变

B．微粒的形状发生了改变

C．微粒的稳定性发生了改变

D．微粒中的键角发生了改变

11．下列分子中，各分子的空间构型、中心原子的杂化方式以及孤电子对数均正确的是()

选项

分子

空间

构型

杂化

方式

孤电子

对数

A

NH3

平面三

角形

sp3杂化

N含有一对

孤电子对

B

CCl4

正四面体

sp3杂化

C不含有孤电子对

C

H2O

V形

sp2杂化

O含有两对

孤电子对

D

CO

三角锥形

sp3杂化

C含有一对

孤电子对

12.毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺(结构如图)。

下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是()

A．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键

B．所有氮原子均采取sp3杂化

C．所有原子可能在同一平面

D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键

13．已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子立体构型为正四面体形，组成a物质的两种元素的原子序数之和小于10，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是()

A．四种分子中的化学键均是极性键

B．a、c分子中中心原子均采用sp3杂化

C．四种分子中既有σ键，又有π键

D．b、d分子中共价键的键能：b>d

14．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为()

A．平面三角形　sp2杂化

B．V形

sp2杂化

C．三角锥形　sp3杂化

D．直线形　sp杂化

15．已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为1:2。D是假酒中一种有毒的有机物。

(1)构成A分子的原子的元素符号是________。

(2)已知B分子的键角为105°，判断该分子构型为________；中心原子杂化类型为________。

(3)C分子为________。

(4)D分子中共有________个σ键，________个π键。

16．元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢形成的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数约为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化

合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。

(1)在X和Y两种元素形成的化合物中：

①X的质量分数为50%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。

②X的质量分数为60%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________杂化，分子构型为________。

(2)由元素X、Y和氢三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式________、________，两种酸的阴离子分别为________和________，其立体构型分别为________和________。

(3)在由氢元素与X元素形成的化合物中，含有非极性键的是________(写分子式)，分子构型为V形的是________(写分子式)。

17．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。

(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为____________。

(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型有________，羰基碳原子的杂化轨道类型为________。

(3)已知，可用异氰酸苯酯与2­氯­4­氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：，反应过程中，每生成1

mol氯吡苯脲，断裂________mol

σ键，断裂________mol

π键。

(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。

①请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：________________________。

②H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是______________，中心原子的杂化类型分别是__________________。

课时作业7

1．解析：CH4中碳原子为饱和碳原子，采用sp3杂化。A项，亚甲基碳原子为饱和碳原子，采用sp3杂化；B、C项，C===C中的不饱和碳原子采用sp2杂化；D项，C≡C中的不饱和碳原子采用sp杂化。A项符合题意。

答案：A

2．答案：C

3．答案：D

4．解析：乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基的碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子均采取sp杂化。

答案：A

5．解析：由白磷分子的球棍模型图可知，每个磷原子均形成了3个σ键，且每个磷原子还有一对孤电子对，故价层电子对数为4，磷原子为sp3杂化，A项错误，B项正确；由图可知C、D项正确。

答案：A

6．解析：A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确；A分子中有一个碳氧双键，故有12对共用电子对、11个σ键，C项错误；由于氮原子为sp3杂化，故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。

答案：B

7．解析：中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的立体构型则不是正四面体；CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的；AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。

答案：A

8．解析：NH、NH3、NH含有的电子数均为10，A项正确；NH、NH3、NH三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B项正确；NH立体构型为正四面体形，NH3为三角锥形，NH为V形，C项错误；NH、NH3、NH三种微粒的键角大小关系为NH>NH3>NH，D项正确。

答案：C

9．解析：SOCl2、H2O、CH4中中心原子的价层电子对数均为4，均采取sp3杂化，而AlCl3中中心原子的价层电子对数为3，属于sp2杂化，故选D。

答案：D

10．解析：CH4为正四面体结构，而CH为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。

答案：A

11．解析：NH3中心原子的价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，N原子的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，A项错误；CCl4中心原子的价层电子对数＝4＋(4－4×1)＝4，C原子的杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，B项正确；H2O中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，O原子的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，C项错误；CO中心原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，C原子的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，D项错误。

答案：B

12．解析：分子中含6个N－H,6个C－N,3个C===N，双键中有1个σ键，共15个σ键，故A正确；C===N中，C原子为sp2杂化，N原子也为sp2杂化，－NH2中N原子(连接的都是单键)为sp3杂化，杂化类型不同，B错误；由于—NH2中N为sp3杂化，所以不可能在同一平面，C错误；同种元素原子之间才能形成非极性键，该分子结构中没有相同的原子连接，则该分子内只有极性键，故D错误。

答案：A

13．解析：b是氯与氯形成的非极性共价键，故A项错误；甲烷中碳与氢形成4个碳氢σ键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为sp3杂化，故B项正确；四种分子中只存在σ键而没有π键，故C项错误；氯的原子半径大于氢原子半径，所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯键共价键的键能，故D项错误。

答案：B

14．解析：氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO，则其阳离子的化学式为：NO，其中心N原子价电子对数为2＋(5－1－2×2)＝2，所以其中的氮原子按sp方式杂化，阳离子的构型为直线型，故合理选项是D。

答案：D

15．解析：根据题目所给信息可以判断出A、B、C、D四种分子分别为Ar、H2S、N2H4、CH3OH。H2S中心S原子轨道杂化类型为sp3杂化，且有两个孤电子对，所以H—S—H键角为105°，立体构型为V形。假酒中含有毒的物质甲醇(CH3OH)，在CH3OH中有5个共价键均为σ键，没有π键。

答案：(1)Ar(2)V形　sp3杂化(3)N2H4

(4)5　0

16．解析：根据氢化物化学式H2X，知×100%≈88.9%。可推知X的相对原子质量为16，则X为O，Y为S，则其氧化物分别为SO2、SO3，形成的酸分别为H2SO3和H2SO4，对应的酸根阴离子分别为SO和SO。对于各种微粒的空间构型如SO2、SO3、SO和SO，可依据步骤依次判断如下：

SO2

SO3

SO

SO

价层电子对数

σ键数

孤电子对数

0

0

杂化轨道数

立体构型

V形

平面三角形

三角锥形

正四面体

氧元素与氢元素形成的化合物可能为H2O或H2O2，其中H2O分子为V形，H2O2分子中存在非极性键“—O—O—”。

答案：(1)①SO2　sp2　V形　②SO3　sp2　平面三角形(2)H2SO3　H2SO4　SO　SO　三角锥形　正四面体形(3)H2O2　H2O

17．解析：(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，采取sp3杂化，剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。(3)由于σ键比π键稳定，根据反应方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C键中的π键和2­氯­4­氨基吡啶分子中的N—H键。(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋＝4，孤电子对数为2，所以其空间构型为V形，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，所以其空间构型为三角锥形，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，所以其空间构型为直线形，C原子采取sp杂化。

答案：(1)1(2)sp2、sp3　sp2(3)1　1

(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

第四篇：示范课教案

Book 3 Unit 4 My home示范课教案

教学内容：Book 3 Unit 4 My home B Read and write Write and say.Teaching aims:(1)Listen,say,read and write the words:chair, desk,bed, window, door.(2)Listen and say the drills :What can you say in my room? I can see a „(3)(4)Use prepositions correctly.扩大学生的词汇量。

Teaching importants: The words: chair,desk,bed,window,door.Teaching difficulties: The words: chair,desk,bed,window,door.的拼写。Teaching tools: CAI Teaching steps : Step one :Warm-up /review(1)Greet(2)Guess the letters:Bb,Dd,Ff,Tt,Ww,Nn(3)show a photo of Zoom and a fruit shop T: What’s his name ? Ss: His name is Zoom.T:Look, it’s a fruit shop.Zoom wants to buy some gifts ,but the boss asks him to answer four questions.If he answers right ,he will give the four gifts on free.Let’s help him.(4)show the four gifts 礼物一闯关要求：读对所给的5个单词，每对一个则得到一个苹果，放篮子里。

礼物二闯关要求：在最快的时间内读完所给的5个单词，并说binggo，则得草莓，放篮子里。

礼物三闯关要求：读对单词得到鸡蛋3个。礼物四闯关要求：说出W开头的单词，则得糖果。Step two: Lead in show the photo of zoom 点击话筒，让学生听，并重复。随后出示句子I have many gifts.Now I ‘ll go and see Zip.让学生说此句。Step three: Presentation /practice(1)show the picture of Zip’s home T: Look,this is Zip’s home.(2)点击幻灯片，出现门，教学door.Show the sentence: I can see a brown door.First ask ss to say ,then read and spell.(2)出示zoom and say :Zip, open the door ,please.Zip and say :Come in, please.点击话筒，先让学生听说，随后认读句子。（3）guess :Where is Zip ? Ask ss to guess,多找一些学生来猜。随后出示正确答案。She’s near the window.Read and spell the word.Then cover the word and spell it.(3)show Zip’s room and practice: What can you see in my room ? I can see a „ practice in pairs.(4)ask some pairs to say.(5)Teach:bed,chair ,desk in the same way.Use :Where is Zip ? She’s on the _____.让学生猜她的位置。（6）Read and circle 出示5组单词，并出示图，让学生选择。所选择的5个单词正好是本节课所教学的5个单词。并让学生齐读3遍。

（7）出示Zoom 也有一个房子，到他家去，并带了一个神秘的礼物，要求是必须读出所给的单词，才会出现礼物。点击话筒，先听，随后认读。

（8）补充填空，让学生来前写出正确的单词。随后教师出示正确的单词，让学生读。Step four: Home work Can you draw your own room ? Have a try.2009—2010学第一学期

英语示范课教案

执教人： 彭庆梅 2009.12.24

Book 3 Unit 4 My home示范课说课

本节课主要教学chair, desk,bed, window, door.单词，通过本节课的学习，让学生听说读写这五个单词。同时结合句型：What can you say in my room? I can see a „ Where is Zip ? She’s on the ___.让学生在一定的语境中学习单词。本节课的主线以故事贯穿其中。通过 闯关得到许多免费的礼物水果，Zoom到家做客，看到其房子，并学习本课单词。通过让学生猜Zip 位置，创设一定的语境，同时也可以激发学生的好奇心和求知欲。在学完单词后，我让学生看看，圈圈，巩固所学的单词，考查了学生的认读能力。同时又通过多次播放录音，让学生模仿语音语调，锻炼听力。在学生听说读的能力得到巩固后，让学生通过填空，来锻炼学生的写的能力，并让学生来前写出正确的答案。在故事的最后，读5组单词后，出现Zip 送给Zoom的礼物。布置作业结束新课。

2009—2010学第一学期

示范课说课

说课人：彭庆梅 2009.12.24

Book 3 Unit 4 My home示范课反思

本节课主要教学chair, desk,bed, window, door.单词，通过本节课的学习，让学生听说读写这五个单词。同时结合句型：What can you say in my room? I can see a „ Where is Zip ? She’s on the ___.让学生在一定的语境中学习单词。本节课的主线以故事贯穿其中。通过 闯关得到许多免费的礼物水果，Zoom到家做客，看到其房子，并学习本课单词。通过让学生猜Zip 位置，创设一定的语境，同时也可以激发学生的好奇心和求知欲。在学完单词后，我让学生看看，圈圈，巩固所学的单词，考查了学生的认读能力。同时又通过多次播放录音，让学生模仿语音语调，锻炼听力。在学生听说读的能力得到巩固后，让学生通过填空，来锻炼学生的写的能力，并让学生来前写出正确的答案。在故事的最后，读5组单词后，出现Zip 送给Zoom的礼物。布置作业结束新课。

心理学常识告诉我们，任何事业或活动的成功，必须使其思想和行为都适合于客观的规律。对大多数儿童而言，英语语言学习的本身是枯燥的，而小学英语学习的根本任务之一就是让学生对英语学习产生浓厚的兴趣，那么要使刚接触英语或接触英语时间不长的小学生学好英语，并使之对英语学习产生兴趣，就必须根据小学生的心理特点，制定一套行之有效的教学程序.在小学英语学习中单词教学是必不可少的一个重要环节,而小学生年龄小,好玩,好动,不愿将过多的时间花在记单词上,所以教师就得注意教学方法,寓单词教学于娱乐之中，以增强学习的趣味性，调动学生的积极性。现将本人在单词教学方面的一些激趣方法做一整理.故事对学生来说是不陌生，也是他们非常感兴趣的。尽管本节课只教学5个单词，但是其他学过的单词，难道学生就会了吗？也许你会说：不会。对！由于在小学阶段英语课较少，而且缺乏一定的语境，掌握英语，对学生来说是很难的。那么就需要我们教师要设计我们的课堂，使单词教学不再那么枯燥乏味。那么今后我们就要了解和做到：

小学生好强、集体荣誉感强。在训练学生认记单词时，经常将学生分组进行比赛也是极好的一个方法。

1)抢读单词：这是训练学生认读单词能力的游戏，教师将全班分成若干小组，然后逐个出示一些单词卡片或图片，学生们举手抢答，教师让最先举手的学生读出该单词并说出其中的意思，或将图片上的单词读出来拼出来，读对说对拼对的给该组记分，得分最多的组为优胜。

2)看图猜词:以每一纵行为一组进行竞赛，教师先出示一些单词的图片，然后收起来，再从中抽出一张放在身后，由每组的第一名学生轮流猜，可以问：“Is it a„?”回答：Yes it is.或No，it isn’t.等。哪个组猜对了就记分，然后接着往下猜，第一排的学生猜过后第二排接着猜，最后得分最多的组为优胜。做这个游戏时，还可以找一位学生来主持，由他让学生们猜。

3）看图写单词：这是让学生们复习学过单词的游戏，教师事先把需复习的单词用投影打出来，将全班按前后左右四人一组分成若干小组。竞赛开始，让学生们看一分钟，然后收起来，再给学生们两分钟时间将看到的单词写出来，写得最多最正确的组获胜。4）相同词首单词拼读赛：将全班分成若干小组，教师说一个字母(如：D)，第一组的第一名学生立即站起来，说出并拼出一个以字母“D”开头的单词，如：desk,dog,door等，念不出或念错要扣分，这位学生说完后，教师念另一个字母，由第二组的第一名学生说。这样依次进行下去，最后看哪组的人最多为胜，做这个游戏时，也可以让两组的学生轮流说字母(如由第一组的第一名学生说字母，由第二组的第一名学生答)这样就成了对抗赛，注意不要说Q，X，Z等字母,因为以这些字母开头的单词较少.5）拼单词对抗赛：将全班分成若干小组，对抗赛在两个小组中进行，在教师宣布游戏开始后，第一组的第一名学生立即用中文说出一个单词(如：自行车)，第一组的第二名学生应立即将这个单词说出来，说错或不能迅速说出单词的记负分，最后哪组扣分最少为优胜。

6）单词接龙：将全班分成若干组，每组来一个学生在黑板上写出一个以某字母为词首的单词，前一个单词的词尾字母作下一个单词的词首字母。在规定时间内哪一组接的词最多为优胜。pen-no-old-desk-kite-egg-girl-lemon-not等。

7)猜袋中物:教师将一物品放入袋中，由每组的第一名学生轮流猜，可以问：“Is it a banana(an apple/orange)?”猜对了为优胜。8)传递单词:每一排为一组，全班分成若干组，教师分别发给每一组最后一排的学生一张纸，上面写个单词。在教师说开始后，最后一排的学生即用耳语把纸上的单词告诉前面的学生，这位学生再把听到的单词告诉前面的学生，这样依次进行下去。最后，第一排的学生把所传的单词写到黑板上，传得最快，最准的组获胜。

9)Listen and touch:这是训练学生听单词并快速作出反应的游戏，在学了nose, ear , eye等身体部位的单词后，教师可快速说出这些单词，学生听到指令便用手触摸这个部位，最快最准的获胜，当学生做得非常熟悉后，还可以增加难度，玩Simon says game可要求学生听到Simon says就做这个动作,反之则不做，这个游戏可以用竞赛的形式进行，每组抽一名学生到前面作动作，做错了就被淘汰，最后剩下的一人所在组为优胜组。

事实证明教师只有千方百计，以学生为主体，充分采用多种有效的教学手段，激发学生的学习兴趣，培养学生的学习能力，才能使学生在学习过程中得到生动活泼的发展。

2009—2010学第一学期

示范课反思

执教人 彭庆梅 2009.12.24

第五篇：示范课教案

《运动电荷在磁场中受到的力》教案

教学目标

1．知识与技能

(1)知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。(2)知道洛伦兹力大小的推理过程。

(3)掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

(4)了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。(5)了解电视显像管的工作原理。2．过程与方法

通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F＝qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。

3．情感态度与价值观

引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”。

教学重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。洛伦兹力大小计算公式的推导和应用。

2．掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。

这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点。教学难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功。

2．洛伦兹力方向的判断。洛伦兹力计算公式的推导。

教学用具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体。教学过程

导入新课

前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题： 1．如图判定安培力的方向(让学生上黑板做)

若已知上图中：B＝4.0×10－2 T，导线长L＝10 cm，I＝1 A。求：导线所受的安培力大小？

[学生解答] 解：F＝BIL＝4×10－2 T×1 A×0.1 m＝4×10－3 N 答：导线受的安培力大小为4×10－3 N。2．什么是电流？

[学生答]电荷的定向移动形成电流。

[教师讲述]磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。

[演示实验]观察磁场阴极射线在磁场中的偏转(95页图3.51)[教师]说明电子射线管的原理：

说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电 子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。

[实验结果]在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生用左手定则判断电子束弯曲方向。

[学生分析得出结论]磁场对运动电荷有作用力 推进新课

1．洛伦兹力的方向和大小

(1)洛伦兹力的定义：运动电荷在磁场中受到的作用力。通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现。

【说明】 可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜想：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。

[过渡语]运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？ [问题]如图

(2)洛伦兹力的方向

①判定安培力方向。(上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下)②电流方向和电荷运动方向的关系。(电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反)③F安的方向和洛伦兹力方向的关系。(F安的方向与正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，与负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。)④电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。(学生分析总结)⑤洛伦兹力方向的判断——左手定则

伸开左手，使大拇指与其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向；若四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

【要使学生明确】 正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定则判定)。

课堂练习

①[投影出示练习题]——“问题与练习”1 ②试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。[学生解答] 甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上。乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下。

丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者。丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里。讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。

甲 v与B垂直

乙 v与B不垂直

洛伦兹力与粒子运动方向、磁感应强度方向的关系

学生：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直。(3)洛伦兹力的大小

现在我们来研究一下洛伦兹力的大小。通过“思考与讨论”，来推导公式F＝qvBsinθ时，应先建立物理模型(教材图3.5－3)，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。

也可以通过下面的命题引导学生一一回答。

设有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，导线每单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。

[问题]这段导线中电流I的微观表达式是怎样的？让学生推导后回答。[学生答]I的微观表达式为I＝nqSv [问题]这段导体所受的安培力为多大？[学生答]F安＝BIL [问题]这段导体中含有多少自由电荷数？ [学生答]这段导体中含有的电荷数为nLS。

[问题]每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？

[学生答]安培力可以看作是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以F＝F安/nLS＝BIL/nLS＝nqvSLB/nLS＝qvB。

[问题]当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？

(4)洛伦兹力的计算公式

①当粒子运动方向与磁感应强度垂直时(v⊥B)F＝qvB ②当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时 F＝qvBsinθ 上两式各量的单位：

F为牛(N)，q为库伦(C)，v为米/秒(m/s)，B为特斯拉(T)最后，通过“思考与讨论”，说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒子总是不做功的。

课堂练习

1．电子的速率v＝3×106 m/s，垂直射入B＝0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？

分析求解：F＝qvB＝1.60×10－19×3×106×0.10＝4.8×10－14 N 2．来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质 子在进入地球周围的空间时，将______ A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地面向东偏转 C．相对于预定点稍向西偏转 D．相对于预定点稍向北偏转

分析解答：B。地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。

2．电视机显像管的工作原理

教师：引导学生阅读教材相关内容，思考并回答问题。电子束是怎样实现偏转的？ 如图所示：

显像管原理示意图(俯视图)问题1：要使电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 问题2：要使电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？

问题3：要使电子打在荧火屏的位置从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？

答：1.要使电子打在A点，偏转磁场应该垂直纸面向外。2.要使电子打在B点，偏转磁场应该垂直纸面向里。3.要使电子打在荧光屏的位置从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。

电子打在荧光屏上只能有一个亮点，为什么整个荧光屏都能发光？学生阅读教材，进一步了解显像管的工作过程。

最后让学生回忆“示波管的原理”，通过对比比较二者的差异。3．实例探究

例1关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）A．F、B、v三者必定均保持垂直

B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B 解析：根据左手定则，洛伦兹力垂直于B，也垂直于v，垂直于B与v所决定的平面，但B与v不一定垂直。

答案：B 例2如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图(其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直)。其中正确的是()

答案：D 4．对本节内容作简要小结：学生先自我小结，分组展示相互补充，教师点评归纳。5．布置作业：课本“问题与练习”3、4、5题。板书设计

磁场对运动电荷的作用

1、洛伦兹力：

① 定义：磁场对运动电荷的作用力。

② 条件：粒子速度方向与磁场方向不平行。

2、洛伦兹力方向的判定： 左手定则

3、洛伦兹力的大小： ①推导过程 ②公式f=Bqv 教学反思：

从教学实践来看较为成功，从导入新课开始就将学生的兴趣激发出来，通过阴极射线在磁场中偏转演示实验使学生对洛伦兹力有深刻认识，也很容易掌握左手定则。通过多媒体用课件模拟导体内部电子受力及运动情况，使学生感知导体内部微观情况，很容易理解安培力是洛伦兹力的宏观表现，以及其微观表达式的推导。但由于内容较多，课堂时间显得很紧，如果不顺畅可能就玩不成所设计内容。