81《金属材料》教案.docx

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81《金属材料》教案

课题1　金属材料

第一课时

【教学目标】

1.认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用；

2.了解金属的物理特征；

3.知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。

【教学重点】

1.金属材料的物理性质。

2.物质性质与用途的关系。

【教学难点】

1.培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。

2.提高学生综合分析问题的能力。

【教学方法】

实例→提问→得出结论→联系实际→拓展视野→发挥想象→提高兴趣。

【教学准备】金属制品、金属制品的图片、同样大小的铜片、铝片和铁片、细铁丝、铜丝、铝箔

【教学过程】

[学习情景]展示金属制品（如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等）和金属制品的图片（如灯泡、公交车、厨房用品等）。

[介绍]以上这些实物或图片中的物质都是由金属材料制成的。

金属材料包括纯金属以及它们的合金。

分别举例：

铁锅、不锈钢锅。

[设问]看到这些实物或图片，你想到了什么?

[学生发表感想]

如：

1．想到金属与人类的生活、生产关系密切。

2．感到金属在各个领域都有广泛的用途。

3．想要知道它们是由什么金属制成的。

4．想知道制造不同的东西根据什么选用金属。

[新课引入]通过大家刚才的发言，可以看出大家对金属材料的重要性有了一定的认识，而且也对它们很感兴趣，当然也有很多疑问。

本单元我们就来学习金属和金属材料。

[板书]课题1金属材料

[设问]你知道人类使用金属材料的历史吗？

[学生回答、交流]

[小结]人类从石器时代进入青铜器时代，继而进入铁器时代，就是以金属材料的使用作为标志的（图片展示）。

[讲解]铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器，春秋战国时期就会冶铁和炼钢。

铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情。

但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。

[过渡]下面，我们就以生产、生活中对金属的使用为例，来对金属的物理性质进行探讨。

[板书]一、几种重要的金属

[图片展示]金饰、银饰、铂饰。

[设问]金、银、铂都可用来做饰品，说明金属有什么物理性质？

[学生回答、交流]

[小结]金属都具有金属光泽：

大多数金属呈银白色，金呈黄色，铜呈紫红色。

[图片展示]铁轨、钢架桥。

[设问]钢铁等可用来做轨道、桥梁，说明金属有什么物理性质？

[学生回答、交流]

[小结]金属都具有较大的机械强度和硬度，但钠、钾很软，可用小刀切割。

[图片展示]铜、铝制作的电线、电缆。

[设问]铜、铝等可用来做电线、电缆，说明金属有什么物理性质？

[学生回答、交流]

[小结]金属都具有良好的导电性。

[图片展示]铁锅、铝壶。

[设问]铁、铝等可用来做炊具，说明金属有什么物理性质？

[学生回答、交流]

[小结]金属都具有良好的导热性。

[教师补充]在制造餐具的材料中，铝、铁制品最多，但需注意人体若摄入铝过量，可能导致大脑迟钝，故餐具最好少用铝，多用铁，因为铁是人体必需的一种元素。

[图片展示]铝箔、铁丝，并展示实物。

[设问]铁、铝等可制成片状、丝状，说明金属有什么物理性质？

[学生回答、交流]

[小结]金属都具有延展性。

[教师总结并板书]常温下为固态（除汞外），有颜色和光泽，有良好的导电性、导热性和延展性，熔点较高，密度、硬度因金属的不同而不同。

[举例讲解]配合图片，讲解常见的金属铁、铝、铜的物理特性。

[设问]金属的这些性质和它们的用途之间又有什么关系呢?

[回答]物质的性质决定物质的用途。

[过渡]下面是一些常见金属物理性质的比较。

[投影]一些金属物理性质的比较

一些金属物理性质的比较

物理性质

物理性质比较

导电性（以银的导电性为100作标准）

银铜金铝锌铁铅

（优）10099746127177.9（良）

密度/g·cm-3

金铅银铜铁锌铝

（大）19.311.310.58.927.867.142.70（小）

溶点/℃

钨铁铜金银铝锡

（高）3410153510831064962660232（低）

硬度（以金刚石的硬度为10作标准）

铬铁银铜金铝铅

（大）94～52.5～42.5～32.5～32～2.91.5（小）

[教师]请大家根据你的生活经验和表8—1所提供的信息，分组讨论以下问题。

[投影展示]讨论：

1．为什么菜刀、镰刀，锤子等用铁制而不用铅制？

2．银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？

3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?

如果用锡制的话，可能会出现什么情况？

4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?

如果镀金怎么样？

[学生分组讨论后，由小组代表到前面陈述讨论结果，其他小组可宣布自己的不同答案]

（注意：

答案不唯一）

[讨论结果可能有以下一些]

1．因铁的硬度大于铅；铅的硬度很小，若菜刀、镰刀用铅制，容易券刃；而锤子用铅制，很易变形。

2．电线用铜制而不用银制的理由：

（1）银在自然界的含量少，价格昂贵；

（2）银的密度大，不易架设。

3．灯泡里的灯丝用钨制是由于钨有较高的熔点，且易导电。

若用锡制的话，灯丝导电产生的热量易使灯丝熔断（因锡的熔点低），从而影响灯泡的寿命。

4．水龙头镀铬，

（1）可增加水龙头的硬度，而使其不易变形；

（2）不易生锈；（3）镀铬可使水龙头变得美观大方。

镀金更好看，更耐腐蚀，但不经济。

思考：

根据以上讨论结果并结合实际思考物质的性质是否是决定其用途的唯一因素?

如若不是，你认为还需考虑哪些因素?

[小组讨论，并交流讨论结果]

[教师总结并板书]用途主要由性质决定。

还需考虑价格，资源，是否美观，使用是否便利，废料是否容易回收利用和对环境的影响等。

[转折]我们知道，在一切比赛中，当冠军的感觉都是最好的。

那么，哪些金属能获得如此殊荣呢?

请大家看资料：

[拓展]

金属之最

地壳中含量最高的金属元素——铝

人体中含量最高的金属元素——钙

目前世界年产量最高的金属——铁

导电、导热性最好的金属——银

硬度最高的金属——铬

熔点最高的金属——钨

熔点最低的金属——汞

密度最大的金属——锇

密度最小的金属——锂

[比一比，赛一赛]你能很快记住它们吗?

以小组为单位，比一比，赛一赛，看谁是冠军。

[学生活动]

[小结]通过本节课我们知道，金属的物理性质主要包括颜色、光泽、熔点沸点、硬度、密度、延展性、导电性、导热性等；金属的物理性质可决定金属的一些用途，但这不是唯一的决定因素，即同时还要考虑经济、环境、资源、美观等方面的问题。

这也启示我们在看待任何问题时，都不应是孤立的、片面的，而是要从大局出发，权衡利弊，然后再作决定。

[布置作业]

请大家在课外查阅有关合金的资料，并把你感兴趣的记录下来。

【板书设计】

课题1金属材料

一、几种重要的金属

物理性质：

常温下为固态（除汞外），有颜色和光泽，有良好的导电性、导热性和延展性，熔点较高，密度、硬度随金属的不同而不同。

用途：

主要由性质决定。

还需考虑的因素：

价格、资源、是否美观、使用是否便利、废物是否易于回收利用和对环境的影响。

金属之最

地壳中含量最高的金属元素——铝

人体中含量最高的金属元素——钙

目前世界年产量最高的金属——铁

导电、导热性最好的金属——银

硬度最高的金属——铬

熔点最高的金属——钨

熔点最低的金属——汞

密度最大的金属——锇

密度最小的金属——锂

课题1金属材料

第二课时

【教学目标】

1.了解什么是合金；

2.知道调整合金组成比例可以改善金属材料的性能；

3.知道生铁和钢等重要合金。

【教学重点】合金的用途

【教学难点】合金的定义

【教学准备】黄铜片、铜片、硬铝片、铝片、焊锡、锡、铅

【教学过程】

[展示]展示一些种类的合金图片

[设疑]那么，什么是合金？

合金的性质与其组分金属有何不同?

合金的应用范围怎样?

我们常用的合金有哪些?

哪些合金最有前途?

这就是我们本节课所要探讨的内容。

[板书]二、合金

[设问]我们应该怎样定义合金?

谈谈你的看法。

[学生发言]1．合金是不纯的金属。

2．合金是掺有其他金属的金属。

3.两种或两种以上的金属融合在一起形成的金属材料。

……

[教师评价]大家善于思考，善于发言，体现了大家强烈的求知欲，希望大家继续发扬这种精神!

[过渡]那么，合金究竟指的什么呢？

[展示]展示一些食材和调料的图片

[讲解并板书]这就像厨师炒菜时那样，若他们在菜里加入各种调料，便可改善菜的色、香、味，并会使菜的营养价值更高。

1.合金的定义：

一种金属与其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。

[介绍]如我们熟知的钢铁就是一种合金。

它实际上是含有少量碳及其他金属的铁，与纯铁相比，钢有许多优良的性能、用处非常大。

分别介绍生铁、钢、不锈钢的成分和特性，来加深对合金概念的认识。

[展示]图片展示钢铁的用途，介绍合金在生产、生活中的重要用途。

[设问]合金具有哪些特殊的性质，使其在生产、生活中有这么重要的用途。

[过渡]下面，我们就通过实验来探究合金与组成它们的纯金属性质的差异。

[板书]2．合金与组成它们的金属性质的差异。

[实验探究]

1．比较黄铜片（铜和锌的合金）和铜片、硬铝和铝的光泽与颜色。

2．将黄铜片和铜片、硬铝和铝互相刻画，比较它们的硬度。

[学生实验后得出结论]

[教师总结并板书]

（1）合金比其组分金属的颜色鲜艳

（2）合金的硬度大于组成它们的金属

分别介绍黄铜和硬铝两种合金，来加深对合金特性的认识。

[过渡]合金的熔点与其组分金属相比，又有何特点呢?

下面，我们以焊锡、武德合金为例，进行讲解。

[讲解]介绍焊锡、武德合金的用途，分析书上图表中提供的数据。

[设问]由上述的讲解，可得出什么结论?

[学生回答，教师板书]（3）合金的熔点低于组成它们的金属

[讲解]合金与它的组分金属相比，还往往具有较好的抗腐蚀性能。

[板书]（4）合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属

[设问]能否举例说明?

[回答]如不锈钢就比普通的铁耐腐蚀；铝合金比铝耐腐蚀；黄铜比纯铜具有更好的抗海水腐蚀能力。

[总结]通过以上探究，我们知道合金往往比组成它们的金属具有更好的性能。

所以，我们在日常生活、工农业生产和科学研究中使用的金属，大多数属于合金。

目前，合金的品种已不下万种，远远超过金属自身的种类（90余种）。

合金大大拓宽了金属材料的使用范围和使用价值。

[板书]3．合金比纯金属具有更广泛的用途。

[过渡]下面就是几种常见合金的主要成分、性能和用途。

[展示]

常见合金的主要成分、性能和用途

合金

主要成分

主要性能

主要用途

球墨铸铁

铁、碳、硅、锰

机器强度好

在某些场合可代替钢

锰钢

铁、锰、碳

韧性好、硬度大

钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车车架

不锈钢

铁、铬、镍

抗腐蚀性好

医疗器械、炊具、容器、反应釜

黄铜

铜、锌

强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀

机器零件、仪表、日用品

青铜

铜、镍

强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀

机器零件如轴承、齿轮等

白铜

铜、镍

光泽好、耐磨、耐腐烂蚀、易加工

钱币、代替银体积饰品

焊锡

锡、铅

熔点低

焊接金属

硬铝

铝、铜、镁、硅

强度和硬度好

火箭、飞机、船等制造业

18K黄金

金、银、铜

光泽好、耐磨、易加工

金饰品、钱币、电子元件

18K白金

金、铜、镍、锌

光泽好、耐磨、易加工

金饰品

讨论：

根据上表，你将选用什么合金来制造下列物品?

说明理由。

（1）飞机

（2）防盗门（3）衣架（4）钱币（5）刀具

[学生分组讨论，并交流讨论结果]

（注：

以上讨论题为开放性试题，只要理由充分即可）

[教师就学生的回答进行总结、评价。

可从性能、成本、资源、是否使用便利等方面予以评价]

[过渡]合金在人类生活和生产中具有极为广泛的应用，尤其是在科学技术日益发展的今天，新的金属和合金一直在被不断的发现和应用。

例如，钛和钛合金就是近30年来引起人们普遍重视和关注的一种新型金属材料。

[板书]4．钛和钛合金新型金属材料

资料

为什么把钛称作未来的金属?

在人类历史上，由于铜容易冶炼，有良好的延展性，有一定强度，又容易制性能好的合金。

第一种得到普遍使用的金属是铜。

在发明了炼铁之后，由于铁储量比铜多，钢铁的强度、硬度比铜更好，广泛用于机器、工具、桥梁、建筑、武器。

铁很快又代替了铜，成为使用最广泛的金属。

二十世纪初，炼铝工业又迅速发展。

由于铝密度小，耐锈蚀，可制强度大的坚铝。

现在世界铝产量已超过了铜，仅次于钢铁。

然而，最近三十多年来，钛又引起了。

人们的普遍重视。

几十年前，钛被称为“稀有金属”。

然而，经过地球化学家们的仔细勘探，发现钛在地壳中的储藏量比常见的铜、锡、锰、锌等金属还多，在地球上仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁，居于第七位。

我国钛储量居世界首位。

纯净的钛，是银白色的金属，它具有比重小、强度高、耐高温、抗蚀性强的优点。

钛的硬度和钢铁差不多，重量却只有同体积的钢铁的一半。

据试验，如果采用钛和钛合金作为火车头的蒸汽机零件，可以比钢制的蒸汽机轻30％，而且更为坚固耐用。

钛耐高热。

在1668℃的高温下才熔化，比号称“不怕火”的黄金熔点还高约600℃左右。

钛在常温下很稳定，就是在强酸、强碱的溶液里，甚至在“凶猛”的王水（三体积盐酸和一体积硝酸的混合物）中，也不会被腐蚀。

有人曾把一块钛片沉到海底，经过五年后取出来，还是亮闪闪的，没生一点锈。

正因为这样，钛在现代科学技术上有着广泛的用途。

轻盈而结实的钛已被用来制造飞机的发动机。

钛制的轮船。

银光闪闪，用不着涂漆，在海中航行几年也不锈。

钛制的坦克、潜水艇、军舰已出现，它们没有磁性，不会被磁性水雷发现，这在军事上十分重要。

在化学工业上，钛可以代替不锈钢；不锈钢虽号称“不锈”，在遇上具有强烈腐蚀性的酸碱，例如热硝酸，还会生锈、腐烂，因此在化工厂中常要更换用不锈钢制的反应罐、输液管等。

如果改用钛制造，就可以使用好几年。

钛在医学上有着独特的用途。

在骨头损坏了的地方，用钛片和钛螺丝钉钉好，过几个月，骨头就会重新生长在钛片的小孔和钛螺丝钉的螺纹里，新的肌肉纤维就包在钛的薄片上，这钛的“骨头”犹如真的骨头一样，因此，钛被称为“亲生物金属”。

液态的钛几乎能溶解所有的金属，形成固溶体或金属化合物等各种合金。

合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善钛的性能，以适应不同部门的需要。

例如，Ti—Al一Sn合金有很高的热稳定性，可在相当高的温度下长时间工作；以Ti—Al—V合金为代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸长加工成型，其最大伸长可达到2000％。

而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30％。

由于上述优异性能，钛享有“未来的金属”的美称。

钛合全已广泛用于国民经济各部门。

它是火箭、导弹和航足飞机不可缺少的材料。

船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。

[教师]除了以上介绍的一些合金外，你还知道哪些合金?

教师跟同学们交流。

学生们相互介绍自己感兴趣的合金（查阅资料而得，这也是上一课时的作业）。

另外，教师也可用印发资料的方式向学生介绍一些常见的合金及新型合金，以下资料可供参考。

资料

几种合金

1．形状记忆合金：

形状记忆合金是指具有特殊的形状记忆功能的合金。

从组成上看，有的是镍钛合金，有的是以铜为主或以其他金属为主的合金。

用形状记忆合金做成的金属丝，即使被揉成一团，但只要达到某一定温度，就能在瞬间恢复原来的形状。

这类合金被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医疗、能源和自动化等方面。

2.贮氢合金：

贮氢合金是指能在室温下吸收氢气，稍稍加热即能很快放出氢气的合金。

它是以镁或稀土金属为主形成的合金。

氢气是21世纪要开发的新能源之一。

贮氢合金不但能解决氢气的贮存和输送问题，而且可用于氢气的回收、分离、净化等方面。

[展开想象的翅膀]学完本节课，想到了什么?

请你谈谈。

[学生谈自己的感受并畅想未来，教师要对他们丰富的想象力予以肯定]

[回答可能有]

1．感到科学的发展不可思议。

2．想到我将来能发明或实践出什么样的新型合金呢。

3.我想发明一种贮氧合金，可以帮助登山队员或潜水员减轻负担。

4．如果摩托车或汽车能用形状汜忆台金制造就好了，这样，不用时可把它们折叠起来，用时再让它们恢复原状，要是能把它们装在口袋里那就更好了。

[小结]本节课我们重点学习了合金与纯金属性质的差异，并认识了几种新型合金，知道在金属中加热熔合某些金属或非金属，其性能会发生改变。

合金的强度和硬度一般比组成它们的组分金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途。

同时，我们还应认识到：

人类智慧是无穷的，只要我们勇于探索、敢于攀登，就一定会有更多更好的新型合金不断问世，我们对合金性质的各种期望也便不再是一个遥远的梦!

[布置作业]

亲自做一做课外实验——淬火与回火

【板书设计】

二、合金

1．合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。

2．合金与组成它们的金属的性质差异。

（1）合金比其组分金属的颜色更鲜艳

（2）合金的硬度大于组成它们的金属

（3）合金的熔点低于组成它们的金属

（4）合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属

3．合金比纯金属具有更广泛的用途。

4.钛和钛合金新型金属材料