第一节　合金优秀教案案例

第三章

探索生活材料

第一节

合金

一、教材分析

《合金》是第三章《探索生活材料》主题中第一个知识内容。本章知识是“金属”化学知识的应用与拓展。通过本章教材的学习，有助于学生进一步了解生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活材料中的重要作用，认识化学与人类生活的关系，激发学生学习化学的兴趣，促进科学素养的全面提高。<<合金>>知识教学具有承上启下的教学作用,在化学必修I和必修II的学习基础上对金属的性质进行的一个拓展和应用,为原电池的学习作好铺垫.通过本章教材的学习，有助于学生进一步了解生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活材料中的重要作用，认识化学与人类生活的关系，激发学生学习化学的兴趣，促进科学素养的全面提高。

本节包括“认识合金”和“使用合金”两部分内容。在“认识合金”中，采用图示（图3-1）的形式，将纯金属和合金的结构加以比较，指出在纯金属内，原子的排列十分规整，而合金内由于加入了其他元素的原子，使得原子层之间的相对滑动变得困难，因而性能发生了改变。目的是使学生对合金与纯金属在性能上的差异（如硬度、熔点等）从结构角度有个大致了解，从而对合金的认识更深入一步。

在“使用合金”中，介绍了铁合金、铝合金、铜合金，以及新型合金如储氢合金等。在介绍这几种常见合金的组成、性能和用途的同时，重点强调：由于含碳量不同，钢和生铁的性能有很大差异；向钢中加入不同的合金元素（如Cr、Mn、Ni等），可制得不同性能的合金钢。以进一步强化“合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节”这一基本观念。为了进一步突出本节合金与生活的紧密联系,教材安排了大量的图片供学生阅读. 二、学情分析

1、学生初中已经接触学习了部分金属，在必修I和必修II化学学习中对金属的性质进行更为系统的学习，具备了知识拓展的能力和思维。

2、通过本节的学习，学生更容易对知识进行系统化，为下一节金属腐蚀做准备，同时也对化学知识的拓展打下基础。

3、通过本节学习，学生能认识金属与合金在性能上的主要差异，知道生活中常见合金的组成及反应。 4、关于铁合金、铝合金、铜合金的组成、性能和用途，学生已有知识基础，可以采取学生自

学、总结的方式。

三、教学目标

1、知识与技能目标：

认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因；

了解合金，认识合金在性能上的主要特性。

知道生活中常见合金的组成，了解新型合金的用途。

2、过程与方法目标：

通过感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用，使学生认识到材料的组成、结构和性能之间的关系。

3、情感态度与价值观目标：

使学生认识到化学是材料科学发展的基础，以及化学科学的发展对提高人类生活质量所起的积极作用。

四、教学重点、难点

1、教学重点

金属和合金在性能上的主要差异及其原因，铁合金、铝合金、和铜合金的组成、性能和用途。

2、教学难点

合金的结构和性能之间的关系，合金元素的种类、含量对合金性能的影响。

五、教学过程设计

[引言] 在我们日常生活中常用到什么金属制品？它们是属于合金还是纯金属？为什么要使用合金材料？ [投影]生活中各式各样的合金图片

[学生交流]（学生预先查阅资料），汇报展示

[板书]第一节

合金

一、认识合金

[提问] 1、

什么样的金属才能称为合金？2、合金有什么性能？

[学生]阅读教材、小组交流、讨论

[板书] 1.合金：由两种或两种以上金属（或与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

2.物理性质：

（1）一般情况下，合金比纯金属硬度大、更坚硬；

（2）多数合金的熔点一般比各成分金属的低；

（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械的性能；

（4）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低、硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯铝大；

[提问] 为什么在纯金属加入其他元素形成合金以后，它的性能与纯金属有很大的差异呢？（主要分析硬度与熔点两方面）

（学生阅读教材P48～49，归纳总结）

小结：合金内加入了其他元素或大或小的原子，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难。因此，在一般情况下，合金比纯金属硬度大。同理在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。

[微机展示]：纯金属与合金的结果比较

[讲述]日常生活中，接触到不少合金，想一想，有哪些呢？ （学生讨论、交流并分类）

[板书]二、常用的合金

1. 铁和铁合金

生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金。生铁的含碳量为2%～4.3%，钢的含碳量为0.03%～2%。钢一般可分为碳素钢和合金钢两大类。根据含碳量不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢：含碳量高，强度较大；含碳量低，韧性较强。不锈钢是最常见的一种合金钢，其中除含有铁元素外，还主要含有铬和镍元素。

碳素钢和合金钢的比较

[学生活动]分小组讨论教材学与问:向钢中不同的合金元素，可以制得不同性能的合金钢，它给我们什么启示？

阅读讨论：加入不同合金元素，可以改变合金的硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、强度、韧性等，用于开发新型材料

[思考与交流] 1、什么是制造飞机和宇宙飞船的理想材料

2、按制罐金属材料的材质划分，易拉罐主要可分为

制和

制两种。许多易拉罐的罐体上标明了所用的材料，如“可口可乐”的罐体上标有“

”的字样等。试设计方案确定易拉罐的主要成分？

[设疑] 猜猜看，它们有什么材料组成？

[板书]2. 铝和铝合金

[投影] 教材图3-7、3-8和故宫内青铜制品

[板书] 3. 铜合金

铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。

（1）白铜：是铜镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。

（2）黄铜：铜和锌著称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。

铸造黄铜具有较高的力学性能，铸造性能较好，且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。

（3）青铜：可分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等）两大类。

[实物展示] 我国第五套人民币中的硬币

[设疑] 教材51页“思考与交流”

学生活动：阅读教材思考与交流，分组讨论总结

1、铸造硬币的合金应该具有一定的硬度，能耐磨损和抗腐蚀，这样硬币才可以使用一定的年限；铸造硬币的合金也不能太硬，否则，硬币上的图案和数字不易被压印出来；铸造硬币的合金也不能太昂贵，等等。

2、三种金属的价值：镍＞铜＞铝

3、铸造硬币所用合金的实际价值应该低于面值。如果高于面值，人们可能会把硬币收藏起来或高价出售，而不当作货币使用。

[小结] 爱护人民币，人人有责

[讲解] 随着社会的发展，我们的生活需要更多的有特殊性能的合金。

[板书] 4. 新型合金

（1）储氢合金：未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，关键问题是如何贮存氢?氢气是一种易燃易爆的气体，要在-253℃才液化。1968年美国首先发现Mg-Ni合金具有贮氢功能，但要在250℃时才放出氢。后相继发现Ti-Fe，Ti-Mn，La-Ni等合金也有贮氢功能。 La—N1贮氢台金在常温、0.152 MPa下就可放出氢，可用于汽车、燃料电池等，新型贮氢合金材料的发现和实际应用有待于21世纪继续努力。

（2）钛合金：以钛为基加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点,是较为理想的航天工程结构材料。

（3）耐热合金：镍钴合金能耐1200℃，用于喷气发动机和燃气轮机的构件。镍铬铁非磁性耐热合金在1200℃时仍具有高强度、韧性好的特点，可用于航天飞机的部件和原子反应堆的

控制捧等。寻找耐高温（1000℃以上）、可长时间运行（10000 h以上）、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料，仍是今后研究的方向。

（4）形状记忆合金：它们具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点，如Ni-Ti，Ag-Cd，Cu-Cd，Cu-A1-Ni，Cu-A1-Zn等合金，可用作调节装置的弹性元件（如离合器，节流阀，温控元素等）、热引擎材料、医疗材料（牙齿矫正材料）等。

（5）泡沫合金

[课后解疑] 我们的登月船、宇宙空间站、火箭应用什么材料呢？

【课堂练习】

1．下列物质不属于合金的是（

）

A．硬铝

B．黄铜

C．钢铁

D．水银

2．在铁碳合金中，钢的含碳量为（

）

A . 小于0.03

B．0.03~2

C．2~4.3

D．大于4.3 3 . 下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是(

) A.钢管与电源正极连接,钢管可被保护

B.铁遇冷浓硝酸表面钝化,可保护内部不被腐蚀

C.钢管与铜管露天堆放在一起时,钢管不易被腐蚀

D.钢铁发生析氢腐蚀时,负极反应是Fe-3e-=Fe3+ 4．制造保险丝时，在铅中加入锑和少量其他金属的最主要原因是(

) A．升高熔点

B．降低熔点

C．减小硬度

D．增强抗腐蚀能力

答案 : 1.D

2. B 3. B 4. B 【课堂小结】 1. 认识金属与合金在性能上的主要差异及其原因；

2. 了解合金元素的种类、含量对合金性能的影响；

3. 知道生活中常见合金（如：铁合金、铝合金和铜合金）的组成、性能和用途；

4. 感受新型合金的特殊性能及其在现代社会的应用；

【课后习题】课本48页习题1--6 【板书设计】

第一节

合金

一、认识合金

1、定义：由两种或两种以上金属(或与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

2、物理性质：硬度大、熔点低

二、使用合金

1.铁合金

①生铁硬度大、抗压、性脆，可铸不可锻；钢有良好的延展性，机械性能好，可铸可锻。

②碳素钢根据含碳量不同又可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。

③不锈钢在碳素钢中加入铬和镍，不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。

2.铝合金和铜合金

①铝合金是指向Al中加入少量的合金元素如：Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素，特点是抗腐蚀能力强，强度高，密度较小。

②铜合金分类：铜合金分为黄铜、青铜和白铜。

3.新型合金

（1）储氢合金：

（2）钛合金

（3）耐热合金：

（4）形状记忆合金

（5）泡沫合金

六、教学反思：

通过合金学习，同学们掌握了合金知识，开阔了视野。理论联系实际，用科学知识去了解，学习新的知识。从模糊不清，不完全知识，通过学习，变为系统科学知识。从表观到理性高度，达到飞跃。培养了分析问题解决问题能力，从教师课堂一步步设问，让学生发挥主观能动性，成为学习掌握知识主导作用。发挥了教师作诱导的效应。

利用图片设置情景，激发兴趣，充分挖掘和发挥图画的直观教育效果。密切联系学生的生活实际，激发学生的学习兴趣，让学生运用已有的电化学知识，理解金属防腐的方法。通过“请你决策：如何选用防锈方法？”的思考交流活动，培养学生综合考虑问题能力和发表自己见解的能力。

通过课文图表形式，对纯金属和合金的结构对比分析，纯金属内原子排列规整。合金内由于加入其他元素的原子，排列不整齐，相对滑动变困难，所以性能发生改变。使学生认识到合金与纯金属硬度，熔点等方面发生差异，从物理结构角度有了大致了解，对合金的知识有进一步认识。

有关铁合金，铜，铝合金的组合性能，用途，利用学生已有知识基础。学生自学，总结形式查阅资料，联系家具生活材料，激发学生兴趣。达到了学生主动参与及主导作用。通过

教师课堂引导，联系生活相关物品，生活实际，货币中价值诸问题，展开分析，交流，达到启发学生思维，培养分析，解决问题的能力。

通过对铁合金学习，使学生了解到，由于碳元素加入量变化，使铁合金种类，性能发生了由量变到质变，形成不同的合金。加深了学生辨证唯物认识，自然科学为哲学提供有利论据。

铜合金不同种类，联系中国历史。对我国出土文物分析比较其成分，性能，使学生对合金概念有了深入了解。

在教学的过程中，如果能密切联系学生的生活实际，会收到激发学生的学习兴趣的良好效果，学生体会到学以致用的成功愉悦，学习积极很高，学生的科学素养就会得到提高。

存在不足方面：由于受课时限制，学生未能充分发挥主观能动性。特别是对新知识综合了解，运用，作用一方面知识让学生通过查阅资料，上网收集知识，丰富，加深对合金认识运用。