课题： 8.1 金属材料
| 课时
| 1
| 授课年级
| 初三
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课标要求
| 知道金属具有一些共同的物理性质，能通过实验说明常见的金属的主要物理性质；知道在金属中加入其他元素形成合金可以改变金属材料的性能；了解金属、金属材料在生产生活和社会发展中的重要作用；能举例说明金属的性质的广泛应用及金属的性质与用途的关系；能利用常见金属的性质，分析、解释一些简单的化学现象和事实；能基于金属的性质和用途，从辩证的角度，初步分析和评价物质的实际应用，对金属材料使用展开讨论，积极参与相关的综合实践活动。
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教材
分析
| 《金属材料》这节课题紧密联系生活实际，是中学化学课程中的一个重要内容。课程分为两部分，初步探讨了金属材料的物理性质及其实际应用。第一部分以学生熟悉的日常金属材料为切入点，帮助学生总结出几种重要金属的基本物理性质，并重点探讨了物质性质与其用途之间的关系。这一部分课程旨在培养学生综合分析问题的能力，使其理解如何从物理性质推导出金属的实际应用。第二部分则转向合金的介绍，通过实验和讨论等活动，让学生亲身感受合金与纯金属在性质上的不同。这样的体验式学习不仅加深了学生对合金及其性能的理解，也帮助他们认识到合金因其优越的性质比纯金属具有更广泛的用途。教科书中通过列表的形式简明地介绍了一些常见合金的主要成分、性能和应用，帮助学生建立起对合金的基础认知。此外，课程还介绍了钛和钛合金等21世纪的重要金属材料，以及高新科技中的形状记忆合金。这些内容不仅展示了现代金属材料的发展趋势，还拓宽了学生的视野，使他们了解到新材料在科技进步中的关键作用。整体教材不仅强调基础知识的掌握，还注重激发学生的探究兴趣和拓展思维能力。
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学情分析
| - 学生在物理课和日常生活中经常接触到各种金属制品，对于金属及其材料在生活和生产中的广泛应用已经有了一定的认识和经验累积。之前的学习为他们提供了基本的探究能力，能够通过查找资料和调查研究进行分析、总结和评价。本课题的内容设计从浅入深，循序渐进地引导学生从感性认识过渡到理性思考，结合实际生产和生活实例，这种教学方式有效地调动了学生的学习兴趣。学生能够在熟悉的生活场景中理解金属材料的理论知识，加之已有的探究能力，能够更深入地理解课程内容。这种教学策略不仅帮助学生巩固已有知识，还引导他们将理论与实践紧密结合，进一步提升其综合分析能力和创新思维。
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教学目标
| 1. 通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。
2.了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等因素。
3.认识在金属中加热熔合某些金属或非金属可以制得合金，知道生铁和钢等重要合金，以及合金比纯金属具有更广泛的用途。
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教学重、难点
| 重点：金属的物理性质，合金的性能与应用。
难点：合金的形成，合金与纯金属性能的差异。
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核心素养
| - 化学观念：学生通过学习金属及合金的性质和用途，理解物质性质与用途之间的关系，形成科学的化学观念。
- 科学思维：课程设计引导学生通过比较和分析金属材料，锻炼了他们的逻辑思维和批判性思维能力。
- 科学探究与实践：实验和调查研究活动鼓励学生积极参与科学探究，提升动手实践能力。
科学态度与责任：通过现代科技材料的学习，激发学生对科学的兴趣，培养积极的科学态度和责任感。
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教学过程
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教学环节
| 教学活动
| 设计意图
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环节一、
常见金属的物理性质
| - 2020年7月底高铁营运里程3.6万公里居世界第一，到2035年，我国高铁约里程7万公里。
- 【问题】作为轨道建设的金属材料有哪些要求？如何选择金属材料？
- 【任务一】列举生活中常见的金属制品，说说它们主要利用了金属的哪些物理性质。
- 思考：有些金属因其特殊的物理性质有其特殊用途，请举例说明。
- 思考与讨论：根据你的生活经验和以上信息，分析下列问题
- 银的导电性比铜的好，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？
- 钨的熔点高，高温时不易熔化，而锡的熔点太低，若作灯丝易熔断
- （4）为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金会怎样？
- 铬的硬度更大，抗腐蚀性更好，金的硬度较小，不耐磨，价格昂贵
- 【任务二】如果你是一名高铁设计者，请根据以下资料，选出最适合作为轨道材料的金属。
- 【对应训练1】《天工开物》是我国古代科技发展的智慧结晶。书中记载：“每金七厘造方寸金一千片”，体现了黄金具有的物理性质是（ ）
- 【对应训练2】中国国家博物馆珍藏着一枚“国玺”，即“中華人民共和國中央人民政府之印”，代表着熠熠生辉的共和国符号。她由铜胎铸字，不易变形。选用这种材料作为印章胎体最大的优点是( )
| 激发学生的自豪感和学习兴趣，开启对金属性质及其应用的思考。
通过实际例子，帮助学生识别和理解金属的物理性质。
通过问题和讨论，培养学生的批判性思维和分析能力，让他们理解材料选择背后的经济和实用性因素。
模拟实际设计场景，激发学生的创造性和应用能力，让他们将所学知识运用到模拟的真实世界问题中。
强调性质决定用途的核心原则，帮助学生进一步巩固这一重要概念。
巩固所学知识，并培养其在真实情境中应用知识的能力。
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环节二、
合金
| - 【问题】通过综合考量，我们已选择了铁作为高铁轨道所用材料。这里用的铁是生铁，还是进一步精炼而成的纯铁或钢呢？
- 合金：在纯金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物。
- 【阅读】资料1：哈德菲尔德，英国冶金学家。1882年，当时人们的研究结果是锰加入钢中会使钢变脆。他试着将以往冶金学家认为的含锰量增加，制造出含锰量12%~14%的高锰耐磨钢。由普通钢制造的铁轨，每9个月更换一次，高锰钢铁轨可以连续使用22年。
- 资料2：铁的硬度一般为5~10HRC(洛氏硬度)，铁路轨道使用的高锰钢硬度为52HRC。其实高铁钢轨的选用，除了要考虑强度、耐磨性外，还要考虑抗拉强度，目前时速200km/h以上的客运高铁使用的钢轨牌号为U71MnG，其抗拉强度≥880MPa，时速200~250km/h客货运高铁使用的钢轨牌号为U75VG(钢中添加了钒元素)，其抗拉强度≥980MPa。
- 【实验8-1】比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、硬铝片（铝合金）和铝片的光泽与颜色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。
- 【思考与讨论】查阅资料：焊锡(锡铅合金)主要用于焊接金属等；武德合金（铅、铋、锡和镉组成的合金）可用于制电路保险丝等。根据下表提供的数据，你能得到什么启示?
- 合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更适合于不同的用途。因此，金属材料中合金的使用更加广泛。
- 性能：熔点高、密度小、可塑性好、易加工、机械性能好、抗腐蚀性能非常好、与人体具有很好的相容性等。
- 用途：火箭、导弹、航天器、船舶、化工和通信设备、人造骨等。
- 用途：人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正器等医疗器械。
- 【对应训练3】日常生活中，用得较多的材料是金属材料。下列不属于金属材料的是（ ）
- 【对应训练4】青铜是人类最早使用的铜锡合金。 下列说法中错误的是（ ）
- 【对应训练5】下列有关金属材料的说法中正确的是（ ）
| 引导学生思考高铁轨道材料的选择，引出合金的定义。
提供真实案例，说明合金在工程中的实际应用，培养学生的分析能力和综合考量意识。
通过实验，直观理解合金与纯金属在光泽、颜色和硬度上的差异，培养观察和比较能力。
激发学生的创新思维，让他们结合未来需要探索新材料的潜力和发展方向。
检验学生对金属材料知识的掌握程度，促进知识巩固和应用能力的提升。
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课堂总结
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板书
设计
| - 影响物质用途的因素：性质、资源、价格、是否美观、使用是否便利、废料是否易于回收、对环境的影响。
- 2．合金的优点（比纯金属）：硬度更大、熔点较低、抗腐蚀性更强。
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教学
反思
| 亮点：教学过程通过问题引导、任务驱动、实验验证和资料阅读等多种环节，将理论知识与实际应用相结合，充分调动了学生的主动性和参与度。通过真实案例和实验活动，学生能够更直观地理解合金的性能和用途。同时，课程还引入了未来材料的讨论，激发了学生的创新思维和对前沿科技的兴趣。
不足：课程内容较多，信息量大，可能导致部分学生难以全部吸收和理解重要概念。对于一些较为复杂的材料性能和应用，可能缺乏更为具体的阐述和实例，导致学生在实际应用中难以举一反三。此外，课程中对不同层次学生的差异化需求关注不够，可能会使一些学生感到挑战过大或过于简单。
教学建议：可以增加小组讨论和合作学习环节，促进学生之间的交流与思维碰撞，帮助他们更好地消化和理解复杂概念。通过引入更多的可视化工具和模型，以帮助学生更直观地理解合金的结构与性能。适当减少信息密度，增加对重点内容的详细讲解和补充示例，并提供针对不同学习水平的差异化任务和支持，确保每位学生都能有效参与和学习。
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