初中化學金屬材料教案

　　第1課時

　　知識與技能：

　　（1）透過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，認識金屬材料與人類生活和社會發展的密切關係；

　　（2）瞭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，但還需要考慮其他因素，如價格、資源、回收等；

　　（3）認識合金，知道生鐵和鋼等重要的合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。

　　過程與方法：

　　（1）學習運用觀察、實驗等方法獲取資訊。

　　（2）學習運用比較、分析、歸納等方法對獲取的資訊進行加工。

　　情感態度與價值觀：

　　（1）進一步培養對生活中化學現象的好奇心和探究欲，激發學習化學的興趣。

　　（2）樹立事物是普遍聯絡的觀點，逐步形成合理使用物質的觀念。

　　（3）樹立為社會進步而學習化學的志向。

　　教學重點

　　（1）金屬材料的物理性質。

　　（2）物質性質與用途的關係。

　　教學難點：能正確區別物質的變化。

　　教學工具

　　投影儀、金屬製品（如曲別針、鋁箔、銅絲、水龍頭等）、金屬製品的掛圖（如飛機、坦克、輪船等）、鐵架臺（帶鐵圈）、鐵片、酒精燈、綠豆粒大小的焊錫、錫、鉛、火柴等

　　教學過程

　　學習情景

　　展示金屬製品（如曲別針、鋁箔、銅絲、水龍頭等）和金屬製品的圖片（如飛機、坦克、輪船等）。

　　介紹：以上這些實物或圖片中的物質都是由金屬材料製成的。金屬材料包括純金屬以及它們的合金。

　　設問：看到這些實物或圖片，你想到了什麼？

　　學生髮表感想]如：

　　1．想到金屬與人類的生活、生產關係密切。

　　2．感到金屬在各個領域都有廣泛的用途。

　　3．想要知道它們是由什麼金屬製成的。

　　4．想知道製造不同的東西根據什麼選用金屬。

　　[新課引入]透過大家剛才的發言，可以看出大家對金屬材料的重要性有了一定的認識，而且也對它們很感興趣，當然也有很多疑問。本單元我們就來學習金屬和金屬材料。

　　第八單元金屬和金屬材料

　　課題1 金屬材料

　　[設問]根據你的生活經驗，你所知道的金屬有哪些？我們最常見的金屬又有哪些呢？

　　[學生回答、交流]

　　[小結]金屬的種類有很多，而我們最常見的金屬是鐵、鋁和銅。

　　[講解]銅和鐵是人類使用較早的金屬，我國勞動人民在商代就製造出精美的青銅器，春秋戰國時期就會冶鐵和鍊鋼。〔與學生一起欣賞第2頁的兩幅圖〕鋁的利用要比銅和鐵晚得多，那僅僅是100多年前的事情。但由於鋁的密度小和具有抗腐蝕等優良效能，現在世界上鋁的年產量已超過了銅，位於鐵之後，居第二位。

　　[過渡]下面，我們就以銅、鋁、鐵為例，來對金屬的物理性質進行探討。

　　一、金屬的物理性質

　　[活動與探究]

　　請學生取三塊同樣大小的銅片、鋁片和鐵片，進行探究。

　　1．觀察它們的顏色和光澤。然後用細砂紙打磨，再觀察它們的顏色和光澤。

　　2．感覺一下它們的質量大小，由此判斷它們的密度大小。

　　3．試試它們是否容易被彎曲、折斷，並感覺一下它們的硬度。

　　4．用手拿著金屬片的一端，在酒精燈上方烘烤它的另一端（注意：時間不要長，防止燙傷），試試它能不能傳熱。

　　5。用電池和小燈泡試試它們能不能導電，並比較燈泡的亮度是否相同。

　　學生活動，教師巡視

　　總結、思考，討論

　　實驗1的結論：金屬都有顏色、有光澤。

　　思考：

　　1．常溫下，是不是所有的金屬都是固體？

　　2．金屬用砂紙打磨前後，其顏色和光澤是否相同？這說明了什麼？

　　答案

　　1．常溫下汞（即水銀）為液態。

　　2．砂紙打磨後的金屬光澤與打磨前不一樣，說明這些金屬表面可能和某些物質發生反應而使光澤發生了變化。

　　[設問]金屬的顏色和光澤在生活中有什麼用途？請舉例說明。

　　[回答]可做裝飾品。如金、銀首飾，金屬紐扣等。

　　[教師補充]春節寫對聯時所用的“銀粉”和塗暖氣、水管等管道時常用的塗料——“銀漆”，實際上就是鋁粉，鋁粉的銀白色光澤可起到裝飾作用。（金屑粉末多數呈黑色，如鐵粉、銀粉均為黑色）

　　[反問]寫對聯或做裝飾品時所用的“金粉”是不是真正的金粉？為什麼？

　　[回答]肯定不是！因為金子太昂貴了！

　　[評價]大家能聯絡實際回答問題，很好！

　　[實驗2和3的結論]金屬不同，其密度、硬度大小也不相同，金屬能被彎曲，而且不易折斷。

　　[設問]大家想一想，製造飛機和製造機器底座，對所用金屬的密度和硬度會有何要求？

　　[回答]前者密度要小，後者密度要大；兩者為防止變形都需要有較高的硬度。

　　[設問]實驗4說明金屬有什麼樣的通性？該性質決定它們可應用在哪些方面？

　　[回答]導熱性。它們可用作炊具、餐具、熱交換器、散熱器等。

　　[追問]炊具加熱時有沒有被熔化？說明它們的熔點怎麼樣？

　　[回答]沒有，說明它們的熔點較高。

　　[教師補充]在製造餐具的材料中，鋁、鐵製品最多，但需注意人體若攝入鋁過量，可能導致大腦遲鈍，故餐具最好少用鋁，多用鐵，因為鐵是人體必需的一種元素。

　　[實驗5的結論]金屑具有導電的通性，不同金屬的導電能力各不相同。

　　[介紹]一般來講，導電性好的金屬其導熱性也好。

　　思考：電爐絲是用金屬鎢製成的，你認為它利用了金屬的什麼性質？

　　答案：導電、導熱、熔點高的性質。

　　[學習情景]展示細鐵絲、銅絲、鋁箔等。

　　[設問]金屬的這種形變說明金屬具有什麼性質？

　　[回答]延展性！

　　[教師]對！抽成細絲的性質為延性，打軋成薄片的性質為展性。金屬的延展性決定了金屬一般具有良好的機械強度。

　　[過渡]請大家根據以上探討結果，總結出金屬的物理性質，並用簡短的語言進行回答。

　　[學生分組討論、歸納、總結並彙報]

　　[教師總結並板書]常溫下為固態（除汞外），有顏色和光澤，有良好的導電性、導熱性和延展性，熔點較高，密度、硬度因金屬的不同而不同。

　　[設問]物質的性質和用途之間又有什麼關係呢？

　　[回答]物質的性質決定物質的用途。

　　[過渡]下面是一些常見金屬物理性質的比較（見投影PPT）。

　　[教師]請大家根據你的.生活經驗和表8—1所提供的資訊，分組討論以下問題。

　　[投影展示]討論：

　　1．為什麼菜刀、鐮刀，錘子等用鐵製而不用鉛製？

　　2．銀的導電性比銅好，為什麼電線一般用銅製而不用銀製？

　　3。為什麼燈泡裡的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能會出現什麼情況？

　　4。為什麼有的鐵製品如水龍頭等要鍍鉻？如果鍍金怎麼樣？

　　[學生分組討論後，由小組代表到前面陳述討論結果，其他小組可宣佈自己的不同答案]

　　（注意：答案不唯一）

　　[討論結果可能有以下一些]

　　1．因鐵的硬度大於鉛；鉛的硬度很小，若菜刀、鐮刀用鉛製，容易券刃；而錘子用鉛製，很易變形。

　　2．電線用銅製而不用銀製的理由：（1）銀在自然界的含量少，價格昂貴；（2）銀的密度大，不易架設。

　　3．燈泡裡的燈絲用鎢制是由於鎢有較高的熔點，且易導電。若用錫制的話，燈絲導電產生的熱量易使燈絲熔斷（因錫的熔點低），從而影響燈泡的壽命。

　　4．水龍頭鍍鉻：（1）可增加水龍頭的硬度，而使其不易變形；（2）不易生鏽；（3）鍍鉻可使水龍頭變得美觀大方。

　　鍍金更好看，更耐腐蝕，但不經濟。

　　思考：根據以上討論結果並結合實際思考物質的性質是否是決定其用途的唯一因素？如若不是，你認為還需考慮哪些因素？

　　[小組討論，並交流討論結果]

　　[教師總結並板書]用途主要由性質決定。還需考慮價格，資源，是否美觀，使用是否便利，廢料是否容易回收利用和對環境的影響等。

　　[轉折]我們知道，在一切比賽中，當冠軍的感覺都是最好的。那麼，哪些金屬能獲得如此殊榮呢？請大家看資料：

　　[閱讀]閱讀課本第4頁：金屬之最。

　　[比一比，賽一賽]你能很快記住它們嗎？以小組為單位，比一比，賽一賽，看誰是冠軍。

　　[學生活動]

　　課後小結

　　透過本節課我們知道，金屬的物理性質主要包括顏色、光澤、熔點沸點、硬度、密度、延展性、導電性、導熱性等；金屬的物理性質可決定金屬的一些用途，但這不是唯一的決定因素，即同時還要考慮經濟、環境、資源、美觀等方面的問題。這也啟示我們在看待任何問題時，都不應是孤立的、片面的，而是要從大局出發，權衡利弊，然後再作決定。

　　課後習題

　　習題1、2

　　請大家在課外查閱有關合金的資料，並把你感興趣的記錄下來。

　　第2課時

　　教學目標

　　知識與技能：

　　（1）透過日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，認識金屬材料與人類生活和社會發展的密切關係；

　　（2）瞭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，但還需要考慮其他因素，如價格、資源、回收等；

　　（3）認識合金，知道生鐵和鋼等重要的合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。過程與方法：

　　（1）學習運用觀察、實驗等方法獲取資訊。

　　（2）學習運用比較、分析、歸納等方法對獲取的資訊進行加工。情感態度與價值觀：

　　（1）進一步培養對生活中化學現象的好奇心和探究欲，激發學習化學的興趣。

　　（2）樹立事物是普遍聯絡的觀點，逐步形成合理使用物質的觀念。

　　（3）樹立為社會進步而學習化學的志向。

　　教學重難點

　　教學重點

　　（1）金屬材料的物理性質。

　　（2）物質性質與用途的關係。教學難點：能正確區別物質的變化

　　教學工具

　　教學過程

　　新課引入

　　滿足各種不同的需要，僅用純金屬是不夠的。為此，人們在生產實踐中製造出了許許多多的具有特殊效能的“新型金屬材料”——合金。

　　一、合金

　　[設疑]那麼，什麼是合金？合金的性質與其組分金屬有何不同？合金的應用範圍怎樣？

　　我們常用的合金有哪些？哪些合金最有前途？

　　這就是我們本節課所要探討的內容。

　　[設問]我們應該怎樣定義合金？談談你的看法。

　　[學生髮言]

　　1．合金是不純的金屬。

　　2．合金是摻有其他金屬的金屬。

　　3。兩種或兩種以上的金屬融合在一起形成的金屬材料。

　　[教師評價]大家善於思考，善於發言，體現了大家強烈的求知慾，希望大家繼續發揚這種精神！

　　[過渡]那麼，合金究竟指的什麼呢？

　　1。其他金屬（或非金屬）熔合形成的有金屬特性的物質。

　　[介紹]如我們熟知的鋼鐵就是一種合金。它實際上是含有少量碳及其他金屬的鐵，與純鐵相比，鋼有許多優良的效能、用處非常大。這就像廚師炒菜時那樣，若他們在菜里加入各種調料，便可改善菜的色、香、味，並會使菜的營養價值更高。

　　[過渡]下面，我們就透過實驗來探究合金與組成它們的純金屬性質的差異。

　　2．合金與組成它們的金屬性質的差異。

　　[實驗探究]

　　1．比較黃銅片（銅和鋅的合金）和銅片、焊錫（錫和鉛的合金）和錫的光澤與顏色。

　　2．將黃銅片和銅片、焊錫和錫互相刻畫，比較它們的硬度。

　　[學生實驗後得出結論]

　　（1）合金比其組分金屬的顏色鮮豔

　　（2）合金的硬度大於組成它們的金屬

　　[過渡]合金的熔點與其組分金屬相比，又有何特點呢？下面，我們以焊錫為例，進行實驗。

　　[演示實驗8—2]取綠豆粒大小的焊錫、錫、鉛放在鐵片上進行熔化，比較它們的熔點大小。

　　[設問]由上述實驗，可得出什麼結論？

　　[學生回答，教師板書]

　　（3）合金的熔點低於組成它們的金屬

　　[補充介紹]我們常用的保險絲就是用武德合金製成的，熔點約為69℃。而組成它的金屬鉍、鉛、錫、鎘的熔點分別為271℃、327℃、232℃、321℃。

　　[講解]合金與它的組分金屬相比，還往往具有較好的抗腐蝕效能。

　　（4）合金的抗腐蝕能力一般強於各組分金屬

　　[設問]能否舉例說明？

　　[回答]如不鏽鋼就比普通的鐵耐腐蝕；鋁合金比鋁耐腐蝕；黃銅比純銅具有更好的抗海水腐蝕能力。

　　[總結]透過以上探究，我們知道合金往往比組成它們的金屬具有更好的效能。所以，我們在日常生活、工農業生產和科學研究中使用的金屬，大多數屬於合金。目前，合金的品種已不下萬種，遠遠超過金屬自身的種類（90餘種）。合金大大拓寬了金屬材料的使用範圍和使用價值。

　　3．合金比純金屬具有更廣泛的用途。

　　[過渡]下面就是幾種常見合金的主要成分、效能和用途。（投影展示）

　　討論：根據上表，你將選用什麼合金來製造下列物品？說明理由。

　　（1）飛機（2）防盜門（3）衣架（4）錢幣（5）刀具

　　[學生分組討論，並交流討論結果]

　　（注：以上討論題為開放性試題，只要理由充分即可）

　　[教師就學生的回答進行總結、評價。可從效能、成本、資源、是否使用便利等方面予以評價]

　　[過渡]合金在人類生活和生產中具有極為廣泛的應用，尤其是在科學技術日益發展的今天，新的金屬和合金一直在被不斷的發現和應用。例如，鈦和鈦合金就是近30年來引起人們普遍重視和關注的一種新型金屬材料。

　　4．鈦和鈦合金新型金屬材料

　　[投影鈦和鈦合金相關圖片，講述新型金屬材料資料]

　　[資料參考]為什麼把鈦稱作未來的金屬？

　　在人類歷史上，由於銅容易冶煉，有良好的延展性，有一定強度，又容易制效能好的合金。第一種得到普遍使用的金屬是銅。在發明了鍊鐵之後，由於鐵儲量比銅多，鋼鐵的強度、硬度比銅更好，廣泛用於機器、工具、橋樑、建築、武器。鐵很快又代替了銅，成為使用最廣泛的金屬。二十世紀初，鍊鋁工業又迅速發展。由於鋁密度小，耐鏽蝕，可制強度大的堅鋁。現在世界鋁產量已超過了銅，僅次於鋼鐵。然而，最近三十多年來，鈦又引起了。人們的普遍重視。

　　幾十年前，鈦被稱為“稀有金屬”。然而，經過地球化學家們的仔細勘探，發現鈦在地殼中的儲藏量比常見的銅、錫、錳、鋅等金屬還多，在地球上僅次於鋁、鐵、鈣、鈉、鉀和鎂，居於第七位。我國鈦儲量居世界首位。

　　純淨的鈦，是銀白色的金屬，它具有比重小、強度高、耐高溫、抗蝕性強的優點。鈦的硬度和鋼鐵差不多，重量卻只有同體積的鋼鐵的一半。據試驗，如果採用鈦和鈦合金作為火車頭的蒸汽機零件，可以比鋼製的蒸汽機輕30％，而且更為堅固耐用。鈦耐高熱。在1668℃的高溫下才熔化，比號稱“不怕火”的黃金熔點還高約600℃左右。鈦在常溫下很穩定，就是在強酸、強鹼的溶液裡，甚至在“兇猛”的王水（三體積鹽酸和一體積硝酸的混合物）中，也不會被腐蝕。有人曾把一塊鈦片沉到海底，經過五年後取出來，還是亮閃閃的，沒生一點鏽。

　　正因為這樣，鈦在現代科學技術上有著廣泛的用途。輕盈而結實的鈦已被用來製造飛機的發動機。鈦制的輪船。銀光閃閃，用不著塗漆，在海中航行幾年也不鏽。鈦制的坦克、潛水艇、軍艦已出現，它們沒有磁性，不會被磁性水雷發現，這在軍事上十分重要。在化學工業上，鈦可以代替不鏽鋼；不鏽鋼雖號稱“不鏽”，在遇上具有強烈腐蝕性的酸鹼，例如熱硝酸，還會生鏽、腐爛，因此在化工廠中常要更換用不鏽鋼制的反應罐、輸液管等。如果改用鈦製造，就可以使用好幾年。

　　鈦在醫學上有著獨特的用途。在骨頭損壞了的地方，用鈦片和鈦螺絲釘釘好，過幾個月，骨頭就會重新生長在鈦片的小孔和鈦螺絲釘的螺紋裡，新的肌肉纖維就包在鈦的薄片上，這鈦的“骨頭”猶如真的骨頭一樣，因此，鈦被稱為“親生物金屬”。

　　液態的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的效能，以適應不同部門的需要。例如，Ti—Al一Sn合金有很高的熱穩定性，可在相當高的溫度下長時間工作；以Ti—Al—V合金為代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸長加工成型，其最大伸長可達到2000％。而一般合金的塑性加工的伸長率最大不超過30％。

　　由於上述優異效能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合全已廣泛用於國民經濟各部門。它是火箭、導彈和航足飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊裝置以及若干輕工業部門中要大量應用鈦合金，只是目前鈦的價格較昂貴，限制了它的廣泛使用。

　　[教師]除了以上介紹的一些合金外，你還知道哪些合金？教師跟同學們交流。

　　學生們相互介紹自己感興趣的合金（查閱資料而得，這也是上一課時的作業）。

　　另外，教師也可用印發資料的方式向學生介紹一些常見的合金及新型合金，以下資料可供參考。

　　資料

　　幾種合金

　　1．不鏽鋼：不鏽鋼是指含鉻13％以上的鐵合金。最常見的不鏽鋼含有18％的鉻和8％的鎳。這種合全在空氣中較穩定，不容易生鏽，能夠長久保持其金屬光澤和銀白色。在某些情況下（例如在海水中），不鏽鋼仍然會被腐蝕。所以，不鏽鋼並不是絕對不會生鏽的，只不過是它的“自我保護能力”比較強而已。

　　2．形狀記憶合金：形狀記憶合金是指具有特殊的形狀記憶功能的合金。

　　從組成上看，有的是鎳鈦合金，有的是以銅為主或以其他金屬為主的合金。用形狀記憶合金做成的金屬絲，即使被揉成一團，但只要達到某一定溫度，就能在瞬間恢復原來的形狀。這類合金被廣泛地用於衛星、航空、生物工程、醫療、能源和自動化等方面。

　　高溫合金：在高溫下，仍能保持其較高強度的合金，叫高溫合金。它主要用於製造飛機和太空梭的關鍵部件。

　　貯氫合金：貯氫合金是指能在室溫下吸收氫氣，稍稍加熱即能很快放出氫氣的合金。它是以鎂或稀土金屬為主形成的合金。氫氣是21世紀要開發的新能源之一。貯氫合金不但能解決氫氣的貯存和輸送問題，而且可用於氫氣的回收、分離、淨化等方面。

　　[展開想象的翅膀]學完本節課，想到了什麼？請你談談。