常见的金属材料

常见的金属材料一.教材分析：教材开篇让学生查看元素周期表中金属元素有哪些，让学生知道金属元素的种类繁多，从而对金属的重要性有一个初步印象。学生已经有了日常生活中使用金属制品的经验，也初步了解金属制品的某些特殊用途。本节教材利用这点很自然地引领学生从生活走进化学。把对金属性质的学习置于材料这样一个背景下，让学生联系自己熟悉的金属制品，由用途了解金属的物理性质，强化性质决定用途的化学观念。教材配合实物照片介绍了常见金属制品的主要物理性质，同时采用列表的方式给出了一些常见的金属物理性质的数据，利于学生由定性到定量地认识金属的物理性质。引导学生了解金属的性质与用途的关系是本节的重点之一。教材由青铜器--司母戊鼎引出合金的概念，既联系实际有利于对合金概念的理解，又利于学生了解化学在古代冶金方面的巨大贡献，同时对学生进行爱国主义教育。金属与合金在性质上有什么不同呢？这是学生很容易提出的问题。引导学生采取对比、比较的科学方法从颜色、光泽、硬度、熔点几方面进行实验探究，是本节重点之二。那么金属与合金的性质为什么存在较大差异呢？引导学生辨证认识物质的性质与结构的关系，建立混合能改变物质性质的化学观念，是本节的难点。教材通过多识一点介绍更多合金，同时也给教师的教学留下较大空间，教参列举的内容可给学生补充，也可以通过多种教学手段让学生认识合金在材料领域的重要地位，拓展学生的知识视野。教学目标：1、了解常见金属的物理性质，知道金属材料在日常生活和农业生产中的重要用途。2、了解合金的概念，初步建立混合能改变物质性质的化学观念。3、学会对比、比较的科学方法，辨证认识物质的性质与结构的关系。生活中你见到或使用过这些金属制品吗?应用广泛的金属材料探访身边的金属:环顾你家里的日常生活用品,观察超市里货架上的商品,或询问你的父母.调查一下你身边有哪些金属制品,然后将你的调查结果填入下表里.金属制品的名称所用金属名称元素符号价格(元/件)该制品的用途所利用的金属性质金属制品种类繁多、应用广泛的原因是什么？跟自然界中金属元素的种类繁多是否有关？跟金属的性质是否有关？实验探究（以铁、铜、铝为样品）•1、观察它们的颜色和光泽。•2、感觉一下同体积不同金属的质量大小，由此判断它们的密度大小。•3、试试不同金属是否容易被弯曲、折断，并感觉它们硬度是否相同。金属导电性实验金属导热性实验4、用电池和小灯泡等试试他们能否导电，并比较灯泡的亮度是否相同。5、用手拿着金属的一端，在酒精灯火焰上方烘烤它的另一端（注意：时间不要长，防止烫伤），试试它能不能传热。金属物理性质的探究观察项目铁铝铜1颜色是否易被弯曲2导电性3导热性归纳金属的物理性质1912年，英国斯科特探险队的船只，在去南极途中，天气十分寒冷，可是用于取暖的煤油却漏光了，以致探险队员全部冻死在南极冰原。原来装煤油的铁桶是用锡焊接的，而锡却莫名其妙地化为了灰尘.1867年冬天，俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖，一夜之间不翼而飞，留下了泥土一样的灰色粉末。创设情景，导入新课：(从故事入手)你知道产生事故的原因吗？（学生不知道）学完本节课就迎刃而解了。老师总结：主要是因为使用者不知道金属锡的性质导致的悲惨结果。你现在想知道有关金属的哪些方面的知识呢？引导学生回答：金属的性质;金属的用途；想要知道它们是由什么金属制成的．想知道制造不同用途金属制品根据什么选用材料呢……提出问题：你在日常生活中见到或使用过哪些金属制品？引导学生回答并把家中带来的金属制品下来展示并介绍给大家。如：导线、回形针、剪刀、订书钉、装订机、易拉罐……并（投影）展示课件中的金属制品，这些金属制品有些是纯金属有些是他们的合金，提出问题：看到这些实物和图片，你有什么感想？[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。[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。这节课我将带着大家一起走进金属材料的世界。板书：常见的金属材料提出问题：请同学们根据常见或常用的金属制品的实物和图片，想一想各是用什么金属制成的？分别应用了金属的什么性质？你认为金属有哪些物理性质？学生思考、分组讨论、交流，各组派代表回答上述问题。小结（投影）找学生做总结性发言：归纳金属共同的物理性质。（不完整的话，老师提示)一、金属共有的物理性质•常温下金属大都是固体（汞除外）•有金属光泽•大多数金属都是电和热的良导体（导电导热性）•有延展性（可以拉成细丝，可以展成薄片）•有韧性一、几种重要的金属物理性质（共性）：有金属光泽，能导电、导热，具有延展性的固体(除汞外）金银锌钨•铂的延性好，可以抽丝；•金的展性好，可以压薄片；•钨的熔点高，可以做灯丝；•银的导电性好，广泛用于电子制造业；•金特有的黄色象征富有和高贵，被大量用做饰品等。不同金属也有本身的特性•但是，不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。例如•大多数金属都是银白色的，但铜却呈，金呈。•在常温下，大多数金属是固态，但汞是。一些金属的物理性质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)19.311.310.58.927.867.142.7(小)熔点/℃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)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？如果镀金会怎样？2.科学家发现了一种新金属，它的一些性质如下：熔点2500℃密度3g/cm3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如：利用它的导电性良好，用来作电线.1、制造飞机和制造机器底座，对所用金属的密度和硬度会有什么要求？2、电炉丝是用金属钨制成的，你认为它利用了钨的哪些性质？密度硬度制造飞机制造机器底座导电性、导热性、熔点高小大大大用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工考虑物质的用途时，首先要考虑物质的_____，还需要考虑那些因素？性质为什么我们日常生活中用的最多的是合金材料而不是纯金属材料?“鸟巢”采用了当今先进的建筑科技,其中钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，而且结构相当复杂，在设计中采用了高强度的Q460钢材.“鸟巢”结构设计奇特新颖，而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。现在具有知识产权的国产Q460钢材，撑起“鸟巢”的铁骨钢筋。什么是合金?合金与纯金属比较性质有哪些差异?纯金属是最简单的金属材料，合金却有着更广泛、更重要的应用，根据大家的生活经验和所学过的知识，请分组讨论：什么是合金？日常生活中由哪些常见的合金？试将其与纯金属作比较，归纳出合金有什么特点？小组讨论，合作学习性质比较现象黄铜铜焊锡锡颜色硬度结论………为了让学生体会合金与其组成金属性质的差别.这里设计两个演示实验【实验1】比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光泽和颜色；将它们互相刻划，比较它们的硬度.黄色紫红银白色银白色黄铜硬度大锡硬度大实验2：比较焊锡、锡、铅的熔化温度的高低•将一块铁片放在铁架台的铁圈上，将绿豆粒大小的焊锡、锡和铅放置在铁片上构成正三角形的三个顶点，加热铁片的中心部分，观察它们熔化的先后顺序。•得出结论：合金的熔点与组成它们的纯金属不同合金与纯金属的性质比较性质比较现象黄铜（铜和锌的合金）铜焊锡（锡和铅的合金）锡铝合金铝线光泽与颜色黄色、有光泽紫红色有光泽深灰色有光泽银白色有光泽银白色有光泽银白色有光泽硬度黄铜硬度大于铜焊锡硬度大于锡铝合金硬度大于铝结论合金与纯金属相比，性能上发生了改变，说明物质的组成的改变会使其性能发生改变，合金的用途比纯金属的用途广得多。结论：合金与纯金属相比•更大的硬度•较低的熔点•更高的强度(韧性好,耐拉伸、耐弯曲、耐压打)•更好的抗腐蚀性能•所以，尽管目前人类已制得的纯金属只有90余种，但人们为适用各种用途而将这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种。商代司母戊大方鼎铁狮子又名镇海吼，它是古代沧州人民战胜自然，现在铁狮子已成为沧州的市徽。我国北方的著名文物有句俗话“沧州狮子应州塔，正定菩萨赵州桥。”是东汉时期雕塑艺术和铸铜工艺融为一体的杰出作品，在中国雕塑史上代表了东汉时期的最高艺术成就。铜马昂首，四蹄翻腾，马尾高扬，口张作嘶鸣状，以少见的“对侧快步”的步伐奔驰向前。其三足腾空，后右蹄踏在一只正在振翼奋飞的燕背上，燕顾首惊视，与之相呼应，奔马头微左顾，似乎也想弄清楚发生了什麽事，而这一切尽在瞬间。由于马蹄之轻快，马鬃马尾之飘扬，恰似天马行空，以至飞燕不觉其重而惊其快，更增加了铜马凌空飞驰的气势。马体重落一足，小小飞燕承之而可平置，体现了设计者之独具匠心。马与燕的线条流畅，比例匀称，奔驰与飞翔的动态表现的淋漓尽致，生动体现了骏马奔驰与飞鸟争先的瞬间。该器堪称我国古代雕塑艺术史上神奇而稀有的瑰宝。现为中国旅游标志，寓意一日千里，马到成功。马踏飞燕•1969年，在甘肃武威出土。中国雕塑史上的不朽之作。•1984年，定为中国旅游标志图形。•2002年，“马踏飞燕”的仿制品作为国礼赠布什。•“马踏飞燕”由什么材料制成？不锈钢制成的餐具锰钢制成的钢轨铝合金制成的车载桌铝合金制成的箱子镁铝合金制成的3C产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成的自行车黄金制成的饰品黄金制成的饰品钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船舶、化工和通讯设备等氢气与汽油两用车上的储氢装置氢燃料电池汽车上的储氢罐神奇的形状记忆合金•1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。三扩展眼界形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线形状记忆合金制成的水龙头上的温度调节装置形状记忆合金制成的“蝴蝶”（可模仿肌肉的收缩）形状记忆合金制成的移动跳跃的机器人化学·技术·社会交流与讨论：合金材料的用途十分广泛，你还知道哪些合金材料？请跟同学交流。未来的飞机机翼将能够自己弯曲美国研制象鸟飞的空中轿车课外实践活动请选择你感兴趣的关于合金的课题进行调查研究。课题一：合金的性质和成分有什么关系？课题二：合金有哪些用途？课题三：你还知道哪些新型合金？课题四：你认为合金面临的挑战是什么？你觉得该如何面对？……