划痕实验（全部资料）课前准备：工具箱材料：教师另外准备的材料：17支粉笔，32个硬币准备工具包：为每组学生准备一个划痕实验用的工具箱。

在8个带拉链的袋子里分别放4个大号的回形针和4个硬币。

探究部分探究2：划痕实验目标在划痕实验的过程中，学生将学会：·探究一组矿物的特性；·探究矿物的硬度；·通过矿物的硬度进行分类；·用科学的思考过程实施探究并建立解释模型：观察、交流、比较、组织。

来源地球科学科学概念·矿物是地球物质最基本的组成成分，用物理的方法不能够再分。

·硬度是矿物的一种特性，是矿物能够被刻划的软硬程度。

探究2：划痕实验第一部分：观察矿物。

第二部分：测量硬度。

探究主题探究总结科学内容评价机会第一部分：观察矿物·我们用哪些特征来鉴别岩石？时间：30~40分钟学生观察四种未知的矿物，记录观察的结果并发现要鉴定矿物还需要更多的信息。

仅仅是靠可见的特性进行鉴别是不够的。

·矿物是地球物质最基本的组成成分，用物理的方法不能够再分。

·矿物是造成岩石的成分。

·为了能够鉴别矿物我们必须理解矿物的一些特性。

学生单给学生一套矿物卡片，请学生按照某一特性分类，然后同时考虑两种特性进行分类。

矿物特性第二部分：划痕实验·我们用哪些特性来鉴别矿物？·用指甲、硬币、裁纸刀来确定硬度如何？时间：30~40分钟向学生介绍地质学家利用硬度来鉴别矿物。

他们用裁纸刀、硬币和指甲钳在矿物表面刻划，通过比较划痕来确定矿物的硬度。

利用这一知识，他们规定了4种矿物的硬度做参考。

·硬度是矿物的一种特性，是矿物能够被刻划的软硬程度。

·矿物可以通过硬度分类。

·当两种物质的硬度相比较时，硬的可以刻划软的。

反馈单学生相互之间拿出两块矿物，请对方比较相对硬度。

教师需要的背景知识下次当你拿到一块令你感兴趣的岩石时，用放大镜仔细观察它，你就可能发现它是由很多种物质组成的，因为不同的物质有不同的颜色、质地、形状和表面光滑程度。

你在岩石中看到的物质大部分被地质学家称之为矿物。

矿物是不能够物理地分化成更小的物质的地球物质。

如果你把一小块石英放入一大堆碎片中，石英就是石英。

矿物是地球的组成物质。

矿物的一个重要特性是硬度。

硬度是矿物的抗刻划能力。

有一些矿物，像滑石，软的可以用你的指甲刻划；另外有一些矿物，如石英，很硬，硬得连你的裁纸刀都不能刻划出痕迹。

，还有一些矿物比石英还硬。

钻石是地球上最硬的矿物。

另外一些矿物，包括世界大多数宝石的硬度都介于石英和钻石之间。

地质学家用摩氏硬度表帮助检测硬度并按印度分类。

10代表最硬，如钻石，1代表最软，，如滑石。

地质学家通过划痕实验确定矿物的硬度。

划痕实验用工具十分简单，有指甲、裁纸刀，硬币等。

每种工具具有不同的硬度，指甲最软，裁纸刀最硬。

指甲能被裁纸刀和硬币刻划，裁纸刀不能被其它两种工具刻划。

指甲相当于摩氏硬度2级，硬币相当于3级，裁纸刀相当于5级。

当地质学家准备对矿物做划痕实验时，他会选择新鲜的，没有刻划过的表面进行实验。

他会在这个表面同时用各种工具进行刻划，然后比较。

初学者有时候会被矿物表面的痕迹所迷惑，如果擦一擦痕迹，你可能会发现痕迹不见了。

实际上，真正的划痕会是留下永久的记号的。

用于划痕实验的矿物都有自己的划痕特征和硬度，有些矿物的划痕特征如下：石英的地壳中最硬的常见矿物之一。

它由硅和氧化合而成（SiO2），有时这种矿物可以组成最美的，无色的六边形晶体，且具有玻璃光泽。

一些砂岩和石英岩几乎全是石英组成。

裁纸刀不能在石英上留下划痕。

那些有色的石英可以做宝石。

其硬度为7。

萤石（又叫氟石）有很多种颜色，包括白色、蓝色、绿色和紫色等。

裁纸刀可以再其上留下划痕。

它可以再紫外线下发萤光。

它被用来做点燃火箭燃料和在铁等矿产冶炼时降低熔点，促进炉渣流动。

萤石的硬度是4。

方解石是另一种常见的地球物质。

方解石的化学成分就是碳酸钙（CaCO3）。

方解石能够被硬币刻划，它是石灰岩和大理岩这些建筑用材的主要成分，硬度为3。

石膏是海水在干旱环境下被蒸发而形成的矿物。

它是硫酸钙和水的合成物(CaSiO4●2H2O)。

如果没有水，就成了熟石膏。

石膏能够被指甲刻划并具有玻璃光泽，纤维光泽和珍珠光泽等。

加热石膏会失去一部分水，留下来的白色粉末我们称之为泥灰磨碎了的石膏常用于工业，加入土壤中以中和碱性。

石膏的硬度为2。

向孩子进行矿物硬度的教学在本次探究中，学生将继续探究地球物质的一些不同的特性。

除了颜色、形状、大小和质地等这些在上次探究中就已经了解了的特性，学生还要了解另一种更重要的特性：硬度并致力于此。

同时还要知道要鉴定一种矿物需要了解它的多种特性。

大多数学生都知道岩石和矿物很硬，但是他们不会想到一种比另一种还硬，因为他们认为都是一样硬的。

硬度是地质学家用来表示矿物，而不是岩石的特性的概念。

实际上矿物的硬度具有相对性，你还可以鼓励并帮助学生进行探究。

学生还必须学会根据证据推断哪些矿物比较硬。

他们可以通过划痕工具间接地比较集中矿物的硬度。

很多学生在第2年级就可以说出这样比较的理由了，但是你依然要在他们开始之前助一臂之力。

例如，如果裁纸刀能在矿物A而不能在矿物B上留下痕迹，，这就说明矿物A比矿物B软。

为了得到直接的经验，可以让学生把两种矿物相互刻划，会发现矿物B 会在矿物A上留下痕迹，这再次证明矿物B比矿物A硬。

这次探究比较四种矿物的硬度并分类。

划痕实验的重要性有两点：首先，学生学习的是大学教授和野外地质学家探究矿物的方法；其次，他们学会收集数据作为证据从而为结论服务，即利用他们收集到的数据陈述、支持和讨论结论。

如果学生有机会充分讨论他们的实验，他们总是能得到正确答案。

第一部分：观察岩石材料为每个小组准备的材料FOSS托盘（2）；手持放大镜（2）；一套划痕实验用的矿物标本：方解石（1），石英（1），石膏（1），萤石（1）；小烧杯（4，选用）；硬纸板（5）；地球物质记录本，第八页。

姓名日期划痕实验第8页……………………………………………………………………………………为全班准备的材料 1/2升的容器（4）；硬纸板（4）；一袋岩石和矿物标本，共13种，每种都有标记；塑料标本盒（1）；供参考的一袋划痕实验矿物；名叫“矿物鉴定”的13号教师单。

姓名日期划痕实验………………………………………………………………………………… 矿物鉴定单#1#2#3 #4探究2：划痕实验 第13号单—教师单为评价准备的材料名叫“矿物特性”的14号学生单。

探究2的评价表一张。

姓名 日期FOSS 地球物质模块…………………………………………………………………………………矿物特性请看下面矿物的图片。

（图片略）任务1把矿物的编号字母填入下图。

任务2把矿物的编号字母填入下图。

任务3把矿物的编号字母填入下图。

一定要仔细想那些具有不止一个特性的矿物放在哪里。

探究2：划痕实验 第14号单—学生单评价表第2号——评价单准备工作1、为探究制定计划这部分需要大约30~40分钟2、计划评价：学生单利用“矿物特性”单评价学生辨别一种或两种矿物特性的能力。

请参考评价档案袋中第9页的评分指南。

探究2：划痕实验第一部分：观察矿物（第14号——学生单）科学知识．岩石具有很多特性，这些特性能够帮助地质学家对他们进行辨别。

建立解释．要求学生绘出一个维恩图并同时想出两个特性。

在划痕实验要完成的表格制作也需要这种逻辑能力。

3、建立岩石和矿物的参考系如果你是初次上这个课，一定要把配套包中的13种岩石和矿物（每种有10个标本）排列好，不要弄错了。

在配套包里有一个塑料标本盒和一袋装有13种已经有标签的岩石和矿物的袋子，把岩石和矿物的名称打印成单子并用胶水贴在塑料标本盒的盖子里面，把岩石和矿物装进去。

这个标本参考系你要永久保存。

4、给矿物编号取4个半升的容器，用硬纸片做标签，写上1、2、3、4，把四种材料放进容器中。

1=方解石，2=石英，3=石膏，4=萤石。

5、准备划痕实验参考系复制矿物鉴定单（有图），把它放在教室的显眼的位置。

把四种做过划痕实验的矿物分别放在单子上有编号的圆圈里。

学生在做划痕实验时一旦出现混淆就可以到这里来参考。

6、阅读科学故事计划在完成这一部分内容后阅读科学故事：地下的珍宝和在某点做X记号。

探究指南1、复习岩石和矿物和学生一起复习探究仿造岩石的内容/问题表。

强调岩石是由不同的矿物组成，矿物是不能再分的地球物质的观点。

2、形容一下地质学家的工作之一：鉴定告诉学生作为地质学家，今天的工作是要研究四种矿物。

他们仔细观察这些矿物，接下来对它们进行命名，指出能够进行鉴定的重要特性。

3、准备研究矿物请材料员到材料中心取4个硬纸板，一套FOSS托盘，2个手持放大镜。

请组长用硬纸板做4张写有1、2、3、4的标签插在托盘中间的4个托里面。

4、取四个不知名称的矿物各组成员依次来材料站取矿物标本。

第一位学生在矿物容器1中取一块标本放在自己组托盘标有1的地方，第二位学生在矿物容器2中取一块标本放在自己组托盘标有2的地方，依此类推。

5、记录观察结果请学生观察矿物标本，你可以提醒他们使用手持放大镜。

学生对矿物进行几分钟指导观察后，要求学生取出地球物质记录本，把观察结果记录在第8页上。

请学生接受挑战：观察结果要尽量写得详细，如果把矿物标签拿走后，自己要能够根据记录辨别出自己记录的是几号矿物。

6、分享观察记录当学生们花了8到12分钟观察并记录下结果后，请几位学生把他们的记录拿给大家分享，看其他的学生能否根据他的描述分辨出是哪种矿物。

学生分享他们的记录后，全班讨论哪些描述对分辨矿物最有帮助。

在讨论时，你可以提以下问题进行指导：·哪些特性对鉴别矿物有帮助？·提供一种特性是否就足以鉴别某种矿物？（通常情况下，你必须提供一种以上的特性才能确保鉴定准确无误。

）·如果我说“一个小矿物”，你能否依此判断出是哪个矿物吗？（每一种矿物标本都可能有各种尺寸；尺寸不是鉴别矿物的标准。

）·如果把矿物标签拿走，你有把握鉴别出其他组的每一种矿物吗？7、保存好矿物请材料员把托盘退回材料站，上面的矿物和标签都原封不动。

如果没有其他班要使用这些材料，就放在那里以备第二部分探究使用。

请材料员用剩下的硬纸板上写上自己组的号码或名称，贴在自己组的托盘上。

你可以把托盘整整齐齐排在教室的角落里。

8、评价过程：学生单请材料员把“矿物的特性”单发给每位学生。

和学生一起复习一下里面的内容，给5到10分钟让学生完成单子的填写。

注意：参考评价档案袋第9页的评分指南。

总结9、完成单词银行这一部分没有介绍新的词汇。

请学生复习学过的词汇，问他们是否还有要加的词汇吗？10、完成内容/问题表在内容/问题表中加入：·什么是矿物？（矿物是用物理的方法不能够再分的基本的地球物质。