本学习包以模块机器人为实例,利用模块机器人动手体验三个模块的功能及其关系,并学会运用模块电路组合思路联系实际设计简单的自动控制电路,是上一节简单逻辑电路应用的延续。模块机器人作为物理教学用具,有别于市场上的各种机器人。由于是在有限的教学时间内完成特定的教学任务,因此模块机器人没有复杂的“积木”,也不需要高深的编程技巧,更不是少数学生的实验项目。作为教学任务,它要求每一位学生都要参与其中,通过实验了解自动控制的组成部分,并通过实际操作学会如何去获取知识,解决问题。

学习本节内容所需准备的知识和技能主要有:(1)简单逻辑电路相关知识;(2)电子技术相关知识-热敏电阻、光敏电阻、干簧管等元件的特性。(3)电路的组成和简单的串、并联知识。

将“自动控制和模块机器人”内容分成若干个子课题,对学生进行分组,并各自认领探究的课题。

通过子课题1,介绍机器人在生产、生活中的应用;通过子课题2,了解机器人的相关知识;通过子课题3,介绍模块机器人的构成;通过子课题4,理解机器人三个模块的功能;通过子课题5,运用模块电路组合思路,设计生活中简单的自动控制电路。

本节内容采用学习包的形式编写,以问题为载体,以学生的动手实践、自主探索、合作交流为主要的学习方式。通过合作学习、建立“个人-小组-全班”、“学生-教师-学生”三维一体的动态过程,共享“集体思维的成果”,然后通过“学生分组”、“小组合作”、“师生合作”解决有关问题。

1.官能团(基团)之间的相互活化

(1)苯环与烷烃基的相互活化

当苯环上连接饱和链烃基时,苯环的活动性增强,使苯的取代变的比较容易,如苯硝化一般得到一硝基化合物,而甲苯硝化则可以得到三硝基化合物。同时苯环对直接相连的烃基碳上的氢原子也有活化作用,我们知道,饱和烃是不容易被氧化剂氧化的,由于苯环能活化烃基与苯环相连碳原子的氢,使这样的氢原子活性增强,变的容易被氧化,如甲苯、乙苯等均能被酸化的高锰酸钾溶液氧化,产物得到苯甲酸等化合物。乙苯、丙苯氧化的方程式如下:

C6H5-CH2CH3 C6H5-COOH+CO2+H2O

C6H5-CH2CH2CH3 C6H5-COOH+CH3COOH

C6H5-CH(CH3)2 C6H5-COOH+CO2+H2O

由于苯环活化的是直接相连的烃基碳原子上的氢原子,因此当该碳原子没有氢原子时,该氧化反应就不能发生了,如叔丁基苯[C6H5-C(CH3)2]不能使酸化高锰酸钾溶液褪色。

(2) 某些官能团(基团)与羟基的相互影响

醇、苯酚和羧酸的分子里都含有羟基,故皆可与钠作用放出氢气,但由于所连的基团不同,在酸性上存在差异。

醇(R-OH)显中性,不能与NaOH、Na2CO3反应;与苯环直接相连的羟基成为酚羟基,不与苯环直接相连的羟基成为醇羟基。

①苯酚(C6H5-OH)具有极弱酸性,比碳酸弱,但比HCO3(碳酸氢根)要强。不能使指示剂变色,能与NaOH反应。苯酚还可以和碳酸钠反应,生成苯酚钠与碳酸氢钠;由此可以看出苯环能使羟基的活性增强,而烃基(非苯基)则往往是使羟基的活性减弱,如乙醇的电离程度较水(可以看成是氢原子连接羟基)小的多。

②R-COOH 弱酸性,具有酸的通性,能与NaOH、Na2CO3反应。显然,羧酸中,羧基中的羰基的影响使得羟基中的氢易于电离。苯环可以进一步加强羰基对羟基的活化作用,如苯甲酸的酸性比乙酸强。

③羟基对苯环的影响也是非常大的(较-CH3大的多),如苯与Br2的取代反应,需要Fe(实际上为FeBr3)催化下才能发生反应,苯酚则可以和溴水直接发生取代反应,而且反应能定量的完成,得到三溴苯酚( ),这说明在羟基的影响下,苯环的活性有了很大的提高。苯环也变的容易被氧化,如苯酚在空气中被氧气逐渐氧化而显示粉红色。苯环上的羟基越多,苯环越容易被氧化,其还原性越强。

④羟基对其他烃基也有活化作用,如:乙醇烃基上的碳氢键较容易断裂,可发生氧化反应和消去反应。若羟基与碳碳双键相连,由于其对碳碳双键官能团的活化作用,立即发生反应,使碳氢键断裂。所以羟基不能与碳碳双键官能团直接连接。

⑤羟基还可以活化-X原子,卤代烃需要在强碱条件下才能发生水解反应,当羟基与卤素原子连接在同一个碳原子上时,由于羟基的活化作用,C-X极易断裂,生成羰基(=CO)结构,同时生成HX。这说明羟基不能与卤素原子共存与同一个碳原子上。

⑥羟基与羟基之间也有很强的相互影响。当多个羟基连接在同一个碳原子上,会立即失去水分子而转化为羰基(-CO-)。即碳原子上不可能同时存在两个羟基。

⑦多羟基之间的也存在相互影响。当相邻碳原子上均连接有羟基时,这些羟基之间也有相互作用。例如在新制氢氧化铜中滴加乙醇,无变化,滴加甘油或葡萄糖溶液,氢氧化铜悬浊液消失,转化为绛蓝色溶液,这就是由于这些羟基中的氧氢键断裂与Cu2+离子结合的结果。

另外多羟基还对羰基也有一定的影响,如果糖中的官能团为多羟基和羰基,结构中并不含有醛基,但是果糖却能发生银镜反应,也能与新制氢氧化铜反应。这说明多羟基与羰基直接存在着相互作用。

 0  414204  414212  414218  414222  414228  414230  414234  414240  414242  414248  414254  414258  414260  414264  414270  414272  414278  414282  414284  414288  414290  414294  414296  414298  414299  414300  414302  414303  414304  414306  414308  414312  414314  414318  414320  414324  414330  414332  414338  414342  414344  414348  414354  414360  414362  414368  414372  414374  414380  414384  414390  414398  447090 

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