第十章 金属
第一节 金属与合金
一、指导思想与理论依据
2016年9月13日,《中国学生发展核心素养》正式颁布。在“科学精神”素养方面提出了“能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据,有实证意识和严谨的求知态度;逻辑清晰,能运用科学的思维方式认识事物、解决问题、指导行为。”《初中学科德育指导纲要》提出:“从学生已有经验和将要经历的社会生活实际出发,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,学习用化学科学观念、化学科学知识和化学科学方法来观察、认识自然与社会,用科学、技术、社会相联系的观点认识材料、能源、健康、环境与化学的关系。逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的可持续发展观念。”化学课程标准(2011版)也明确指出:“注意从学生已有的经验出发,让他们在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性,了解化学与日常生活的密切关系,逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。”
本节课以《中国学生发展核心素养》、《初中学科德育指导纲要》和《化学课程标准》(2011版)为依据,以提高学生的核心素养为主旨,从学生已有经验出发,积极创设以实验探究和生活实践为主的学习情境,帮助学生在熟悉的生活情景和社会实践中感受化学的重要性,了解化学与日常生活的密切关系,逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题;使学生有更多的机会主动地体验科学探究的过程,在知识的形成、相互联系和应用过程中养成科学的态度,学习科学方法,在“做科学”的探究实践中培养学生的创新精神和实践能力。
二、教学背景分析
(一)教学内容分析
1.教材版本:北京出版社——义务教育教科书(化学)——九年级(下册)。
2.课标要求:?
本节课是北京出版社义务教育教科书(化学)九年级(下册)第十章第一节“金属与合金”。隶属于化学课程标准一级主题“身边的化学物”中的二级主题“金属与矿物”,其基本要求是:“了解金属的物理特征,知道物质的性质决定物质的用途;认识金属材料与人类生活和社会发展的关系。”
3教学价值:
从学科价值来看:金属与合金是基于一类物质学习的起点。通过对一类物质性质的概括,进一步强化研究一类物质的基本思路和方法,体验共性与个性的关系,对学生今后学习酸、碱、盐等一类物质以及高中基于类别认识物质的学习奠定基础。
从学生认识发展价值来看:通过本节内容的学习,学生对金属的认识将会从个别上升到一般的层面,“结构决定性质,性质反映结构”这一化学学科核心观点与思想方法将进一步得到巩固和加强,持有的认识身边化学物质的一般思路更为完善和稳固。
从应用价值来看:金属在生产、生活和科技领域有着广泛应用。通过本节课的学习,一方面可为学生参与生产、生活实践活动提供必备的科学知识。另一方面能够帮助学生学生认识化学与人类生活的密切关系,发展学生关心社会、热爱科学的情感。
(二)学生情况分析
1.知识基础:
在物理课的相关学习中,学生对金属的物理性质已有了一定的了解,在生活中也经常接触到一些金属制品,因此,学生对金属、金属材料及其在生活、生产中的广泛应用已有不同程度的认识。学生已有的知识基础和生活经验,对本节课的学习有较大帮助。
2.技能水平:
学生通过氧气、二氧化碳性质的学习,已经具备了基本实验操作能力,能用观察、实验等方法获取信息,并能运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。
3.障碍分析:
学生对金属的认识属于他们头脑中的感性经验,缺乏深入了解,更不能上升到化学视角来研究。因而,教师要从学生已有经验出发,积极创设以实验探究和生活实践为主的学习情境,帮助学生学会对一类物质的认知方法,渗透“从个别到一般”、“结构决定性质,性质反映结构”以及“具体问题具体分析”等辩证唯物主义观点和科学认知方法。
(三)教学策略说明
1.教学方法
2.学习方法
三、教学目标设计
(一)知识与技能
1.结合生活实际和实验探究,了解金属的物理通性,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其他因素。
2.通过科普阅读和实验探究,了解常见合金和纯金属在组成和性能上的不同,知道合金比纯金属具有更广泛的用途,知道纯金属和合金属于金属材料。
3.在教师指导下,能初步完成金属的延展性、导电性、导热性等探究实验,并能比较准确、完整地对实验现象进行描述,并根据实验现象推出相关结论。
(二)过程与方法
1.通过探究金属的物理共性,体验“从个别到一般”、“结构决定性质,性质反映结构”的科学认知方法。
2.在教学活动中激励学生主动与他人进行交流和讨论、清楚表达自己的观点,培养学生良好的学习习惯和学习方法。
3.初步理解研究一类物质的基本思路和方法。
(三)情感态度与价值观
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。逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的可持续发展观念。
2.通过日常生活中纯金属与合金的合理运用,渗透“具体问题具体分析”的辩证唯物主义观点,为学生全面地认识自然界和人类社会提供科学的方法。
四、教学重难点
1.教学重点:引导学生自主探究金属的物理性质,学会对一类物质的认知方法,认识“从个别到一般”、“性质决定用途,用途反映性质”以及“具体问题具体分析”等辩证唯物主义观点。
2.教学难点:进一步认识物质的性质决定物质的用途,物质的用途体现物质性质的观点。
五、教学过程与教学资源设计
(一)教学设备、资源准备
1.教师资源:
信息化资源:多媒体、PPT课件。
2.学生资源:
实验用品:电池、小灯泡、铜导线、铜丝、铁丝、铝丝、锡粒、焊锡、蜡烛、钳子、砂纸、铜片、
火柴、酒精灯、铁架台
实验装置:
教学流程图
(三)教学过程
教学环节
教 师 活 动
学 生 活 动
设计意图
创境激趣设疑引思
【故事导入】:
1912年,英国斯科特探险队的船只,在去南极的途中,天气十分寒冷,可是用于取暖的煤油却漏光了,以致探险队员全部冻死在南极冰原。
【设问】:
听了上面的故事,你能猜出事故的原因吗?
【释疑】:“锡疫”
可见,在金属这个大家族里,又有很多知识需要我们去探究,我们只有了解其性质,才能趋利避害,使之更好的服务于我们的生活。下面,就让我们走进今天的学习:
【板书】:第一节金属与合金
学生观看、倾听媒体上的故事。
思考,猜测、生疑。
明确事故的原因,知道与金属的性质有关。
通过故事使学生感到学习金属性质的重要性,从而激发学生的学习兴趣,引入新课。
感知金属与人类生活和社会实践的密切关系。渗透科学使用化学物质的观念。
启发诱导
探索新知
【设问】:通过前面的学习,你还记得研究物质,主要从哪些方面入手呢?
【导言】:我们对氧气、二氧化碳的学习,仅限于单一物质,那么就金属这一类物质我们重点研究哪些方面呢?
【媒体展示】:基于一类物质的研究思路。
【导言】今天,我们重点研究金属的物理共性、特性及其应用。
【板书】:
思考、回答:
性质、用途、制法等方面。
思考、领悟“基于一类物质的研究思路。
倾听,明确学习任务。
深化物质的研究思路。
发展学生研究一类物质的基本思路和方法。
明确学习内容,了解学习任务。
以思维导图形式书写板书,着力培养学生提炼、概括等思维品质。
启发诱导
探索新知
启发诱导
探索新知
启发诱导
探索新知
【导言】:那么,金属有哪些物理性质呢?请同学们结合生活实际提出你的猜想,并依据老师提供的实验素材,设计验证实验方案。
【任务指导】:组织交流实验方案,指导学生实验,组织汇报总结。
【板书】:
学生思考、猜想,小组设计实验并交流实验方案。
分组实验,完成如下实验探究:
金属光泽、延展性、导电性、导热性、硬度等。
汇报实验结论。
关注学生已有经验,发展学生自主提出问题,分析问题、提供实证的能力。
通过探究活动,深化学生对金属性质的认识。
【媒体展示】:
通过表格信息提取,有利于强化学生读图、读表能力的训练, 认识共性与特性的辩证关系。
【设问】:通过阅读表格,你能得到哪些信息呢?
完善板书:
思考、交流汇报:
不同的金属在导电性、密度、熔点、硬度存在差异。
【媒体展示】:以下金属物品利用了金属的什么物理性质?
思考、汇报交流:
导电性、导热性、延展性、硬度、金属光泽等。
学以致用,利用学生身边物质的用途,分析物质的性质,让学生体验到生活中处处有化学,金属材料与人类生活和社会发展密不可分。
搭建知识框架,进一步理解物质的性质决定物质的用途,物质的用途体现物质性质的观点。
【设问】:
(1)为什么菜刀、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?
【小结】:
物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但不是唯一因素,在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源存量、是否美观,使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
思考、回答:
(1)铁比铅的硬度大。
(2)铜币、比银廉价。
从学生已有经验出发,通过讨论,认识到决定物质用途的不仅仅由物质的性质决定,还需要综合考虑多种因素。
【导言】:你知道黄色五毛钱硬币是纯铜的吗?请同学们阅读科普短文,从中找出答案,并回答相关问题。
(1)什么是合金?
(2)合金的性能与组成他们的纯金属有哪些不同?
(3)生铁和钢的主要区别是什么?
(4)黄色五毛钱硬币的主要成分是什么?
思考、阅读短文,总结、汇报交流。
合金是由一种金属和其它一种或几种金属(或非金属)融合而成的具有金属特性的物质。
合金的强度和硬度比组分高,抗腐蚀性能强,熔点一般比组分低。
生铁和钢的主要区别是含碳量不同。
铜、锌
通过科普阅读,了解常见合金和纯金属在组成和性能上的不同,知道合金比纯金属具有更广泛的用途。
培养学生的阅读、信息提取等能力。
【导言】:下面,请同学们完成两组实验,观察现象,分析结论。
思考、实验、汇报交流。
(1)铜片上有划痕,合金比组分金属硬度大。
(2)焊锡融化,锡粒未融化,合金比组分金属熔点低。
实践感知合金比纯金属性能优越,培养学生实验操作能力、观察能力及分析问题的能力。
体验探究学习的乐趣。
【导言】:
通过实验,我们进一步证明了合金比组分金属的硬度更大,熔点更低。
由金属和合金制成的材料,我们统称为金属材料。
【板书】:完善板书。
倾听、领悟,记录。
知道金属材料包括纯金属和合金。
板书的进一步完善,重在搭建知识框架,培养学生提炼、概括、鉴赏、等深度思维能力。
理解内化
迁移应用
理解内化
迁移应用
总结归纳
固化提升
【我爱传统文化】:
成语、诗词,都是我国优秀传统文化的瑰宝。请同学们思考如下两个问题:
1.请同学们结合金属和合金的知识解释成语“百炼成钢”所蕴含的化学原理和对我们的启示。
2.“日照登州江雾开,淘金女伴满江隈。美人首饰王候印,尽是沙中浪底来。”结合今天学习,你对唐朝诗人——刘禹锡的这四句诗有哪些认识?
【我爱生活】:
3.青少年一定要爱护自己的眼睛,在光线不足看书时、写字,要用照明工具,右图是一种照明台灯。
(1)右图标识的各部件中,用金属材料制成的是 (填序号)。
(2)灯管后面的反光片为铝箔,铝块能制成铝箔是利用了铝的
性。
(3)铜制插头是利用了铜的
性。
【中考我能行】:
本课小结:
【设问】:
1.从知识上你有哪些收获?
2.本节课我们用了哪些方法来认识金属和合金的的?
3.本节课对你有哪些启示?
【结束语】:
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。,但应用不好也会给人类带来灾难,探险队冻死在南极冰原,8.12天津港危化品爆炸,为我们合理使用化学物质再次敲响了警钟。希望同学们要牢记合理使用化学物质的观念,掌握其规律,趋利避害,使之更好的服务于社会发展和我们的生活。
分析思考、汇报交流。
1.生铁和钢的主要区别是含碳量不同,钢含碳量低,将生铁在空气中反复捶打,降低碳的含量,从而成钢。比喻经过长期的锻炼,变得非常坚强。
2.金具有金属光泽,性
质稳定,可做首饰和王侯的官印……。
分析思考、汇报交流。
(1)①②④
(2)延展性
(3)导电性
思考、交流。
1.金属的共性、合金的概念等相关内容。
观察法、实验法、对
比法等。
合金比组分金属性能优越、科学使用化学物质等。
创设问题情境,强化知识、能力的迁移运用。
我爱传统文化:有机渗透中华优秀传统文化,理解和初步掌握人文思想中所蕴含的科学原理。
我爱生活:强化教学内容与学生的实际生活和社会实践的联系,帮助学生举一反三灵活运用知识、形成能力。
中考我能行:重在考察学生对本节课主干知识的掌握情况,提高学生学习的自信心,激励学生继续努力学习。
梳理知识和方法,加深理解。
学生回答的不一定全面,教师要注意引导。
结束语渗透一切事物都是“一分为二”的辩证唯物主义观点,体会“科学是把双刃剑”,只有掌握其规律,才能趋利避害。并站在社会发展的角度,对学生提出了希望,目的在于深化学生用化学科学观念、化学科学知识和化学科学方法来观察、认识自然与社会的意识。
综合应用
课后拓展
【布置学习任务】:
1.以金属与合金为题,结合本节课的学习与感悟,绘制思维导图。
2.未来的合金。我设想有一种合金,它有……性质,用来……
3.读本作业:113页。
深化课堂学习要点,加强知识、能力的迁移运用。
绘制思维导图,着力培养学生的良好思维品质。
开放性习题的布置,着力培养学生自主、独立学习的技能和能力。
(四)板书设计:
六、教学反思
本节课以构建主义理论和化学课程标准为指导,遵循学生的认知规律和元素化合物教学的基本原则,以学生为主体,通过“创设情境,引入新课;启发诱导,探索新知;理解内化,迁移应用;总结归纳,固化提升”四个教学环节,创设了开放性的学习环境,充分调动了学生学习的积极性和主动性,有效地达成了预计的教学目标。
本节课的优点:
1.关注学生已有经验,创设开放学习环境
本节课从学生的已有经验出发,通过南极探险队遇险”故事的情景设计,创设了开放的学习环境,为学生自主探究金属的物理共性搭建了学习的平台,促进了学生主动、有意义的知识构建。
2.加强科学实验探究,丰富学生感性体验
学生只有在具体的感性认识基础上,才能“从生动的直观到抽象的思维”,由感性认识上升到理性认识。本节课通过对金属的物理共性和合金与组分金属在性能上不同的实验探究,通过方案设计、实验探究、现象观察、结论分析等过程,获得了观察、比较、分类、归纳等科学方法。
3.运用媒体技术,加强直观教学
本节课,充分利用了多媒体技术和ppt课件,加强了教学的直观性,充分调动了学生学习本节课的积极性和主动性,构建了完整清晰的教学轮廓,突出了重点,突破了难点。
4.重视学科思想凝练,发展学生认知方法
金属是认识一类物质的起点。通过对一类物质物理性质的概括,渗透了研究一类物质的基本思路和方法,体验共性与个性的关系。“结构决定性质,性质反映结构”这一化学学科核心观点与思想方法得到进一步巩固和加强,持有的认识身边化学物质的一般思路更为完善稳固。
本节课的不足之处:
在本课时的教学设计时,尽管对教学内容已做了调整,但在实施过程中,仍然感受到课时内容安排较紧,学生探究活动的深度、广度受到限制,发散思维训练、个性发展不到位。在某些教学实施细节中,出现了教师急于得出准确答案,组织学生交流研讨不够充分等问题。针对这个问题,我将在以后的教学中进行深入思考,有效调整教学策略和教学内容,实现课堂的高效和高质。
第一节 金属与合金(学案)
学习目标
1.结合生活实际和实验探究,总结金属的物理通性,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其他因素。
2.通过科普阅读和实验探究,了解常见合金和纯金属在组成和性能上的不同,知道合金比纯金属具有更广泛的用途,知道纯金属和合金属于金属材料。
3.能初步完成金属的延展性、导电性、导热性等探究实验,并能比较准确、完整地对实验现象进行描述,并根据实验现象推出相关结论。
4.感知金属材料在促进
我会探究
探究一:探究金属的主要物理共性
序号
生活实例
猜想
实验设计
实验现象和结论
1
2
3
4
5
我会观察
以下金属物品利用了金属的什么物理性质?
金属制品
物理性质
我会阅读
【科普阅读】:金属家族中的特殊成员——合金
把“神舟十一号飞船”送入太空,需要推力很大的火箭,并且要求火箭的飞行速度达到每秒80公里,在这样快的速度下,火箭外壳与大气摩擦将会产生上千度的高温。与此同时,当火箭发动机工作时,还要喷出几千度的高温气流,这样一来火箭尾部就得承受摄氏几千度的高温。事实上,目前以制得的纯金属只有90多种。由于科学技术的日新月异,仅有这些金属已远远不能工农业生产和国防现代化需求。因此,合金材料应运而生。
合金是由一种金属和其它一种或几种金属(或非金属)融合而成的具有金属特性的物质。
人类生产合金是从制作青铜器开始,世界上最早生产合金的是古巴比伦人,6000年前古巴比伦人已开始提炼青铜(红铜与锡的合金)。中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达,青铜剑就始于商代。春秋晚期以后,青铜剑的制作达到成熟,“越王勾践”的故事就发生在这个时期。
合金的许多性能与组成他们的纯金属不同。合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属高,抗腐蚀性能强,熔点一般比组成它们的纯金属低。因此,生活中使用的材料,大多属于合金。
生铁和钢是最常见的合金,其主要成分与性能如下:
含碳量
其它元素
机械性能
生铁
2%——4.3%
硅、锰及少量的硫、磷
可铸造,不易锻造
钢
0.03%——2%
少量硅、锰及极少量的硫、磷
强度大、硬度高、韧性强、延展性好,易机械加工。
除此之外,铜合金、铝合金也是广泛应用的合金。其主要成分、性能和用途如下表:
合金
青铜
(铜、锡)
黄铜
(铜、新)
焊锡
(锡、铅)
硬铝
(铝、铜、镁、锰)
用途
工艺品、机械零件
机械零件、钱币、
日用品
焊接金属
飞机、汽车、
建筑材料
钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料,它们具有很多优良的性能。如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、钛合金与人体有很好的“相容性”等。现在被广泛应用于制造火箭、卫星、宇宙飞船、飞机、海船等方面。同时,钛合金还有记忆功能,广泛应用于人在卫星的天线。
合金是人类对金属利用的最佳选择。通过各种金属的混合,取长补短,既能发挥基底金属的长处,也能通过其他金属的调配,最大限度地掩盖基底金属的弱点。未来随着科技的进步,诸如氢合金、超塑性合金、硬质合金等也必将为人类的发展添砖加瓦。
1.什么是合金?
2.合金的性能与组成他们的纯金属有哪些不同?
3.生铁和钢的主要区别是什么?
3.黄色五毛钱硬币的主要成分是什么?
我会验证
探究二:验证合金与组分金属的性能差异
我会应用
【我爱传统文化】:
成语、诗词,都是我国优秀传统文化的瑰宝。请同学们思考如下两个问题:
1.请同学们结合金属和合金的知识解释成语“百炼成钢”所蕴含的化学原理和对我们的启示。
化学原理 。
启示比喻 。
2.“日照登州江雾开,淘金女伴满江隈。美人首饰王候印,尽是沙中浪底来。”结合今天学习,你对唐朝诗人——刘禹锡的这四句诗有哪些认识?
【我爱生活】:
3. 青少年一定要爱护自己的眼睛,在光线不足看书时、写字,要用照
明工具,右图是一种照明台灯。
(1)右图标识的各部件中,用金属材料制成的是 (填序号)。
(2)灯管后面的反光片为铝箔,铝块能制成铝箔是利用了铝的 性。
(3)铜制插头是利用了铜的 性。
【中考我能行】:2016年北京中考试题
4.(2016年北京中考试题)汉代海昏侯国遗址考古发掘出大量珍贵文物。
(1)下图是首都博物馆展出的3件文物,其中由金属材料制成的是 (填序号)。
A.金饼 B.“大刘记印”玉印 C.青铜雁鱼灯
5.(2014年北京中考试题)合金是重要的金属材料。
(1)下列物品所使用的主要材料属于合金的是 (填字母序号,下同)。
A.青花瓷瓶
B.橡胶充气艇
C.不锈钢锅
(2)生铁是常用的合金,生铁属于 (填“纯净物”或
“混合物”)。
(3)黄铜是铜锌合金,将纯铜片和黄铜片相互刻画(如右图所示),纯铜片上留下明显的划痕,说明 。
课后拓展
课后作业:1.以金属与合金为题,结合本节课的学习与感悟,绘制思维导图。
2.未来的合金。我设想有一种合金,它有……性质,用来……
3.读本作业:113页。