[教學設計]第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高二 來源: 高中學習網(wǎng)

教學目標:

1.認識金屬與合金在性能上的主要差異。
      2.知道生活中常見合金鐵合金及銅合金的主要成分及性能。
      3.通過實踐活動認識如何正確使用金屬及如何愛護金屬資源。

教學重點、難點:知道生活中鐵合金及銅合金的主要成分及性能。
教學過程:

[圖片導課]投影:合金的廣泛應用

 

 

 

 

 

 

[板書]第三節(jié)  用途廣泛的金屬材料

[講述]環(huán)顧我們四周,很多物品是由金屬材料制成的,最簡單的金屬材料是純金屬,但我們實際更加廣泛應用的是具有優(yōu)良性能的合金。

[板書]一、常見合金的重要應用

[回顧]初中學過的合金知識,回答什么是合金?合金具有哪些優(yōu)良性能?

[回答]合金優(yōu)良的物理、化學或機械性能:硬度比各成分的大;熔點比各成分的低。

合金比各成分純金屬具有更廣泛的用途。

 

[投影]圖3-26司母戊鼎

 

[板書]1、銅合金

[介紹] 司母戊鼎:含銅84.8%、錫11.6%、鉛2 .8%,工藝精湛,體現(xiàn)了我國光輝燦爛的古代科技。

[簡介]黃銅(含鋅及少量的錫、鉛、鋁等)及白銅(含鎳、鋅及少量錳)成分.

[練習]現(xiàn)代建筑的門窗框架,常用電解加工成的古銅色的硬鋁材料制作。硬鋁是:

A. Al?Si合金    B. Al?Cu?Mg?Mn?Si  合金   C. Al?Mg合金   D. 表面有氧化膜的純鋁

答案:B

 

[板書]2、鋼

[講述]鋼是用途最廣、用量最大的金屬合金,據(jù)成分可分為兩大類:碳素鋼、合金鋼。

[板書]鋼是鐵的合金,含碳量在0.03%~2%之間常含少量硅、錳,幾乎不含硫、磷等元素。鋼的分類:碳素鋼、合金鋼。

 

[投影]學生閱讀

[探討交流]1、生鐵和鋼性質(zhì)上為何不同?

 

2、交流你所知道的鋁合金、鎂合金、銅合金的用途。

[板書]二、正確選用金屬材料

[思考與交流]某家庭準備裝修門窗(計劃使用十年),可供選用的材料有:木材、鋼板、鋁合金、塑鋼,請分析每種材料的性能、價格、安裝成本、利弊等,進行討論分析,選用何種材料好?

[提示]選擇材料時,需考慮主要用途、外觀、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、價格、加工難度、日常維修、對環(huán)境的影響………。

 

[投影]科學視野:用途廣泛的稀土金屬

 

[閱讀材料]稀土元素包含鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu,共17種元素。稀土元素能與其它元素組成品種繁多、功能千變?nèi)f化,用途各異的新型材料,被稱為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素和神奇的新材料寶庫”。

 

我國稀土資源占世界稀土資源的80%,以氧化物(REO)計達3 600萬噸,遠景儲量實際是1億噸。我國稀土資源分南北兩大塊。

 

——北方:輕稀土資源,集中在包頭白云鄂博特等地,以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素;

 

——南方:中重稀土資源,分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省,以罕見的離子態(tài)貯存于與花崗巖風化殼層中,主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。

  

   稀土的神奇特性,也是被人們逐漸認識的。從發(fā)展到現(xiàn)在,稀土已經(jīng)從應用于冶金、機器、石油、化工、玻璃、陶瓷、紡織染色、皮草揉制和農(nóng)牧養(yǎng)殖業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中,逐漸發(fā)展到光、電、磁多功能高科技新材料中。在鋼、鐵有色金屬中,添加微量稀土,可以明顯的提高金屬材料的性能;稀土球墨鑄鐵管比普通鑄鐵管的強度高5-6倍。稀土添加到某些鋼中,可以明顯提高鋼材的強度、耐磨性和抗腐蝕性,稀土鋁導線不但提高強度20%,而且還提高2-4%的導電性能。稀土微肥和稀土復合肥,可提高作物產(chǎn)量,并可增加作物的抗病性能。

  

   稀土作為基體元素能制造出具有特殊“光電磁”性能的多種功能材料,如稀土永磁材料、稀土鎳氫電池材料、稀土熒光材料、稀土催化劑、稀土激光材料、稀土精密陶瓷材料、生物工程材料等,它們都是發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè),開發(fā)新能源,、環(huán)境保護和國防尖端技術(shù)等方面必不可缺少的材料。例如稀土永磁材料(釹鐵硼永磁)是當今磁性最強的永磁體,它被稱“一代磁王”。稀土永磁材料現(xiàn)已廣泛的用到了微型電機、工業(yè)用電機、風力發(fā)電機、音響設備、儀器儀表、航天航空通訊、醫(yī)用核磁共振成像儀等方面。

  

   稀土永磁材料用于電機,可使設備小型化,輕型化,同等功率的電機,體積和重量可減少30%以上。用稀土永磁同步電機代替工業(yè)上的異步電機,節(jié)電率可達12-15%,真正的稀土三基色熒光燈代替白熾燈,節(jié)電率可達到80%。稀土金屬鹵化物燈已被大量用于城市廣場、體育場館和高層建筑的美化泛光照明。這些新型電光源不但節(jié)電效果明顯,而且大大提高了照明質(zhì)量,其生產(chǎn)過程也減少了污染,被稱作“綠色照明”。彩色電視正是采用了稀土三基色熒光粉,才能獲得彩色逼真的畫面。稀土鎳氫電池,可以充電而無記憶效應,代替了有污染的鎳鎘電池,被稱作無污染的“綠色電池”。它已廣泛用于移動電話、筆記本電腦等設備上。各種稀土功能材料,在航空、航天和尖端國防技術(shù)上,如雷達、偵查衛(wèi)星、激光制導和自動指揮系統(tǒng)等方面都獲得了廣泛的應用。

 

稀土在高新技術(shù)領域中的應用,與其工業(yè)技術(shù)發(fā)達程度成正比。美國的稀土用量一直居世界第一位,日本、英國、法國、德國等工業(yè)發(fā)達國家都沒有稀土資源,但他們都有很先進的稀土應用技術(shù)。美國認定的35個戰(zhàn)略元素和日本選定的26個高技術(shù)元素中,都包括了全部的稀土元素。所以稀土被稱為神奇的稀土。

[小結(jié)]略

[課外實踐] 

1、調(diào)查或?qū)嶒灒阂桌薜闹饕煞帧?br />     2、查閱資料:新型合金的用途。

3、就近參觀金屬材料的生產(chǎn)、加工企業(yè)(或者觀看有關影像),收集有關資料,撰寫有關科學小品。

 

   [課后練習] 

  1、多數(shù)合金與組成成份相比較,合金的(   )。

  A·熔點高,硬度小                       B·密度大

C·機械強度差                           D·熔點低,硬度大

 

   2.在我國文明發(fā)展過程中,最早較廣泛使用的金屬是(  )。

A、銅         B、鐵         C、鋁        D、鉛

 

   3. 現(xiàn)代建筑門框架,常用電解加工成古銅色的硬鋁制造。硬鋁是(   )。

   A·Al—Mg合金                    B·Al—Cu—Mg—Mn—Si合金

C·Al—Si合金                    D·表面的氧化鋁膜的純鋁

 

 4、某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示:

 

熔點/℃

密度(g /cm3)

硬度(金剛石為10)

導電性(銀為100)

某合金

2500

3.00

7.4

2.3

1535

7.86

4.5

17

還知該合金耐腐蝕,強度大.從以上性能看,該合金不適合作(    )。

A、導線        B、門窗框       C、爐具      D、飛機外殼

 

  5.物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途,下面列出了金屬的幾種性質(zhì):①導熱性、②導電性、③還原性、④延展性、⑤具有金屬光澤。請在下面金屬用途后的橫線上填上金屬性質(zhì)對應的序號。

(1)用鋁錠制成包裝用的鋁箔                 ;

(2)用鋁制成的高壓鋁鍋                  ;

(3)用鐵粉回收照相業(yè)廢液中的銀                 ;

(4)電信業(yè)中大量使用的銅絲、金屬電纜               。

 

  6.銅是生命必要的元素,也是人類最早使用的金屬之一,銅的生產(chǎn)和使用對國計民生各個方面產(chǎn)生了深遠的影響。在化學反應中,銅元素可表現(xiàn)為0、+1、+2。

(1)在西漢古籍中曾有記載:曾青得鐵則化為銅(即:曾青(CuSO4)跟鐵反應生成銅),試寫出該反應的離子方程式:                          。

(2)盡管銅比鐵較為穩(wěn)定,但銅器表面經(jīng)常會生成銅銹 [即:銅綠,化學式Cu2(OH)2CO3], 其中生成銅綠的反應物除銅外還有O2、CO2和H2O。試寫出保護銅制品的方法:                                     。

(3)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣。(銅的熔點是1183.4℃,鐵的熔點是1534.8℃)

                                                                。


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