(名师整理)化学九年级下册《第八单元课题1 金属材料》优秀教案

《金属材料》教学设计
本课题分为两部分。

第一部分从日常生活用品很多是用金属材料制成的入手，说明金属材料包括纯金属和合金两类，并从社会发展的历史说明铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。

教材注意联系学生的生活经验，配合实物照片介绍了金属具有金属光泽，能导热、导电，有延展性等重要物理性质，同时采用列表的方式，给出了一些常见金属物理性质的数据，为如何利用金属的物理性质提供了重要依据。

教材把重点放在“讨论”及对物质的性质与用途关系的了解上，注意培养学生综合分析问题的能力。

第二部分重点介绍合金。

教材用厨师在炒菜时常会在菜里加入各种调料以改善菜的色、香、味的事实作比喻，说明在纯金属中加热熔合某些金属或非金属，可以制得与纯金属性质不同的合金，如生铁和钢等，这些合金具有某些比纯金属更好的性能。

教材接着通过实验让学生亲身体验合金与纯金属性质的不同，了解为什么合金比纯金属具有更广泛用途的原因。

教材以列表的方式简略地介绍了一些常见合金的主要成分、性能和用途。

教材还介绍了21世纪的重要金属材料——钛和钛合金。

课时分配：2课时
整体设计
三维目标
1．知识与技能
(1)了解常见的金属及有关金属的冶炼历史，了解常见金属的物理性质及常见金属的使用。

(2)认识金属加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，认识一些新的金属材料，知道常见铁、铝、铜等为主要成分的合金以及合金比纯金属具有更广泛的用途。

2．过程与方法
(1)通过调查市场及日常生活中金属的使用情况，初步学会运用调查、比较、分类、归纳等方法来获得信息。

(2)通过了解金属的性质和用途，知道物质的性质在很大程度上决定它的用途；学会运用调查研究等多种手段查找资料，并运用比较、归纳等方法加工有关信息。

3．情感态度与价值观
(1)通过了解金属材料的发展历史，增强民族自豪感，认识化学科学对金属材料发展的重大意义，学会用“量变与质变”的唯物主义观看待某些合金的不同性能。

(2)通过日常生活中广泛使用的金属材料等事例，进一步认识金
属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

教学重点
常见金属的物理性质及物理性质与用途的关系。

教学难点
合金为什么比纯金属具有更广泛的用途，培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。

教具准备
投影仪，金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)，金属制品的挂图(如飞机、坦克、轮船等)，铁架台(带铁圈)，铁片，酒精灯，绿豆粒大小的焊锡、锡、铅，火柴，大小形状相同的铁片、铜片、铝片，干电池，小灯泡，导线，酒精灯，砂纸，黄铜，铜，与钛有关的资料和新型合金的资料。

第一课时金属的物理性质
教学过程
导入新课
在前几单元我们已学习了碳、氧等非金属的性质和用途。

但在一百多种元素中有4/5是金属元素(展示元素周期表)，这些金属在生产和生活中有着非常重要的用途。

在这一单元我们将学习一些常用金属的性质和用途以及冶炼的方法。

推进新课
[展示] 一些物品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)和金属制品的图片(如飞机、坦克、轮船等)。

[分析] 常见的金属材料很少有纯金属，多数为多种金属制得的合金，即金属材料包括纯金属以及它们的合金，金属材料种类繁多，与人类的生活有着密切的联系，在各个领域都有广泛的用途。

[设问] 知道人类从什么时代开始使用金属材料吗？想了解金属材料的使用历史吗？
[分析] 石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的利用→钛的利用。

我国人民从商代开始使用青铜器，春秋时期会冶铁，战国时期会炼钢，现在又大量使用铝合金等金属材料。

至今人类仍然在不断开发新的金属材料。

[分析] 铜和铁是人类使用较早的金属。

铝的使用要比铜和铁晚得多，只有100多年的历史。

但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。

事实上金属材料的使用，常常是利用其物理性质。

一、金属的物理性质
[实验探究] 金属的物理性质——取三块同样大小的铜片、铝片和铁片，进行探究。

实验步骤：1.观察它们的颜色和光泽。

然后用细砂纸打磨，再观察它们的颜色和光泽。

2．感觉一下它们的质量大小，由此判断它们的密度大小。

3．试试它们是否容易被弯曲、折断，用小刀割一下，并感觉一下它们的硬度。

4．用手拿着金属片的一端，在酒精灯上方烘烤它的另一端(注意：时间不要长，防止烫伤)，试试它能不能导热。

5．用电池和小灯泡试试它们能不能导电，并比较灯泡的亮度是否相同。

6．用铁锤锤一下。

[结论]1.金属都有颜色、有光泽。

铁、铝呈银白色而铜为紫红色，金为黄色。

2．金属不同，其硬度大小不相同，金属能被弯曲，而且不易折断。

3．金属不同，其密度大小不相同。

4．金属具有导热性。

5．金属具有导电性，不同金属的导电能力各不相同。

6．金属有延展性(抽成细丝的性质为延性，打轧成薄片的性质为展性)。

[讨论] 1.常温下，是不是所有的金属都是固体？
2．金属用砂纸打磨前后，其颜色和光泽是否相同？这说明了什么？
3．制造飞机和制造机器底座，对所用金属的密度和硬度会有何要求？
4．炊具加热时有没有被熔化？说明它们的熔点怎么样？
5．电炉丝是用金属钨制成的，你认为它利用了它的什么性质？
(一般来讲，导电性好的金属其导热性也好)
[结论] 1.常温下汞(即水银)为液态。

2．砂纸打磨后的金属光泽与打磨前不一样，说明这些金属表面可能和某些物质发生反应而使表面光泽发生了变化。

3．前者密度要小，后者密度要大；两者为防止变形都需要有较高的硬度。

4．没有被熔化，说明它们的熔点较高。

5．利用了金属钨导电、导热、熔点高的性质。

[分析] 请大家根据以上探讨结果，总结出金属的物理性质。

常温下为固态(除汞外)，有颜色和光泽，有良好的导电性、导热性和延展性，熔点较高，密度、硬度因金属的不同而不同。

二、性质决定用途
[提问] 物质的性质和用途之间又有什么关系呢？
[回答] 物质的性质决定物质的用途。

金属具有光泽可做装饰品，如金、银首饰，金属纽扣等；金属有导热性，铁或铝可以用作炊具、餐具、热交换器、散热器等。

在制造餐具的材料中，铝、铁制品最多。

但需注意人体若摄入铝过量，可能导致大脑迟钝，故餐具最好少用铝，多用铁，因为铁是人体必需的一种元素。

联合国卫生组织推荐使用中国的铁锅作餐具。

[图片展示] 一些金属器具
有光泽能够导电
能够导热能展成薄片有延展性，能拉成丝
能够弯曲
[投影] 课本表81
[结论]
[
1．为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制？
2．银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
3．为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？
4．为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
[回答] 1.因铁的硬度大于铅。

铅的硬度很小，若菜刀、镰刀用铅制，容易卷刃；而锤子用铅制，很易变形。

2．电线用铜制而不用银制的理由：(1)银在自然界的含量少，价格昂贵；(2)银的密度大，不易架设。

3．灯泡里的灯丝用钨制是由于钨有较高的熔点，且易导电。

若用锡制的话，灯丝导电产生的热量易使灯丝熔断(因锡的熔点低)，从而影响灯泡的寿命。

4．水龙头镀铬：(1)可增加水龙头的硬度，而使其不易变形；(2)不易生锈；(3)镀铬可使水龙头变得美观大方。

镀金更好看，更耐腐蚀。

但镀金一是金价格昂贵；二是因为金的硬度低，易磨损，而铬的硬度大，耐磨，保存时间长久。

[讨论] 物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素？
[结论]
用途：主要由性质决定。

还需考虑的因素：价格、资源、是否美观、使用是否便利、废物是否易于回收利用和对环境的影响。

[分析] 我们知道，在一切比赛中，当冠军的感觉都是最好的。

哪些金属能获得如此殊荣呢？请大家看资料：
[投影] 金属之最
地壳中含量最高的金属元素——铝
人体中含量最高的金属元素——钙
目前世界年产量最高的金属——铁
导电、导热性最好的金属——银硬度最高的金属——铬
熔点最高的金属——钨
熔点最低的金属——汞
密度最大的金属——锇
密度最小的金属——锂
[练习] 你能很快记住它们吗？以小组为单位，比一比，赛一赛，看谁是冠军。

[课堂练习] 1.下列金属中导电性最好的是( )。

A．Cu B．Al C．Fe D．Ag 2．为什么用铁制菜刀、锄头而不用铝？为什么灯丝用钨制而不用铁丝或铜丝制？
答案：1.D 2.铁的硬度较大，用它制造刀具、锄头等使用时不易变形，而铝的硬度小、质地软、易变形，不宜用来制造工具。

白炽灯内的灯丝通常用钨制，是因为它的熔点高达 3 410 ℃，高温下不易熔化，而铁、铜的熔点比钨低近 2 000 ℃，高温下易熔化形成断路。

[课堂小结] 通过本节课我们知道，金属的物理性质主要包括颜色、光泽、熔点、沸点、硬度、密度、延展性、导电性、导热性等，以及金属的物理性质的相似性和差异性；金属的物理性质可决定金属的一些用途，但这不是唯一的决定因素，即同时还要考虑经济、环境、资源、美观等方面的问题。

这也启示我们在看待任何问题时，都不应
是孤立的、片面的，而是要从大局出发，权衡利弊，然后再作决定。

板书设计
金属的物理性质
一、金属的物理性质
常温下为固态(除汞外)，有颜色和光泽，有良好的导电性、导热性和延展性，熔点较高，密度、硬度随金属的不同而不同。

二、性质决定用途
用途：主要由性质决定。

还需考虑的因素：价格、资源、是否美观、使用是否便利、废物是否易于回收利用和对环境的影响。

布置作业
1．下册教材P8练习与应用1、5
2．在下面的物理性质中：①银白色金属；②延展性；③导热性；
④导电性；⑤被磁铁吸引，其中铁、铜、铝三种金属都具有的是( )。

A．①②③ B．③④⑤ C．②③④ D．①⑤
3．联合国卫生组织经过严密的科学分析，认为我国的铁锅是最理想的炊具，并向全世界大力推广。

其主要原因是( )。

A．价格便宜 B．升热慢退热也慢，保温性较好
C．烹饪出的食品含有铁元素 D．铁中含有有机物必含的
铁元素
答案：2.C 3.C
教学反思
本节课以学生自主探究解决金属材料的课题为中心，引导学生从故事化的教学情境入手，由学生提出探究目的和方案，并用交流、实验、辩论等方式，得出如何区分常见的金属和非金属以及金属物理性质与用途的关系。

学生掌握较好。

第二课时合金
教学过程
导入新课
导入一 (投影神舟九号飞船)要把飞船送入太空，就需要推力很大的宇宙火箭，并且要求火箭的飞行速度达到8 km·s－1以上才行。

在这样快的速度下，火箭外壳与大气摩擦将会产生上千摄氏度的高温。

与此同时，当火箭发动机工作时，还要喷出几千摄氏度的高温气流，这样一来，火箭尾部就得承受摄氏四千摄氏度以上的高温。

制造火箭选用的是哪种材料呢？今天我们就来学习这方面的知识。

导入二什么是合金？合金的性质与其组分金属有何不同？我们常用的合金有哪些？哪些合金最有前途？这就是我们本节课所要探讨的内容。

推进新课
[展示] 实物：不锈钢汤勺、铝合金。

1．合金——在金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特性的物质。

[分析] 如我们熟知的钢铁就是一种合金。

它实际上是含有少量碳及其他金属的铁。

[设问] 为什么我们在生活中不用纯铝做门窗，而是用铝合金？为什么不用纯铁制作汤勺，而用不锈钢……合金和组成它们的纯金属的性质有怎样的差异？
2．合金与组成它们的金属性质的差异
[实验探究] 探究一些合金材料与纯金属材料在物理性质上的差异。

实验步骤：(1)比较黄铜片(铜和锌的合金)和铜片、焊锡(锡和铅的合金)和锡的光泽与颜色。

(2)将黄铜片和铜片、焊锡和锡互相刻划，比较它们的硬度。

合金和纯金属性质的对比
(1)合金比其组分金属的颜色鲜艳。

(2)合金的硬度大于组成它们的金属。

[思考]铝合金是由铝、铜、镁、硅组成的，它的硬度比纯铝的大，在实际生产生活中有什么意义？
[回答] 由于铝合金强度和硬度好，用于做门窗；还用于火箭、飞机、轮船的制造业。

[过渡] 合金的熔点与其组分金属相比，又有何特点呢？
[投影资料] 武德合金及其组成金属铅、镉、铋、锡的熔点
(3)合金的熔点低于组成它们的金属。

[说明] 当电路发生故障时，产生的热量首先使保险丝熔断，从而切断电路，避免电路事故发生。

[分析] 合金与它的组分金属相比，还往往具有较好的抗腐蚀性能。

(4)合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。

[举例] 如菜刀是不锈钢制作的，它就比普通的铁耐腐蚀；铝合金比铝耐腐蚀；黄铜比纯铜具有更好的抗海水腐蚀能力。

[总结] 通过以上探究，我们知道合金往往比组成它们的金属具有更好的性能，比纯金属具有更广泛的用途。

如与纯铁相比，钢有许多优良的性能，用处非常大。

所以，我们在日常生活、工农业生产和科学研究中使用的金属，大多数属于合金。

目前，合金的品种已不下万种，远远超过金属自身的种类(90余种)。

合金大大拓宽了金属材料的使用范围和使用价值。

3．合金比纯金属具有更广泛的用途
多种多样的合金制品
[总结] 在日常生活中，铝、钛、锌、铜等金属的应用非常广泛，如：铝合金的门窗、铜线、铜火锅、铜电器，以及锌在常见干电池中的应用等。

[分析] 合金在人类生活和生产中具有极为广泛的应用，尤其是在科学技术日益发展的今天，新的金属和合金一直在被不断地发现和应用。

例如，钛和钛合金就是近30年来引起人们普遍重视和关注的一种新型金属材料。

4．钛和钛合金新型金属材料
[分析] 钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属，它们有优异的耐腐蚀性，对海水、空气和若干腐蚀介质都很稳定，可塑性能好，强度大，密度小，广泛应用于飞机、卫星、火箭、海轮和舰艇等，钛合金与人体有很好的“相容性”，故称为亲生物金属，因此可用于医学整形和制造人造骨。

[投影资料] 为什么把钛称作未来的金属？
由于性能优异，钛享有“未来的金属”的美称。

钛合金已广泛用
于国民经济各部门。

它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。

船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金，只是目前钛的价格较昂贵，限制了它的广泛使用。

[提问]除了以上介绍的一些合金外，你还知道哪些合金？
[分析] “形状记忆合金”
[课堂练习]
1．钛和钛合金是21世纪的重要金属材料，它们具有优良的性能，如钛熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。

根据它们的主要性能，不合实际的用途是( )。

A．用于核潜艇设备的制造 B．用于制造航天设备
C．用来做保险丝 D．可用来制造人造骨
2．世界卫生组织正式将铝确定为“食品污染源之一”而加以控制。

在下列使用场合必须加以控制的是( )。

①制电缆②制易拉罐③制铝锭④制牙膏皮⑤用明矾〔KAl(SO4)2·12H2O〕净水⑥制炊具⑦用明矾及小苏打作食物的膨化剂⑧用Al(OH)3制胃药⑨制防锈漆⑩制桌椅
A．①②④⑤⑧⑩ B．②④⑤⑥⑦⑧
C．②⑤⑥⑦⑧⑩ D．③④⑤⑥⑦⑧⑨
答案：1.C 2.B
[课堂小结]本节课我们重点学习了合金与纯金属性质的差异，并认识了几种新型合金，知道在金属中加热熔合某些金属或非金属，其性能会发生改变。

合金在性能上优于组成它们的纯金属，因此，合金具有更广泛的用途。

板书设计
合金
1．合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属，制得的具有金属特性的物质。

2．合金与组成它们的金属的性质差异
(1)合金比其组分金属的颜色更鲜艳。

(2)合金的硬度大于组成它们的金属。

(3)合金的熔点低于组成它们的金属。

(4)合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属。

3．合金比纯金属具有更广泛的用途
4．钛和钛合金新型金属材料
布置作业
1．下册教材P8练习与应用2、3、4、6
2．下列金属材料中，不属于合金的是( )。

A．硬铝 B．生铁 C．三氧化二铁 D．青铜
3．现代建筑的门窗框架常用硬铝制造，硬铝的成分是( )。

A．AlMg合金 B．表面有Al2O3的铝板
C．AlC合金 D．AlCuMgSi合金
4．不锈钢餐具锃光发亮，长期使用不会生锈，原因是在炼钢过程中加入了下列物质中的( )。

A．铬、锰 B．铬、硅 C．铬、镍 D．铬、碳
答案：2. C 3. D 4.C
教学反思
本节课以学生自主探究解决合金的课题为中心，由学生提出探究目的和方案，并用交流、实验、设计、辩论等方式，由学生熟悉的神舟九号飞船发射，自然过渡到探究合金的相关知识，进而迁移到设计火箭外壳材料的物理指标。

这样创设的教学环节既生动真实又可行，符合学生的认知规律和探究性学习要求。

备课资料
记忆合金
有记忆功能的合金材料是在一次实验中被偶然发现的。

1963年，
美国海军军械实验室奉命研制一种新式装备。

在一次实验中他们需要一些镍钛合金丝，他们领回来的镍钛合金丝是弯曲的，使用不方便，于是他们就将这些细丝拉直。

实验中，当温度升到一定值的时候，这些已经被拉直的镍钛合金丝，突然又全部恢复到原来弯曲的形状，而且和原来一模一样。

他们反复做了多次实验，结果都一样。

科学家们进行深入研究和实验后发现很多合金都有这种本领，他们把这种现象叫做“形状记忆效应”。

目前发现的有“记忆”能力的金属都是合金，在这种合金里，金属原子按一定的方式排列起来，这些金属原子受到一定的外力时，可以离开自己原来的位置而到另一个地方去。

将这些金属加温后，由于获得了一定的能量，这种合金里的原子又会回到原来的地方。

这就是这种合金在加热到一定的温度后又恢复原状的原因。

形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。

用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8%，装配时将这种套管从液氮中取出，把欲连接的管子从两端插入。

当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。

这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。

记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。

1969年7月20日，
“阿波罗”Ⅱ号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。

宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线，用以向地球发送和接收信息。

数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。

天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。

用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。

放到月面上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线又“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。

目前，形状记忆效应和超弹性已广泛用于医学和生活各个领域。

如制造血栓过滤器、脊柱矫形棒、接骨板、人工关节、妇女胸罩、人造心脏等等。

还可以广泛地应用于各种自动调节和控制装置。

形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。

特别是它的质轻、高强度和耐蚀性使它备受各个领域青睐。

21。