抽体法探究《金属晶体》教学设计

摘要：利用学生已有立体几何知识，采用类比的方法，在教师的指导下，学生自主动手探究金属晶体中金属原子的三种常见的堆积方式，利用PPT帮助学生完成三维结构的创建，并开发了抽体法运用于晶胞的构建。

关键词：抽体法；金属晶体；密堆积方式

文章编号：1005－6629(2007)08－0035－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1教学设计的特点

苏教版《物质结构与性质》专题三第一单元中，金属晶体部分内容是过去老教材里末曾出现过的，对于教师来说，虽然大学里学过了，但已所剩无几了，更无教授这部分内容的经验可言了。对于学生来说，虽说已在数学课上学过立体几何知识，但从未在实际当中应用过。

为使学生能够准确认识晶胞的概念，教材采用了类比的方法。根据学生的认知水平，安排了学生探究等径球在平面内的不同排列方式，在此基础上，教材列举了金属晶体的六方堆积、面心立方堆积和体心立方堆积三种堆积方式的晶胞，并讨论了各种位置上的原子在晶胞中所占的份额。

基于学生的现有水平，很难理解三种晶胞的堆积方式，特别是这三种晶胞是如何得来的，为了能让学生能够理解，本人对此作了处理，采用动态模型来完成教学，只要利用PPT即可做到，不必使用3DMAX等较复杂的软件，并用了开发了抽体法得到晶胞，课堂效果很好。

2教学过程

［新课］金属晶体的堆积方式

［提出问题］金属原子在一个平行面上的排列方式如何？

［活动与探究1］利用大小相同的乒乓球，有序地排列在水平桌面上（在水槽中），要求小球之间紧密接触，有序排列。讨论可能有几种排列方式？每一种方式的空隙特征怎样？

［引导学生总结汇报］ 主要介绍以下两种方式

［引导分析］两种方式的特征。

a．行列对齐，四球一空――非密置排列。

b．行列相错，三球一空――密置排列，有两种不同类型的空隙。

［过渡］我们继续讨论，原子在三维空间的排列。首先讨论非密置层这种情况。

［活动与探究2］非密置层排列的金属原子，在空间内向上紧密堆积的可能堆积方式。

［学生展示成果］（学生可能会说出多种可能性）。

［多媒体展示］第一种情况：

［教师］这是课本上没有的，因它的原子间空隙较大，不是紧密型堆积，属于此晶型的金属比较少见，所以不作介绍。

第二种情况：如果是非密置层上层金属原子填入下层的金属原子形成的空隙中，每层均照此堆积，形成ABAB……堆积，叫做体心立方堆积。利用PPT让每个原子均逐一出现。

抽体――去掉周围其它原子（利用PPT演示），其原子空间排列特点如下：

此种堆积方式，空间利用率比较高，属于紧密堆积方式。属于此堆积方式的金属晶体有钠、钾、铬、钼、钨等。

［活动与探究3］在密置层排列的金属原子，在空间内向上紧密堆积的可能堆积方式。

［学生汇报成果］可能的几种排列方式以及堆积特征。

［多媒体演示］密置层的原子按紧密堆积方式堆积。（利用PPT让每个原子均逐一出现）

关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式：

第三层的第一种是将球对准第一层的球。

于是每两层形成一个周期，即ABAB……堆积方式，叫做六方紧密堆积。

抽体――去掉周围其它原子（利用PPT演示），得到六方晶胞，如下图：

镁、锌、钛等属于六方堆积。

第三层的另一种排列方式：将球对准第一层的2，4，6位，不同于AB两层的位置，这是C层。

第四层再排A，于是形成ABCABC……三层一个周期的堆积方式，得到面心立方堆积。

［设疑］ABCABC……形式的堆积，为什么是面心立方堆积？

［展示］面心立方晶胞的抽取。此处采用抽体法更为直接明了。学生可能无法拿出，这时要在教师的指导下完成。请两名学生到讲台上，用老师事先准备好的模型完成操作，抽出面心立方晶胞。

第一层为密置型，其中 是活动的，可以拿下来，其它粘在一起。

第二层置于第一层的空隙（如上图 ），将这几个球粘一起。

第三层置于第一层的另一种空隙的正上方（如下图 ），同样也将这几个粘一起。

第四层在第一层 的正上方（如下图 ）

抽体――去掉周围其它原子 ，旋转得到的模型，即为面心立方晶胞，如下图。

金、银、铜、铝等属于面心立方堆积。

［活动与探究4］再次体会两种堆积方式的特征，并复述堆积方式及结构特征。

［归纳与小结］金属晶体常见的三种堆积方式对比：

［问题解决］晶胞中原子个数的计算。

［PPT演示］顶点、棱、面、体内原子均摊比例透析。

［课堂总结］⑴基础知识：金属晶体常见的三种堆积方式；

⑵基本思路：得出金属晶体常见的三种堆积方式的一般思路和晶胞中原子个数的计算一般方法。

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。

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