《用途廣泛的金屬材料》教學(xué)設(shè)計.doc

用途廣泛的金屬材料教學(xué)設(shè)計發(fā)表日期：2008年6月27日 已經(jīng)有495位讀者讀過此文黑龍江省佳木斯市第二中學(xué) 常桂平教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：掌握常見合金的重要用途；了解新型材料的性能與用途；初步學(xué)會正確選用金屬材料。過程與方法：通過分組學(xué)習(xí)、查閱資料、采訪調(diào)查、匯報交流等活動，培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力。情感態(tài)度與價值觀：通過綜合實(shí)踐活動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的互助合作精神和社會責(zé)任感。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：常見合金的重要應(yīng)用和金屬材料的正確選用教學(xué)方法、手段：自學(xué)探究、匯報交流教學(xué)用具：資料、多媒體、錄像機(jī)學(xué)習(xí)探究的過程：第一階段：活動內(nèi)容確定將本節(jié)的標(biāo)題用途廣泛的金屬材料作為課題。然后，教師與學(xué)生共同研究教材，根據(jù)教材內(nèi)容以及圍繞金屬材料的利用與社會發(fā)展的主線確定了三個方面的活動內(nèi)容：一、常見合金的重要用途 二、新型金屬材料 三、如何選用金屬材料學(xué)生根據(jù)自己的興趣自由選擇題目，從而確定三個學(xué)習(xí)小組并選出每組的負(fù)責(zé)人。根據(jù)各組題目研究的內(nèi)容，各小組對成員進(jìn)行分工。第二階段：資料收集利用課余時間，各小組針對相應(yīng)的題目自己查找資料、圖片、自己設(shè)計采訪計劃，并到有關(guān)部門進(jìn)行調(diào)查采訪。第三階段：信息整理各組對收集、采訪到的信息資料進(jìn)行編輯、整理，制成必要的演示文稿、圖片。教師則在整個過程中是一名組織者、引導(dǎo)者、參與者。第四階段：成果匯報以小組單位進(jìn)行成果匯報，實(shí)現(xiàn)資料共享 、知識共享，從而使每位同學(xué)對“用途廣泛的金屬材料”都有一個清晰、完整的認(rèn)識。教師可針對各小組的匯報進(jìn)行總結(jié)，并提出一些問題，強(qiáng)化學(xué)生對相關(guān)知識的掌握。（下面的部分主要是“成果匯報”階段的教學(xué)組織過程。）匯報過程、內(nèi)容引入課題【教師】經(jīng)過一周的學(xué)習(xí)和調(diào)查，相信同學(xué)們都回有很大的收獲。今天我將和同學(xué)們一起匯報交流、互相學(xué)習(xí)、使我們對用途廣泛的金屬材料有一個更加清晰、完整的認(rèn)識。首先請吳一狄同學(xué)為大家介紹材料的發(fā)展（結(jié)合圖片介紹，材料見附錄）【教師】從介紹中我們了解到：材料的發(fā)展從一個側(cè)面反映了時代的進(jìn)步；金屬材料的使用曾推動了生產(chǎn)力的發(fā)展。金屬材料分為純金屬和合金。請問什麼是合金？【學(xué)生回答】【教師】合金有哪些優(yōu)良性能？請舉例說明?！緦W(xué)生回答】【教師】你知道合金在生活中有哪些用途嗎？舉例說明?！緦W(xué)生】結(jié)合實(shí)例說明（有的帶來了實(shí)物）【教師】請出第一小組主持人。第一小組匯報【主持人】我們小組研究的課題是：常見合金的應(yīng)用，我們小組主要通過對教材的學(xué)習(xí)以及上網(wǎng)查閱，得到以下材料，現(xiàn)在就請我組成員分別向大家匯報銅合金、鋼和鋁合金的相關(guān)知識。（介紹的同時播放圖片，文字材料參見附錄，）1、 銅合金2、 鋼3、 鋁合金【主持人】小結(jié)【教師】由第一小組的匯報我們知道不同成分的合金的性能不同、用途不同。問：鋁是地殼中含量最多的金屬，為什麼銅合金已使用5000年，鐵已使用3000年，而鋁才大量使用100多年呢？【學(xué)生回答】【教師】請出第二小組主持人。第二小組匯報【主持人】第二小組的課題是：新型金屬材料和新型合金。首先我們?yōu)榇蠹医榻B新型金屬材料。（介紹的同時播放圖片，文字材料參見附錄，主持人串聯(lián)詞略）1、 型金屬（1）金屬纖維（2）超導(dǎo)材料（3）磁性材料2、 新型合金（1）輕質(zhì)合金（2）形狀記憶合金（3）超耐熱合金 （4）鈦合金【主持人】簡單介紹其它新型金屬材料：儲氫合金、減振合金、生物醫(yī)學(xué)材料、智能材料、稀土金屬等?！窘處煛康诙〗M的同學(xué)將我們帶入了金屬材料精彩而又神奇的世界，我在和同學(xué)們一起學(xué)習(xí)的過程中了解到：金屬鋁的光反射性能特別好。有這樣一則設(shè)想：只要人們制作一個面積達(dá)幾十平方千米的巨大反射鏡，并在表面鍍一層鋁，把它發(fā)射到天空，就成了人造小月亮，通過它將太陽光反射到地面，可使地面夜晚亮度是農(nóng)歷十五的10100倍。到那時我們將不再有黑夜。希望我們的同學(xué)努力學(xué)習(xí)，將來實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想。知道了金屬的廣泛用途，我們將如何選擇材料呢？請出第三小組的主持人第三小組匯報【主持人】大家好，我們是進(jìn)行社會調(diào)查的第三小組。我們根據(jù)課程要求“正確選用金屬材料”做了一次采訪。課題的主要內(nèi)容就是門窗材料的選擇，所以我們來到了主售裝潢材料的千嬉大廈，現(xiàn)在就請大家觀看我們在千嬉大廈里拍攝的小短片。（播放錄像，主持人簡單解說。）【學(xué)生發(fā)言】自主發(fā)言（第三組成員發(fā)言后其他同學(xué)參與發(fā)言）【主持人】總結(jié)選材依據(jù)【教師】第三小組同學(xué)的匯報讓我們學(xué)會了選擇材料。問：假設(shè)我們要制造貨幣或硬幣，你認(rèn)為可選擇什麼金屬？【學(xué)生】自由發(fā)言【教師】根據(jù)學(xué)生回答簡單加以小結(jié)、說明。教師總結(jié)通過今天的匯報交流，同學(xué)們對用途廣泛的金屬材料有了更加清晰的認(rèn)識。課后實(shí)踐：參考題目：（任選一題）1、任選你感興趣的關(guān)于合金的課題進(jìn)行調(diào)查，完成一篇關(guān)于合金的小論文。2、你知道金屬材料是怎么分類的嗎？請查閱資料獲取答案吧。3、 試從不同的社會角色分析：是否應(yīng)停止使用鋁質(zhì)飲料罐？附錄：學(xué)生課前介紹：金屬材料的應(yīng)用與社會發(fā)展的關(guān)系在人類社會的發(fā)展進(jìn)程中，金屬起著重要的作用，它從側(cè)面反映了人類社會發(fā)展的文明史，從5000年前使用青銅器，3000年前進(jìn)入鐵器時代，直到20世紀(jì)鋁合金成為僅次于鐵金屬材料，幾千年來，人類一直努力探求從礦石中獲得金屬的方法，人們在大量燒制陶瓷的實(shí)踐中，熟練的掌握了高溫加工技術(shù)，利用這種技術(shù)逐漸冶煉出了銅及其合金青銅，這是人類最早出現(xiàn)的金屬材料。金屬材料在一個國家的國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，因?yàn)榻饘俨牧系馁Y源比較豐富，現(xiàn)已積累有一整套相當(dāng)成熟的生產(chǎn)技術(shù)，有組織大規(guī)模的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，比如說鋁，在現(xiàn)在生活中隨處可見，鋁鍋、鋁壺但是在100多年前還是一種罕見的貴金屬，Al的最大優(yōu)點(diǎn)就是輕盈，它的重量只有同體積鋼鐵的1/3 。因此，在航空中上得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代飛機(jī)70是鋁合金和鋁制的。所以，科研人員叫它“會飛的金屬”。第二次世界大戰(zhàn)后，各國致力于恢復(fù)經(jīng)濟(jì)，發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對材料提出質(zhì)量小、強(qiáng)度高、價格低等一系列新的要求。具有優(yōu)異性能的工程塑料部分地代替了金屬材料，合成纖維、合成橡膠、涂料和膠粘劑等都得到相應(yīng)的發(fā)展和應(yīng)用。此外，金屬材料自身還在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等方面不斷出現(xiàn)新工藝。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型金屬材料的相繼問世，將更好的服務(wù)于我們的生活?；顒右唬撼Ｒ姾辖鸬膹V泛應(yīng)用1、銅合金銅合金具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，良好的耐腐蝕性能，易于加工成型，又有足夠的強(qiáng)度、彈性和耐腐蝕性，廣泛用于建筑、電氣、造船和化工等許多重要的工業(yè)領(lǐng)域。銅合金的種類很多。根據(jù)傳統(tǒng)的分類方法，銅合金可分為紫銅、黃銅（Cu-Zn）、白銅（Cc-Ni）、和青銅（Cu與Sn Al Be Si Mn Cr Cd Zr Ti等元素組成的合金統(tǒng)稱）四類。根據(jù)合金使用時的狀態(tài)或成型方法，又可將其分為鑄造銅合金和變形銅合金。鑄造銅合金與變形銅合金的區(qū)別主要是：鑄造合金通常無論是熱加工或者冷加工，都較難以塑性變形。雖然某些合金化元素，如鉛、錫、鐵和鋁，既可以添加到變形合金，也可以添加到鑄造合金，但一般在鑄造合金中的添加量多于變形合金中的添加量。添加到鑄造合金的元素目的是改善金屬液的流動性、鑄造組織或強(qiáng)度。某些元素添加到變形合金中，可能會導(dǎo)致加工性能變差。鑄造合金中的雜質(zhì)含量要高一些。鑄造合金的電導(dǎo)率要低于變形合金。（展示圖片）2、鋼鋼是用量最大、用途最廣泛的合金。鋼結(jié)構(gòu)的容重雖然較大，但與其它建筑材料相比，它的強(qiáng)度卻高很多，因而當(dāng)承受的荷載和條件相同時，鋼結(jié)構(gòu)要比其它結(jié)構(gòu)要輕，便于運(yùn)輸和安裝，塑性好，使鋼結(jié)構(gòu)一般不會因?yàn)榕既怀d或局部超載而突然斷裂破壞。鋼材內(nèi)部組織比較均勻，非常接近勻質(zhì)，鋼材的這些性能對鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠提供了充分的保證。鋼的分類及性能用途見屏幕（教材中的圖表）。（圖片展示）3、鋁合金鋁在地殼中的含量為7.73%，是地殼中含量最多的金屬元素。人們發(fā)現(xiàn)了電解法煉鋁之后，鋁成為應(yīng)用最廣泛的第二大金屬。鋁的密度很小，僅為2.7g/3。鋁具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性。鋁還具有強(qiáng)還原性，它能與許多金屬氧化物發(fā)生置換反應(yīng)。同時放出大量的熱。所以鋁熱劑常用來冶煉難熔金屬和焊接鋼軌等。雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如：硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。（圖片展示）活動二：新型金屬材料1、新型金屬（1） 金屬纖維金屬纖維具有很多重要的特性。如導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，高抗拉強(qiáng)度，高彈性模量及高熔點(diǎn)等。由于金屬纖維的密度很高，所以他們只能增強(qiáng)那些對減輕重量無特別要求的材料。鐵別是混凝土和橡膠。1959年首次將鋼纖維混入輪胎。目前90%以上的汽車輪胎都使用鋼纖維。將不銹鋼混入織物中可以消除靜電，用鎢絲來制備B或SiC纖維和白熾燈的燈絲。在紡織行業(yè)中，用鋁絲來制作帶金屬光澤的裝飾線。(圖片展示)（2） 超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料主要應(yīng)用有：核磁共振成像、核磁共振譜儀、超導(dǎo)儲能、超導(dǎo)電纜、磁懸浮列車等。（圖片展示）磁懸浮列車磁懸浮列車是由日本制造的，但現(xiàn)在在我國的上海也有了自己的磁懸浮列車。（圖片展示）它的原理是利用磁懸浮使列車懸浮起來。脫離地面的接觸支撐。因而使列車速度達(dá)到500km/h，相當(dāng)于地面飛機(jī)。超導(dǎo)線圈可產(chǎn)生磁懸浮列車所需的強(qiáng)大磁場。日本的山梨新實(shí)驗(yàn)干線全長42.8km，于1997年通車，列車的最高速度可達(dá)550km/h。所用的超導(dǎo)線圈為Cu-Nb-Ti合金的超導(dǎo)線。每個線圈重60kg?？傆嬘贸瑢?dǎo)線2T。（3） 磁性材料（稀土永磁）稀土永磁材料的最大特點(diǎn)是使得器件體積大幅度減小，結(jié)構(gòu)緊湊，有助于電器設(shè)備小型化。主要應(yīng)用：1、機(jī)電類；電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、磁選機(jī)、電磁式儀表、傳感器、電磁開關(guān)等；2、家用電器及設(shè)備類；照相機(jī)、收錄機(jī)、激光唱機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、冰箱等；3、醫(yī)療器械類；心電圖儀、核磁共振成像儀、X射線成像儀、磁療儀、磁按摩器以及外科手術(shù)器械等；4、辦公用品類；計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等；5、其他：用于衛(wèi)星導(dǎo)航的微波器件、用于航天飛機(jī)和陀螺儀的磁軸承、磁懸浮列車等?？磥砜萍嫉膸状尉薮蟮娘w躍都與稀土永磁有關(guān)。（結(jié)合生活實(shí)例和圖片）2、新型合金（1）輕質(zhì)合金鋁鋰合金具有高比強(qiáng)度、高比剛度且相對密度小的特點(diǎn)，如用作現(xiàn)代飛機(jī)蒙皮材料，一架大型客機(jī)可減輕重量50kg。以波音747為例，每減輕1kg，一年可獲利2000美元，鈦合金比鋼輕，耐腐蝕、無磁性、強(qiáng)度高、是用于航空和艦艇的理想材料。（圖片展示）（2）超耐熱合金鈷鎳合金能耐1200oC的高溫，可用于噴氣飛機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件。鈷鎳鐵非磁性耐熱合金在1200oC時仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)?？捎糜诤教祜w機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒等。尋求符合耐高溫、可長時間運(yùn)行、耐腐蝕、高強(qiáng)度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。（3）形狀記憶合金大家好，我向大家介紹的是形狀記憶合金。當(dāng)時我一聽“記憶”，我就想金屬怎么會有記憶力呢？于是我就上網(wǎng)查了一些相關(guān)資料，記憶合金是具有金屬橡膠性、高彈性、高強(qiáng)度等特點(diǎn)。在較低溫度時，受力會發(fā)生形變。而當(dāng)我們再給它加熱的時候，它就會恢復(fù)原來的形狀，像這樣的金屬有：鎳鈦合金、銅鎘合金、銅鋁鋅合金等?，F(xiàn)如今記憶合金的應(yīng)用也十分廣泛，調(diào)節(jié)裝置離合器，醫(yī)療上的應(yīng)用等。如矯正牙齒用的牙套。還有一個是很貼近我們學(xué)生的，那就是眼鏡，那么記憶合金的優(yōu)良性能，我已經(jīng)向大家介紹了。所以，如果同學(xué)們想配眼睛就可選用記憶合金做的眼鏡了。（4）鈦合金鈦合金按組織可分三類；鈦合金具有強(qiáng)度高密度小，韌性和抗蝕性能好。鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝器，金屬鈦人造關(guān)節(jié)。鈦合金與其他金屬材料相比，強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，在大氣中鈦表面立即形成一層均勻致密的氧化膜，有抵抗多種介質(zhì)侵蝕的能力。低溫性能好、熱導(dǎo)率小、無鐵磁性。活動三：正確選擇金屬材料播放調(diào)查采訪錄像學(xué)生自主發(fā)言設(shè)計思想；新一輪課程改革的核心理念是；教育要促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，提高學(xué)生素質(zhì)，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的能力。要求教師真正成為學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者、引導(dǎo)者、參與者，學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動的主體。學(xué)生學(xué)習(xí)方式由被動的接受轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀坏?、動態(tài)的生成。用途廣泛的金屬材料是新教材編寫的突出時代性的一節(jié)全新的內(nèi)容，與生產(chǎn)和生活實(shí)際緊密聯(lián)系，閱