6 1奇光異彩的金屬第1課時應用廣泛的金屬材料

2022-05-07 23:12:12 字數 3881 閱讀 8677

第六章說明

本章從學科知識的角度看:通過本章《常用的金屬和鹽》的性質及相互關係學習和**,我們可以把第五章已學的酸、鹼知識的知識進行完善,並與金屬、鹽的性質串連線網形成知識的網路體系。從學科特點的角度看:

通過金屬和鹽為載體,感受和體驗化學是一門與人類衣食住行息息相關的學科,進一步展現化學的魅力,體現出化學正在改變人們的生活方式,促進社會的進步和發展。從學科思想的角度看:通過本章學習能使學生體驗許多化學思想,如量變與質變、一般與特殊、結構與性質等相互關係。

從對學生學習能力的角度看:通過學生自主設計、**實驗的過程,進一步構建新的學習方法,培養學生自學、實驗、記錄、處理資訊、反思、評價等能力。本章的最終目標是知識傳承、過程能力與方法、知識與技能的和諧發展。

6.1 奇光異彩的金屬(共3課時)

第1課時應用廣泛的金屬材料

一、 設計思想

根據課程標準要求,關於金屬材料的學習,在認知領域的教學屬於知道和了解水平,且學生已有關於金屬的不少生活常識,學習難度不大。金屬材料是與我們的生活密切聯絡的教學內容,本課題通過課前布置作業的交流展示,使學生了解人類發現金屬、認識金屬、使用金屬的歷史。然後圍繞學生熟悉的生活用品開展學習,通過閱讀課文了解常見金屬分類、效能和用途,通過學生分組討論、歸納總結得出金屬的一些共同的物理性質和各自的特性與用途的關係,讓學生體會到化學就在我們的生活中,增強學生發現生活、感受生活的意識,從而實現「教學生活化」的教學理念。

但在教學中,對於過程與方法,情感態度與價值觀可考慮加強一些。使學生在學習過程中去深刻感知金屬的物理性質的巨大使用價值。從方法和情感層面獲得加強和薰陶,不失為一種教學創新。

這樣做對知識學習而言,可以變枯燥為生動;對過程與方法而言,可以獲得調查研究、交流展示、歸納分析、聯想與運用等訓練。因此,本課題的教學,以指導學生**學習、發展學生認知能力為出發點及歸宿而設計。

二、教學目標

1. 知識與技能

(1)了解金屬的分類和共性。

(2)知道物質的用途在很大程度上取決於物質的性質,但同時還需考慮如**、資源以及廢料是否易於**等其他因素。

(3)認識金屬材料與人類生活和社會發展的密切關係。

2. 過程與方法

通過討論**物質的性質與用途的關係,初步學會綜合分析問題的能力。

3. 情感態度與價值觀

通過討論**活動體驗成功的喜悅,逐步養成在學習過程中敢於質疑敢於**的良好品質。

三、重點和難點

教學重點:金屬的性質與用途的關係。

教學難點:綜合分析問題能力的培養。

四、教學用品

**:電腦多**、投影儀

五、教學流程

1. 流程圖

2. 流程說明

[1] 情景引入:小組交流展示通過上網、進圖書館等渠道查詢資料了解人類發現金屬、認識金屬、使用金屬的歷史。

[2] **展示:各種金屬製品。

[3] 學生自主學習課文(p26-28)。

[4] 師生互動:討論交流金屬的分類方法及共性。

[5] 歸納總結:金屬的性質與用途的關係。

[6] 小結金屬的分類和共性。

[7] 學生練習,檢測所學知識。

[8] 聯想與運用,根據資訊推測某金屬的用途。

[9] 知識拓展:(1)金屬之最(2)地殼中主要金屬元素(3)影響金屬**的因素(4)合

金的定義及性質

[10] 學生小結本節課的收穫。

[11] 課外延伸:通過上網、進圖書館等渠道查詢資料,了解一些新型金屬,寫一篇科普小**與同學交流。

六、教學案例

1. 教學過程

2. 主要板書

3. 相關鏈結

合金(1)合金的定義:由兩種或兩種以上金屬(或非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質。

(2)合金的效能:

一般情況下,合金比純金屬硬度大。

多數合金的熔點一般比各成分金屬的低。(如:保險絲)

抗腐蝕能力強。

(3)常見的合金:

合金:鋼、鐵(含碳)

鋁合金:硬鋁(鎂鋁)

銅合金:青銅(銅錫)、黃銅(銅鋅)

新型合金:儲氫合金、鈦合金、耐熱合金、形狀記憶合金

新型金屬

新型金屬材料種類繁多,它們都屬合金。

形狀記憶合金形狀記憶合金是一種新的功能金屬材料,用這種合金做成的金屬絲,即使將它揉成一團,但只要達到某個溫度,它便能在瞬間恢復原來的形狀。形狀記憶合金為什麼能具有這種不可思議的「記憶力」呢?目前的解釋是因這類合金具有馬氏體相變。

凡是具有馬氏體相變的合金,將它加熱到相變溫度時,就能從馬氏體結構轉變為奧氏體結構,完全恢復原來的形狀。

最早研究成功的形狀記憶合金是ni-ti合金,稱為鎳鈦腦(nitanon)。它的優點是可靠性強、功能好,但**高。銅基形狀記憶合金如 cu-zn-al和 cu-al-ni,**只有ni-ti合金的10%,但可靠性差。

鐵基形狀記憶合金剛性好,強度高,易加工,**低,很有開發前途。

形狀記憶合金由於具有特殊的形狀記憶功能,所以被廣泛地用於衛星、航空、生物工程、醫藥、能源和自動化等方面。

在茫茫無際的太空,一架美國載人宇宙飛船,徐徐降落在靜悄悄的月球上。安裝在飛船上的一小團天線,在陽光的照射下迅速展開,伸張成半球狀,開始了自己的工作。是太空飛行員發出的指令,還是什麼自動化儀器使它展開的呢?

都不是。因為這種天線的材料,本身具有奇妙的「記憶能力」,在一定溫度下,又恢復了原來的形狀。

多年來,人們總認為,只有人和某些動物才有「記憶」的能力,非生物是不可能有這種能力的。可是,美國科學家在五十年代初期偶然發現,某些金屬及其合金也具有一種所謂「形狀記憶」的能力。這種新發現,立即引起許多國家科學家的重視。

研製出一些形狀記憶合金,廣泛應用於航天、機械、電子儀表和醫療器械上。

為什麼這些合金不「忘記」自己的「原形」呢?原來,這些合金都有乙個轉變溫度,在轉變溫度之上,它具有一種組織結構,面在轉變溫度之下,它又具有另一種組織結構。結構不同效能不同,上面提及美國登月宇宙飛船上的自展天線,就是用鎳鈦型合金作成的,它具有形狀記憶的能力。

這種合金在轉變溫度之上時,堅硬結實,強度很大;而低於轉變溫度時,它卻十分柔軟,易於冷加工。科學家先把這種合金做成所需的大半球形展開天線,然後冷卻到一定溫度下,使它變軟,再施加壓力,把它彎曲成乙個小球,使之在飛船上只佔很小的空間。登上月球後,利用陽光照射的溫度,使天線重新展開,恢復到大半球的形狀。

形狀記憶合金問世以來,引起人們極大的興趣和關注,近年來發現在高分子材料、鐵磁材料和超導材料中也存在形狀記憶效應。對這類形狀記憶材料的研究和開發,將促進機械、電子、自動控制、儀器儀表和機械人等相關學科的發展。

高溫合金渦輪葉片是飛機和太空梭渦輪噴氣發動機的關鍵部件,它在非常嚴酷的環境下運轉。渦輪噴氣發動機工作時,從大氣中吸入空氣,經壓縮後在燃燒室與燃料混合燃燒,然後被壓向渦輪。渦輪葉片和渦輪盤以每分鐘上萬轉的速度高速旋轉,燃氣被噴向尾部並由噴筒噴出,從而產生強大的推力。

在組成渦輪的零件中,葉片的工作溫度最高,受力最複雜,也最容易損壞。因此極需新型高溫合金材料來製造葉片。

貯氫合金氫是21世紀要開發的新能源之一。氫能源的優點是發熱值高、沒有汙染和資源豐富。貯氫合金是利用金屬或合金與氫形成氫化物而把氫貯存起來。

金屬都是密堆積的結構,結構中存在許多四面體和八面體空隙,可以容納半徑較小的氫原子。如鎂系貯氫合金如mgh2,mg2ni等;稀土系貯氫合金如lani5,為了降低成本,用混合稀土 mm代替la,推出了mmnimn, mmnial等貯氫合金;鈦系貯氫合金如tih2,timn1.5。

貯氫合金用於氫動力汽車的試驗已獲得成功。隨著石油資源逐漸枯竭,氫能源終將代替汽油、柴油驅動汽車,並一勞永逸消除燃燒汽油、柴油產生的汙染。

非晶態合金非晶態合金又稱為金屬玻璃,具有拉伸強度大,強度、硬度高,高電阻率、高導磁率、高抗腐蝕性等優異效能。適合做變壓器和電動機的鐵芯材料。採用非晶態合金做鐵芯,效率為97%,比用矽鋼高出10%左右,所以得到推廣應用。

此外,非晶態合金在脈衝變壓器、磁放大器、電源變壓器、漏電開關、光磁記錄材料、高速磁泡頭儲存器、磁頭和超大規模積體電路基板等方面均獲得應用。

七、教學反思

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