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作为一名教职工，总归要编写教案，教案是教学蓝图，可以有效提高教学效率。那么问题来了，教案应该怎么写？以下是小编收集整理的教案范文，仅供参考，希望能够帮助到大家。
九年级化学教案教学反思篇一
本学期的化学教学按计划顺利完成，以实际出发，注重全体学生在原有基础上向前提高及格率，为了能进一步的提高教学质量，取得更好的教学效果，总结了几条经验：
1、扎扎实实打好基础，拼命赶进度不可取。
中考最关键的要准确地理解和掌握初中化学的基础知识和技能有很大的关系，而重视和加强基础知识和基本技能的学习仍然是首要的。
抓基础知识，就是要把化学课本知识，教学中力求每章过关。由于各学生之间的智力差异和学习基础不同，学生对化学的知识掌握能力不同，教师应针对学生实际情况因材施教尽量降低落后面，那种为了留更多的复习进间而在平时教学中拼命赶进度的做法，必然造成学生对知识的消化不良，甚至使部分学习跟不上的学生对化学失去兴趣。
抓基本技能，要抓好化学用语的使用技能和实验基本技能。平时的实验教学中，要让学生真正了解每个实验涉及的化学反应原理、装置原理和操作原理，多给机会让学生动手做实验，体验通过实验进行观察和研究的过程和乐趣，切实提高学生的实验能力。
2、重视获取知识的过程和科学探究能力的培养。
要提高学生的能力，就要在教学中加强学生科学素养，发现问题、分析问题和解决问题能力的培养。平时教学与复习，都不能重结论，轻过程，重简单应用的机械操练，轻问题情景和解答思路分析。而应该重视获取知识的过程，让学生掌握学习化学的基本学科思维方法。我们应该准确把握课程改革方向，以课本知识为基本探究内容，以周围环境为参照对象，让学生亲身经历和体验科学探究活动，主动学习，逐步形成科学探究能力。
3、密切联系社会生活实际，抓好知识的应用。
要求化学教学要突破单纯灌输课本知识限制，减少机械操练耗费的时间和精力，让学生有时间阅读课外科技知识，尽可能多地接触和认识社会，用化学视角去观察问题和分析问题，学以致用。
4、深化课堂教学改革，钻研教学大纲。
基础教育课程改革是教育战线一件非常重要的工作，我们学校虽然还没有实验化学新课程标准，但老师们都已开始研究新课程的特点，因此，除了要用新的教学理念武装自外，要提前在初三化学的教学中参考和渗透新课标的要求。
5、强化教学过程的相互学习、研讨，听完课后能与上课老师及时进行交流，提出不足之处，以求达到要好的课堂效果。
6、加强实验教学，中考试题中，实验探究题所占的比例越来越大，引起了我们老师的高度重视。在教学及复习中加强这部分的力度。
7、抓好学有余力，有特长的学生，给有特长的学生创造发展个性的氛围、鼓励他们冒尖，脱颖而出，为将来培养专门人才打下良好基础。
8、从实际出发，总结经验，收取教训。
全面实施素质教育，面向全体学生，关注每一个学生的进步与成长。首先扎扎实实抓各学段的合格率，这样才能提高初中毕业合格率，最后取得高的升学率。
九年级化学教案教学反思篇二
新化学课程改革全面体现了素质教育理念：课程观念的与时俱进，课程目标的多元化、课程内容的选择性，教材体系的重新构建，学习方式的多样化，教材运用的公正性，教材评价的合理性等等均体现出为了全面提高学生的素质。新教材还体现了不同阶段的学生知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观等方面的基本要求。让学生体验以科学探究为主的多样化的学习方式，在熟悉的生活情景中感受化学的重要性，学习适应现代化生活和终身学习必须的知识，激发学习对科学好奇心和持久的兴趣，了解科学的自然观和科学发展的价值，增强对社会的责任感和创新实践的能力，让每个学生适应现代化生活和未来发展的需要，把学生培养成为具有科学素养的21世纪公民。
一、对教师角色的思考：
1、九年级化学课程中的教师应该是课程改革的推动者、课程的实施者及课程的解释者，通过教师的实施和解释，课程才能更好地为学生所接受和理解。综观课程改革史，教师的参与程度和状态直接左右着新课程的推行。因此教师是影响课程改革成败的关键因素，任何课程改革都不能忽视教师的作用，这就要求我们教师端正态度，积极投身课程改革。
2、教师将成为课程研究的设计者。教师在推行新课程的过程中必然发现许许多多这样那样的问题，这就要求教师不断的思考和改进，提出看法，不断的完善和改进我们的教材。如何对实验的步骤进行重新设计和改进，寻找一种现象更为明显的实验方法，是我们教师必须研究的课题。
3、教师成为课程实践的创造者。教师在推行新课程的过程中，要充分体现教师工作的创造性。教师必须以新的观念来理解和实施新课程，否则，以原有的观念看待新课程，无疑于“旧瓶装新酒”、“穿新鞋走老路”，实际上体现不出新的课程理念的意义。在新课程的实施过程中，不仅是按教材的要求去进行，更为重要的是去开展创造性的工作。平时的教学中教师可以根据学生的情况创造性去设计课程。4、教师成为课程改革的受益者。新教材要求教师准确把握《化学课程标准》的理念、目标和内容。不断加强自身的学习，研究教学规律,学习新的教育、教学理论，更新教育观念。教师必须拓宽自己的知识面，留意社会、科技等的最新发展动态。在教学中密切联系社会、生活实际，人类生存环境等。教师必须掌握现代教育技术，并在实际教学中灵活运用;必须能灵活各种教学技巧和方法。教师必须不断反思自己的教育教学行为，积极有效地探索高效的教学方法。教师要成为多面手，能运用多种知识解决所任学科教学中的问题;这就要求教师具备各种综合能力，学习各种跨学科知识，完善自己的知识结构，补充必要的学科知识，转变传统的单科教学的做法，努力在多学科的视野之中丰富教学经验。所有这些都使得教师不断充实自己、完善自己，在教育教学的实践过程中成长，成为教学改革的受益者。
二、对课堂教学的思考：
新课程改革实施以后，课堂确实有许多新变化。我们应该冷静地思考一下：新课程的课堂到底该新在什么地方?我们的课堂教学效果好吗?老师上完一堂课，也应该问一问自己：在这堂课上，学生学到了什么?
1、一堂好课应该有明确的教学目标，课程标准确定的三维教学目标是贯穿于整个课程体系之中的，也是贯穿在整个学段之中的。课程标准不等于课堂教学目标。课程标准是要分解到一堂一堂课中去的，即把课程目标分解为课堂教学目标。而课堂教学目标的确定，既要根据课程标准的要求，还要依据教材的内容，更要根据学生认知水平的实际情况。课堂设计应紧紧围绕训练学生的能力与方法，达成情感目标。好课的三维目标应在同一教学过程中完成，不能互相割裂。在备课时，如果从知识教学来立意备课，就是在完成知识教学过程中，采用适当教学方法，达成能力与方法目标，达成情感目标。不同类型的知识，应该有不同的教学方法。仅仅强调学生的体验，强调“悟”，课堂上仅有教师的讲授，灌输是不够的，也是不科学的;反之，仅有学生大量的“活动”，而没有学生的“感悟”，那也谈不上真正意义上的学习。
2、学生的课堂参与重在思维参与。学生是学习的主体，课堂学习中，学生应该是主角。新课程理念也非常强调这一点，但我们应该如何理解学生的主体地位和学生的课堂参与。新课程需要教师改变许多做法：在设计学生活动这个环节中，培养学生的思维能力，应该是课堂教学永恒的主题之一。学生在课堂中学习，它的主体地位体现在三个方面：一是学生注意力参与。没有注意，就没有学习，注意是学习的门户。教师应该想尽办法紧紧抓住学生的注意力，让学生能尽可能运用多种学习方式进行学习，能调动多种感官参与学习。二是学生思维的积极参与。问题的创设需要考虑学生思维的深度、广度、厚度和穿透力，这样学生才能积极高效思维。第三是学生的情感体验。如果说探究指向问题的解决，体验则指向学生心灵的感悟，在组织教学中要注意不能为追求学习气氛的活跃而放弃“灵魂”。
三、对自己实施新教材的几点具体打算：
为了适应新课程改革，作为教师我要深入的思考如何能使学生成为课堂的真正主人，快乐的学习，获得轻松、愉快、成功的情感体验及提高学生的科学素养。因此，我要求自己：
首先要从教材本身出发，分析新教材的功能，与老教材进行对比，了解新教材的多样性和全面性，积极研发适合自己学生的校本教材。
其次，在教学过程中要转变教学观念，不断更新教学模式，完善教学手段，拓宽教学思路，发挥自己的教学特色，紧跟新课程改革的步伐。
最后，引导学生转变原有的学习方式，从依赖性学习向独立性学习转变，从孤立性学习向合作学习转变，从封闭式学习向开放式学习转变。
九年级化学教案教学反思篇三
;最新精品
最新人教版初中九年级化学下册
第八单元
优
秀
教
学
设
计
（全单元完整版含教学反思）
前言：
该教学设计（教案）由多名国家特级教师根据最新课程标准的要求和教学对象的特点精心编辑而成。实用性强。高质量的教学设计（教案）是高效课堂的前提和保障。
（最新精品教学设计）
第八单元金属和金属材料
1.了解金属的物理特征,能区分常见的金属和非金属;认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用.
2.知道常见的金属(铁、铝、铜)与氧气的反应;初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应,以及与部分盐溶液的置换反应,能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题;能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单的判断,并能解释日常生活中的一些现象.
3.知道一些常见金属(铁、铝)等矿物;了解从铁矿石中将铁还原出来的方法.
4.了解常见金属的特性及其应用,认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性;知道生铁和钢等重要的合金;知道废旧金属对环境的污染,认识回收金属的重要性.
5.会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算.
6.了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法.
1.通过对生活中常见的一些金属材料选择的讨论引导学生从多角度分析问题.
2.通过金属活动性顺序探究实验,让学生进一步学习和运用探究性学习方法.
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.
2.引导学生主动参与知识的获取过程,学习科学探究的方法,培养学生进行科学探究的能力.
3.通过废旧金属对环境的污染,让学生树立环保意识.认识金属资源保护的重要性,让学生产生金属资源短缺的危机意识.
本单元在初中化学《新课程标准》内容中:身边的化学物质——金属与金属矿物、物质的化学变化——认识几种化学反应(置换反应等)、金属活动性顺序及有关含杂质物质的化学方程式的计算,主要围绕金属的性质、冶炼、防锈蚀、回收与利用等内容呈现学习情境和素材,强调学生从生产、生活中发现问题并获取信息,强调学生通过探究性学习获取知识.本单元是教材中首次出现系统研究和认识金属及合金的性质、冶炼、金属保护和用途
等内容.通过前几单元的学习,学生对物质的组成及表示方法、质量守恒定律、化学方程式等基础已经有了一定的了解,对化学实验等探究性学习活动已经有了一定的实践体验.在此基础上安排了本单元内容,既能使学生用化学用语描述物质的性质和变化,又能让学生进一步学习和运用探究学习的方法.
本单元金属材料的知识是从学生比较熟悉的生活用品引入,学生比较感兴趣,但仅是一些零散的感性认识.在物理科学中学生已经知道了一些金属的知识,因此可以在学生已有的经验和知识基础上学习合金的概念.通过课题1的学习,学生对金属有了进一步的了解,从生活的视角上升到课题2学科的视角,如金属的化学性质,不同金属与氧气反应但条件不同,与酸反应但速率不同,接着又引出金属活动性顺序.进一步培养学生归纳、整理、设计实验的能力.接下来又从学科的角度上升到课题3社会的角度,从日常生活中所见的钢铁锈蚀、金属的污染等现象到金属的冶炼、防护、保护、回收等,让学生意识到合理利用金属资源、金属材料与人类进步和社会发展的关系.
“课题1金属材料”分为两部分.第一部分以许多日常生活用品是用金属材料制成的引入,说明金属材料包括纯金属和合金两类,并重点介绍金属的物理性质.由学生根据金属的性质讨论其用途,最后得出物质的性质决定用途.第二部分介绍合金,通过实验与讨论比较合金与纯金属在性质方面的差异,并根据这些差异得出合金的用途更为广泛的结论.为拓展学生视野,教材还特意介绍了很有前途的金属钛及新型高科技合金——形状记忆合金,教师应充分运用这些材料.在教学过程中通过展示金属制品、金属制品的图片,让学生感受金属材料与人类生活及社会发展的关系,认识到金属材料对社会进步起到的重要作用.通过表8-1、8-2,及实验8-1让学生知道合金的性能、用途的优越性.通过教材4页资料卡片及7页化学·技术·社会增强学生的求知欲望.通过互动讨论,让学生明白:物质的性质在很大程度上决定物质的用途.但是不是唯一的决定因素,还要考虑价格、资源、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因素.通过家庭小实验——淬火和回火,培养学生的动手能力.
“课题2金属的化学性质”具体内容主要有常见金属的三点化学性质及置换反应的定义.本课题是在原有知识的基础上对金属的化学性质进行较为深入、系统的学习,这样使元素和化合物知识更加完整.它侧重于对金属活动性顺序的理解和能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题,使学生在获得知识的同时,解决实际问题的能力也得到提高,而且学好本课题也能为以后学习酸、碱、盐打下良好的基础.
“课题3金属资源的利用和保护”是在大家熟悉了金属和金属材料的用途以及金属的化学性质的基础上,通过引入大量的照片、资料介绍了地球上和我国的金属资源情况、铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算、金属的腐蚀和防护等,既有知识、技能方面的内容,又有保护环境意识和节约资源意识等情感领域的内容.突出的三个知识点:铁的冶炼、有关化学方程式计算中的杂质问题计算以及金属资源的保护.在金属资源的保护这一知识点中,重点是有关铁的锈蚀以及防护的“探究与讨论”内容.
【重点】
1.铁、铝、铜等金属和合金的重要性质和用途.
2.金属活动性顺序.
3.有关化学方程式计算中的杂质问题计算.
4.铁锈蚀的条件及其防护,培养学生合理利用金属资源的意识.
【难点】
1.对金属活动性顺序的初步探究.
2.对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究.
3.有关化学方程式计算中的杂质问题计算.
要注意从日常生活和生产中选取学生熟悉的素材,要让学生从金属的用途中学习金属的物理性质;从耐高温、高强度金属材料的应用,学习合金的知识;从日常所见的钢铁锈蚀现象学习金属的防护.通过本单元金属的化学性质、金属的锈蚀和防护探究性实验的学习更进一步提高学生的设计能力.在教学中注意对学生进行书写化学方程式的技能训练,学会用定量的方法研究化学反应中的质量关系.
在“课题1金属材料”的教学中,课前可以安排学生收集一些常见的金属材料,由实物或事实入手,使学生认识金属材料与日常生活以及社会发展的关系,并进而引入对金属的物理性质的教学.采用“基本问题驱动——对比实验——收集整理数据——分析做出结论——解释基本问题”的探究形式,探讨“为什么目前纯金属只有90余种,但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种?”这一基本问题,使学生认识物质组成的改变是其性能发生改变的重要依据.
“课题2金属的化学性质”可采用以下的教学过程和手段:通过家庭实验粗略感悟不同金属活泼程度不同.再通过教师的镁条、铝箔、铁丝等在氧气中燃烧的实验进一步加深学生的感性认识,并比较得出几种金属的活泼性顺序.通过学生的活动与探究,引导启发学生学习研究问题可以通过多角度、多侧面的方法.教师要引导学生做好实验,借助第五单元学习的铁与硫酸铜反应的知识,引导学生完成铁与硫酸铜、铝丝与硫酸铜、铜丝与硝酸银、铜丝与硫酸铝的实验.通过归纳上述化学反应方程式中各反应物和生成物的类别特点,得出置换反应的概念,并通过有关对习题的讨论和分析,让学生感受金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中的重要作用,并知道金属活动性顺序可以作为有关金属能否在溶液中发生置换反应等的判断依据.可以通过对一些实例和习题的讨论和分析进行归纳,也可以结合课题2的复习和小结进行归纳.
“课题3金属资源的利用和保护”可通过展示金属矿物的图片,让学生了解金属在自然界存在的两种形态.通过介绍我国冶铁的历史,引出与生产实际相联系的冶铁原理以及含杂质物质的有关计算.可以结合地理课的有关内容,鼓励、发动学生主动查找有关资料,如矿物标本、实物照片、图表、有关的文字描述等,可在课内外交流.通过展示生锈的图片及铁的锈蚀条件探究实验(此实验要在课前一周准备),让学生感受到金属锈蚀所造成的经济损失,并鼓励学生开动脑筋设计出多种方案,并进行实验,同时做好观察记录.然后由小组汇报实验情况,以及探究的结果,并从中引导学生分析归纳铁生锈的条件、防锈的方法.通过金属用途的图片及书中提供的矿物可供开采的年限图片及其他途径得到的资料和教师提供的图片,增强金属资源的危机意识.自然过渡到如何保护和回收废旧金属.
化学方程式计算中的杂质问题计算是一类在实际生产中具有重要意义的计算,讨论这一类计算题的解法时,关键是归纳出解题思路:即有关化学方程式的计算都是纯物质的计算,要把含杂质物质的质量换算成纯净物的质量.可以视情况进行课堂练习,当堂讨论和评析一些错误的解法以及出现错误的原因,以加深学生的理解.
本单元有一个实验和三个探究活动.教材5页实验8-1建议变成学生的活动探究实验(分小组).请学生根据给定的不同材料,分别进行探究活动,最后小组交流汇报得出金属的物理性质.
关于“探究金属活动性顺序”的实验建议:课前发给每人一小条镁,让学生从家中找铝片、铜片和黄金(有条件)并用砂纸把金属打磨光亮(黄金除外),然后放在敞口的盒子中,每天观察并做好记录,上课带来.通过不同金属光泽的变化,粗略感悟不同金属的活动性差异.再增补镁条、铝箔、铁丝等在氧气中
燃烧的实验,建议教师来做,需要氧气的量很大,再次加深学生的感性认识.关于金属与酸的反应,要提醒学生,实验前要把几种金属表面的氧化膜用砂纸磨去,向装有金属的试管中倒酸时要注意加入金属的顺序,按铜?铁?锌?镁顺序加入,这样更便于观察比较,得出正确的
结论.铜树和银花的实验,老师要课前准备好,分组实验时要提醒学生注意除去金属表面的氧化膜及反应的时间.
日常生活及生产中金属与酸及盐等物质接触(如船舶业、建筑业、家庭厨房中的金属锈蚀等)造成的锈蚀现象是不容忽略的.通过“探究铁钉锈蚀条件”实验,学生应能得出导致铁锈蚀的因素是:水、氧气同时存在.酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀.既得出了铁生锈的条件同时又体现出锈蚀的速度.
单元复习教案1课时
课题1金属材料
1.认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系.
2.了解常见金属的物理性质及合金的特点.
3.了解物质的性质与用途的关系.
1.学习运用观察、实验等方法获取信息.
2.学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工.
1.进一步培养学生对生活中化学现象的好奇心和探究欲,激发学生学习化学的兴趣.
2.树立事物是相互联系的观点,逐步形成合理使用物质的观念.
【重点】
1.金属材料的物理性质.
2.物质性质与用途的关系.
【难点】
1.培养学生运用探究方法得出相关结论的能力.
2.提高学生综合分析问题的能力.
【教师准备】金属制品(如别针、铝箔、铜丝、水龙头等)、金属制品的挂图(如自行车、汽车、轮船等)、铁架台(带铁圈)、铁片、酒精灯、绿豆粒大小的焊锡、锡、铅、火柴等.
【学生准备】大小形状相同的铁片、铜片、铝片,干电池,小灯泡,导线,酒精灯,火柴,砂纸,黄铜,与钛有关的资料和新型合金的资料.
导入一:
【展示】金属制品(如铝箔、水龙头等)和金属制品的图片(如别针、自行车、铜丝等).
【介绍】以上这些实物或图片中的物质都是由金属材料制成的.金属材料包括纯金属以及它们的合金.
【设问】看到这些实物或图片,你想到了什么?
【学生发表感想】
1.想到金属与人类的生活、生产关系密切.
2.感觉到金属在各个领域都有广泛的用途.
3.想知道它们是由什么金属制成的.
4.想知道制造不同的金属制品根据什么选用金属.
导入二:
【展示】资料一:1912年,英国斯科特探险队的船只,在去南极的途中,因天气十分寒冷,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.原来装煤油的铁桶是用锡焊接的,而锡却莫名其妙地化为乌有了.
资料二:1867年冬天,俄国彼得堡海军仓库的大批锡砖,一夜之间不翼而飞,留下了泥土一样的灰色粉末.你能猜出产生事故的原因吗?
【解释原因】锡在温度低于-18 ℃时,体积就会骤然膨胀,原子间空隙加大.如果温度下降到-33 ℃,这种变化就会像传染病一样迅速蔓延,使整块的锡很快变成粉末,这种现象人们称为“锡疫”.
导入三:
【展示】
“辽宁号”航空母舰,是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机歼15飞机的航母,制造航空母舰和歼15飞机使用大量合金材料(如铁合金、铜合金和钛合金等).你了解这些金属的知识吗?
一、几种重要的金属
【思考讨论】人类在使用铁、铝和铜金属材料的过程中,有什么时代的特点?
【交流】铝的利用要比铜和铁晚得多,那仅仅是100多年前的事情.但由于铝的密度
【探究内容】请学生取三块同样大小的铜片、铝片和铁片,进行探究.小组确定研究方案,从光泽、硬度、导电性、导热性、延展性、熔点等多方面进行比较.
【实验步骤】
1.观察它们的颜色和光泽.然后用细砂纸打磨,再观察它们的颜色和光泽.
2.感觉一下它们的质量大小,由此判断它们的密度大小.
3.试试它们是否容易弯曲、折断,并感觉一下它们的硬度.
4.用手拿着金属片的一端,在酒精灯上方烘烤它的另一端(注意:时间不要长,防止烫伤),试试它能不能传热.
【学生活动】学生动手实验,教师巡视.
【思考讨论】
1.常温下,是不是所有的金属都是固体?
2.金属用砂纸打磨前后,其颜色和光泽是否相同?这说明了什么?
3.金属有哪些共同的物理性质?金属的这些物理性质完全相同吗?请举例说明.
【交流】大多数金属常温下为固态(除汞外),有颜色和光泽,有良好的导电性、导热性和延展性,熔点较高,密度、硬度因金属的不同而不同.
【教师总结并板书】
1.金属的共同物理性质:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
2.金属的特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
[设计意图]培养学生自主学习的能力、动手能力和创新能力.
【设问】物质的性质和用途之间又有什么关系呢?
导电性逐渐减弱
密度逐渐减小
熔点由高到低
硬度由大到小
【教师提问】所提供的信息,分组讨论以下问题.
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制?
2.银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制的话,可能会出现什么情况?
4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?
【学生活动】学生分组讨论后,由小组代表到前面陈述讨论结果,其他小组可宣布自己的不同答案.
【展示和交流】
1.因为铁的硬度比铝大.
2.银在自然界中的储量少,价格昂贵,故一般不用银而用铜制电线.
3.因为钨的熔点是3410 ℃,而锡在不到300 ℃时就会熔化,而且钨的电阻率大,发光能力强,能使灯泡更亮.如果用锡制灯丝,则灯丝易断.
4.铬是硬度最大的金属,镀在铁制品表面既美观,又能延长铁制品的使用寿命.如果镀金则会增加成本,且不耐用,长时间使用后金磨损脱落,则铁又会生锈而缩短水龙头的使用寿命.
【思考讨论】根据以上讨论结果并结合实际思考物质的性质是否是决定其用途的唯一因素?如若不是,你认为还需考虑哪些因素?
【学生活动】小组讨论,并交流讨论结果.
【教师总结并板书】物质的用途主要由物质的性质决定,还需考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否容易回收利用和对环境的影响等.
[设计意图]让学生通过讨论、比较,归纳出物质的用途与哪些因素有关.体现知识的应用性,联系社会,联系生活,增强学生用化学知识服务生活的意识.
【教师】我们知道,在一切比赛中,当冠军的感觉都是最好的.那么,哪些金属能获得如此殊荣呢?请大家看资料.
【展示】金属之最:
地壳中含量最高的金属元素——铝
人体中含量最高的金属元素——钙
目前世界年产量最高的金属——铁
导电、导热性最好的金属——银
硬度最高的金属——铬
熔点最高的金属——钨
熔点最低的金属——汞
密度最大的金属——锇
密度最小的金属——锂
你能很快记住它们吗?
【学生活动】学生记忆金属之最.
【比一比,赛一赛】以小组为单位,分小组互相提问金属之最.比一比,赛一赛,看谁是冠军.
[设计意图]增强化学课堂的趣味性、知识性.
【小结】通过本节课我们知道,金属的物理性质主要包括颜色、光泽、熔点、沸点、硬度、密度、延展性、导电性、导热性等;金属的物理性质可决定金属的一些用途,但这不是唯一的决定因素,即同时还要考虑经济、环境、资源、美观等方面的问题.这也启示我们在看待任何问题时,都不应是孤立的、片面的,而是要从大局出发,权衡利弊,然后再做决定.
【教师】引导学生通过观察图片、阅读课文等了解人类发现金属、认识金属、使用金属的历史,利用学生的生活背景,让学生说出日常生活中接触到的金属制品.
【学生活动】在教师指导下学生观察图片、有目的地查阅资料,展示收集到的金属制品,如:铜钱、硬币、纪念章等.
【交流】
1.铜和铁是人类使用较早的金属,我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器,春秋战国时期就会冶铁和炼钢.
2.铝的利用要比铜和铁晚得多,仅仅是100多年前的事情.但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能,现在世界上铝的年产量已超过了铜,位于铁之后,居第二位.
丝.①观察它们的颜色、状态;②用力试试是否可以弯曲、折断;③用小刀割一下;④用铁锤锤一下;⑤用酒精灯加热;⑥用电池、小灯泡测试它们的导电性.
[设计意图]培养学生实验、观察、归纳总结和语言表达的能力,实事求是的科学态度,激发学生的学习兴趣,领悟科学探究的方法,从中获得成功的喜悦.通过合作学习的方式,培养学生的合作意识和与人交流的方法.
【教师】指导学生阅读课文,了解金属共同的物理性质和部分重要金属的特性.
【学生活动】阅读教材第2~3页.讨论,总结出金属的物理性质.
【教师总结并板书】
1.金属的共同物理性质:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
2.金属的特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
【交流】让每组的学生代表说出实验和讨论的结果,其他同学补充.
[设计意图]培养学生的自学能力、阅读能力和归纳能力.
【展示】讨论题:
1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制?
2.银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?
3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制会出现什么情况?
4.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?
【学生活动】 学生分组讨论,然后代表陈述讨论、交流结果,其他同学作补充.
[设计意图] 通过讨论,让学生明白物质的用途与其性质有密切的联系,得出“物质的用途是由其性质决定的”这一重要结论.
【提问】 结合你在生活中看到的其他现象回答:物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素?
【教师总结】 物质的性质决定物质的用途,但这不是唯一的决定因素,在考虑物质的用途时,还需要考虑价格、资源、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.
[设计意图] 培养学生理论联系实际的求实态度. 二、合金
【思考讨论】 生活中常用的铁制品有哪些?钢和生铁的性能有什么区别? 【交流】 铁钉、铁锅、铁锨.钢的性能比生铁好. 【阅读】 见教材第4页关于合金的第一段,填写下表.
【归纳】 [设计意图] 体现知识的应用性,联系社会,联系生活.培养学生用化学知识服务生活的意识.在应用中更深刻地领会知识.
【展示】 讨论:建筑物的防盗门及防盗网为什么常用不锈钢制造呢?
【实验】 教材5页实验8-1,划痕法比较黄铜和铜、硬铝和铝的硬度.按照图示分别实验.
【交流】
不同,合金的硬度一般大于其
组分金属的硬度
【展示】讨论:你知道合金材料有哪些优良的物理性能吗?
【学生分析与小结】合金的很多性能与组成它们的纯金属不同,使合金更适合于不同的用途.比如硬度更大、熔点更低、加工更方便,并且改变了颜色、密度、韧性、耐磨性、导热性、导电性以及延性、展性等等.
【板书】常见合金的主要成分、性能和用途.
【讨论】分组讨论下表,合金和纯金属在性能上有什么不同?
纯金属合金
铅镉铋锡焊锡武德合金
熔点
/℃
327 321 271 232 183 70
启示合金的熔点不同于其组分金属的熔
点
【启示】焊锡主要用于焊接金属等;武德合金(组成金属的质量分数分别为:铋50%、铅25%、锡13%和镉12%)可用于制电路保险丝等.合金的性能与组成它们的纯金属不同,比如合金的熔点一般小于组成它的纯金属;通过改变组成和含量,可以使合金具有许多良好的物理、化学和机械加工性能,适合于不同的用途等等.
[设计意图]通过对实验现象的分析,培养学生的比较、分析和归纳能力.
【展示】学生观看幻灯片上的图片并聆听老师讲解.
【学生展示】课前查阅有关“未来金属——钛和钛合金”的资料(钛合金的广泛应用、优良性能、发展前景……).钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料,钛合金与人体有很好的“相容性”,因此可用来制造人造骨等.
思路二
教师活动学生活动设计意图【引入】通过对金属物理性
质的学习,我们了解到要满足各
种不同的需要,仅用纯金属是不
够的.为此,人们在生产实践中制造出了许许多多的具有特殊性能的“新型金属材料”——合金. 学生聆听老师讲解.
从生活入手,从学
生已有的经验出
发,符合新课程理
念.
阅读教材4~5页,并提出问题: 1.生铁与钢的组成和性能有什么不同?
2.什么是合金?常见的合金有哪
【联想应用】下列物品可以用哪种合金来制造,并说明理由.
(1)外科手术刀;(2)防盗门;(3)门锁;(4)自行车支架;(5)硬币;(6)飞
【讲解】人类使用金属最早
是从铜开始的,后来进入铁器时
代,铝的使用才近百年的历史,钛
和钛合金是21世纪最重要的金
属材料,那么未来会以哪种金属
材料为主呢?这需要同学们去研
究、创造(重点突出钛合金在生
物医学材料上的应用,并介绍形
状记忆合金.)
的信心.
[知识拓展] 生铁与钢的比较:
一般地说,含碳量在2%~4.3%的铁的合金叫做生铁.生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可锻.根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种.
一般地说,含碳量在0.03%~2%的铁的合金叫做钢.钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、压延,也可以铸造.钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类.碳素钢就是普通的钢.合金钢也叫特种钢,是在碳素钢中适当地加入一种或几种如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的.合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能.
金
1.(2015·北京中考改编)下列材料属于合金的是( )
a.玻璃
b.活性炭
c.生铁
d.陶瓷
解析:玻璃属于无机非金属材料;活性炭属于非金属;生铁是铁的合金;陶瓷属于无机非金属材料.故选c.
2.下列图示材料属于合金的是( )
解析:纯硅是纯净物,故a 不是合金;青铜是铜锡合金;青花瓷器是用无机非金属材料制成的,c 不是合金;汉白玉的主要成分是碳酸钙,是用无机非金属材料制成的,d 也不是合金.故选b.
3. )
金属或 合金 导电性
(以ag 的
导电性为100作为
标准)
密度 (g ·cm -3
) 硬度(以
金刚石
的硬度
为10
作为标
准
)
a 99 8.92 3
b 35 3.56 8.9
c 61 2.70 2.9
d 17 7.86 4.5
解析:a 的导电性好,更适合制作导线.b 的硬度较大,密度适中,适合制作门窗.d 的密度较大,制作门窗会较重.c 的硬度太小,不适合制作门窗.故选b.
4.人们常说的“五金”是指“金、银、铜、铁、锡”,根据所学知识判断,不能与盐酸反应的金属是 (填名称).世界上常用黄金作金融储备、货币等,其原因是 .黄铜是铜锌合金,其硬度比纯铜 (填“大”“小”或“相同”).
解析:考查金属的性质和用途.故答案为:
金、银、铜;金的储量小、性质稳定、价格高;大.
课题1 金属材料
一、几种重要的金属 1.金属的物理性质
共性:有光泽、能导电、能导热、能弯曲、有延展性.
特性:大部分金属呈银白色,而铜呈紫红色、金呈黄色.大部分金属是固体,而汞是液体.金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大.
2.金属的物理性质与用途 性质决定用途. 二、合金
常见合金──生铁和钢.
常见合金的主要成分、性能和用途.
一、教材作业 【必做题】
教材第8页练习与应用的3、4、6题.
教材第8页练习与应用的1、2、5题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.(2015·宜昌中考)下列物质中,不属于合金的是 ( )
a.不锈钢
b.氧化汞
c.黄铜
d.生铁
2.下列生活用品用金属材料制作而成的是( )
3.下列说法正确的是( )
a.铝是人类最早利用的金属
b.铜是目前世界年产量最高的金属
c.大多数金属元素在自然界中以单质形式存在
d.日常使用的金属材料大多数是合金
4.(2015·厦门中考)夏天防雷电,远离金属.这是因为金属具有( )
a.导电性
b.导热性
c.延展性
d.光泽
5.下列关于合金的说法正确的是()
a.合金不属于金属材料
b.合金的硬度一般比各成分金属硬度大
c.合金属于金属单质
d.多数合金的熔点高于组成它的成分金属
6.金属材料的性质在很大程度上决定了它们的用途.下列说法中不正确的是( )
a.不锈钢抗腐蚀性好,常用于制造医疗器械
b.铁具有良好的导热性,可以用于制造炊具
c.铝合金轻而坚韧,可作汽车、飞机和火箭的材料
d.铅锑合金的熔点较低、电阻率较大,常用于制成发热体
【能力提升】
7.(2015·佛山中考节选)金属及合金是重要的工业及建筑材料,某些金属离子是人体不可或缺的元素.下表是a、b
(1)三种金属中最不适宜作导线的是(a而选用金属b,主要原因是.
(2)c的合金通常可以做菜刀、锤子等,其合金的硬度5(填“”“”或“=”).
8.将炉甘石(znco3)、赤铜(cu2o)和木炭粉混合后加热到约800 ℃,得到一种锌和铜的合金——黄铜,外观似黄金但质地坚硬.(提示:znco3zno + co2↑)
(1)黄铜是金属材料吗? (填“是”或“不是”).
(2)写出其中赤铜和木炭粉反应的化学方程式: .
【答案与解析】
1.b(解析:不锈钢属于铁的合金;氧化汞是金属氧化物;黄铜是铜的合金;生铁是铁的合金.故选
b.)
2.b(解析:不锈钢是一种常见金属材料,是铁的合金.)
3.d(解析:a项,人类使用金属的先后顺序是铜、铁、铝;b项,目前世界年产量最高的金属是铁;c项,只有少量金属如金、银在自然界中以单质形式存在,大多数金属以化合物形式存在;d项,由于合金有着比金属更优异的性能,日常使用的金属材料大多数是合金.)
4.a
5.b(解析:a项,金属材料包括纯金属和合金;b项,合金的硬度一般比各成分金属硬度大,例如黄铜的硬度大于它的成分金属铜和锌;c项,合金是金属和金属或者金属和非金属加热熔合而成的有金属特性的物质,是混合物;d项,多数合金的熔点低于组成它的成分金属,例如焊锡的熔点低于它的成分金属铅和锡.)
6.d(解析:d项铅锑合金熔点低,不适宜制成发热体.)
7.(1)c;高压输电线一般需横截面积较大的导线,且架设较高(现在也有部分走地下),故用导电性较好、密度较小的金属b而不用金属a (2)(解析:(1)金属c的导电性最差,最不适宜作导线;高压输电线不用金属a而选用金属b,主要原因是金属b的密度小;(2)金属制成合金后,硬度会增大,故其合金的硬度5.)
8.(1)是(2)2cu2o + c4cu+co2↑(解析:(1)黄铜是铜和锌的合金,是金属材料.(2)木炭在高温下有还原性,可以夺取金属氧化物中的氧使其还原为金属. )
以学生自主探究解决金属材料的课题为中心,引导学生从故事化的教学情境入手,由学生提出探究目的和方案,并用交流、实验、设计、辩论等方式,得出如何区分常见的金属和非金属以及金属物理性质与用途的关系,由学生熟悉的几种金属材料的应用,自然过渡到探究合金的相关知识,教学环节既生动真实又可行,符合学生的认知规律和探究性学习要求.学生的自主活动充分,参与面广、参与程度深;教师在多样化的教学方式下,于潜移默化中引领学生转变学习方式;多次、适时应用sts渗透教育,使学生体验到学习化学的价值和乐趣.
改进建议:
1.课前可以由学生收集一些常见的金属材料,由实物或事实入手,使学生认识金属材料与日常生活以及社会发展的关系,并进而引入对金属的物理性质的教学.
2.认真做好教材5页实验8-1,使学生认识物质组成的改变是其性能发生改变的重要依据,也是为什么目前纯金属只有90余种,但由这些纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达几千种的原因.
练习与应用(教材第8页)
1.(1)①②④(2)延展(3)导电
2.(1)不正确.(解析:地壳中含量最高的金属元素是铝.) (2)不正确.(解析:钢是铁的合金.) (3)正确.
3.1元硬币是钢芯镀镍合金制造的;5角硬币是钢芯镀铜合金制造的;1角硬币是不锈钢制造的.这些合金有色泽好、抗腐蚀、硬度大等性质.
4.(1)外科手术刀:不锈钢,因为其抗腐蚀性好. (2)防盗门:锰钢,因为其硬度大. (3)门锁:黄铜,因为其强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀. (4)自行车支架:锰钢,因为其韧性好、硬度大.(解析:利用合金优良的性能,答案合理即可.)
5.该金属可能的用途有:制作机器零件、火箭、飞机、轮船、电线、电缆、化工和通讯设备等.(解析:物质的性质决定其用途.)
6.解:0.013 g二氧化碳中碳元素的质量为0.013 g××100%≈0.0035 g,所以此钢样中碳的质量分数为×100%≈0.32%.
1.秦铜之冠——秦陵铜车马
秦陵铜车马出土于秦始皇陵西侧20米处,1980年局部试掘铜车马坑时,在一木椁内出土一前一后纵置的两辆大型铜车马,出土时已残破,经修复后恢复原状.
铜车马主体为青铜所铸,一些零部件为金银饰品.各个部件分别铸造,然后用嵌铸、焊接、黏接、铆接、子母扣、纽环扣接、销钉连接等多种机械连接工艺,将众多的部件组装为一体.通体彩绘,马为白色,彩绘时所用颜料均为用胶调和的矿物颜料,利用胶的浓度塑造出立体线条.车、马和俑的大小约相当于真车、真马、真人的二分之一.它完全仿实物精心制作,真实地再现了秦始皇帝车驾的风采.
秦代的金属加工技术辉煌的成就在秦陵铜车马的制造上集中体现出来.秦陵铜车马共有三千多个零件,秦代工匠巧妙地运用了铸造、焊接、镶嵌、销接、活铰连接、子母扣连接、转轴连接等各种工艺技术,将此结合为一个整体,达到了非常高的水平.特别是一、二号车的伞盖,其厚度仅0.1~0.4厘米,而面积分别为1.12和2.3平方米,整体用浑铸法一次铸出,即使在今天,要铸成这么大而薄、均匀呈穹隆形的铜件也非易事.
至今,铜车马上的各种链条仍转动灵活,门、窗开闭自如,牵动辕衡,仍能载舆行使.秦陵铜车马被誉为中国古代的“青铜之冠” .
2.探究:铁片与铁粉颜色不同的原因
问题:铝粉具有银白色的光泽,常用来做涂料(俗称银粉、银漆),保护铁制品不被腐蚀,而且美观,但一般金属粉末的颜色为黑色,为什么金属在粉末状时的颜色是黑色呢?
实验:
实验一:取一块铁片,用细砂纸打磨表面,用滤纸(或软布)擦拭后,观察铁片的颜色;观察实验室里的铁屑样品颜色.
实验二:取一小块玻璃残片,观察其颜色.将玻璃小心敲碎(注意保护好眼睛),观察玻璃屑的颜色.
根据以上实验探究,结合你学过的物理光学知识,解释玻璃屑颜色不同于玻璃片的原因.推测铁粉颜色与铁片颜色不同的原因.
3.特种合金
目前工业上应用的合金种类数以千计,现只简要地介绍其中几大类.
(1)耐蚀合金
金属材料在腐蚀性介质中所具有的抵抗介质侵蚀的能力,称金属的耐蚀性.研究表明,耐蚀性高的金属通常符合下列一个或几个条件:
①热力学稳定性高的金属.通常可用其标准电极电势来判断,其数值较正者稳定性较高;较负者则稳定性较低.耐蚀性好的贵金属,如pt、au、ag、cu等就属于这一类.
②易于钝化的金属.不少金属可在氧化性介质中形成具有保护作用的致密氧化膜,这种现象称为钝化.金属中最容易钝化的是ti、zr、ta、nb、cr和al等.
③表面能生成难溶的腐蚀产物保护膜的金属.这种情况只有在金属处于特定的介质中才出现,例如,pb和al在浓h2so4中,fe在h3po4溶液中,mo在盐酸中以及zn在大气中等.
根据上述原理,工业上采用合金化方法获得一系列耐蚀合金,一般有相应的三种方法:
①提高金属或合金的热力学稳定性,即向原不耐蚀的金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素,使其形成固溶体以及提高合金的电极电势,增强其耐蚀性.如在cu中加au,在ni中加入cu、cr等,即属此类.不过这种大量加入贵金属的办法,在大量使用的工业结构材料中的应用是有限的.
②加入易钝化合金元素,如cr、ni、mo等,可提高基体金属的耐蚀性.在钢中加入适量的cr,即可制得铬系不锈钢.实验证明,在不锈钢中,含cr量一般大于13%时才能起抗蚀作用,cr含量越高,其耐蚀性越好.这类不锈钢在氧化性介质中有很好的抗蚀性,但在稀硫酸和盐酸中,耐蚀性较差,这是因为非氧化性酸不易使合金生成氧化膜,还对氧化膜有溶解作用.
③加入能促使合金表面生成致密的腐蚀产物保护膜的合金元素,是制造耐蚀合金的又一途径.例如,钢能耐大气腐蚀是由于其表面形成结构致密的羟基氧化铁[feo x·(oh)(3-2x)],它能起保护作用.钢中加入cu与p或p与cr均可促进这种保护膜的生成,由此可用cu、p或p、cr制成耐大气腐蚀的合金钢.
金属腐蚀是工业上危害最大的自发过程,因此耐蚀合金的开发与应用,有重大的社会意义和经济价值.
(2)耐热合金
这类合金又称高温合金,它对于在高温条件下的工业部门和应用技术领域有着重大的意义.
一般来说,金属材料的熔点越高,其可使用的温度限度越高.一般的金属材料都只能在500~600℃下长期工作,这是因为随着温度的升高,金属材料的机械性能显著下降,氧化腐蚀的趋势相应增大.能在高于700 ℃下工作的合金统称耐热合金.“耐热”是指其在高温下能保持足够强度和良好的抗氧化性.
提高钢铁高温强度的方法很多,从结构、性质的化学观点看,大致有两种主要方法:
一是增加钢中原子间在高温下的结合力.研究指出,金属中原子间的结合力,即金属键强度大小,主要与原子中未成对的电子数有关.从周期表中看,ⅵb族元素金属键在同一周期中最强.因此,在钢中加入cr、mo、w等的效果最佳.
二是加入能形成各种碳化物或金属间化合物的元素,以使钢基体强化.由若干过渡金属与碳原子生成的碳化物属于间隙化合物,它们在金属键的基础上,又增加了共价键的成分,因此硬度极大,熔点很高.例如,加入w、mo、v、nb可生成wc、w2c、moc、mo2c、vc、nbc等碳化物,从而增加了钢铁的高温强度.
提高钢铁抗氧化性的途径有两条:一是在钢中加入cr、si、al等合金元素,或在钢的表面进行cr、si、al合金化处理.它们在氧化性气氛中可很快生成一层致密的氧化膜,并牢固地附在钢的表面,从而有效地阻止氧化的继续进行.二是用各种方法在钢铁表面形成高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等耐高温涂层.
除上述铁基耐热合金外,利用合金方法,还可制得镍基、钼基、铌基和钨基耐热合金,它们在高温下具有良好的机械性能和化学稳定性.其中镍基合金是最优的超耐热金属材料,组织中基体是ni-cr-co的固溶体和ni3al金属化合物,经处理后,其使用温度可达
1000~1100 ℃.
(3)钛合金
钛是周期表中第ⅳb族元素,外观似钢,熔点达1672 ℃,属难熔金属.钛在地壳中含量较丰富,远高于cu、zn、sn、pb等常见金属.我国钛的资源极为丰富,仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中,伴生钛金属储量约达4.2亿吨,接近国外探明钛储量的总和.
纯钛机械性能强,可塑性好,易于加工,当钛中含有杂质时,特别是o、n、c等元素存在时,会提高钛的强度和硬度,但会降低其塑性,增加脆性.
钛是容易钝化的金属,且在含氧环境中,其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合.因此,钛在空气、水和若干腐蚀介质中都是稳定的.钛和钛合金有优异的耐蚀性,只能被氢氟酸和中等浓度的强碱溶液所侵蚀.特别是钛在海水中很稳定,将钛或钛合金放入海水中数年,取出后,仍光亮如初,远优于不锈钢.
钛的另一重要特性是密度小而强度高,其强度是不锈钢的3.5倍,铝合金的1.3倍,常用于制造性能优异的轻质合金.液态的钛能溶解几乎所有的金属,形成固溶体或金属化合物等各种合金.合金元素如al、v、zr、sn、si、mo和mn等的加入,可改善钛的性能,以适应不同
部门的需要.例如,ti-al-sn合金有很高的热稳定性,可在相当高的温度下长时间工作;以ti-al-v合金为代表的超塑性合金,可以50%~150%的伸长率加工成型,其最大伸长率可达到2000%.而一般合金的塑性加工的伸长率不超过30%.
由于上述优异性能,钛享有“未来的金属”的美称.钛合金已广泛用于国民经济各部门,它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料.船舶、化工、电子器件和通信设备以及若干轻工业部门中也要应用钛合金,如蒸汽涡轮叶片、深海压力容器、钟表、眼镜架、高尔夫球棒头等.
(4)磁性合金
材料在外加磁场中,可表现出三种情况:①不被磁场所吸引的,叫反磁性材料;②微弱地被磁场所吸引的,叫顺磁性材料;③强烈地被磁场吸引的,称铁磁性材料,其磁性随外磁场的加强而急剧增大,并在外磁场移走后,仍能保留磁性.金属材料中,大多数过渡金属具有顺磁性;只有fe、co、ni等少数金属是铁磁性的,fe、co、ni和某些稀土元素是金属中组成永磁材料的主要元素.目前使用的永磁合金有稀土─钴系、铁─铬─钴系和锰─铝─碳系合金.
磁性合金在电力、电子、计算机、自动控制和电光学等新兴技术领域中,有着日益广泛的应用.
4.形状记忆合金的应用
目前,形状记忆合金在电子、机械、能源、宇航、土木、汽车、医疗及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类:
(1)在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自由恢复到记忆的形状.自由恢复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器.美国航空航天局(nasa) 将ti2ni 合金板或棒卷成竹笋状或旋涡状发条,收缩后安装在卫星内.发射卫星并进入轨道后,利用加热器或太阳能加热天线,使之向宇宙空间撑开.血栓过滤器把ni2ti合金记忆成网状,低温下拉直,通过导管插入静脉腔,经体温加热后,形状变为网状,可以阻止凝血块流动.有人设想,利用形状记忆合金制作宇宙空间站的可展机构,即以小体积发射,于空间展开成所需的形状,这是很有吸引力的机构.
(2)强制恢复.强制恢复最成功的例子是sma管接头.事先把内径加工成比被接管外径小4% ,当进行连接操作时,首先把管接头浸泡在液态空气中,在低温保温状态下扩径后,把被接管从两端插入,升高温度,内径恢复到扩径前的状态,把被接管牢牢箍紧. 利用sma 制作的脑动脉瘤夹可夹住动脉瘤根部,防止血液流入,使动脉瘤缺血坏死.本田等人用ti2ni板制作的ag2tini复合夹满足小而轻、装卸简便等要求,效果良好. 此外,类似的用途还有电源连接器、自紧固螺钉、自紧固夹板、固定销、密封垫圈、接骨板和用于脊柱侧弯矫形的哈伦顿棒等.
(3)动力装置.有些应用领域,要求形状记忆元件在多次循环往复运动中对外产生力的作用.温度继电器和温度保持器、自动干燥箱、电子灶、热机、卫星仪器舱窗门自动启闭、自动火警警报器、热敏阀门、液氨泄漏探测器、煤气安全阀、通风管道紧急启动闸门、自动收进烟头的烟灰盒及人工心脏等都属于这种应用类型.1997年美国航空航天局(nasa) 的科学家利用ni-tisma驱动火星探测器上的太阳能电池挡板,加热sma,使其收缩,通过传动装置, 打开太阳能电池上的玻璃挡板,电池充电.充电结束后,偏置弹簧重新使挡板复位.挡板的有效开合可起到防尘的目的.
(4)精密控制.因为sma的相变发生在一定温度范围而不是某一固定温度点,我们往往只利用一部分形状恢复,使机械装置定位于指定的位置.微型机器人、昆虫型生物机械、机器人手抓及微型调节器、笔尖记录器及医用内窥镜都属于这一类.形状记忆合金用作机器智能人的执行器,集传感、控制、换能、制动于一身,具有仿真性好、控制灵活、动作柔顺、无振动噪声、易于结构微型集成化等优点.日本的日立公司已研制出具有13个自由度的能拣取鸡蛋的机器人.俄罗斯st1petersburg 机器人及控制技术学院在cu-al-ni基合金材料的研究基础上,研制出了拟人机械手,其手爪能移动200 kg的物体.该研究小组还给出了手爪的精确控制系统.医学上用到的具有多自由度能弯曲转入肠道内诊断疾病,进行手术的机器人也属于这一类型.
