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2019-2020年高中化學(xué) 3.3《 用途廣泛的金屬材料》教學(xué)設(shè)計 新人教版必修1 教學(xué)目的： 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(xué)重點：知道生活中鐵合金及銅合金的主要成分及性能。 教學(xué)難點：金屬材料的正確選用。 課時安排：1課時 教學(xué)過程： [圖片導(dǎo)課] 莫干山劍池的傳說（合金鋼的應(yīng)用），材料科學(xué)的形成。 [板書] 第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料 [講述] 在生產(chǎn)和生活中，是非常重要的。環(huán)顧我們四周，很多物品是有金屬材料制成的，最簡單的金屬材料是純金屬，但我們實際應(yīng)用的都是具有優(yōu)良性能的合金。 [板書] 一、常見合金的重要應(yīng)用 [回顧] 《學(xué)與問》初中學(xué)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(xué)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。 [多媒體展示] 常用合金的重要應(yīng)用。 含碳量 鋼鐵 （2%－4%）生鐵 （低于0.03%）熟鐵 （0.03%－2%）碳素鋼 [板書] 二、鋼 1、按含碳量分 2、按化學(xué)成分分 （課本61頁） ［多媒體展示］學(xué)生閱讀 [板書] 3、鋼的特性應(yīng)用：含碳量越低，韌性越高，硬度越低； 含碳量越高，韌性越低，硬度越高。 三、非鐵合金 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． [多媒體展示] 銅合金 青銅 黃銅 白銅 主要成分 銅和錫 銅和鋅 銅和鎳 [板書] 2、鋁及鋁合金 強度和硬度都比純鋁大 含有 Cu － 4% Mg － 0.5% Mn － 0.5% Si － 0.7% 硬鋁 火箭、飛機、輪船等制造業(yè) 硬度和強度都比純鋁和純鎂大 含有 10%－30%鎂 鋁合金 主要用途 主要性質(zhì) 組成 名稱 [練習(xí)］現(xiàn)代建筑的門窗框架、常用電解加工成古銅色的硬鋁制品。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] 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），可共選用的材料有：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(xué)性質(zhì)、價格、加工難度、日常維修、對環(huán)境的影響………。 [多媒體展示]科學(xué)視野：用途廣泛的稀土金屬 [閱讀材料]稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，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個元素。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)賦存與花崗巖風(fēng)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。發(fā)展到現(xiàn)在，稀土已經(jīng)從應(yīng)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(dǎo)線不但提高強度20%，而且還提高2-4%的導(dǎo)電性能。稀土微肥和稀土復(fù)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，治理環(huán)保和國防尖端技術(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(fēng)力發(fā)電機、音響設(shè)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(shè)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(yīng)，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(shè)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(dǎo)和自動指揮系統(tǒng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。 稀土在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)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(yīng)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