Giáo án Bài 5. Vật liệu phi kim loại

Huy động trải nghiệm của HS về các đồ vật làm từ phi kim loại; xác định vấn đề: cùng là nhựa nhưng vì sao vật liệu này dùng được cho vị trí này mà không dùng được cho vị trí khác.

GV đưa ra ba đồ vật: can nhựa, tay cầm ấm và săm xe. HS trả lời các câu hỏi: (1) Đồ vật nào có thể bị mềm khi đun nóng? (2) Đồ vật nào có tính đàn hồi, kéo giãn rồi trở lại hình dạng cũ? (3) Vì sao tay cầm ấm cần chịu nhiệt tốt hơn can nhựa đựng nước lạnh?

Danh sách dự đoán ban đầu của HS, ví dụ: săm xe có tính đàn hồi nên thuộc nhóm cao su; can nhựa có thể cần chịu va đập, còn tay cầm ấm cần chịu nhiệt. Từ đó nêu được vấn đề: cần phân biệt nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn và cao su, đồng thời đối chiếu giới hạn nhiệt độ khi chọn vật liệu.

Nêu và phân biệt được khái niệm nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su; giải thích được vì sao nhựa nhiệt rắn không nóng chảy lại như nhựa nhiệt dẻo.

Kĩ thuật khăn trải bàn theo nhóm 4 HS. Mỗi nhóm nhận Phiếu học tập số 1 gồm ba khái niệm: nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su. Nhiệm vụ: (1) Đọc khái niệm trong bài và viết lại bằng lời của mình. (2) Điền bảng gồm: khi gia nhiệt thì xảy ra gì; sau đóng rắn có nóng chảy lại không; đặc điểm đàn hồi; ví dụ ứng dụng trong cơ khí (gioăng, lốp, vỏ thiết bị). (3) Trả lời câu hỏi: 'Vì sao không thể đúc lại nhựa nhiệt rắn nhiều lần như nhựa nhiệt dẻo?'

Bảng so sánh ba nhóm vật liệu của nhóm. Kiến thức HS rút ra: Nhựa nhiệt dẻo có thể mềm khi gia nhiệt và rắn lại khi nguội trong điều kiện thích hợp. Nhựa nhiệt rắn sau khi đóng rắn không nóng chảy lại theo cách của nhựa nhiệt dẻo. Cao su là vật liệu có khả năng biến dạng đàn hồi lớn trong giới hạn sử dụng, dùng làm gioăng, lốp.

Nêu được đặc điểm của gốm và các yếu tố cần xét khi chọn gioăng, tay cầm; nhận biết không có kết luận chung cho mọi vật liệu phi kim.

HS làm việc cặp đôi, đọc phần Vận dụng và kiểm soát trong bài. Nhiệm vụ: (1) Nêu đặc điểm chung của gốm: cứng, chịu nhiệt nhưng có thể giòn. (2) Liệt kê yếu tố cần xét khi chọn gioăng (môi chất, nhiệt độ, độ kín, lão hóa) và khi chọn tay cầm ấm (cách nhiệt, độ bền, bề mặt cầm nắm). (3) Trả lời: 'Có phải mọi vật liệu phi kim đều cách điện hoặc đều tái chế theo cùng một cách không?'

Kiến thức HS rút ra: Gốm thường cứng, chịu nhiệt nhưng có thể giòn. Khi chọn gioăng phải xét môi chất, nhiệt độ, độ kín, lão hóa; khi chọn tay cầm phải xét cách nhiệt, độ bền và bề mặt cầm nắm. Không suy mọi vật liệu phi kim đều cách điện hoặc đều tái chế theo cùng một cách.

Vận dụng khái niệm để chọn đúng, nhận biết kết luận sai và tính được tỉ lệ biến dạng; kiểm tra mức hiểu bài.

HS làm bài tập tương tác trên NeoEdu và phần bài tập trong bài học (kèm đáp án). Nội dung: (1) Chọn mô tả đúng về nhựa nhiệt dẻo. (2) Ghép khái niệm với mô tả. (3) Nhận xét câu 'Tất cả nhựa đều có thể nấu chảy và đúc lại nhiều lần mà không suy giảm'. (4) Tính: gioăng giả định dài 80 mm, chịu tải trong giới hạn đàn hồi dài 92 mm; độ tăng chiều dài là bao nhiêu phần trăm. (5) Ghép hồ sơ nhãn: can HDPE, vỏ công tắc phenolic đã đóng rắn, săm cao su butyl. Sau đó HS điền Phiếu học tập số 2, phần A.

Đáp án: (1) B. Nhựa có thể mềm khi gia nhiệt và rắn lại khi nguội trong điều kiện thích hợp. (2) Nhựa nhiệt dẻo – mô tả về mềm khi gia nhiệt; Nhựa nhiệt rắn – không nóng chảy lại; Cao su – biến dạng đàn hồi lớn. (3) Sai; nhựa nhiệt rắn không tái nóng chảy như nhựa nhiệt dẻo và vật liệu còn có thể lão hóa hoặc phân hủy. (4) $(92-80)/80 \times 100\% = 15\%$; số này không tự xác lập giới hạn đàn hồi của cao su thực. (5) Can HDPE – nhựa nhiệt dẻo; vỏ công tắc phenolic đã đóng rắn – nhựa nhiệt rắn; săm cao su butyl – cao su. Kết luận dựa vào nhãn trong đề.

Vận dụng kiến thức để đánh giá một tình huống thực tế: mẫu nhựa A có phù hợp làm tay cầm ấm không; lập hồ sơ trình bày kết luận, bằng chứng và giới hạn an toàn.

Tình huống: Tay cầm ấm có mẫu nhựa A chỉ được nhà sản xuất cho dùng đến 60 °C, vị trí lắp có thể đạt 100 °C. Hãy đánh giá. Đây là hồ sơ giả định, không thực hiện thao tác vật lí (không đun, không dùng lửa, không thử bằng nước sôi). HS hoàn thành Phiếu học tập số 2, phần B: (1) Kết luận có chấp nhận mẫu A cho vị trí này không? (2) Căn cứ là gì? (3) Nêu hướng lựa chọn vật liệu có hồ sơ nhiệt phù hợp và thiết kế cách nhiệt. (4) Nêu giới hạn an toàn của kết luận và ai là người có thẩm quyền thử nhiệt.

Hồ sơ đánh giá gồm: Kết luận: không chấp nhận mẫu A cho vị trí đó. Căn cứ: 100 °C vượt giới hạn 60 °C của dữ liệu nhà sản xuất. Hướng xử lí: chọn vật liệu có hồ sơ nhiệt phù hợp và thiết kế cách nhiệt, không suy từ nhãn 'nhựa' chung. Giới hạn: kết luận dựa trên dữ liệu đề cho; việc thử nhiệt thuộc người chuyên môn, không tự thử tại nhà.