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2019-2020年高中化學《用途廣泛的金屬材料》教案13 新人教版必修1 【教學目標】 1．知識與技能目標 (1)認識金屬及其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。 2．過程與方法目標 (1) 學生通過有目的的搜索資料，從而提高獲得知識及信息加工的能力。 (2) 學生通過比較、歸納等方法的學習，逐步掌握自主學習科學知識的一般方法。 3．情感、態(tài)度與價值觀目標 (1)學生通過金屬材料的學習，提高學習化學的興趣，增強學習化學、服務社會的責任感和使命感。 (2)開展多種形式的交流活動，培養(yǎng)學生的互助合作精神。 【教學重點】 常見金屬以及其合金的性質和用途。 【教學難點】 用辯證的觀點看待金屬材料正確選用的問題。 【教學用具】 多媒體演示文稿。 【課時安排】 一課時 【教學過程】 【引言】人類使用金屬的歷史是悠久的，金屬的用途是廣泛的，上個世紀金屬的用途得到了快速的發(fā)展，現(xiàn)在可以說沒有金屬的廣泛應用，就沒有當今社會的快速發(fā)展，就沒有我們的現(xiàn)在生活。比如，沒有金屬，就沒有現(xiàn)在的交通工具、電腦、電視、大樓等等。好，請看下面有關人類使用金屬的發(fā)展歷程。 【展示】圖片1：原始社會人類使用石器生產(chǎn)； 圖片2：古代人類使用的金屬兵器、勞動工具； 圖片3：商代后期制作的司母戊鼎； 圖片4：近代人類使用的交通工具； 圖片5：生活中使用的一些金屬制品； 圖片6：用鋁合金制造的飛機； 圖片7：用鈦合金制作的航天器。 【提問】大家看了這些圖片以后，想到了什么？ 【學生1】人類社會越來越進步；所用的材料越來越高級；------ 【講述】大家回答得很好。以上的圖片說明這樣一個事實，即在人類社會發(fā)展的過程中，大自然饋贈予人類的材料，已遠遠不能滿足人類社會發(fā)展的需求。為了人類自身發(fā)展的需要，人們總是在大自然的饋贈之外，用自己聰明的才智和勤勞的雙手，不斷的研制、創(chuàng)造著各種各樣的新材料，以滿足人類物質文明和科學技術不斷發(fā)展的需要。 【講述】好，前面我們已經(jīng)了解了銅和鋼的性質，課前也要求大家去查閱了一些金屬的資料，了解其廣泛的用途?，F(xiàn)在就請幾個同學來談談你的學習成果。哪位同學先來？ 【學生2】（幻燈片）匯報學習成果：大家好，廣告中常說“補鐵補血”，這說明了鐵對人體的重要性，缺鐵將使血紅蛋白合成困難，導致貧血?！鞍贌挸射摗笔菍θ艘庵酒焚|的描述，同樣，高樓大廈、跨海大橋、鐵路、火車汽車、坦克、大炮、輪船等等，如缺少鋼鐵也都將一事無成。鋼鐵被譽為當今世界的材料王子。那么在生活、、和生產(chǎn)中鋼有哪些用途呢： 1. 錳鋼：鋼軌、軸承、挖掘機、坦克裝甲等； 2.不銹鋼：醫(yī)療設備、茶具、餐具、水龍頭等； 3.鎢鋼：刀具、鋸條等； 4.鉻鋼：手表殼、醫(yī)用剪刀、手術刀、注射針頭等； 5. 釩鋼：彈簧等。 大家都有這樣的經(jīng)歷，就是生活的鐵很容易生銹，我們該怎樣防止鐵生銹呢？生活中常用的方法就是給鐵穿上“衣服”。 生活中我們還聽過這樣的一句廣告詞，就是“黃金搭檔”，不含磷銅，因為中國人攝入的食物中并不缺少銅元素，這也從另一個側面說明了銅在人體中的重要地位。如人體缺銅，就會引起造血功能受損，神經(jīng)發(fā)育遲緩，頭長白發(fā)等；但銅過量也會禍害無窮，銅離子遇蛋白質結合后生成沉淀，引起銅中毒，可能導致嘔吐、腹瀉、溶血、甚至死亡。那銅在工農(nóng)業(yè)上又有怎樣的用途呢： 1.紅銅：它是指純銅，人類使用紅銅是進入銅器時代的開始，制作矛頭、刀、斧等； 2.青銅：錫銅合金，從古代人類使用青銅做鏡開始，象征人類從紅銅器時代進入青銅器時代，商末司母戊鼎，寶劍； 3.黃銅：銅鋅合金，其受撞擊發(fā)出悅耳的聲音，制作鑼、鈴、鐘等；又因其耐腐蝕，可制造船舶、彈殼、裝飾品、鎖頭、雕像、假牙等； 4.白銅：來源于中國，阿拉伯語中把白銅稱為“中國石”，它是銅鎳合金，銀光閃閃，不易生銅綠，可用于制做精密儀器、裝飾品、醫(yī)療器材。 【點評】謝謝這位同學的發(fā)言，講述得非常的精彩，列舉了很多生活中的例子，也給我們留下了深刻的印象。早在5000多年以前人類就發(fā)現(xiàn)了天然的純銅。銅的發(fā)現(xiàn)和使用，使人類跨進了文明的新時代——銅器時代。我國在公元前2500—xx年之間，就懂得用孔雀石和木炭一起煅燒制銅。安陽是我國古代的銅都，在安陽附近的小屯村，發(fā)掘出許多銅制的矛頭、刀、斧、鼎等就是證明。唐太宗名句中“人以銅為鏡，可以正衣冠”，也說明那時金屬銅已應用到人類的日常生活當中?！般~墻鐵壁”，也恰恰說明了金屬銅和鐵在古代就得到了廣泛的應用，所以，當今鋼鐵的年產(chǎn)量是衡量一個國家工業(yè)發(fā)展的標準。下面我就結合一個短片來給大家介紹。 【播放】短片——銅、鐵。 【提問】看了短片之后，大家想到了什么？生活當中除了使用銅和鐵之外，使用最多的還有什么金屬呢？ 【學生3】金屬鋁。 【講述】有哪位同學查閱了金屬鋁的資料的，有請同大家談談你所了解的鋁的用途。 【學生4】（幻燈片）匯報學習成果：鋁是地球上含量極豐富的金屬元素，其蘊藏量在金屬中居第1位。至19世紀末，鋁才嶄露頭角，成為在工程應用中具有競爭力的金屬，且風行一時。航空、建筑、汽車三大重要工業(yè)的發(fā)展，要求材料特性具有鋁及其合金的獨特性質，這就大大有利于這種新金屬鋁的生產(chǎn)和應用。現(xiàn)在，鋁已發(fā)展成具有各種各樣用途的材料，其范圍之廣足以使現(xiàn)代生活的各個側面直接地受到鋁的應用的影響。 1.現(xiàn)在我先來介紹鋁在生活中的使用，廚房用具是鋁最早的用途，如鋁鍋、電飯煲、鋁碗等，在今日仍為一個極為廣大的市場。 2.另外鋁是質地柔軟的輕金屬，延展性好，可以加工成很薄的箔片，用于糖果、香煙、藥品等的包裝。 3.要說鋁最大的用途，那是在運輸和建筑業(yè)上。鋁與銅、鎂、錳等組成的合金堅硬且不易被銹蝕，可用于制造汽車、火車、輪船、飛機（被稱為“有翼的金屬”）、火箭、衛(wèi)星等運輸制造工業(yè)及橋梁、房屋等建筑工業(yè)。 4.又它質輕價廉，導電性好，還廣泛電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無線電工業(yè)。如電視機、收音機、電線、移動電話等。 5.鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。 6.人體中過多的鋁會導致衰老癥，但用于治病的Al(OH)3卻另當別論。 鋁的供應來源除了新鋁外，回收鋁也占有很高的比例，回收鋁又分為舊料回收（主要來源是飲料罐和汽車廢件）、新料回收（加工過程中的鋁屑）兩種。由于環(huán)保意識升高，回收鋁量年年創(chuàng)新高。 【點評】謝謝這位同學的發(fā)言，講得非常的有條理，相信聽了這位同學的發(fā)言后，大家對金屬鋁又有了更深刻的認識。金屬鋁的使用，小到硬幣、廚具、包裝，大到國防、航天、電力、通訊，自上個世紀六十年代，鋁的年產(chǎn)量已超過了銅，坐上了老大的交椅。下面，我就借助一個短片來給大家介紹。 【播放】短片——鋁。 【講述】金屬鋁的發(fā)現(xiàn)，大大的推動了世界航空業(yè)的發(fā)展，但隨著航空航天技術的不斷發(fā)展，其性能逐漸地不能滿足人類對空間技術的要求，現(xiàn)在人們有沒有找到性能更優(yōu)良的材料呢？有沒有哪位同學找到這方面的資料？ 【學生5】（幻燈片）匯報學習成果：我們組金、銀、銅、鐵、鋁是大家熟悉的“五金”，它們各懷絕技，但也各有缺陷。而1910年才出世的金屬鈦能兼顧“五金”的優(yōu)點，能勝任“天上雄鷹，海底蛟龍”的重任，被譽為“未來金屬”“空間金屬”的美稱。 1.大家對鈦并不了解，由于鈦及鈦合金特點太多，主要運用于航天工程及國防科技。 2.在我們的身邊，我們最?？吹骄褪菍⑩伿褂迷谶\動器材方面，另外鈦合金的高爾夫球桿頭也是利用鈦的特性所制作完成的。 3.鈦合金的應用范圍還包括制作與人類身體相關的產(chǎn)品，我們平常最常接觸的就是鈦合金鏡框，另外還有像人造牙齒、人造骨骼等等都可以利用鈦合金來制作。 4.鈦合金可以運用在航海業(yè)、化工業(yè)、電子業(yè)、電鍍業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)療設備、發(fā)電廠、海水淡化系統(tǒng)、鐘表、電腦、廚具、藝術品........都可看到鈦金屬之產(chǎn)品，甚至移動電話外設亦有用到。 5.鈦的輕質、高強度等性能早已為汽車制造商所注目。鈦在賽車上的應用已有許多年歷史，目前的賽車幾乎都使用了鈦材。在美國，已生產(chǎn)出用于賽車的鈦制進氣閥、排氣閥、閥護圈和連桿等部件。目前鈦的應用只是個良好的開端，本世紀必將成為“鈦金屬世紀”。 【點評】謝謝這位同學的發(fā)言，講述得非常的精彩，給我們帶來了一些生活當中很少接觸的知識，從發(fā)言中也可以看出大家在查閱金屬及其合金用途的資料方面做了大量的工作，下面我就結合一些畫面來介紹金屬鈦的用途。 【播放】短片——鈦。 【講述】人類最早使用的是銅。后來從“青銅時代”步入“鐵器時代”，鐵成為使用最廣泛的金屬。到19世紀末，電解煉鋁技術的突破使鋁的應用越來越廣泛。今天，鈦又引起了人們的普遍重視。科學家預言：21世紀，金屬鈦將是冶金工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一。 【提問】除了前面的金屬應用外，大家還能否說出其他一些金屬在生活中的應用呢？ 【學生6】在手機、筆記本電腦當中我們使用了鋰電池，3是一種性能可靠、質量輕、體積小且放電平穩(wěn)的高能電池。另外在醫(yī)療上，用鋰電池制成心臟起搏器植入人體后可使用長達15年。 【學生7】初中老師做鎂條燃燒的實驗還刻骨銘心；經(jīng)過查資料我們知道在照相機“咔嚓”一聲響時，一道奪目的閃光突現(xiàn)，這閃光就是鎂粉在燃燒。 【學生8】在生活中鋅最重要的用途是制造鋅合金和作為其他金屬的保護層，如電鍍鋅，以及制造黃銅、錳青銅、白鐵以及我們最常用的干電池。 【學生9】汞及其化合物大多有毒，汞單質常用于制造科學測量儀器（如氣壓計、溫度計等），1953年在日本發(fā)生的水俁病事件即源于汞。 【學生10】金屬王國的驕子金，常用來制造裝飾品。 【學生11】導電冠軍銀。在用來制造裝飾品外，古代一些貴族使用銀餐具，它可起殺菌、防腐的作用。 【學生12】我們經(jīng)常聽說“嚴禁使用加鉛汽油” ，是因為鉛是一種對人體有害的元素。另外鉛的許多化合物，色彩紛呈，我們常用來做顏料的材料。 【學生13】鎢的熔點高，可用做電燈泡。 【學生14】在原子彈、氫彈爆炸及火箭、導彈發(fā)射的計時，科學家們使用一種非常準確的計算儀器叫做原子鐘，它是利用原子振動來制作的，此鐘200萬年總誤差不超過1秒。 【講述】好，由于時間關系，有關各種金屬的用途就暫時討論到這里，課后各位同學可以繼續(xù)交流。由此可以看到大家在查找金屬材料及其用途的有關資料方面做了大量的工作，對金屬的用途也有了一定的了解，所以，金屬有著廣泛的用途。但事物都是一分為二的，金屬在廣泛運用同時也會給我們帶來一些負面的影響。好，現(xiàn)在我們就以金屬鋁在生活當中的應用為例子，對其在使用過程當中存在的利和弊進行辯論。 【講述】辯論之前，我先說明一下規(guī)則： 正方觀點：鋁質飲料罐的使用利大于弊 反方觀點：鋁質飲料罐的使用弊大于利 各位同學可根據(jù)你所查閱資料的情況選擇正方或反方。 【講述】辯論規(guī)則： 1．辯論陳詞階段：由正方、反方的順序陳詞，時間各90秒。 2．自由辯論階段：由正方開始，時間視情況，雙方辯手都必須等待對方辯手落座后方可發(fā)言，正反雙方不得連續(xù)發(fā)言，自由辯論時注意發(fā)言盡量言簡意賅。 3．辯論總結階段：雙方分別總結陳詞，由反方開始，時間各60秒。 5．老師對比賽情況進行點評，評出本場比賽的勝方和最佳辯手。 【講述】辯論正式開始，有請正方同學來闡述你的觀點。 【學生15】在熟悉了鋁及其合金的性質及用途后，從不同的角度來看，我認為鋁在生活中的應用利大于弊，現(xiàn)在我就從以下幾個角度來探討： 第一、對于開采鋁礦的工人來說，認為應該加強金屬鋁的使用，因為在世界上鋁的儲量非常豐富，占有總量的7.4%，并且易于開采及冶煉； 第二、對于制造鋁制飲料罐的工人來說，我也認為應把鋁放在制造飲料罐材料的首位，這是因為鋁是一種無毒的金屬，在日常生活中一向是盛放食品和飲料容器的首選材料，而且它及易于加工、上色； 第三、站在消費者的角度，我覺得使用鋁制飲料罐比用塑料的要美觀、大方，并且易于攜帶； 第四、從售貨員的角度來看，鋁制飲料罐制品特別好賣，特別是對學生這一大塊的消費者，并且其成本低，利潤高，也使工作得到了保障； 第五、站在回收人員的立場來看，我也贊成使用鋁制飲料罐，這是因為鋁的回收率極高，并且再生鋁的特性與原生鋁的沒什么區(qū)別，回收鋁已占世界鋁總產(chǎn)量的35%。 所以，從不同的角度來看，我都認為鋁在飲料罐上的使用利大于弊。 【講述】有請反方同學來闡述你的觀點。 【學生16】鋁在生活中無處不在，并且與我們的生活息息相關，但其使用了之后，會對人體的健康產(chǎn)生不良的影響。我認為鋁在生活中的應用弊大于利，下面我從幾個方面來闡述我的觀點： 第一、從開采鋁礦的工人來講，雖然鋁含量特別的豐富，但也總會有用盡的一天，我認為應當適量并合理的開采，并把它用到更能發(fā)揮其特性的用途之上； 第二、站在制造鋁制飲料罐的工人角度來看，我覺得要盡量用塑料代替金屬鋁，因為其在加工飲料罐的時候，會產(chǎn)生大量的銅屑，雖可回收在利用，但這個過程當中卻浪費了能源； 第三、從消費者的觀點來看，我還是覺得不應該買鋁制品的飲料，因為我們每天攝入鋁的量不能超過12mg，而生活當中的自來水、饅頭、糕點、油條等已含有大量的鋁元素，如再使用鋁制飲料罐產(chǎn)品，必將使人體中鋁的含量大大超標，給人體的健康帶來不良影響； 第四、對于售貨員來說，我認為飲料的包裝并不重要，重要的是飲料本身的質量，只要物美價廉，都是易于銷售的； 第五、從回收人員的角度來說，我回收塑料瓶和鋁制飲料罐具有相同的利潤，而鋁制飲料罐要比塑料瓶重，在運輸方面還會提高了成本，所以并不是很贊同使用鋁制飲料罐。 總而言之，鋁制飲料罐為我們的生活帶來方便的同時，也給我們的身體健康帶來了不良的影響，我提議在生活當中應盡量少甚至避免使用鋁制飲料罐。 【講述】好，看來各位同學對這一問題都有自己獨到的見解。下面到自由辯論階段。 【學生17】學生自由辯論。 【點評】首先感謝同學們給我們帶來了一場精彩的辯論，我覺得雙方的辯手發(fā)言都非常的精彩，都有自己獨到的見解。同時也說明大家在課前查閱了大量的資料，希望大家在以后的學習中能夠保持積極向上的學習態(tài)度，爭取更好的成績。 【小結】金屬鋁應用于日常生活中，給人們的生活帶來了很大的方便，但也帶來了不少的問題，所以，我們在生活當中選取金屬材料時，要揚長避短，綜合考慮其性能、價格、制造或安裝成本、利弊等進行選擇。 【提問】那么，在生活當中我們怎樣選擇金屬材料呢？請同學們在課后通過調查實踐來作出選擇。 【作業(yè)】課本P57：思考與交流：如何選用材料。 【結束語】以上我們所講述的，只不過是金屬以及其合金材料中的點滴，在此領域中，還有許許多多的已知和未知等待我們?nèi)チ私夂桶l(fā)掘。希望你們現(xiàn)在能好好學習，并在將來能有機會在金屬材料研究的天空里大顯身手，為人類最終擺脫對天然材料的依賴而作出貢獻。