課題1 金屬材料（兩課時）第二課時學習情景(投影展示以下資料)資料一在結婚周年紀念日，小俊的爸爸送了一條金項鏈給媽媽，并溫柔地說：“情比金堅。”媽媽高高興興地戴上金項鏈，問道：“真是情比金堅嗎?”給媽媽這樣一問，爸爸霎時間不知如何回答，因為他知道金其實并不“堅”，而且十分柔軟。反而，一些價錢比金便宜的K金，比金還要“堅硬”呢!K金是金(gold，Au)混合其他金屬而成的合金(alloy)。加入了其他金屬后，金便改變了本來的結構，以致不容易扭曲。你知道18K金是什么意思嗎?金的純度可以用百分比(percentage)來表示；譬如九九九金表示金的純度達99.9。此外，金的純度也可用免拉(carat)來表示；純金為24克拉(24-carat gold，24K)，而一般K金金飾則是18K。換言之。這些比金還要“堅硬”的18K金里，只有75是金，而其余25則是銀和銅。雖然媽媽也知道真金不及K金堅硬，但并不介意。她認為爸爸的心意才是最重要的，而不是紀念品的堅硬程度。思考1：商店里出售的為什么多是18K金而非純金?資料二超輕雨傘超越重量極限夏天到了，除了暑假快要來臨外，也是陰晴不定的季節。小麗為人十分謹慎，為了避免給雨淋病，她會經常放一把細小的鋼骨雨傘在書包內，以備不時之需。雨傘雖小，重量可不少啊!這把細小的鋼骨雨傘，令小麗“背上加斤”。對于這樣的天氣，小麗感到既討厭又無奈。今天，媽媽到百貨公司，為小麗買了一把“超輕雨傘”。這把細小的雨傘，外表和小麗的鋼骨雨傘一模一樣，可是卻輕巧多了!你知道小麗的新雨傘是用什么材料制造的嗎?媽媽新買的“超輕雨傘”是用鋁(aluminium，Al)的合金(a11oy)制造的。由于鋁合金的密度(density)遠比鋼為低，所以新買的合金雨傘較鋼骨雨傘輕巧。也由于鋁合金的堅韌度比鋁強，所以鋁合金較適合作為雨傘的骨架。雨傘重量對照表類型合金雨傘鋼骨短傘鋼骨長傘重量（紅）200g500g800g思考2：小麗用的鋁合金雨傘與鋼骨雨傘相比有何優點?思考3：你覺得合金的性質與組成它們的金屬相同嗎?舉例說明。學生分組討論，并交流回答思考題答案：1若用純金做裝飾品，因其太軟而易變形；若做項鏈，則接口處容易脫鉤。2鋁合金雨傘比鋼骨雨傘輕，攜帶便利。3合金的性質與組成它們的金屬不同。如金的合金比純金硬度大，鋁的合金比純鋁的堅 新課引入上述資料告訴我們，要滿足各種不同的需要，僅用純金屬是不夠的。為此，人們在生產實踐中制造出了許許多多的具有特殊性能的“新型金屬材料”合金。板書二、合金設疑那么，什么是合金？合金的性質與其組分金屬有何不同?合金的應用范圍怎樣?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。學生發言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。教師評價大家善于思考，善于發言，體現了大家強烈的求知欲，希望大家繼續發揚這種精神!過渡那么，合金究竟指的什么呢？講解并板書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，鋼有許多優良的性能、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，并會使菜的營養價值更高。過渡下面，我們就通過實驗來探究合金與組成它們的純金屬性質的差異。板書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。學生實驗后得出結論教師總結并板書(1)合金比其組分金屬的顏色鮮艷(2)合金的硬度大于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82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，可得出什么結論?學生回答，教師板書(3)合金的熔點低于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制成的，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性能。板書(4)合金的抗腐蝕能力一般強于各組分金屬設問能否舉例說明?回答如不銹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。總結通過以上探究，我們知道合金往往比組成它們的金屬具有更好的性能。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，大多數屬于合金。目前，合金的品種已不下萬種，遠遠超過金屬自身的種類(90余種)。合金大大拓寬了金屬材料的使用范圍和使用價值。板書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、性能和用途。投影展示常見合金的主要成分、性能和用途合金主要成分主要性能主要用途球墨鑄鐵鐵、碳、硅、錳機器強度好在某些場合可代替鋼錳鋼鐵、錳、碳韌性好、硬度大鋼軌、挖掘機鏟斗、坦克裝甲、自行車車架不銹鋼鐵、鉻、鎳抗腐蝕性好醫療器械、炊具、容器、反應釜黃銅銅、鋅強度高、可塑性好、易加工、耐腐蝕機器零件、儀表、日用品青銅銅、鎳強度高、可塑性好、耐磨、耐腐蝕機器零件如軸承、齒輪等白銅銅、鎳光澤好、耐磨、耐腐爛蝕、易加工錢幣、代替銀體積飾品焊錫錫、鉛熔點低焊接金屬硬鋁鋁、銅、鎂、硅強度和硬度好火箭、飛機、船等制造業18K黃金金、銀、銅光澤好、耐磨、易加工金飾品、錢幣、電子元件18K白金金、銅、鎳、鋅光澤好、耐磨、易加工金飾品討論：根據上表，你將選用什么合金來制造下列物品?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，并交流討論結果(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。可從性能、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。板書4鈦和鈦合金 新型金屬材料把預先印好的有關鈦的資料分發給學生進行閱讀或進行投影解說，以拓展學生視野。最好能有相應的錄像帶或VCD資料為什么把鈦稱作未來的金屬?在人類歷史上，由于銅容易冶煉，有良好的延展性，有一定強度，又容易制性能好的合金。第一種得到普遍使用的金屬是銅。在發明了煉鐵之后，由于鐵儲量比銅多，鋼鐵的強度、硬度比銅更好，廣泛用于機器、工具、橋梁、建筑、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，煉鋁工業又迅速發展。由于鋁密度小，耐銹蝕，可制強度大的堅鋁。現在世界鋁產量已超過了銅，僅次于鋼鐵。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，在地球上僅次于鋁、鐵、鈣、鈉、鉀和鎂，居于第七位。我國鈦儲量居世界首位。純凈的鈦，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，如果采用鈦和鈦合金作為火車頭的蒸汽機零件，可以比鋼制的蒸汽機輕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、強堿的溶液里，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，經過五年后取出來，還是亮閃閃的，沒生一點銹。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制造飛機的發動機。鈦制的輪船。銀光閃閃，用不著涂漆，在海中航行幾年也不銹。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，鈦可以代替不銹鋼；不銹鋼雖號稱“不銹”，在遇上具有強烈腐蝕性的酸堿，例如熱硝酸，還會生銹、腐爛，因此在化工廠中常要更換用不銹鋼制的反應罐、輸液管等。如果改用鈦制造，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里，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，可改善鈦的性能，以適應不同部門的需要。例如，TiAl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TiAlV合金為代表的超塑性合金，可以50150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。由于上述優異性能，鈦享有“未來的金屬”的美稱。鈦合全已廣泛用于國民經濟各部門。它是火箭、導彈和航足飛機不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設備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不銹鋼：不銹鋼是指含鉻13以上的鐵合金。最常見的不銹鋼含有18的鉻和8的鎳。這種合全在空氣中較穩定，不容易生銹，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)，不銹鋼仍然會被腐蝕。所以，不銹鋼并不是絕對不會生銹的，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于衛星、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。它主要用于制造飛機和航天飛機的關鍵部件。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，而且可用于氫氣的回收、分離、凈化等方面。展開想象的翅膀學完本節課，想到了什么?請你談談。學生談自己的感受并暢想未來，教師要對他們豐富的想象力予以肯定回答可能有1感到科學的發展不可思議。2想到我將來能發明或實踐出什么樣的新型合金呢。3. 我想發明一種貯氧合金，可以幫助登山隊員或潛水員減輕負擔。4如果摩托車或汽車能用形狀汜憶臺金制造就好了，這樣，不用時可把它們折疊起來，用時再讓它們恢復原狀，要是能把它們裝在口袋里那就更好了。小結本節課我們重點學習了合金與純金屬性質的差異，并認識了幾種新型合金，知道在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，其性能會發生改變。合金的強度和硬度一般比組成它們的組分金屬更高，抗腐蝕性能等也更好，因此，合金具有更廣泛的用途。同時，我們還應認識到：人類智慧是無窮的，只要我們勇于探索、敢于攀登，就一定會有更多更好的新型合金不斷問世，我們對合金性質的各種期望也便不再是一個遙遠的夢!布置作業習題5、6親自做一做家庭小實驗淬火與回火板書設計二、合金1合金是由一種金屬跟其他金屬(或非金屬)熔合形成的有金屬特性的物質。2合金與組成它們的金屬的性質差異。(1)合金比其組分金屬的顏色更鮮艷(2)合金的硬度大于組成它們的金屬(3)合金的熔點低于組成它們的金屬(4)合金的抗腐蝕能力一般強于組成它們的金屬3合金比純金屬具有更廣泛的用途。4. 鈦和鈦合金 新型金屬材料考題回顧1. (2002年北京市海淀區中考題)鐵是一種應用廣泛的金屬，下列有關鐵的說法中，正確的是( )A鐵絲在氧氣中燃燒生成氧化鐵B鐵在干燥的空氣中容易生銹C. 鐵是地殼里含量最多的金屬元素D用鐵鍋炒菜可使食物中增加微量鐵元素2(2002年遼寧省大連市中考題)下列物質中，屬于合金的是 ( )A汞 B銅C. 鋅 D鋼3下列各組操作，用物理方法能夠達到目的的是 ( )A分離炭粉和鐵粉的混合物B除去氧化銅中混有的少量銅粉C. 檢驗氫氣中是否含一氧化碳D鑒別氯酸鉀和氯化鉀答案：1D 2D 3A備課資料1金屬的分類金屬通常可以分為兩大類：黑色金屬和有色金屬。其中黑色金屬指鐵、錳、鉻，有色金屬指其余的所有金屬。有色金屬又可以分為以下四類：(1)輕有色金屬。一般指相對密度在45 gcm-3以下的有色金屬，包括鋁、鎂、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇。(2)重有色金屬。一般指相對密度在45 gcm-3以上的有色金屬，包括銅、鎳、鉛、鋅、鎢、鈷、錫、銻、汞、鎘、鉍等。(3)貴金屬。指價格比較昂貴的金屬，包括金、銀、鉑、銥、鋨、釕、銠、鈀。(4)稀有金屬。在地殼中含量較少、比較分散、提取較難或研究應用較晚的金屬元素，包括鈹、鉬、鉭、鈮、鈦、鉿、釩、鎵、錸、銦、鉈、鍺以及稀土元素和人造超鈾元素等。2電燈泡里為什么裝鎢絲?電燈泡是美國科學家愛迪生的一項偉大發明，這個發明給人類帶來了光明。最初的燈泡里，裝的是碳絲。由于碳絲脆，壽命短，改用其他材料的燈絲。經千百次實驗，最后選用了鎢絲。鎢是最難熔的金屬，熔點高達3410。當電燈通電時，電流通過鎢絲放熱，燈絲的溫度高達3000以上，固體在高溫下，會發光，溫度越高，光越白、越強。在這樣高的溫度下，只有鎢才頂得住，而其他大多數金屬會熔化以至變成蒸氣。純鎢是銀白色的金屬，只有粉末狀或細絲狀的鎢才是灰色或黑色的。電燈泡用久了會發黑，便是由于燈泡內壁有一層鎢的粉末。鎢又非常堅硬，人們用金剛石作拉絲模，使直徑為1毫米的鎢絲通過20多個逐漸小下去的金剛石孔，才把它抽成直徑只有幾百分之一毫米的燈絲。1公斤的鎢錠可抽成長達400千米的細絲。現在，白熾燈、真空管以及碘鎢燈，都是用鎢做燈絲。3鎢合金1864年，英國冶金學家羅伯特馬謝特第一次將5的鎢作為一種合金元素添加到鋼中。這種鋼即使加熱到發紅，其硬度不僅不會降低，反而奇跡般地增加。用這種鋼制成的刀具可使切削金屬的速度增加50%，即由原來的每分鐘切削5 m增加到75 m。 大約40年后，又產生出一種含鎢8%的高速鋼，切削速度提高列每分鐘18 m。幾年后又增加到每分鐘35 m。也就是說。在50年之內，鎢就把金屬切削工具的能力提高了7倍。1907年，科學家研究出一種以鎢、鉻和鈷為基礎的合金，它能削鐵切鋼如泥，切削速度達每分鐘2000 m。現代的硬質合金，就是從那以后發展起來的，并出現了由碳化鎢和鈷一起燒結成的超硬質合金，即使在1000的高溫下也不會降低硬度，照樣削鐵如泥。如果你想用銼刀來挫斷這種硬質合金，耶絕對是自討苦吃，肯定是銼刀倒霉。現在世界上的鎢大多數部是用于生產優質鋼和硬質合金，其余的5左右由于其獨特的性能而以純金屬的形式應用，做電燈泡的燈絲就是其中的一例。自從1906年鎢燈絲在電燈中取代碳、鋨和鉭燈絲以來，鎢絲燈每天晚上都在照亮我們的房間。鎢在武器制造中也大顯身手，在鋼中加入少量的鎢就能大大增加槍簡抵抗火藥煙霧腐蝕的性能。德國工程師比其他國家的同行們更早認識這種鋼的重要意義。在第一次世界大戰期間，德國的輕機槍能發射15000發子彈，而俄國和法國的輕機槍僅僅發射60008000發子彈后就損壞了。鎢在其他許多領域還有一些特殊用途，比如鎢銅和鎢銀及鎢錸等合金可作汽車戰火裝置上的電接觸點。高密度的鎢鎳銅合金可用作防輻射材料。鎢粉可燒結成各種孔隙式的過濾器。鎢的一些化合物可作熒光劑、顏料、染料；用于制作防火織物和鞣制皮革等等。4. 武德合金為什么可保安全?電器及導線短路或者超負荷用電，都會引起導線發熱，溫度升高到包裹導線的橡膠，塑料及周圍物質的著火點，就會引起電器、家具以及建筑的燃燒發生火災。而保險絲就是保障用電安全的保護神。保險絲是用武德合金制成的。武德合金用50鉍、25鉛、125錫和125鎘制成的。它的熔點是70，比所有成分金屬熔點都低。把保險絲安裝在電閘盒中，如果電路中發生短路或超載，電流過大，導線便會發熱，當溫度升高到70時，保險絲熔斷，保護了電器設備。防止了火災的發生。應當注意保險絲有粗細不同的規格，允許通過的電流是不同的。必須按規定選用合格的保險絲，過細末達到規定電流就先熔斷，過粗，超過了規定電流仍不熔斷起不到保護作用，很危險。5鐵鍋、鐵鏟和鋼刀都是鐵制品，但為什么鍋脆、鏟韌而鋼刀鋒利?直到現在，鐵仍然是最重要的金屬材料。盡管鐵制品數量繁多，但他們有不同的用途，這主要是因為鐵中的含碳量不同。鐵鍋是由生鐵澆鑄而成。生鐵又稱為鑄鐵，是鐵礦石初步冶煉的產品。生鐵中含碳345，還含有硅、硫、磷等雜質，所以生鐵硬而脆，用生鐵還可以澆鑄火爐、機床的底座等。熟鐵又稱為鍛鐵，由生鐵經過熔化和冶煉而得。熟鐵是一種較純凈的鐵，含碳量最低一般在02以下。熟鐵性質韌，可以鍛壓也可以鍛接，常用來制鐵絲、鐵鉤、鐵鏟、鐵勺、炒瓢、鐵錨等。鋼是由生鐵在煉鋼爐內冶煉而得，用生鐵煉鋼目的是降低生鐵中的含碳量，并除去硅、硫、磷等雜質。鋼的含碳量比生鐵低，但比熟鐵要高，大約在02%17之間，所以鋼兼有生鐵和熟鐵的優點，即具有展性，且韌而硬，可以用來鑄造和鍛接，鋼刀、剪刀、自行車等都是鋼制品。把剪刀和鋼刀放在油石上磨一下，就可得到很鋒利的刀刃。6鋁合金的發現和應用鋁和鋁合金已是人們最熟悉的金屬材料之一。鋁不僅質輕，比重才27，而且加工性能良好，可以制作各種形狀的餐具和日用品。但鋁的強度比較低，一碰就扁。怎樣才能使它變得更堅硬，適應更高的要求呢?冶金學家發現，許多合金的強度往往比制造這些合金的純金屬要高得多。因此他們決定尋找純鋁的“盟友”，以使鋁變得更“堅強”。20世紀初的一天，德國化學家威姆研制了一種含銅、鎂和錳的鋁基合金，這種合金果然比純鋁強度高。但他仍不滿足，他試圖通過淬火工藝進一步提高它的強度。事實也的確如此，合金的強度果然提高了，但是他發現，不同的試樣得到的實驗結果有較大差異。威姆開始懷疑所用的儀器和測量精度有問題。他花了幾天時間檢查儀器。在這段時間，他把無暇過問的試樣一直放在工作臺上。當儀器再次準備好，進行測量時，他意外地發現，試樣的硬度比以前高多了。他非常奇怪，幾乎不相信自己的眼睛，因為儀器上顯示的強度竟比以前高了一倍。于是，威姆決心搞清其中的奧秘。他一次次重復實驗，終于發現，合金的強度老是在淬火后的57天連續增加。這就是威姆偶然發現的鋁合金淬火后的自然時效現象。他當的并不知道金屬內部發生了什么變化，但他通過實驗發現了合金的最佳成分，并取得了專利權。他把這種高強度鋁合金稱為“杜拉鋁”，是用他最早從事這種合金生產“杜萊思鎮”命名的，后來這種合金被稱為“硬鋁”，因為它的硬度和強度比一般的鋁合金高得多。由于鋁合金質輕而強度高，加上20世紀電力工業的迅速發展，大規模生產鋁已成為可能。鋁和鋁合金的應用范圍迅速擴大，從初期制作珠寶和珍貴餐具走向天空，并從1919年開始用作飛機蒙皮和其他零件。這些零件是以鋁為基礎并含有銅、鎂、錳等元素的鋁基合金。因此鋁曾稱為帶翼的金屬。鋁在20世紀末新材料中也充當著重要的角色，它有良好的導電性和可塑性，已成為日益短缺的銅導線的最佳代用品，以及生活用品的重要材料，鋁從此走出了珠寶商店，進入千家萬戶。年級初三學科化學版本期數內容標題金屬材料（兩課時）分類索引號G.623.2分類索引描述教學法主題詞金屬材料（兩課時）欄目名稱教案精選供稿老師審稿老師錄入一校二校審核9