1.1 金属材料（培优教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

该初中科学课件聚焦金属材料，涵盖金属物理性质、合金性能及金属回收利用，通过高铁等国之重器问题导入，引导学生对比金属与非金属特性，分析性质与用途关系，再通过合金实验及回收意义构建知识脉络。 其亮点是融合科学观念（建立“性质决定用途”认知）、科学思维（数据推理金属用途、对比实验归纳合金优势）和探究实践（铝与铝合金硬度比较实验），结合大国重器案例增强态度责任，帮助学生形成系统知识体系，教师可高效开展素养导向教学。

1. 金属材料 第一章 材料及其利用 浙教版九年级下册 学习目标 科学观念 知道金属的物理性质与合金的性能优势（硬度大、耐腐蚀），建立“性质决定用途”的观念。 科学思维 依据数据推理金属用途；通过对比实验归纳“合金性能优于纯金属”；解释铝耐腐蚀的原因。 探究实践 完成铝/铝合金、铜/黄铜的硬度比较实验；能用简单方法区分常见金属。 态度责任 通过大国重器增强民族自豪感；认识废旧金属回收的意义，树立资源循环意识。 重点难点 重点 1.金属的物理性质：光泽、导电性、导热性、延展性，及“性质决定用途”的对应关系。 2.合金的性能优势：合金比纯金属硬度更大、耐腐蚀性更强。 难点 1.铝比铁活泼却更耐腐蚀的解释； 2.合金性能优于纯金属的理解。 学习内容 1. 金属的物理性质 2. 合金 3. 金属的回收与利用 4. 课堂小结 5. 练习与应用 导入新课 你知道制造一列高铁需要用到哪些金属吗？ 这些金属材料又有哪些物理特性和用途呢？ 天宫空间站、“中国天眼”、国产航母、高铁等国之重器的建造要用到大量的新型材料，我国科技人员成功研制了满足各种功能需要的材料，材料研究极大推动了科技的进步。 一、金属的物理性质 第1节 金属材料 一、金属的物理性质 1. 金属和非金属 金属是一种性能优良、应用极广的材料。金属很容易根据外观来辨认。观察下图，你能总结出金属和非金属的物理性质吗？ 铁钉 易拉罐 铜带 金锭 水银 硫磺 晶体硅 液溴 氧气 一、金属的物理性质 金属 ①都具有金属光泽 ②颜色：大多数颜色为银白色或灰色 特例：金呈金黄色，铜为紫红色 ③状态：金属一般在室温下都是固体 特例：汞在室温下是液体 非金属 ①大多数没有光泽，外表暗淡 ②颜色：颜色各异 ③状态：常温下大多数非金属单质 是气体，也有一些是固体 特例：溴在常温下呈液态 一、金属的物理性质 金属：具有良好的导电性、导热性和延展性。 非金属：大多数导电性、导热性和延展性较差，但石墨柔软能导电。固体非金属较脆，易敲碎。 一、金属的物理性质 金属与共性，但也有差异，不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等有较大差别。如下表： 物理性质 钨 金 铅 银 铜 铁 铝 密度/g· 19.3 19.3 11.3 10.5 8.9 7.8 2.7 熔点/℃ 3410 1064 327 962 1083 1535 660 硬度（以金刚石硬度为10为基准） 7.5 2.7 1.5 3.2 2.8 4.5 2.5 导电性（以银导电性100为基准） 28.1 74 7.9 100 99 17 61 一、金属的物理性质 【思考与讨论】 由表可知，银是导电性最好的金属，为什么选铜作为导线而不选择银？ 价格因素‌：银是贵金属，大规模铺设导线成本不可承受； ‌资源储量‌：地壳中银含量极低，铜含量丰富，供应链更稳定； ‌物理特性‌：银密度大于铜，比铜重，增加架设难度与支撑成本； ‌性能冗余‌：铜导电率已达银的‌97% 左右‌，完全满足绝大多数电力 传输需求，性能差距无实际意义 。‌‌ 一、金属的物理性质 2. 性质和用途的关系 一般来说，物质的性质决定了物质的用途，但在考虑物质用途时，应综合考虑该物质资源的丰富性、价格的高低、外表的美观、使用的便捷性、废料回收和环保等多种因素。 延展性——拉金属丝或做金属片 导电性——做导线 导热性——做炊具 硬度高——做钻头、切割工具 金属光泽——做饰品 一、金属的物理性质 【探索活动】 根据生活经验和上表所提供的信息，回答下列问题： 羊角锤 自行车钢圈 水龙头 1.家用的羊角锤一般用哪种材料制作？说明理由。 需要材料具备高硬度、高强度、良好韧性；钢铁原料易得、成本很低。 2.如果需要将金属制品，如水龙头、自行车钢圈等表面镀上一层耐腐蚀的金属膜，使之起到防锈和美观作用、那么选用金作金属膜的材料合适吗？为什么？ 金的单价极其昂贵，且金质地偏软，镀金会让产品成本飙升且不实用。 二、合金 第1节 金属材料 二、合金 1. 什么是合金 纯金属有很多优良的特性，但在实际生产与生活中所用的金属材料，大多数不是纯金属，这又是为什么呢? 【探索活动】 先比较铝片和铝合金片、铜片和黄铜片（铜锌合金）的光泽、颜色；再将它们相互刻划，比较它们的硬度。 比较合金和纯金属的硬度 都具有金属光泽，一般情况下，合金的硬度大于它所含的组成纯金属 二、合金 由于纯金属的硬度和强度不高，耐腐蚀性、耐磨性较差，日常使用的金属材料，大多数是合金。合金往往比纯金属具有更好的性能。 合金的概念 合金是把一种金属与其他一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。 1.合金具有金属共性； 2.合金至少含有一种金属，可能含有非金属； 3.合金一定是混合物； 4.合金中各种成分保持各自原有的化学性质； 5.合金为高温“熔合”而成，而非简单地“混合”； 6.合金的形成过程是物理变化。 二、合金 2.常见合金 合金 主要成分 用途/特点 生铁/钢 Fe+C（生铁含碳2%~4.3%，钢0.03%~2%） 应用最广的铁合金，钢韧性好可做工具、建材 锰钢 Fe+C+Mn 韧性好硬度大，钢轨、挖掘机铲斗、坦克装甲、自行车架 黄铜 Cu+Zn 硬度远大于纯铜，做零件、日用品 青铜 Cu+Sn 机器零件、工艺品、铸件 硬铝 Al+Cu/Mg 质轻强度高，做飞机、汽车外壳 不锈钢 Fe+Cr/Ni 抗锈蚀性强，做餐具、水龙头、医疗器械 18K金 Au+Cu/Ag 硬度远高于纯金（纯金太软易变形），适合做首饰、电子元件 生铁和钢的主要区别 二、合金 【思考与讨论】 1.现代建筑物的门窗广泛使用铝合金，说一说为什么不用纯铁或 纯铝。 2.有些同学的牙齿排列不整齐，你知道医学上是采用什么办法进行牙齿矫正的吗？ 纯铝：质软，强度低，易变形；纯铁：密度大（笨重），易生锈；铝合金：硬度大、强度高、密度小，且表面有致密氧化膜耐腐蚀。 利用形状记忆合金（如镍钛合金）的超弹性/记忆效应。矫正弓丝在变形后持续释放回弹力，缓慢推动牙齿移动到预设位置。 二、合金 3.合金的性能 生活中合金的应用及其广阔，根据以上内容的学习你可以进一步总结合金的性能吗？它们和纯金属相比有哪些优点呢？ 合金和组成其的纯金属相比较，硬度、强度一般更大； 合金的熔点低于组成它们的成分金属； 合金的抗腐蚀性比纯金属更好。 二、合金 科学·技术·工程 1.形状记忆合金 形状记忆合金在航空航天、电子产品、生物医疗及日常生活中有重要的用途。如由钛镍形状记忆合金制作人造卫星的天线，发射人造卫星之前，将抛物面形状的天线在低温下揉成一团放入卫星内，当人造卫星发射并进入正常运行轨道后，天线在太阳光照射下升温，就会自动恢复原来的抛物面形状。 2.纳米金属材料 纳米金属材料指形成纳米晶粒的金属与合 金。纳米金属材料具有独特的光学、电学、 磁学、化学特性和超导性能，在国防、电子、化工、航空等领域具有重要的 应用价值。 3.贮氢合金 贮氢合金是一种新型合全，在一定条件下能吸收氢气，条件改变时又能放出 氢气，可用于大型电池。 三、金属的回收与利用 第1节 金属材料 三、金属的回收与利用 我国每年回收的废旧金属可达数亿吨。当看到人们随意抛弃盛饮料的易拉罐时，你有何感想？ 废弃金属对环境可能造成什么危害？我国是如何解决这些问题的？ 三、金属的回收与利用 1.废弃金属的危害 大量的废弃金属若没有及时有效处理，不但占用土地资源，更严重的是铅、镉、汞等有毒的重金属腐蚀后会溶于水中，形成重金属离子，污染土壤和水源，危害生态环境。 三、金属的回收与利用 2.金属回收 金属资源有限，合理回收利用是有效措施。即从工业/生活垃圾中分类分离废旧金属，进行再生利用。那么金属回收有何意义呢？ 节约资金：回收铝罐节省20%资金；回收1t废钢铁节约47%成本。 节约能源与资源：回收铝罐节约90%以上能源；回收1t废钢铁可炼好钢0.9t，节约矿石3t。 保护环境：减少空气、水和固体废弃物污染。 综合价值：实现资源循环再生，兼具巨大经济效益与环保效益。 三、金属的回收与利用 科学·技术·社会·环境 废旧金属回收技术 从垃圾中回收金属，常用巨型电磁铁把废铁分离出来，如图所示。涡电流分选也是一种有效地将各种金属从金属垃圾中分离出来的方法，如图所示。金属回收方法还有回炉熔炼、火法富集、湿法溶解、微生物吸附等。 四、课堂总结 第1节 金属材料 三、课堂总结 金属材料 金属的物理性质 共性：光泽 / 导电 / 导热 / 延展 特性：密度、熔点、硬度不同 用途：性质决定用途 合金 定义：金属+金属（或非金属）熔合 优点：硬度大、抗腐蚀 实例：生铁/钢（含碳量不同） 金属回收利用 原因：省资源、减污染 方法：电磁铁、涡电流等 五、练习与应用 第1节 金属材料 1．下列物质的用途与性质对应关系错误的是（　 ） 四、练习与应用 选项 A B C D 用途 金刚石做玻璃刀 石墨做电池电极 不锈钢做水壶 钛合金制造船舶设备 形状 金刚石硬度大 石墨很软 不锈钢有导热性 钛合金抗腐蚀性强 B 【解析】A．金刚石的硬度大，可用作玻璃刀，A正确； B．石墨有很好的导电性，可用作电池电极，B错误； C．不锈钢有导热性，可用作水壶，C正确； D．钛合金抗腐蚀性强，可用来制造船舶设备，D正确。 故选B。 四、练习与应用 2．下列有关合金的说法，正确的是（ ） ①合金中至少含有两种金属　 ②合金中的元素以化合物形式存在　 ③合金中一定含有金属 ④合金一定是混合物　 ⑤生铁属于铁合金 ⑥合金的强度和硬度一般比组成它的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好 A．①②③④⑤⑥ B．①② C．①③④ D．③④⑤⑥ 四、练习与应用 D 【详解】①合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质。由概念可知，合金中至少含有一种金属，此说法错误； ②合金中的元素以单质形式存在，此说法错误； ③由概念可知，合金中至少含有一种金属，故合金中一定含有金属，此说法正确； ④合金属于混合物，此说法正确； ⑤生铁是含杂质较多的铁合金，此说法正确； ⑥合金相对于其成分金属，具有强度更大、硬度更高，抗腐蚀性能等也更好的优点，此说法正确。 故选D。 四、练习与应用 3．我国自主研发的深海载人潜水器球壳，是世界上最大的载人舱球壳，已在马里亚纳海沟海域完成万米海试任务。在开发深海潜水艇时，科研团队要考虑深海压强大、海水腐蚀强、上浮困难等问题。中国科学院研究团队研发的钛合金深海潜水器球舱，解决了以上问题。下列说法不正确的是（ ） A．钛合金属于混合物 B．钛合金具有较好的抗压和抗腐蚀性能 C．钛合金的密度大小会影响上浮的难易程度 D．钛合金属于合成材料 四、练习与应用 D 【详解】A．合金是金属与金属（非金属）熔合而成的混合材料，属于混合物，故A正确； B．根据题干，钛合金需要适应深海高压、强腐蚀的环境，因此具备良好的抗压和抗腐蚀性能，故B正确； C．相同体积下，钛合金密度越小，潜水器自身重力越小，越容易上浮，因此钛合金的密度确实会影响上浮难易程度，故C正确； D．钛合金属于金属材料，合成材料指的是塑料、合成纤维、合成橡胶这类有机合成材料，故D错误。 故选D。 四、练习与应用 4．金属在生活生产中有着非常广泛的应用。请回答下列问题： （1）根据如图金属应用实例推断，金属具有的物理性质有______________（至少两点）； （2）生铁和钢都是属于合金，它们的主要成分是_______； （3）厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是____； A．陶瓷碗 B．不锈钢炊具 C．橡胶手套 D．铜质水龙头 （4）微型化录音录像的高性能磁带中磁粉主要材料之一是化学组成相当于CoFe2O4的化合物，又知钴（Co）和铁都有+2、+3价，且在上述化合物中每种元素只具有一种化合价，则铁元素的化合价为____。 四、练习与应用 导电、导热、延展性等 铁 BD +3 【详解】（1）根据图片可知，电缆用于输送电能，利用金属的导电性；热水壶利用金属的导热性；金属丝利用金属的延展性。 （2）生铁的含碳量是2%—4.3%，钢的含碳量是0.03%—2%之间，生铁和钢都是属于合金，它们的主要成分是铁（Fe）； （3）A、陶瓷碗属于无机非金属材料，错误； B、不锈钢炊具是铁的合金，属于金属材料，正确； C、橡胶手套属于有机合成材料，不是金属材料，错误； D、铜质水龙头属于金属材料，正确。 故选BD； （4）若钴（Co）和铁的化合价相同时，即都为+2价时，则钴和铁的化合价的和为：(+2)+(+2)×2+(-2)×4≠0；都为+3价时，则钴和铁的化合价的和为：(+3)+(+3)×2+(-2)×4≠0；则都不符合要求；所以Co和Fe铁的化合价不同； 若钴（Co）的化合价为+3，铁的化合价为+2时，钴和铁的化合价的和为：(+3)+(+2)×2+(-2)×4≠0，不符合要求； 若钴（Co）的化合价为+2，铁的化合价为+3时，钴和铁的化合价的和为：(+2)+(+3)×2+(-2)×4=0，符合要求，故铁的化合价为+3。 四、练习与应用 5．有人估计，回收一个废弃的铝质易拉罐要比制造一个新易拉罐节约90%～97%的能源。与用矿石冶炼相比，若回收l吨废钢铁可炼好钢0.9吨（提示：1吨氧化铁中含铁0.7吨），并可以减少空气污染、水污染和固体废弃物。根据信息推测错误的是（　　） A．制造新易拉罐的铝的冶炼可能需要消耗大量的能量 B．金属冶炼会产生污染空气的气体 C．废钢铁中的铁全部已经被氧化 D．回收废弃金属可以减少空气污染和水污染 四、练习与应用 C 【详解】A、制造新易拉罐的铝的冶炼可能需要消耗大量的能量，推测正确； B、金属冶炼会产生污染空气的气体，推测正确； C、回收l吨废钢铁可炼好钢0.9吨，废钢铁中的铁没有全部被氧化，推测错误； D、回收废弃金属可以减少空气污染和水污染，推测正确。 故选C。 四、练习与应用 $