Giáo án Bài 4: Vật liệu thông dụng và vật liệu mới | Công Nghệ 11 sách Cánh Diều

Ngày soạn: 24 tháng 09 năm 2024
Họ và tên giáo viên: Nguyễn Kim Thông
Tổ chuyên môn: Vật lí – Địa - Công nghệ
BÀI 4: VẬT LIỆU THÔNG DỤNG VÀ VẬT LIỆU MỚI TRONG CƠ KHÍ.
Môn học: Công nghệ cơ khí 11A (1; 3; 4; 6)
Thời gian thực hiện: 3 tiết (tiết 7, 8, 9) I. MỤC TIÊU:
1. Kiến thức: Sau khi học xong bài này, HS sẽ: Mô tả được tính chất, công dụng của
một số vật liệu cơ khí thông dụng, vật liệu mới. 2. Năng lực Năng lực chung: -
Năng lực tự chủ: Biết lựa chọn các nguồn tài liệu học tập phù hợp. -
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo: Xác định và tìm hiểu được các thông
tin liên quan đến vấn đề, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong bài học. -
Năng lực giao tiếp và hợp tác: Thực hiện tốt nhiệm vụ trong hoạt động nhóm. Năng lực riêng: -
Mô tả được tính chất, công dụng của một số vật liệu cơ khí thông dụng, vật liệu mới. 3. Phẩm chất -
Phẩm chất nhân ái: Có ý thức giúp đỡ lẫn nhau trong hoạt động nhóm để hoàn thành nhiệm vụ. -
Phẩm chất chăm chỉ: Chăm chỉ suy nghĩ, trả lời câu hỏi; làm tốt các bài tập. -
Phẩm chất trách nhiệm: Giữ trật tự, biết lắng nghe, học tập nghiêm túc.
II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Đối với GV: -
SGK, tài liệu giảng dạy, giáo án. - Máy tính, máy chiếu.
2. Đối với HS: SGK, vở ghi.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (15ph)
a) Mục tiêu: Giúp tạo tâm thế và gợi mở nhu cầu nhận thức của HS về vật liệu thông
dụng và vật liệu mới dùng trong cơ khí.
b) Nội dung: GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi mở đầu.
c) Sản phẩm: Dựa vào kiến thức của bản thân, HS thực hiện yêu cầu GV đưa ra.
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:
- GV yêu cầu HS thảo luận nhóm đôi trả lời câu hỏi mở đầu:
“Quan sát hình 4.1 và cho biết sản phẩm dưới đây được làm từ vật liệu gì”
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập: HS suy nghĩ câu trả lời cho câu hỏi mở đầu.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận: - HS trả lời câu hỏi Gợi ý:
Trục khuỷu động cơ làm từ thép; thân trụ trước cứu hỏa làm từ gang.
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện: GV đánh giá đáp án của các nhóm, trên cơ sở
đó dẫn dắt HS vào bài học mới - Bài 4. Vật liệu thông dụng và vật liệu mới dùng trong cơ khí.
B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI (90ph)
Hoạt động 1: Tìm hiểu một số vật liệu cơ khí thông dụng (45ph)
a) Mục tiêu: Giúp HS mô tả được tính chất, công dụng của một số vật liệu thông dụng.
b) Nội dung: HS đọc SGK và trả lời hoạt động, thảo luận nhóm xây dựng kiến thức bài mới.
c) Sản phẩm: Khái niệm, phân loại, đặc điểm các vật liệu cơ khí thông dụng: gang,
thép, hợp kim nhôm, hợp kim đồng, nhựa nhiệt rắn, cao su và đáp án các câu hỏi SGK.
I. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ THÔNG DỤNG 1. Gang
Gang là hợp kim của sắt và carbon với hàm lượng carbon lớn hơn 2,14 %. - Phân loại: ⚫
Gang xám: độ cứng thấp, dễ gia công cơ, dễ đúc, chịu nhiệt tốt → đúc bệ máy. ⚫
Gang trắng: Cứng và giòn, khó cắt gọt → luyện thép ⚫
Gang dẻo: độ đàn hồi tốt → các chi tiết nhỏ.
*Trả lời câu hỏi 1 SGK trang 18:
Tính chất của gang là: cứng, giòn, nhiệt độ nóng chảy thấp và dễ đúc
*Trả lời câu hỏi 2 SGK trang 18.
Gang được sử dụng để đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp, chịu tải trọng tĩnh và ít
chịu va đập, chịu mài mòn và ma sát như bệ máy, vỏ máy, bánh đai, bánh đà, vỏ hộp
số, các loại nồi, chảo,… 2. Thép
- Thép là hợp kim của sắt với carbon với hàm lượng carbon nhỏ hơn 2,14% - Phân loại: ⚫
Thép carbon: chỉ có Fe và C với cơ tính không cao, dễ bị ăn mòn hóa học → chi
tiết chịu tải trọng nhỏ. ⚫
Thép hợp kim: ngoài Fe, C còn có Cr, Ni, Mn,…nên độ bền, độ cứng, tính chịu
nhiệt tốt → chi tiết chịu tải trọng lớn.
*Trả lời câu hỏi 1 SGK trang 19:
Thép carbon có cơ tính không cao bằng thép hợp kim. Thép hợp kim có độ bền, độ
cứng, tính chịu nhiệt cao hơn thép carbon. Vì vậy mục đích sử dụng 2 loại thép này là khác nhau.
*Trả lời câu hỏi 2 SGK trang 19:
Một số sản phẩm làm từ
+ Thép carbon: ốc vít, trục, bánh răng, đục, dũa,…
+ Thép hợp kim: ổ bi, thước cặp, dao phay, dao tiện, xu páp, nồi hơi, dụng cụ y tế, nhà bếp,… 3. Hợp kim nhôm
*Trả lời câu hỏi 1 SGK trang 20:
Hợp kim nhôm có màu trắng bạc, khối lượng riêng nhỏ, tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao,
chống ăn mòn tốt, dẻo.
*Trả lời câu hỏi 2 SGK trang 20:
Một số sản phẩm cơ khí làm bằng hợp kim nhôm: vỏ máy bay, pít tông, vành bánh
xe, chân vịt tàu thủy, cửa, cầu thang, xoong, thìa,… 4. Hơp kim đồng - Phân loại: ⚫
Đồng thau: hợp kim của đồng với kẽm, chịu lực tốt; độ bền, độ dẻo và chống ăn
mòn cao → chi tiết máy dạng dống, tấm, thanh. ⚫
Đồng thanh: hợp kim của đồng với thiếc, nhôm, chì,… có độ bền, độ dẻo, độ
chống mài mòn ma sát cao → các chi tiết chịu mài mòn trong công nghiệp.
*Trả lời câu hỏi 1 mục I.4 SGK trang 21:
Tính chất của hợp kim đồng là có độ dẻo cao, khả năng chống ăn mòn tốt trong nhiều
môi trường, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt.
*Trả lời câu hỏi 2 mục I.4 SGK trang 21:
Chi tiết ống nối, bạc đỡ cần chịu lực tốt → đồng thau.
Chi tiết bạc lót, ổ trượt cần chống mài mòn ma sát cao → đồng thanh. 5. Gốm ôxít
*Trả lời câu hỏi mục I.5 SGK trang 21:
Gốm ôxít có độ bền nhiệt và độ bền cơ học rất cao nên thường được dùng làm đá mài, đĩa cắt.
Một số sản phẩm được làm bằng gốm ôxít mà em biết: đá mài, đĩa cắt,, vòng bi gốm oxit, gạch,… 6. Nhựa nhiệt rắn
- Nhựa nhiệt rắn là loại nhựa khi gia nhiệt sẽ rắn cứng, không có khả năng tái chế, có tính chất cơ học cao.
*Trả lời câu hỏi 1 mục I.6 SGK trang 22.
Nhựa nhiệt rắn được sử dụng để chế tạo các chi tiết như ổ đỡ, bánh răng vì nó có độ
bền, độ cứng cao và chịu được nhiệt độ cao hơn nhựa nhiệt dẻo.
*Trả lời câu hỏi 2 mục I.6 SGK trang 22.
Một số chi tiết máy được làm bằng nhựa nhiệt rắn mà em biết: băng tải, bánh xe, ổ đỡ, bánh răng, … 7. Cao su
- Cao su là loại vật liệu hữu cơ được tạo ra từ nhựa cây cao su hoặc được tổng hợp từ
than đá, dầu mỏ, khí đốt.
- Tính chất: đàn hồi, độ bền , độ dẻo cao, chịu mài mòn, chịu ma sát tốt.
→ dùng làm săm, lốp xe, băng tải, vòng đệm,…
*Trả lời câu hỏi mục I.7 SGK trang 22:
Các sản phẩm dây đai, vòng đệm được làm bằng cao su mà không làm bằng các vật
liệu khác vì cao su có tính đàn hồi, độ bền dẻo cao, chịu mài mòn, chịu ma sát tốt.
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:
- GV chia lớp thành 6 nhóm, yêu cầu các nhóm thực hiện các nhiệm vụ độc lập sau:
+ Nhóm 1: Tìm hiểu về gang: thành phần, phân loại và trả lời câu hỏi 1, 2 SGK trang 18.
1. Trình bày tính chất của gang.
2. Hãy kể tên một số sản phẩm hoặc một bộ phận của sản phẩm trong gia đình em làm từ gang.
+ Nhóm 2: Tìm hiểu về thép: thành phần, phân loại và trả lời câu hỏi 1,2 SGK trang 19.
1. Tính chất của thép carbon và thép hợp kim khác nhau như thế nào?
2. Kể tên một số sản phẩm được làm từ thép carbon và thép hợp kim mà em biết.
+ Nhóm 3: Tìm hiểu về hợp kim nhôm và gốm ôxít để trả lời câu hỏi 1, 2 SGK trang
20, câu hỏi mục I.5 trang 20.
1. Nêu tính chất của hợp kim nhôm.
2. Kể tên một số sản phẩm cơ khí được làm bằng hợp kim nhôm.
+ Nhóm 4: Tìm hiểu về hợp kim đồng: phân loại và trả lời câu hỏi 1, 2 mục I.4 SGK trang 21.
1. Nêu tính chất của hợp kim đồng.
2. Vì sao các chi tiết như ống nối, bạc đỡ được làm từ đồng thau, các chi tiết như bạc
lót, ổ trượt được làm từ đồng thanh?
+ Nhóm 5: Tìm hiểu về gốm ôxit: đặc điểm và trả lời câu hỏi mục I.5 SGK trang 21.
Vì sao đá mài, đĩa cắt thường được làm bằng gốm oxit? Kể tên một số sản phẩm
được làm từ gốm oxit mà em biết.
+ Nhóm 6: Tìm hiểu về nhựa nhiệt rắn: đặc điểm và trả lời câu hỏi 1, 2 mục I.6 SGK trang 22.
1. Vì sao nhựa nhiệt rắn được sử dụng để chế tạo các chi tiết như ổ đỡ, bánh răng?
2. Kể tên một số chi tiết máy được làm bằng nhựa nhiệt rắn mà em biết.
+ Nhóm 7: Tìm hiểu về cao su: sản xuất, tính chất và trả lời câu hỏi mục I.7 SGK trang 22.
Vì sao các sản phẩm ở hình 4.11 được làm bằng cao sư mà không phải bằng vật liệu khác?
- GV tổng kết về một số vật liệu cơ khí thông dụng.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS nghiên cứu SGK, thảo luận nhóm, thực hiện nhiệm vụ. - GV hỗ trợ, quan sát.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:
- Đại diện từng nhóm phát biểu kết quả hoạt động.
- HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện:
- GV nêu nhận xét, chốt lại kiến thức.
- GV chuyển sang nội dung tiếp theo.
Hoạt động 2: Tìm hiểu về một số vật liệu cơ khí mới (45ph)
a) Mục tiêu: Giúp HS mô tả được tính chất, công dụng của một số vật liệu thông dụng.
b) Nội dung: HS hoạt động nhóm tìm hiểu về tính chất, công dụng của một số vật
liệu mới và trả lời các câu hỏi trong SGK.
c) Sản phẩm: Đáp án các câu hỏi trong SGK về các vật liệu cơ khí mới.
II. MỘT SỐ VẬT LIỆU CƠ KHÍ MỚI 1. Composite nền kim loại
*Trả lời câu hỏi mục II.1 SGK trang 23:
Vật liệu composite nền kim loại được sử dụng làm mảnh lưỡi cắt của dao tiện, dao
phay vì nó có độ cứng, độ bền cơ học và độ bền nhiệt cao, có thể làm việc ở nhiệt độ lên đến 1 000oC. 1. Composite nền hữu cơ
*Trả lời câu hỏi mục II.2 SGK trang 23
Vật liệu composite nền hữu cơ có đặc điểm bền, nhẹ, chống ăn mòn, chịu va đập tốt
và chịu nhiệt độ cao nên thường được sử dụng để chế tạo vỏ xuồng, ca nô, nhà vui chơi trẻ em,… 3. Vật liệu nano
*Trả lời câu hỏi mục II.3 SGK trang 23.
Vật liệu nano với kích thước nhỏ có tính chất mới so với trạng thái bình thường:
+ Vật liệu nano chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt.
+ Nhôm bổ sung hạt nano làm độ bền và độ dẻo tăng lên nhiều lần.
+ Gốm sứ kết hợp hạt nano có cường độ và tính dẻo cao nhiều lần gốm sứ truyền thống.
+ Chất dẻo phức hợp hạt nano có độ bền và dẻo tương đương thép, dễ gia công hơn
thép, chống tĩnh điện, cản tia tử ngoại,…
+ Kính phủ sơn nano chống bám nước, bám bụi, độ dẻo được nâng cao,…
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:
- GV vẫn tiếp tục sử dụng 6 nhóm đã chia như hoạt động 1 và giao các nhiệm vụ sau:
+ Nhóm1,2: Tìm hiểu về vật liệu composite nền kim loại và trả lời câu hỏi mục II.1 SGK trang 23.
Vì sao vật liệu composite nền kim loại được sử dụng làm mảnh lưỡi cắt của dao tiện, dao phay (hình 4.12)?
+ Nhóm 3, 4: Tìm hiểu về vật liệu composite nền hữu cơ và trả lời câu hỏi mục II.2 SGK trang 23
Vì sao vật liệu composite nền hữu cơ được sử dụng chế tạo thân vỏ xuồng, ca nô, nhà vui
+ Nhóm 5, 6: tìm hiểu về vật liệu nano và trả lời câu hỏi mục II.3 SGK trang 23.
Vật liệu nano có tính chất gì? Kể tên một số ứng dụng của vật liệu nano.
- GV giới thiệu vật liệu graphene thông qua mục Em có biết (SGK – tr24).
- GV tổng kết về nội dung một số vật liệu cơ khí mới.
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS nghiên cứu SGK, thảo luận nhóm, thực hiện nhiệm vụ.
- GV quan sát và trợ giúp HS.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:
- Đại diện các nhóm xung phong phát biểu.
- HS khác nhận xét, bổ sung cho bạn.
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện:
GV nhận xét, đánh giá những kết quả trong bảng ghi của HS.
C. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP (15ph)
a) Mục tiêu: HS củng cố kiến thức về vật liệu thông dụng và vật liệu mới thông qua câu hỏi luyện tập.
b) Nội dung: HS trả lời câu hỏi trong mục Luyện tập SGK trang 24 và phiếu học tập
c) Sản phẩm học tập: Đáp án câu hỏi trong hộp luyện tập SGK trang 24 và đáp án
câu hỏi trắc nghiệm trong phiếu học tập.
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ:
- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm đôi hoàn thành nhiệm vụ trong mục Luyện tập
SGK trang 24: Hãy liệt kê tính chất và ứng dụng của các vật liệu theo gợi ý ở bảng 4.1 dưới đây
Bảng 4.1. Tính chất , ứng dụng của một số vật liệu Vật liệu Tính chất Ứng dụng Gang Thép Hợp kim đồng Hợp kim nhôm Gốm ô xit Nhựa nhiệt rắn Cao su
- GV phát phiếu bài tập chứa các câu hỏi trắc nghiệm yêu cầu cá nhân HS lựa chọn các đáp án chính xác. Họ và tên: Lớp: PHIẾU BÀI TẬP
Câu 1: Thép có hàm lượng carbon là?
A. < 2,14% B. ≤ 2,14% C. > 2,14 % D. ≥ 2,14%
Câu 2: Gang được phân loại:
A. gang cứng, gang giòn, gang dẻo B. gang xám, gang cứng, gang dẻo
C. gang xám, gang trắng, gang dẻo D. gang đen, gang trắng, gang cứng
Câu 3: Vật liệu có màu trắng bạc, khối lượng riêng nhỏ, tính dẫn điện, dẫn nhiệt
cao, chống ăn mòn tốt, dẻo là
A. Gang B. Thép C. Hợp kim nhôm D. Hợp kim đồng
Câu 4: Vì sao cao su được dùng làm săm, lốp xe?
A. Vì cao su có độ cứng cao và chịu được nhiệt độ cao
B. Vì cao su có tính đdẫn nhiệt, dẫn điện cai, chống ăn mòn tốt, dẻo
C. Vì cao su có độ bền nhiệt, nhẹ, chống ăn mòn, chịu va đập tốt
D. Vì cao su có tính đàn hồi, độ bền, độ dẻo cao, chịu mài mòn, ma sát tốt
Câu 5: Vật liệu khi gia nhiệt sẽ rắn cứng, không có khả năng tái chế là?
A. Gang B. Gốm oxit C. Nhựa nhiệt rắn D. Cao su
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập:
- HS suy nghĩ, hoàn thành các bài tập GV yêu cầu.
- GV quan sát và hỗ trợ, hướng dẫn.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận:
- HS xung phong trình bày kết quả hoạt động phần Luyện tập.
- Các HS còn lại lắng nghe, nhận xét, bổ sung (nếu có). Kết quả:
Đáp án câu hỏi luyện tập: Vật liệu Tính chất Ứng dụng Gang - Cứng
Đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp, - Giòn
chịu tải trọng tĩnh và ít chịu va đập, chịu
- Nhiệt độ nóng chảy thấp
mài mòn và ma sát như bệ máy, vỏ máy, - Dễ đúc.
bánh đai, bánh đà, vỏ hộp số, các loại nồi, chảo,… Thép - Độ bền tốt
+ Thép carbon: ốc vít, trục, bánh răng, - Độ dẻo tốt đục, dũa,… - Chịu nhiệt
+ Thép hợp kim: ổ bi, thước cặp, dao - Dễ gia công
phay, dao tiện, xu páp, nồi hơi, dụng cụ y
tế, nhà bếp,…
Hợp kim - Có độ dẻo cao,
Các chi tiết máy dạng ống, tấm thanh như đồng
- Khả năng chống ăn mòn tốt ống nối, bạc đỡ và các chi tiết chịu mài
trong nhiều môi trường
mòn như bạc lót, ổ trượt,…
- Tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt
Hợp kim - Màu trắng bạc.
Làm một số sản phẩm: vỏ máy bay, pít nhôm
- Khối lượng riêng nhỏ
tông, vành bánh xe, chân vịt tàu thủy,
- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt
cửa, cầu thang, xoong, thìa,…
- Chống ăn mòn tốt, dẻo. Gốm ôxit
- Độ bền nhiệt và độ bền cơ
Làm đá mài, đĩa cắt,, vòng bi gốm oxit,
học rất cao. gạch,… Nhựa
- Độ bền, độ cứng cao.
Được sử dụng để chế tạo các chi tiết như nhiệt rắn
- Chịu được nhiệt độ cao hơn ổ đỡ, bánh răng, băng tải, bánh xe,…
nhựa nhiệt dẻo. Cao su
- Đàn hồi, độ bền cao
Dùng làm săm, lốp xe, băng tải, vòng - Độ dẻo cao
đệm, dây đai… - Chịu mài mòn
- Chịu ma sát tốt.
- Đáp án trắc nghiệm khách quan: Câu 1 2 3 4 5 Đáp án B C C D C
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện:
- GV chữa bài, chốt đáp án, tuyên dương các hoạt động tốt, nhanh và chính xác.
D. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG (15ph)
a) Mục tiêu: Giúp HS vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học vào giải quyết các bài tập được giao.
b) Nội dung: HS sử dụng SGK và vận dụng kiến thức đã học để làm bài tập trong
mục Vận dụng SGK trang 24.
c) Sản phẩm: Đáp án câu hỏi vận dụng SGK trang 24.
d) Tổ chức thực hiện:
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ
- GV yêu cầu HS thực hiện yêu cầu trong mục Vận dụng SGK trang 24:
“Kể tên một số sản phẩm trong trường học em được làm từ các vật liệu cơ khí. Giải
thích vì sao chúng được làm từ các vật liệu đó?”
Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập
- HS suy nghĩ trả lời câu hỏi vận dụng.
- GV điều hành, quan sát, hỗ trợ.
Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động, thảo luận
- HS xung phong trả lời câu hỏi vận dụng
- HS khác theo dõi, nhận xét. Gợi ý:
- Khung bàn ghế, khung cửa sổ làm bằng vật liệu thép do tính chất độ bền cao, chịu lực tốt.
- Chân bàn ghế được gia công bằng cao su do tính chất độ đàn hồi, chống ma sát.
Bước 4: Đánh giá kết quả thực hiện
- GV nhận xét, tuyên dương HS và kết thúc tiết học.
* HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ -
Ghi nhớ kiến thức trong bài. -
Hoàn thành các bài tập trong SBT. -
Chuẩn bị bài mới Bài 5 - Thực hành: Nhận biết tính chất cơ bản của vật liệu
cơ khí thông dụng.
Document Outline

• BÀI 4: VẬT LIỆU THÔNG DỤNG VÀ VẬT LIỆU MỚI TRONG CƠ KHÍ.