应用广泛的金属材料

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共8页第六章说明本章从学科知识的角度看：通过本章常用的金属和盐的性质及相互关系学习和探究，我们可以把第五章已学的酸、碱知识的知识进行完善，并与金属、盐的性质串连接网形成知识的网络体系。从学科特点的角度看：通过金属和盐为载体，感受和体验化学是一门与人类衣食住行息息相关的学科，进一步展现化学的魅力，体现出化学正在改变人们的生活方式，促进社会的进步和发展。从学科思想的角度看：通过本章学习能使学生体验许多化学思想，如量变与质变、一般与特殊、结构与性质等相互关系。从对学生学习能力的角度看：通过学生自主设计、探究实验的过程，进一步构

2、建新的学习方法，培养学生自学、实验、记录、处理信息、反思、评价等能力。本章的最终目标是知识传承、过程能力与方法、知识与技能的和谐发展。 6.1 奇光异彩的金属（共3课时）第1课时 应用广泛的金属材料一、 设计思想根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属的不少生活常识，学习难度不大。金属材料是与我们的生活密切联系的教学内容，本课题通过课前布置作业的交流展示，使学生了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史。然后围绕学生熟悉的生活用品开展学习，通过阅读课文了解常见金属分类、性能和用途，通过学生分组讨论、归纳总结得出金属的一些共同的物理性质和各自的

3、特性与用途的关系，让学生体会到化学就在我们的生活中，增强学生发现生活、感受生活的意识，从而实现“教学生活化”的教学理念。但在教学中，对于过程与方法，情感态度与价值观可考虑加强一些。使学生在学习过程中去深刻感知金属的物理性质的巨大使用价值。从方法和情感层面获得加强和熏陶，不失为一种教学创新。这样做对知识学习而言，可以变枯燥为生动；对过程与方法而言，可以获得调查研究、交流展示、归纳分析、联想与运用等训练。因此，本课题的教学，以指导学生探究学习、发展学生认知能力为出发点及归宿而设计。二、教学目标1.知识与技能（1）了解金属的分类和共性。（2）知道物质的用途在很大程度上取决于物质的性质，但同时还需考虑

4、如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。（3）认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。2.过程与方法通过讨论探究物质的性质与用途的关系，初步学会综合分析问题的能力。3.情感态度与价值观通过讨论探究活动体验成功的喜悦，逐步养成在学习过程中敢于质疑敢于探究的良好品质。三、重点和难点教学重点：金属的性质与用途的关系。教学难点：综合分析问题能力的培养。四、教学用品媒体：电脑多媒体、投影仪五、教学流程1.流程图2. 流程说明1 情景引入：小组交流展示通过上网、进图书馆等渠道查找资料了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史。2 图片展示：各种金属制品。3 学生自主学习课文（P26-28）。4 师

5、生互动：讨论交流金属的分类方法及共性。5 归纳总结：金属的性质与用途的关系。6 小结金属的分类和共性。7 学生练习，检测所学知识。8 联想与运用，根据信息推测某金属的用途。9 知识拓展：（1）金属之最（2）地壳中主要金属元素（3）影响金属价格的因素（4）合金的定义及性质10 学生小结本节课的收获。11 课外延伸：通过上网、进图书馆等渠道查找资料，了解一些新型金属，写一篇科普小论文与同学交流。六、教学案例1.教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图新课导入【展示交流】课前布置的作业：按学习小组通过上网、进图书馆等渠道查找资料了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史。学生小组代表相互交流：了解人

6、类发现金属、认识金属、使用金属的历史。设置情景，让学生从生活走进化学，感受化学与生活的联系。金属的分类和共性【图片展示】课文P26/6.1-1（各种金属的制件）【提问】这些金属为何有这些用途呢?学生观察增加学生的信息量，让学生了解金属材料在高新科技、国防、现代生活中的广泛用途。【指导阅读】指导学生阅读课文，了解金属的分类和共性。阅读课文(P26-28)培养学生自主学习能力和归纳能力。【提问】金属有多种分类方法，最常见的分类方法有哪些？【板书】一、金属分类和共性1. 金属分类学生回答：按密度分为重金属（密度大于4.5g/cm3）和轻金属（密度小于4.5g/cm3）。习惯上又分为黑色金属（铁铬锰及

7、它们的合金）和有色金属（除黑色金属以外所有金属）通过学生交流讨论、比较、共同归纳出“性质决定用途，用途反映性质”的化学思想。使学生学会将生活现象与学科学习有机结合的科学方法、并敢于表达自己的观点，从而培养学生的自信心。【提问】金属又有哪些共同的性质？【板书】2. 金属共性学生讨论归纳：金属能导电、导热和良好的延展性。出示一些金属物理性质的数据。课文P28表（一些金属的性质）。【讨论交流】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.为什么现在高压电线用铝丝而不用

8、铜丝了？学生分组讨论，然后代表陈述讨论交流结果，其他同学作补充。【师生归纳】金属的性质与用途间的关系金属的性质决定了金属的用途【提问】结合你在生活中看到的其他现象回答：物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素？引导学生讨论得出以下结论：物质的性质决定物质的用途，但这不是唯一的决定因素，在考虑物质的用途时，还需要考虑价格、资源存量、是否美观，使用是否便利，以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。培养学生理论联系实际的求实态度。【思考与练习】课文P28/15反馈交流练习检测学生对知识的掌握情况。联想应用【应用】科学家发现了一种新金属，它的一些性质如下： 熔 点： 2500 密 度： 3 g/c

9、m3 强 度： 与钢相似 导电性： 良 好 导热性： 良 好 抗腐蚀性： 优 异 这种金属的表面有一层氧化物保护层，试设想这种金属的可能用途。 对学生的大胆设想给予鼓励。小组讨论，发表各自的见解。体现知识的应用性，联系社会，联系生活。增强学生用化学知识服务生活的意识。拓展视野【拓展】1.金属之最（课文P29）2.地壳中主要金属元素（课文P25）3.影响金属价格的因素（课文P29）4.合金的定义及性质（补充）阅读课本资料，学生抢答。增强化学课堂的趣味性，知识性。拓展学生视野学生小结【小结】通过本课题的学习，你有哪些收获？学生就自己认为感触最深的内容发表见解。进一步明确学习目的，强化学习方法。课外

10、延伸【课后作业】通过上网、进图书馆等渠道查找资料，了解一些新型金属，写一篇科普小论文与同学交流。以学生发展为本，激发学生求知欲，体现化学学习的可持续性。2. 主要板书6.1.1应用广泛的金属材料一、金属的分类和共性1金属的分类 重金属（密度4.5g/cm3） 根据密度金 轻金属（密度4.5g/cm3）属 黑色金属 根据习惯 （铁铬锰及它们的合金） 有色金属 （除黑色金属外）2.金属的共性（1）导电性 导电导热最好的是银， （2）导热性 常用铜做电线。（3）表面有光泽铂和金常做饰品。（难与空气、水等反应）（4) 有延性和展性最好的是铝。3. 相关链接 合金（1）合金的定义：由两种或两种以上金属（

11、或非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。（2）合金的性能：一般情况下，合金比纯金属硬度大。多数合金的熔点一般比各成分金属的低。（如：保险丝）抗腐蚀能力强。（3）常见的合金：合金：钢、铁（含碳）铝合金：硬铝（镁铝）铜合金：青铜（铜锡）、黄铜（铜锌）新型合金：储氢合金、钛合金、耐热合金、形状记忆合金 新型金属 新型金属材料种类繁多，它们都属合金。 形状记忆合金 形状记忆合金是一种新的功能金属材料，用这种合金做成的金属丝，即使将它揉成一团，但只要达到某个温度，它便能在瞬间恢复原来的形状。形状记忆合金为什么能具有这种不可思议的“记忆力”呢？目前的解释是因这类合金具有马氏体相变。凡是具有马氏体相变的合金

12、，将它加热到相变温度时，就能从马氏体结构转变为奥氏体结构，完全恢复原来的形状。 最早研究成功的形状记忆合金是NiTi合金，称为镍钛脑（Nitanon）。它的优点是可靠性强、功能好，但价格高。铜基形状记忆合金如 CuZnAl和 CuAlNi，价格只有NiTi合金的10%，但可靠性差。铁基形状记忆合金刚性好，强度高，易加工，价格低，很有开发前途。 形状记忆合金由于具有特殊的形状记忆功能，所以被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医药、能源和自动化等方面。 在茫茫无际的太空，一架美国载人宇宙飞船，徐徐降落在静悄悄的月球上。安装在飞船上的一小团天线，在阳光的照射下迅速展开，伸张成半球状，开始了自己的工作。

13、是宇航员发出的指令，还是什么自动化仪器使它展开的呢?都不是。因为这种天线的材料，本身具有奇妙的“记忆能力”，在一定温度下，又恢复了原来的形状。 多年来，人们总认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。可是，美国科学家在五十年代初期偶然发现，某些金属及其合金也具有一种所谓“形状记忆”的能力。这种新发现，立即引起许多国家科学家的重视。研制出一些形状记忆合金，广泛应用于航天、机械、电子仪表和医疗器械上。 为什么这些合金不“忘记”自己的“原形”呢?原来，这些合金都有一个转变温度，在转变温度之上，它具有一种组织结构，面在转变温度之下，它又具有另一种组织结构。结构不同性能不同，

14、上面提及美国登月宇宙飞船上的自展天线，就是用镍钛型合金作成的，它具有形状记忆的能力。这种合金在转变温度之上时，坚硬结实，强度很大；而低于转变温度时，它却十分柔软，易于冷加工。科学家先把这种合金做成所需的大半球形展开天线，然后冷却到一定温度下，使它变软，再施加压力，把它弯曲成一个小球，使之在飞船上只占很小的空间。登上月球后，利用阳光照射的温度，使天线重新展开，恢复到大半球的形状。 形状记忆合金问世以来，引起人们极大的兴趣和关注，近年来发现在高分子材料、铁磁材料和超导材料中也存在形状记忆效应。对这类形状记忆材料的研究和开发，将促进机械、电子、自动控制、仪器仪表和机器人等相关学科的发展。 高温合金

15、涡轮叶片是飞机和航天飞机涡轮喷气发动机的关键部件，它在非常严酷的环境下运转。涡轮喷气发动机工作时，从大气中吸入空气，经压缩后在燃烧室与燃料混合燃烧，然后被压向涡轮。涡轮叶片和涡轮盘以每分钟上万转的速度高速旋转，燃气被喷向尾部并由喷筒喷出，从而产生强大的推力。在组成涡轮的零件中，叶片的工作温度最高，受力最复杂，也最容易损坏。因此极需新型高温合金材料来制造叶片。 贮氢合金 氢是21世纪要开发的新能源之一。氢能源的优点是发热值高、没有污染和资源丰富。贮氢合金是利用金属或合金与氢形成氢化物而把氢贮存起来。金属都是密堆积的结构，结构中存在许多四面体和八面体空隙，可以容纳半径较小的氢原子。如镁系贮氢合金如

16、MgH2，Mg2Ni等；稀土系贮氢合金如LaNi5，为了降低成本，用混合稀土 Mm代替La，推出了MmNiMn， MmNiAl等贮氢合金；钛系贮氢合金如TiH2，TiMn1.5。贮氢合金用于氢动力汽车的试验已获得成功。随着石油资源逐渐枯竭，氢能源终将代替汽油、柴油驱动汽车，并一劳永逸消除燃烧汽油、柴油产生的污染。 非晶态合金 非晶态合金又称为金属玻璃，具有拉伸强度大，强度、硬度高，高电阻率、高导磁率、高抗腐蚀性等优异性能。适合做变压器和电动机的铁芯材料。采用非晶态合金做铁芯，效率为97%，比用硅钢高出10%左右，所以得到推广应用。此外，非晶态合金在脉冲变压器、磁放大器、电源变压器、漏电开关、光

17、磁记录材料、高速磁泡头存储器、磁头和超大规模集成电路基板等方面均获得应用。 七、教学反思根据课程标准要求，关于金属材料的学习，在认知领域的教学属于知道和了解水平，且学生已有关于金属的不少生活常识，学习难度不大。所以本节课主要采用学生自主学习、交流、讨论、归纳活动为主，学生的学习热情教高，参与面广、参与程度深；教师在多样化的教学方式下，于潜移默化中引领学生转变学习方式，同时又适时增加了拓展视野，增强化学课堂的趣味性、知识性，提高学生的综合素养；同时又多次、适时应用STS渗透教育，使学生体验到学习化学的价值和乐趣，让学生体会到化学就在我们的生活中，增强学生发现生活、感受生活的意识，从而实现“教学生活化”的教学理念。教学建议：本课题内容相对较简单，学习难度不大，建议可以结合第二课时，用两节课（连堂课）完成一、二课时的学习，以保证学生有较充分的时间进行实验探究、思考和交流。第 8 页 共 8 页