1.1 金属材料（教学设计）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学教学设计聚焦金属材料核心知识，涵盖金属物理性质、合金特性、性质与用途关系及金属回收。通过天宫空间站等大国重器情境导入，联结生活经验，承接前期非金属单质知识，为后续金属化学性质学习搭建认知支架。 此资料以实物观察、对比实验和小组讨论为特色，如纯金属与合金互划硬度实验培养科学探究能力，羊角锤选材讨论渗透科学思维中的辩证分析，播放形状记忆合金短视频增强直观性。助力学生构建知识框架，提升综合素养，为教师提供完整教学方案，提高课堂效率。

第1节 金属材料（教学设计） 年级 九年级 学科 科学 教师 课题 第1节 金属材料 教学 目标 科学观念 1.准确说出金属的核心物理性质：金属光泽、导电性、导热性、延展性；区分金属与非金属在颜色、状态、物理性能上的差异，记住汞是常温唯一液态金属、溴是常温唯一液态非金属。 2.掌握合金定义：一种金属与其他金属（或非金属）熔合形成的具有金属特性的混合物，合金形成属于物理变化；明确合金硬度、耐腐蚀性能普遍优于对应纯金属。 3.理解 “物质性质决定用途”，同时选材需综合考量价格、资源、美观、回收、环保等因素；了解钛合金、形状记忆合金等新型金属材料的特性与应用。 4.知晓废旧金属回收的经济、环境双重价值，清楚废弃重金属会污染土壤、水源。 科学思维 1.通过纯金属与合金光泽、硬度对比实验，运用对比、归纳法总结合金性能优势，形成证据推理思维。 2.结合金属物理性质数据、生活实例，逻辑推导各类金属制品选材依据，能多角度辩证分析材料选用问题，破除单一性质判断的片面思维。 3.梳理金属、合金、新型材料、金属回收的知识脉络，构建完整金属材料认知框架。 科学探究 1.独立完成实物观察（金属、非金属样品辨认）、纯金属与合金相互刻划测硬度两组探究实验，规范观察、记录实验现象，根据现象得出实验结论。 2.以小组为单位开展讨论活动，分析羊角锤、铝合金门窗、镀金防锈等生活选材问题，自主列举身边金属制品并解释对应物理性质。 3.能结合资料说出金属回收常用分离方法，简单设计废旧金属分类回收的可行方案。 态度责任 1.通过高铁、航天器械所用金属材料，感受金属材料对科技、工业、生活的支撑作用，增强我国新材料研发的科技自豪感。 2.认识金属资源有限、重金属污染的危害，树立节约金属资源、废旧金属分类回收、绿色循环利用的环保理念，养成合理使用金属材料的生活习惯。 教材 分析 本节课选自浙教版九年级下册第 1 章《材料及其利用》第 1 节金属材料，是材料主题的开篇内容，承接前期非金属单质、物质分类相关知识，是学生系统认识金属单质、合金的核心课时，同时为后续金属化学性质、金属腐蚀防护、金属冶炼等内容搭建认知基础。教材以天宫空间站、中国天眼、国产航母、高铁等大国重器为情境引入，立足生活常见金属制品，分为三大核心板块：金属的物理性质、合金、金属资源回收利用。教材设置观察辨析、互划硬度探究、小组讨论、例题解析、科学阅读、STSE 拓展等多元学习活动，融合物理、材料、环境多领域知识，兼顾基础识记与探究思维培养，渗透节约资源、绿色环保、科技自信的价值导向，符合义务教育科学课程标准中 “物质的结构与性质” 主题教学要求。课件完整覆盖金属与非金属区分、金属物理特性数据、金属之最、常见合金成分性能、形状记忆合金等新型材料、废旧金属回收价值与污染防治内容，知识点体系完整，贴合九年级学生认知梯度。 学情分析 1.已有基础：九年级学生在日常生活中频繁接触铁锅、铜线、铝合金门窗、不锈钢餐具等金属制品，对金属具有直观感性认知；前期已学习单质、混合物、物理变化等基础概念，具备基础的实验观察、现象记录、简单对比归纳能力，能够独立完成打磨金属、相互刻划等简易探究操作。 2.认知短板：学生仅能零散说出金属的部分用途，无法系统归纳金属共性物理性质；易混淆纯金属与合金，片面认为 “性质是选择材料的唯一标准”，忽略价格、资源储量、环保、加工难度等综合因素；对汞、溴等特殊状态单质、各类 “金属之最”、新型合金材料、重金属污染危害缺乏系统了解，难以建立材料应用与生态保护的关联思维。 3.学习优势：本节课实验直观、素材贴近生活与大国科技，学生探究兴趣较强；小组讨论、实物观察活动门槛低，便于全员参与，适合通过对比实验突破合金性能优势这一重难点。 教学重点 1.金属四大核心物理性质，金属与非金属的区分要点； 2.合金的定义、合金性能优于纯金属的特点； 3.金属性质与用途的对应关系。 教学难点 1.综合多维度因素分析金属材料的选用，理解选材不只是由物质性质决定； 2.结合实验现象准确归纳合金硬度更大的实验结论； 3.理解金属回收对生态环境、资源节约的重要意义。 教学 器材 课件、不同的金属、合金。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【教师活动】 课件展示天宫空间站、中国天眼、国产航母、高铁图片，抛出递进式问题： 1.建造高铁、航天空间站需要大量金属材料，大家想一想，制造高铁车身、轨道分别用到哪些金属？ 这些金属为什么能用于大型工程，它们具备哪些特殊物理特性？ 【学生活动】 自由举手发言，结合生活经验说出铁、铝、铜等金属，简单描述金属坚硬、能导电等零散特点。 【教师小结】 金属材料是支撑现代科技、日常生活的基础材料，今天我们系统探究金属的物理性质、合金以及金属资源的合理利用。 板书课题《1.1 金属材料》。 依托大国重器情境激发学生学习兴趣，联结生活经验，自然引出本节课核心学习内容。 学习新课 一、金属的物理性质 1. 实物分类辨析 活动 1（学生分组活动） 教师分发铁钉、黄金、钢、易拉罐、硫磺、氧气模型、液溴、晶体硅、水银实物 / 图片， 【布置任务】 小组合作区分金属、非金属，记录判断依据。小组汇报成果，教师汇总归纳金属、非金属基础特征： （1）金属：具有特殊金属光泽；多数银白色，铜紫红色、金金黄色；常温多为固体，汞为液体；密度、熔点普遍较高。 （2）非金属：无金属光泽，外表暗淡；常温多为气体、固体，溴为液态；密度、熔点偏低，质地脆。同步出示金属与非金属对比表格，学生在笔记本上完整抄写。 2. 金属物理性质细化学习 + 小组举例讨论 教师结合实物演示，讲解三大核心物理性能： （1）导电性：铜、铝制电线，油罐车铁链导出静电；银导电性能最优。 （2）导热性：铁锅、铝勺烹饪，银导热速度最快。 （3）延展性：延性（拉成铜线、金丝），展性（压成铝箔、金箔）。 学生小组讨论任务：结合生活物品，分别举出利用金属导电、导热、延展性的实例，每组推选 1 名代表发言。 教师展示金属物理性质数据表格，讲解各类金属差异性，拓展 “金属之最” 知识点（课件原有内容完整保留）： （1）状态之最：汞熔点最低，常温液态；钨熔点最高，用作灯丝。 （2）密度之最：锇密度最大，锂密度小于水。 （3）硬度之最：铬硬度最高，钠、钾可用小刀切割。 （4）含量与产量之最：地壳含量最高金属铝；人体含量最高金属钙；年产量最高金属铁；导电导热最佳金属银。 3。思考与讨论（课件原题） 出示羊角锤、自行车钢圈、水龙头图片，抛出两个问题，小组 3 分钟讨论后作答： （1）羊角锤选用钢制作的原因？ 钢（工具钢），手柄多为橡胶、木头。 ① 钢硬度大、强度高，敲击硬物不易变形、不易磨损； ② 韧性较好，大力敲打不会轻易断裂； （2）水龙头、车圈镀金防锈是否合适？为什么？ ①成本极高：黄金价格昂贵，水龙头、车圈大批量镀金花费巨大，不实用； ②质地太软易磨损：金质地柔软，日常摩擦很快磨掉镀层，失去防锈效果； 学生回答后教师规范总结课件标准答案，提炼核心观点：选择金属材料，除物理性质外，还要考虑价格、硬度、耐磨度、资源储量等多重因素。 3.随堂例题讲解（课件例题 1、例题 3） 教师讲解钨做灯丝、手撕钢体现延展性两道典型习题，引导学生掌握 “性质 — 用途” 答题逻辑。 小组合作区分金属、非金属，记录判断依据。小组汇报成果，教师汇总归纳金属、非金属基础特征。 学生小组讨论任务：结合生活物品，分别举出利用金属导电、导热、延展性的实例。 小组 3 分钟讨论后作答： 1.羊角锤选用钢制作的原因？ 2.水龙头、车圈镀金防锈是否合适？为什么？ 学习新课 二、合金 金属的回收和利用 教师过渡提问：纯金属性能单一，硬度低、易腐蚀，生活中金属制品大多不用纯金属，这是为什么？引出合金知识点。 1.探究实验 —— 对比纯金属与合金硬度（分组动手实验） 【实验材料】铝片、铝合金片、铜片、黄铜片、砂纸。 【实验步骤】 1.砂纸打磨金属表面，观察、记录纯金属与合金光泽、颜色； 2.两两相互刻划，观察表面是否留下划痕，记录实验现象。 【实验现象汇总】 纯铝、纯铜表面出现划痕，铝合金、黄铜无明显痕迹。 【实验结论】：合金硬度大于组成它的纯金属。 2.合金核心概念： (1) 定义：一种金属与其他一种或几种金属（或非金属）熔合而成，具有金属特性的物质； (2) 物质类别：混合物，熔合过程仅为物理变化； (3) 通用优势：硬度更大、强度更高、耐腐蚀性、耐磨性优于纯金属。 3.小组合作梳理常见合金表格 (1) 发放课件中常见合金对照表（锰钢、青铜、黄铜、硬铝、不锈钢、18K 黄金），小组合作梳理每种合金的成分、特性、用途，完成填空。 (2) 重点区分生铁与钢： 1　 均为铁碳合金，生铁含碳量 2%~4.3%，硬而脆； 2　 钢含碳量 0.03%~2%，韧性、机械性能更好； 3　 不锈钢添加铬、镍，耐腐蚀。 (3) 科学阅读拓展： 钛和钛合金，21 世纪新型金属材料，密度小、抗腐蚀、与人体相容性好，用于航空器械、人造骨、医疗设备。 4.思考讨论（课件原题） (1) 建筑门窗使用铝合金，不用纯铝、纯铁的原因？ (2) 牙齿矫正使用什么金属材料？ 学生发言后教师总结：铝合金硬度、强度、抗腐蚀性更强；牙齿矫正采用钛合金牙套。 (3) 拓展新型金属材料： 形状记忆合金（卫星天线）、纳米金属材料、贮氢合金，播放卫星天线形变短视频，直观展示记忆合金特性。 5.金属的回收和利用 教师展示废弃易拉罐、废铁图片，提问：随意丢弃废旧金属会带来哪些问题？ 6.全班集体讨论 (1) 废弃金属的危害： 占用土地；铅、汞、镉等重金属溶于水土，污染土壤、水源，破坏生态。 (2) 金属回收的价值： 回收铝罐节约 90% 以上能源；1 吨废钢铁可炼 0.9 吨钢，节约矿石、降低生产成本，减少废气、废水排放。 教师补充金属回收技术：电磁铁分选废铁、涡电流分选、回炉熔炼、湿法溶解等；介绍我国重金属污染防治相关政策，引导学生主动分类投放废旧金属。 对比纯金属与合金硬度（分组动手实验） 学习合金核心概念。 小组合作梳理常见合金表格。 科学阅读拓展。思考讨论 (1)建筑门窗使用铝合金，不用纯铝、纯铁的原因？ (2)牙齿矫正使用什么金属材料？ 全班集体讨论 废弃金属的危害、金属回收的价值。 板 书 设 计 第1节 金属材料 课 堂 小 结 第1节 金属材料 1.金属物理性质：光泽、导电、导热、延展性；金属与非金属区分、金属之最；性质决定用途，选材综合多因素。 2.合金：定义、混合物、硬度大于纯金属；生铁 / 钢、不锈钢、钛合金、新型记忆合金。 3.金属回收：废弃金属污染危害、回收经济与环保意义、回收方法。核心学科思想：物质性质决定用途，合理开发、循环利用金属资源。 作 业 教学反思 1.本节课依托大量实物、分组探究实验开展教学，直观性强，学生参与度高，通过互划硬度实验自主得出合金性能优势，落实探究实践素养。情境素材兼顾生活用品与航天、高铁大国工程，将金属材料知识与国家科技发展结合，有效培养学生科学态度与社会责任感。多层次学生活动（分类辨析、动手实验、小组讨论、习题探究）层层递进，由感性观察到理性归纳，符合九年级学生认知规律。 2.少数学生无法区分物理变化与化学变化，对 “合金熔合属于物理变化” 理解模糊，微观层面无法简单解释金属延展性、导电性原理。学生对钛合金、形状记忆合金等新型材料接触较少，只能被动记忆，缺少生活实例支撑。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $