教学目标:
1.认识金属与合金在性能上的主要差异。
2.知道生活中常见合金铁合金及铜合金的主要成分及性能。
3.通过实践活动认识如何正确使用金属及如何爱护金属资源。
教学重点、难点:知道生活中铁合金及铜合金的主要成分及性能。
教学过程:
[图片导课]投影:合金的广泛应用
[板书]第三节 用途广泛的金属材料
[讲述]环顾我们四周,很多物品是由金属材料制成的,最简单的金属材料是纯金属,但我们实际更加广泛应用的是具有优良性能的合金。
[板书]一、常见合金的重要应用
[回顾]初中学过的合金知识,回答什么是合金?合金具有哪些优良性能?
[回答]合金优良的物理、化学或机械性能:硬度比各成分的大;熔点比各成分的低。
合金比各成分纯金属具有更广泛的用途。
[投影]图3-26司母戊鼎
[板书]1、铜合金
[介绍] 司母戊鼎:含铜84.8%、锡11.6%、铅2 .8%,工艺精湛,体现了我国光辉灿烂的古代科技。
[简介]黄铜(含锌及少量的锡、铅、铝等)及白铜(含镍、锌及少量锰)成分.
[练习]现代建筑的门窗框架,常用电解加工成的古铜色的硬铝材料制作。硬铝是:
A. Al?Si合金 B. Al?Cu?Mg?Mn?Si 合金 C. Al?Mg合金 D. 表面有氧化膜的纯铝
答案:B
[板书]2、钢
[讲述]钢是用途最广、用量最大的金属合金,据成分可分为两大类:碳素钢、合金钢。
[板书]钢是铁的合金,含碳量在0.03%~2%之间常含少量硅、锰,几乎不含硫、磷等元素。钢的分类:碳素钢、合金钢。
[投影]学生阅读
[探讨交流]1、生铁和钢性质上为何不同?
2、交流你所知道的铝合金、镁合金、铜合金的用途。
[板书]二、正确选用金属材料
[思考与交流]某家庭准备装修门窗(计划使用十年),可供选用的材料有:木材、钢板、铝合金、塑钢,请分析每种材料的性能、价格、安装成本、利弊等,进行讨论分析,选用何种材料好?
[提示]选择材料时,需考虑主要用途、外观、物理性质、化学性质、价格、加工难度、日常维修、对环境的影响………。
[投影]科学视野:用途广泛的稀土金属
[阅读材料]稀土元素包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu,共17种元素。稀土元素能与其它元素组成品种繁多、功能千变万化,用途各异的新型材料,被称为“现代工业的维生素和神奇的新材料宝库”。
我国稀土资源占世界稀土资源的80%,以氧化物(REO)计达3 600万吨,远景储量实际是1亿吨。我国稀土资源分南北两大块。
——北方:轻稀土资源,集中在包头白云鄂博特等地,以后在四川冕宁又有发现。主要含镧、铈、镨、钕和少量钐、铕、钆等元素;
——南方:中重稀土资源,分布在江西、广东、广西、福建、湖南等省,以罕见的离子态贮存于与花岗岩风化壳层中,主要含钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和镧、钕等元素。
稀土的神奇特性,也是被人们逐渐认识的。从发展到现在,稀土已经从应用于冶金、机器、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织染色、皮草揉制和农牧养殖业等传统产业中,逐渐发展到光、电、磁多功能高科技新材料中。在钢、铁有色金属中,添加微量稀土,可以明显的提高金属材料的性能;稀土球墨铸铁管比普通铸铁管的强度高5-6倍。稀土添加到某些钢中,可以明显提高钢材的强度、耐磨性和抗腐蚀性,稀土铝导线不但提高强度20%,而且还提高2-4%的导电性能。稀土微肥和稀土复合肥,可提高作物产量,并可增加作物的抗病性能。
稀土作为基体元素能制造出具有特殊“光电磁”性能的多种功能材料,如稀土永磁材料、稀土镍氢电池材料、稀土荧光材料、稀土催化剂、稀土激光材料、稀土精密陶瓷材料、生物工程材料等,它们都是发展电子信息产业,开发新能源,、环境保护和国防尖端技术等方面必不可缺少的材料。例如稀土永磁材料(钕铁硼永磁)是当今磁性最强的永磁体,它被称“一代磁王”。稀土永磁材料现已广泛的用到了微型电机、工业用电机、风力发电机、音响设备、仪器仪表、航天航空通讯、医用核磁共振成像仪等方面。
稀土永磁材料用于电机,可使设备小型化,轻型化,同等功率的电机,体积和重量可减少30%以上。用稀土永磁同步电机代替工业上的异步电机,节电率可达12-15%,真正的稀土三基色荧光灯代替白炽灯,节电率可达到80%。稀土金属卤化物灯已被大量用于城市广场、体育场馆和高层建筑的美化泛光照明。这些新型电光源不但节电效果明显,而且大大提高了照明质量,其生产过程也减少了污染,被称作“绿色照明”。彩色电视正是采用了稀土三基色荧光粉,才能获得彩色逼真的画面。稀土镍氢电池,可以充电而无记忆效应,代替了有污染的镍镉电池,被称作无污染的“绿色电池”。它已广泛用于移动电话、笔记本电脑等设备上。各种稀土功能材料,在航空、航天和尖端国防技术上,如雷达、侦查卫星、激光制导和自动指挥系统等方面都获得了广泛的应用。
稀土在高新技术领域中的应用,与其工业技术发达程度成正比。美国的稀土用量一直居世界第一位,日本、英国、法国、德国等工业发达国家都没有稀土资源,但他们都有很先进的稀土应用技术。美国认定的35个战略元素和日本选定的26个高技术元素中,都包括了全部的稀土元素。所以稀土被称为神奇的稀土。
[小结]略
[课外实践]
1、调查或实验:易拉罐的主要成分。
2、查阅资料:新型合金的用途。
3、就近参观金属材料的生产、加工企业(或者观看有关影像),收集有关资料,撰写有关科学小品。
[课后练习]
1、多数合金与组成成份相比较,合金的( )。
A·熔点高,硬度小 B·密度大
C·机械强度差 D·熔点低,硬度大
2.在我国文明发展过程中,最早较广泛使用的金属是( )。
A、铜 B、铁 C、铝 D、铅
3. 现代建筑门框架,常用电解加工成古铜色的硬铝制造。硬铝是( )。
A·Al—Mg合金 B·Al—Cu—Mg—Mn—Si合金
C·Al—Si合金 D·表面的氧化铝膜的纯铝
4、某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
熔点/℃
密度(g /cm3)
硬度(金刚石为10)
导电性(银为100)
某合金
2500
3.00
7.4
2.3
铁
1535
7.86
4.5
17
还知该合金耐腐蚀,强度大.从以上性能看,该合金不适合作( )。
A、导线 B、门窗框 C、炉具 D、飞机外壳
5.物质的性质决定了物质的用途,下面列出了金属的几种性质:①导热性、②导电性、③还原性、④延展性、⑤具有金属光泽。请在下面金属用途后的横线上填上金属性质对应的序号。
(1)用铝锭制成包装用的铝箔 ;
(2)用铝制成的高压铝锅 ;
(3)用铁粉回收照相业废液中的银 ;
(4)电信业中大量使用的铜丝、金属电缆 。
6.铜是生命必要的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响。在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2。
(1)在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜(即:曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜),试写出该反应的离子方程式: 。
(2)尽管铜比铁较为稳定,但铜器表面经常会生成铜锈 [即:铜绿,化学式Cu2(OH)2CO3], 其中生成铜绿的反应物除铜外还有O2、CO2和H2O。试写出保护铜制品的方法: 。
(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃,铁的熔点是1534.8℃)
。
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