資源簡介

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課題1 金屬材料
一、教材分析
本課題分為兩部分。第一部分從日常生活用品很多是用金屬材料制成的入手，說明金屬材料包括純金屬和合金兩類，并從社會發(fā)展的歷史說明鐵、銅、鋁及其合金是人類使用最多的金屬材料。教材注意聯系學生的生活經驗，配合實物照片介紹了金屬具有金屬光澤，能傳熱、導電，有延展性等重要物理性質，同時采用列表的方式，給出了一些常見金屬物理性質的數據，為如何利用金屬的物理性質提供了重要依據。教材把重點放在“討論”及對物質的性質與用途關系的了解上，注意培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力。
第二部分重點介紹合金。教材用廚師在炒菜時常會在菜里加入各種調料以改善菜的色、香、味的事實作比喻，說明在純金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，可以制得與純金屬性質不同的合金，如生鐵和鋼等，這些合金具有某些比純金屬更好的性能。教材接著通過實驗讓學生親身體驗合金與純金屬性質的不同，了解為什么合金比純金屬具有更廣泛用途的原因。教材以列表的方式簡略地介紹了一些常見合金的主要成分、性能和用途。教材還介紹了21世紀的重要金屬材料——鈦和鈦合金，連同在“化學技術社會”中介紹的高新科技的內容——形狀記憶合金，在一定程度上體現了21世紀金屬材料的發(fā)展趨勢，有利于拓寬學生的眼界。由于本課題的知識難度不算太大，所以引導學生積極進行探究培養(yǎng)學生的思維能力便成了本課題教學的難點。在設計教學過程中，主要從以下五個方面入手對難點進行突破。
二、學情分析
學生已經有了日常生活中使用金屬制品的經驗，也初步了解金屬制品的某些特殊用途。但學生對金屬的了解還不夠系統(tǒng)，也不十分清楚物質的用途與其性質之間的內在聯系。他們不了解鐵礦石是怎樣冶煉成鋼鐵的，不了解自己使用的金屬制品都是用合金材料制成的，更不了解性能各異的合金竟是通過多種金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的。因此，教學中應從學生已有的生活經驗出發(fā)，通過實驗探究和交流討論，使其將自己對金屬制品的成分和各項性能及其用途的認識逐漸清晰、系統(tǒng)、深入，進而產生學習有關金屬性質和生產知識的積極心態(tài)。
三、教學目標
1. 通過日常生活中廣泛使用的金屬材料等具體事例，認識金屬材料與人類生活和社會發(fā)展的密切關系；
2. 了解常見金屬的物理性質，知道物質的性質在很大程度上決定了物質的用途；
3. 認識合金的組成，知道生鐵和鋼等重要合金；
4. 會區(qū)別純金屬和合金，認識合金比純金屬具有更廣泛的用途。
四、教學重難點
教學重點：認識金屬物理性質的相似性和差異性及性質與用途的關系。
教學難點：學習運用比較、分析、歸納等方法對獲取的信息進行加工。
五、教學過程
【視頻引入】拿破侖加冕為什么要用鋁制皇冠？
【講解】拿破侖加冕用鋁制皇冠，是因為當時冶煉鋁非常困難，所以鋁制品價格昂貴，是身份的象征。
【過渡】我們身邊的很多生活用品，如鍋、壺、水龍頭等很多都是用金屬材料制成的。你知道金屬材料的發(fā)展歷程是怎么的嗎？
【講解】在歷史發(fā)展過程中，人類從石器時代進入青銅器時代，繼而進入鐵器時代。到了鐵器時代，鐵和鋼的使用就比較廣泛了。在100多年前，人們又發(fā)現和利用了鋁。而銅、鐵、鋁是現代社會應用的最多的三種金屬材料。決定金屬出現順序的因素有金屬的活潑程度和冶煉的難易程度。
【過渡】人類使用的金屬材料包括純金屬以及它們的合金。金屬材料的應用促進了社會的發(fā)展。
【交流討論】金屬的廣泛應用都與它們的性質有很大的聯系。結合實際生活及圖片中金屬的用途，說一說金屬都有哪些物理性質。
【總結】金屬一般具有以下性質：
1．金屬一般是銀白色的，有金屬光澤。（金為黃色、銅為紫紅色）
2．金屬一般為固體。（汞是液體）
3．金屬一般易導電、導熱。
4．金屬的熔沸點一般都比較高。
5．金屬一般都有較好的延展性。
6. 金屬一般密度大、硬度大。
【過渡】雖然金屬都有一些共性，但在導電性、導熱性、密度、熔點、硬度、延展性等方面均有較大差異。科學家們較準確的測出了一些金屬的物理性質，較詳細的明確了它們之間的區(qū)別。
【交流討論】根據生活經驗和所學知識，你能回答下列問題嗎？
1．為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鋁制？
（鐵的硬度更大。）
2．銀的導電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？
（銀的導電性雖然比銅好，但銅的價格更便宜。）
3．為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制會出現什么情況？
（鎢的熔點最高，錫的熔點較低，如果用錫，則燈絲易熔斷。）
4．為什么有的鐵制品如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金怎么樣？
（鉻硬度大，耐磨、美觀而且防銹；金的硬度小，如果鍍金，價格成本大大增加且不耐用。）
【總結】通過以上學習，我們得出物質的性質在很大程度上決定了物質的用途，但這不是唯一的因素。在考慮物質的用途時，還需要考慮資源、價格、是否美觀、使用是否便利、廢料是否易于回收和對環(huán)境是否影響等多種因素。
【思考】用來鑄造硬幣的金屬材料需要具有什么性質？
【講解】鑄造硬幣需要控制成本，所以這種金屬材料要資源豐富，硬幣使用頻率高，所以要耐磨耐腐蝕，還需要無毒輕便、美觀易加工。
【總結】金屬之最：
地殼中含量最高的金屬元素 —— 鋁 Al
人體中含量最高的金屬元素 —— 鈣 Ca
目前世界年產量最高的金屬 —— 鐵 Fe
導電、導熱性最好的金屬 —— 銀 Ag
硬度最高的金屬 —— 鉻 Cr
熔點最高的金屬 —— 鎢 W
熔點最低的金屬 —— 汞 Hg
密度最大的金屬 —— 鋨 Os
密度最小的金屬 —— 鋰 Li
【應用】生活中常見的金屬的應用：
暖氣片刷“銀粉”——鋁 Al
包裝香煙金屬箔——鋁 Al
保溫瓶內膽鍍的金屬——銀 Ag
體溫計金屬——汞 Hg
干電池外皮金屬——鋅 Zn
【過渡】金屬在日常生活中被廣泛應用，可是你知道嗎，在生活和生產領域，應用最廣泛的不是純金屬而是它們的合金。你知道是為什么嗎？
【總結】合金就是在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬而制得的具有金屬特性的混合物。
【學生活動】生鐵和鋼就是含碳量不同的兩種鐵合金，根據教材內容，比較生鐵和鋼的異同點；比較純鐵與生鐵、鋼的不同點。
【總結與交流】
生鐵和鋼都是鐵的合金，主要成分都是鐵。主要區(qū)別是它們的含碳量不同；
生鐵和鋼都比純鐵硬度更大，不銹鋼比純鐵具有更強的抗腐蝕性。
【思考】解釋成語：“百煉成鋼”蘊涵的化學原理。
【講解】在煉制過程中，碳與氧氣反應生成二氧化碳，含碳量降低，生鐵就變成了鋼。
【過渡】下面我們通過實驗探究一下合金的部分特性。
【探究實驗】學生分組實驗，比較黃銅（銅鋅合金）和銅片、硬鋁（鋁合金）和鋁片的光澤和顏色；將它們相互刻畫，比較它們的硬度。
性質比較 實驗記錄
黃銅 銅 硬鋁 鋁
光澤顏色
硬度
結論
【總結】
性質比較 實驗記錄
黃銅 銅 硬鋁 鋁
光澤顏色 暗，黃色 亮，紫紅色 暗，灰白色 亮，銀白色
硬度 黃銅比銅硬 硬鋁比鋁硬
結論 合金一般比組成它的純金屬硬度大
【查閱資料】焊錫是錫和鉛的合金，主要用于焊接金屬等；武德合金是鉍、鉛、錫和鎘的合金，可用于制電路保險絲等。
【討論】根據下表提供的信息，你能獲得什么啟示？
純金屬 合金
鉛 鎘 鉍 錫 焊錫 武德合金
熔點/℃ 327 321 271 232 183 70
啟示
【總結】
純金屬 合金
鉛 鎘 鉍 錫 焊錫 武德合金
熔點/℃ 327 321 271 232 183 70
啟示 合金一般比組成它的純金屬的熔點要低
【注意】1.合金中并非都是金屬，組成合金的元素中可能有非金屬；
2.合金是一種混合物而不是化合物。
【過渡】合金的很多性能與組成它們的純金屬不同，具有熔點低、硬度大、耐腐蝕等特點，使合金更適合于不同的用途。因此，日常使用的金屬材料大多數屬于合金。下面請同學們認識一下日常生活中常見的一些合金。
【講解】鈦和鈦合金被認為是21世紀的重要金屬材料，它具有熔點高、密度小、可塑性好、易于加工、耐腐蝕、機械性能好等優(yōu)良的性能，被廣泛應用于火箭、導彈、航天飛機、船舶、化工和通訊設備等領域。另外，鈦合金與人體具有很好的“相容性”，因此可用來制造人造骨等。
【過渡】還有我們日常生活中常見的貴金屬黃金，也有常見的合金。
【講解】18k金是黃金含量達到75%的合金，24k金是黃金含量達到99.9%以上，也稱足金。
【過渡】還有一種合金具有形狀記憶效應，被廣泛用于制作人造衛(wèi)星和宇宙飛船的天線，還能做牙齒矯形絲，閱讀資料卡片認識一下記憶合金吧！
【學生活動】閱讀《記憶合金》資料卡片。
【科普視頻推薦】《大國之材》聚焦我國奮斗在新材料產業(yè)的學術泰斗、科研人員、行業(yè)精英，通過大型系列紀錄片、系列叢書、視頻訪談、媒體報道等多種形式，見證我國材料人奮勇拼搏、砥礪前行的成長軌跡。第二季第一集介紹了液態(tài)金屬這種神奇的材料。
【課堂小結】
【課堂練習】略
六、板書設計
課題1 金屬材料
一、金屬材料包括純金屬和合金。
二、金屬的重要物理性質：導電性、導熱性、延展性。
三、影響物質用途的因素：性質、資源、價格、是否美觀、使用是否便利、廢料是否易于回收、對環(huán)境的影響。
四、合金：
1．生鐵和鋼都是鐵的合金，它們的含碳量不同；
2．合金的優(yōu)點（比純金屬）：硬度更大、熔點較低、抗腐蝕性更強。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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