3.1 金属材料的性能（教案）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》（第3版）教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务3.1 金属材料的性能 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生已具备基础物理、化学知识，对强度、硬度等力学性能概念模糊，欠缺疲劳、韧性等深层理解；工艺性能联系实际经验少，需通过案例与实验强化认知，激发学习兴趣。 背景分析 在高端装备制造与新材料产业升级的背景下，金属材料的性能直接决定产品服役安全、寿命及制造效率。传统设计往往偏重强度、硬度等单一指标，忽视韧性、疲劳、耐蚀等系统需求，导致早期失效事故频发；同时，铸造、焊接、切削等工艺性能若与设计脱节，将造成成本上升、质量波动。因此，系统梳理金属材料使用性能与工艺性能的耦合关系，建立“成分—组织—性能—工艺”一体化认知框架，已成为机械、材料、能源等专业人才培养的迫切需求，也是支撑智能制造与绿色发展的关键基础。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能力和解决问题的能力。 掌握金属材料的物理性能和化学性能 能够学会金属材料的力学性能和工艺性能 学习任务 描述 掌握金属材料的物理性能和化学性能 能够学会金属材料的力学性能和工艺性能 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握金属材料的物理性能和化学性能 教学难点 能够学会金属材料的力学性能和工艺性能 教学难点突破方法 能够学会基础知识并运用 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械基础》，主编：栾学钢赵玉奇陈少斌，2024年8月第3版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 零件是机械制造的单元，材料是制造零件的物质，机械的性能和零件的寿命都与材料密切相关。 因此，材料与信息、能源是国际公认的构成现代文明的三大支柱。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（12分钟） 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中所表现出来的性能，包括物理性能、化学性能和力学性能；工艺性能是指金展材料从治炼到成品的生产过程中、在各种加工条件下所表现出的性能。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 一、金属材料的物理性能和化学性能 金属材料的物理性能是指金属材料固有的属性、包括密度、熔点、导热性、导电 性、热膨胀性和脆性等。 金属材料的化学性能是指金属材料在化学作用下所表现出来的性能，包括耐蚀性、 抗氧化性和化学稳定性的。 主要讲金属材料的物理性能和化学性能内容。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 二、金属材料的力学性能和工艺性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能，主要包括强 度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。 教师根据金属材料的力学性能和工艺性能讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 1.强度 在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力将为强度。当承受拉力时，强度特性指标主要是屈服强度和抗拉强度。 2.塑性 在外力杵用下，材料不能恢复的变形称为塑性变形。产生永久变形而不断裂的能力称为塑性。 3.硬度 硬度是指固林材料对外界物体机械作用(如压陷，刻划等)的局部抵抗能力。 4.韧性 金属材料在断裂前吸收变形的能力称为轫性。冲击载荷下的力学性能指标是冲击吸收能量。 5.疲劳强度 疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力，或称为疲劳极限。实际上，金属材料并不可能做无限多次交变载荷试验。一般试验时规定，钢铁材料经受10⁷次、非铁金属材料经受10⁸次交变载荷作用而不产生断裂的最大应力即称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用R-1表示。 金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下所表现出来的适应性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性和切削加工性能等。 教师讲解强度等内容，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观的让学生感受到知识的魅力，加强学生学习的动力。 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结金属材料的力学性能和工艺性能。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课程系统讲授金属材料的性能，分为使用性能与工艺性能两大模块：使用性能涵盖物理性能（密度、熔点、导热、导电、热膨胀）、化学性能（耐蚀、抗氧化、化学稳定性）及力学性能（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度）；工艺性能聚焦铸造、锻造、焊接、切削等加工适应性。通过性能定义、表征指标、测试方法及失效案例，帮助学生建立“成分—组织—性能—工艺”一体化认知，为材料选择、工艺优化与产品可靠性设计奠定理论与应用基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述疲劳强度的概念。 2.金属材料的力学性能和工艺性能有哪些? 3.简述金属材料的物理性能。 板书 设计 一、金属材料的物理性能和化学性能 二、金属材料的力学性能和工艺性能 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本次教学围绕金属材料性能展开，发现学生对抽象概念掌握尚可，但将强度、韧性等指标与铸造、焊接等工艺参数关联时思路割裂，案例与实验不足导致疲劳、耐蚀等深层理解停留在记忆层面。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$