师:同学们好,欢迎来到科学课堂。今天我们要学习的内容是“矿物与我们的生活”。上节科学课,同学们不仅知道了矿物是组成岩石的“积木”,还观察了许多不同的矿石。下面这些矿石,你们还认识吗?这块白色且细腻的是滑石,黑色并有光泽的是石墨,粉红半透明的是石英,褐色的是赤铁矿,带有金属光泽的是黄铜矿。每块矿石都有典型特征,人们根据这些特性将它们制成不同物品。接下来,咱们一起玩个配对游戏。左边的物品分别是铅笔芯、赭石颜料、水晶杯、铜芯导线、爽身粉,它们由右边的矿石制作而成。请猜测它们分别由哪种矿石制成,然后将它们对应相连。同学们,连好了吗?在揭晓答案前,我们先来看一段视频。
(视频播放完毕)
师:利用矿物制造物品,比如用石墨制作铅笔芯。铅笔虽叫铅笔,但主要成分并非铅,而是石墨。石墨有金属光泽,能导电传热,质软且有滑腻感。石墨矿石开采出来后,需经过一套复杂加工流程,分离杂质,制成石墨含量达95%的细干燥粉末,再送到铅笔制作工厂。在工厂里,工人先将石墨粉与黏土水充分混合,形成均匀颗粒,然后放入压缩机制成圆柱形块体,一周后自然硬化。接着,工人把圆柱形块体放入机器,挤出长长的笔芯,孔的大小决定笔芯粗细,随后再用机器把长笔芯切成短的。再如用石英砂制作玻璃酒杯。含硅石英砂是制作玻璃的主要原料,工匠在非常纯净的硅质石英砂中加入氧化镍助熔,加入碳酸钾等工业添加剂,让玻璃平滑闪亮。将这些混合物加热18小时,制造出大量熔融玻璃。一些破碎的水晶玻璃杯也能放入熔炉,在高温下还原成制造玻璃的原料。工匠用空心不锈钢管收集熔融玻璃,在抗热台面上持续转动钢管,让熔融玻璃粘附。吹玻璃时,缓慢稳定地向熔融玻璃团吹气,创造出一个球,待球冷却一会儿后放进炉子,再裹上一层熔融玻璃,增加厚度。之后,工匠用各种浸过水的工具为熔融玻璃球塑形,再把它嵌入钢模具定型。模具内部用软木屑、亚麻籽油和碳粉包裹,防止粘黏产生瑕疵。接着将玻璃杯加上杯杆和杯足,放入机器内冷却,机器内温度从450摄氏度缓慢降至室温。到第二天,玻璃杯就能取出,再经过高温切割、工匠打磨,一只精美的玻璃酒杯就诞生了。还有用矿物制作颜料,人类很早就利用红色的赤铁矿和黑色的氧化锰绘制洞穴壁画。研磨是制作矿物颜料最基本的方法,在砚台里加水,取一块赤铁矿,在水中缓慢研磨,形成赤墨,可用于写字、绘画。
师:铅笔芯由石墨制作而成,利用的是它软而黑的特性;赭石颜料由赤铁矿制作而成,因为赤铁矿颜色偏红且不易褪色;水晶杯由石英制作而成,利用的是它硬度高、透光性好的特性;铜芯导线用来导电,由黄铜矿制作而成,因为黄铜具有导电特性;爽身粉由滑石制作而成,滑石是已知最软的矿石,分子结构小,吸水性强。
师:每一种矿石都有其特征,人们利用矿物改善生活,矿物与我们密不可分。下面我们来看一种常见的金属矿石。铁哑铃、铁锅、铁锹等都是由铁制成的。铁是世界上发现最早、利用最广、用量最多的一种金属,其消耗量约占金属总消耗量的95%。那么,铁是怎样变成铁制品的呢?请同学们打开课本,阅读第55页上半部分内容。
(学生阅读完毕)
师:通过阅读,同学们知道了铁矿开采出来后,先粉碎铁矿石,再送入高炉炼出铁水,接着分离铁水和矿渣,将铁水浇筑冷却成型,最后制成铁制品。这个过程比较复杂,让我们去钢铁厂看看吧。
(展示钢铁厂相关视频或资料)
师:从铁矿石到铁制品,铁不能直接从自然界获取,必须通过冶炼从铁矿石中提取。开采出来的铁矿石首先要研磨、粉碎、洗净,分离出铁含量高的矿石,运往大型冶炼厂。在熔炼厂,铁矿石倒入大型高炉,高炉燃烧焦炭产生热量,形成1500摄氏度以上的高温,铁矿石在高温作用下化成铁水从下方流出,绝大部分杂质形成炉渣,在铁水表面累积并被撇除。但这样的铁水仍有许多杂质,不能形成性质稳定的钢,还要继续吹入纯氧,使另一些杂质变成气体溢出。接下来再根据需要加入镍、铬等元素,产生成分精确的钢水,最后注入模具,压制出各种形状的钢材,输送到现代工业各个领域。铁锅是铸造出来的,工人们将恒温铁水注入模具中间的空隙,铁水会在20分钟内冷却固化。再通过震动和喷射钢珠的方法,将砂模和锅具彻底剥离,最后用打磨砂轮和打磨笔磨掉锅具上残留的小铁刺,铁锅就制造出来了。
师:铁制品在生活中应用广泛,同学们,你们能找找身边的铁制品吗?老师今天也带来了一些铁制品,大家一起看看。这是铁质的卡尺、架子、铁锤、铁丝和铁制的车床、环形雕塑、车子、小扇子、铁制盒子,还有大大的轮船也是由铁制成的。认识了铁制品,咱们再来认识一种非金属矿物。这种矿物,同学们小时候玩涂色游戏时可能就见过,这就是由石膏制作而成的雕塑。石膏是一种安全无毒的矿物。前几天,黄老师班上有位同学不小心把手摔骨折了,送到医院后,医生用石膏给他进行了治疗。你们知道医生为什么用石膏给骨折病人固定吗?让我们通过一个实验来了解一下。请同学们拿出课前准备的材料:石膏粉、杯子、搅拌棒、水。
