单元三 第一节 金属材料的力学性能（教案）-高一《汽车机械基础》同步精品课堂（人民交通出版社·第3版）

《汽车机械基础——第一节 金属材料的力学性能》教案 课 题 单元三 汽车常用材料 第一节 金属材料的力学性能 课 型 理论 课 时 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 《汽车机械基础》是汽车运用与维修专业学生的教学用书，更是职业院校汽车类专业的一门专业基础课程，包含绪论、汽车机械识图、汽车常用材料、汽车常用机构、汽车常用连接、汽车支承零部件、汽车机械传动、汽车液压传动与气压传动等方面的内容，紧跟汽车行业发展趋势，完全适应汽车类专业实际教学需求。 学习目标 通过本模块的学习， 1.理解金属材料的力学性能； 2.掌握五大性能指标； 3.培养实事求是的态度、团队合作的精神； 4.提高环境保护意识。 学习重难点 1.金属材料的力学性能指标； 2.环境保护意识。 教学方法 讲授、演示、讨论 课前准备 力学性能指标的试验视频 教学媒体 PPT、展台 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 同学们，请仔细阅读教材回答以下问题： （1）你认为金属零件一般应具备哪些力学性能? （2）联系本专业特点，你认为汽车金属零件应具有哪些力学性能? （3）金属材料的力学性能指标都有什么特点？ 通过以上问题的回答自然引入新课。 学生查阅书本，了解金属零件具备的力学性能并启发学生思考汽车金属零件应具有的力学性能。 吸引学生的眼球，激发兴趣，引导学生从金属零件应具有的力学性能入手，探索汽车金属零件应具有的力学性能。 活动二： 调动思维 探究新知 一、金属材料及力学性能 零件的材料将影响机器的性能。以汽车为例，80%为金属材料。从汽车设计、选材、制造，到汽车维护、修理，掌握金属材料知识都十分重要。 金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性，并具有特殊金属光泽的物质。金属材料是指由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料，它一般包括纯金属和合金两类。 纯金属在工业生成中虽然具有一定的用途，但是由于它的强度、硬度一般都较低，而且冶炼技术复杂，价格较高，因此在使用上受到很大的限制。目前在汽车工业生产中广泛使用的是合金状态的金属材料。 合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。与纯金属相比，合金除具有良好的力学性能外，还可以通过调整组成元素之间的比例，获得一系列性能各不相同的合金，从而满足不同的性能要求。 力学性能是指金属材料在力的作用下所显示的性能，主要包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。物体受外力作用后导致物体内部之间产生的相互作用的力称为内力，而单位面积上的内力则称为应力σ(N/mm²或MPa) 。应变是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。 金属材料的力学性能是评定金属材料质量的主要依据。 启发学生思考零件的材料与汽车零部件的关系 启发学生主动探究合金状态的金属材料 探究力学性能指标 主动探究装配图中各种视图的规定画法 通过介绍金属材料及力学性能带领学生独立思考、主动探究汽车零部件的材料及力学性能，培养他们的问题解决能力和深入思考能力。 活动三： 调动思维 探究新知 二、金属材料的强度、塑性、硬度 1.强度 强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。金属材料的强度指标可以通过拉伸试验测得，如图3-1所示。拉伸试验是指用静(缓慢)拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量来测定试样强度、塑性变形等力学性能的试验。 图3-1 圆柱形拉伸试样 在进行拉伸试验时，拉伸力(F)和试样伸长量△(l-l0)之间的关系曲线，称为力——伸长曲线，如图3-2所示。从图3-2中曲线可以看出，试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂阶段。金属材料抵抗拉伸力的强度指标主要有屈服强度(或规定残余伸长应力)和抗拉强度等。 图3-2 金属的拉伸力—伸长曲线 （1）屈服强度和规定残余伸长应力 屈服强度是指在拉伸试验过程中拉力(或载荷)不增加(保持恒定)的情况下，拉伸试样仍然能继续伸长(变形)时的应力。 工业上使用的部分金属材料(如高碳钢、铸铁等)在进行拉伸试验时，没有明显的屈服现象，也不会产生颈缩现象，这就需要规定一个相当于屈服强度的指标，即规定残余伸长应力。规定残余伸长应力是指拉伸试样在卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距比值达到规定的百分比时的应力。 （2）抗拉强度 抗拉强度是表征金属材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是表征金属材料在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性较好的金属材料来说，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的；但超过抗拉强度后，金属材料便开始出现颈缩现象，即产生集