第三节用途广泛的金属材料.doc

第三节 用途广泛的金属材料
教学目的：
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。
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]在生产和生活中，是非常重要的。环顾我们四周，很多物品是有金属材料制成的，最简单的金属材料是纯合金，但我们实际应用的都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、常用电解加工成古铜色的硬铝制品。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，据成分可分为两打类：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），可共选用的材料有：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]稀土元素是镧系元素系稀土类元素群的总称，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个元素。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，以罕见的离子态赋存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。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，治理环保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）用铝定制成包装用的铝箔 ；
（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℃)
。