План урока-игры по материаловедению "Семь металлов создал свет по числу семи планет…"

Цель. Расширить и углубить знания учащихся о металлах, сформировать у них интерес к материаловедению, умение работать с дополнительной литературой, развивать мышление, обосновывать выводы, развивать коммуникативные способности, формировать мировоззренческие понятия.

План занятия

Преподаватель: Здравствуйте участники и гости нашего необычного урока. Этот урок пройдет в форме учебного путешествия по просторам диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. Сегодня мы с вами будем отвечать на вопросы, решать шарады и ребусы, а так же выполнять задания в области металловедения и в первую очередь в области черных металлов и сплавов не совсем в обычной форме. В первую очередь прошу выбрать команду «экспертов», которые будут помогать мне оценивать ответы команд.

Во вторых прошу разделиться на ___ команд и команды занять свои места ____. По итогам работы на уроке и участия в игре, выясним какая команда может сказать девиз нашего занятия «Я с железом на ты».

 Провести сегодняшнее путешествие мне помогут учащиеся группы ________________

Предоставим им слово.

Учащийся 1: <слайд 2>

С далёких лет и вплоть до наших дней
Жизнь человека связанна с металлом.
Сначала медный, бронзовый был век,
Затем железа очередь настала.

Учащийся 2:

Никто не помнит уж в каком году
Ворвалась в нашу жизнь металлургия.
Мы научились добывать руду
И укрощать в печах огня стихию.

Учащийся 1:

И хоть работа эта не легка,
Жизнь без неё не можем мы представить.
Металлы унесут нас в облака,
На дно морей металлы нас доставят.

Учащийся 2:

Сверкают искры, пот течёт рекой,
Но металлург профессию не сменит,
А то, что сделал выбор он такой -
"Люблю металл!" - с улыбкой вам ответит.

Учащийся 1:

Ведь правильно сказал уже поэт
(Не зря крылатой эта фраза стала),
Что ничего на свете лучше нет,
Чем красота горячего металла.

Ведущий 1. Металл можно назвать «Фундаментом цивилизации», потому что это основа промышленности, сельского хозяйства, добывающей промышленности и транспорта.

Если проследить весь ход истории, то можно заметить что с ростом цивилизации увеличивается потребность в металле. Еще совсем недавно на каждого жителя земного шара приходилось в год меньше одного килограмма металла, сейчас эта цифра превышает 500 килограммов.

Ведущий 2. Много веков металлы верно служат человеку, помогая ему покорять стихию, овладевать тайнами природы, создавать замечательные машины и механизмы.

Ведущий 1. Металлы - это определенная группа химических элементов, которые имеют общие для всей группы характеристики, такие как повышенная прочность, высокая тепло- и электропроводность, ковкость, пластичность, а также имеют характерный металлический блеск. Богат и интересен мир металлов. Однако интересно с какими металлами человек познакомился на заре истории человечества.

Ведущий 2

Задание №1 Первые помощники

Перечислите СЕМЬ металлов, которые были знакомы человечеству в глубокой древности

Ag-серебро, Al- алюминий, Au- золото, Ca- кальций, Cu- медь, Co- кобальт, Hg- ртуть, Fe- железо, Mg- магний, Na- натрий, Ni- никель, Pb- свинец, Sb- сурьма, Sn- олово, Ti- титан, V- ванадий, W- вольфрам, Zn- цинк.

Ведущий 1. В древности были известны только семь металлов, как и семь планет. Алхимики считали, что под влиянием лучей планет в недрах Земли рождаются эти металлы.

Ведущий 2

Семь металлов создал свет,
По числу семи планет.
Дал нам космос на добро
Медь, железо, серебро,
Злато, олово, свинец.
Сын мой, сера – их отец.
И спеши, мой сын, узнать:
Всем им ртуть – родная мать.

Ведущий  1

Задание №2. Космическая родня

Какой планете соответствовал металл, который знал человек в древности.

Металлы: Ag-серебро, Au- золото, Cu- медь, Hg- ртуть, Fe- железо, Pb- свинец, Sn- олово.

Космический объект: Солнце, Меркурий, Венера, Луна, Марс, Юпитер, Сатурн.

Ведущий 1

Красивый, крепкий и могучий,
Твердый, прочный, не сыпучий.
Известен людям он давно.
Узнаем мы его легко.

Ведущий 2. Все металлы имеют кристаллическое строение. Многие кристаллические структуры ‒ это самые обычные для нас вещества, например, сахар и соль. В переводе с греч. krystallos означает «прозрачный лед». Семейство кристаллических тел состоит из двух групп – монокристаллов и поликристаллов. Но что команды знают о кристаллах.
Команды должны распределить свойства кристаллов.

Ведущий  1

Задание №3. Хаос или порядок

Распределите свойство в соответствии с принадлежностью этого свойства кристаллам, изображенным на рисунуке: реальный, идеальный, полная симметрия, пониженная симметрия, не обязательно гладкие грани и прямые ребра, прямые ребра, гладкие грани, дефекты внутренней структуры решетки, монокристалл, поликристалл, анизотропны, изотропны.

 Ведущий 1. Итак, микромир устроен очень не просто. Учёные находят хаос там, где они предполагают найти порядок. Но затем, посмотрев на это поближе, они обнаруживают необъяснимый порядок в том, что казалось есть хаос. По словам Марта Блейкфилда: «Хаос не безпорядочен, но также следует закономерностям».

Это просматривается прежде всего, когда мы рассматриваем изысканно замысловатые структуры кристаллов.

Ведущий  2. Еще в XVIII в. английский ученый Роберт Гук и голландский ученый Христиан Гюйгенс предположили, что кристаллы построены из шарообразных частиц - атомов или молекул. Независимо от них к такому же выводу пришел в 1748 г. великий русский ученый М.В.Ломоносов. В 1912 г. немецкий физик Э.Лауэ разработал метод определения атомной или молекулярной структуры тел с помощью рентгеновских лучей носит название рентгеноструктурного анализа. Ученые доказали существование 230 способов построения пространственных элементарных ячеек в кристаллах. Классификацию возможных видов кристаллических решеток была проведена французским ученым О.Браве. Всего для кристаллических тел существует четырнадцать видов решеток. Команды должны дать название каждой их приведенных кристаллических решеток и назвать параметр решетки, который можно определить по рисунку.

Ведущий  1

Задание №4 Тайны микромира

Дайте название каждой кристаллической решетке.

Ведущий 1. С формой и симметрией в кристаллах разобрались, но какие частицы находятся в узлах кристаллической структуры?

В зависимости от природы частиц, расположенных в узлах, и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решёток: ионную, металлическую, атомную и молекулярную.

Ведущий  2

Задание №5 Наночастицы

Выстройте правильную цепочку: название КР→схема КР→вещество

Ведущий 1. Реальные кристаллы всегда содержат некоторое число дефектов кристаллической структуры. Появление дефектов в кристаллах неизбежно, поскольку они образуются в процессе роста монокристалла вещества. Различают точечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения веществ.

Ведущий  2

Задание №6 Ошибка или план

Дайте название дефектам в кристаллах

Ведущий 2. Как мы знаем, вещество может существовать в трех агрегатных состояниях: газообразном, твердом и жидком. Кислород, который при обычных условиях находится в газообразном состоянии, при температуре -194° С преобразуется в жидкость голубоватого цвета, а при температуре -218,8° С превращается в снегообразную массу с кристаллами синего цвета.

Ведущий  1

Задание №7 Туда и обратно

Дайте названия фазовых переходов при изменении агрегатного состояния вещества.

Ведущий 1. Почти весь современный мир состоит из металла. Ты с лёгкостью найдёшь его и в воздухе, и на земле, и в воде. И только если ты очень любознателен, то найдёшь его в... сказках. Команды в следующем задании должны назвать металл который объединяет сказочных или литературных героев или в конце концов предметы обихода и т. п.

Задание №8 Назови меня

Ведущий 2. Предложение без прилагательного как торт без украшения - совсем пустое, скучное, невыразительное. Эта незаменимая часть речи делает язык ярким, красочным, понятным для окружающих. Чтобы подчеркнуть какое- то свойство объекта иногда используют устоявшееся прилагательное, которое образовано от названия металла. Команды должны подобрать «металлические» прилагательные и пояснить почему именно этот металл актуально характеризует свойство объекта.

Ведущий 1

Задание №9 «Какой?»

Вставьте  прилагательное в словосочетание, которое характеризует литературные названия, содержащих названия металлов. Укажите, какие свойства металлов лежат в основе об­разования этих литературных выражений.

Ведущий 1.  При выборе металла или сплава для определенных деталей или инструментов  для различных областей нашей жизни материаловедение оперирует десятками их разнообразных свойств, причем каждое свойство может определить область применения. На первый взгляд такое разнообразие должно было привести к становлению десятков практически самостоятельных разделов материаловедения, однако для систематизации свойств, их разделили на 5 групп. Вспомним эти группы.

Ожидаемый ответ: физические, химические, механические, технологические и эксплуатационные.

Ведущий  2

Задание №10 «Это всё о металле»

Распределите характеристики:

пластичность, теплопроводность, твердость, коррозионная стойкость, жаропрочность, ковкость, электропроводность, прочность, жидкотекучесть, химическая стойкость, ликвация, хладостойкость, плотность, цвет, растворимость, износостойкость, ползучесть, жаростойкость, окисляемость, упругость

СВОЙСТВА

Ведущий  2. Свойства металлов чудесны, разнообразны. Ртуть, например, не замерзает даже на морозе, а вольфрам не боится самых жарких объятий пламени. Литий мог бы быть отличным пловцом: ведь он вдвое легче воды и при всем желании не сможет утонуть, а осмий — чемпион среди металлов-тяжеловесов — камнем пойдет ко дну. Серебро “с удовольствием” проводит электрический ток, а у титана явно “не лежит душа” к этому занятию: его электропроводность в 300 раз ниже, чем у серебра. Железо мы встречаем на каждом шагу, а гольмий содержится в земной коре в таких мизерных количествах, что даже крупицы этого металла стоят баснословно дорого: чистый гольмий в несколько сот раз дороже золота.

Ведущий  1. Но как ни различны свойства элементов, можно найти свойства, которые объединяют элементы в определенные группы. Команды в следующем задании должны найти «лишний» металл в перечне пяти элементов, так как четыре остальных объединены каким-либо одинаковым свойством.

Задание №11 «Убери лишнее»

Вычеркните металл, который не обладает общим свойством остальных четырех металлов и назовите это «общее» свойство оставшихся четырех элементов:

Ведущий  1. На земле существует множество различных металлов, они отличаются друг от друга по своим характеристикам, таким как, например, тепло- и электропроводность, ковкость, блеск. Даже обладая одинаковыми качествами, количественно параметры у всех металлов разные, так как электронное строение влияет на свойства химических элементов.

В следующем задании команды должны расставить металлы по возрастанию параметра, приведенного в задании.

Ведущий  2

Задание №12 «По порядку рассчитайсь!»

Расставьте металлы по мере возрастания параметра, приведенного в задании

Ведущий 1. В настоящее время известно 105 химических элементов, большинство из них - металлы. Металлы распространены в природе и встречаются ввиде различных соединений в недрах земли, водах рек, озер, морей, океанов, составе тел животных, растений и даже в атмосфере.

Ежегодно добываются и используются: Fe около 300 млн т; Cu около 4 млн т; Al около 5 млн т; Zn, Pb около 2 млн т; Mg более 100 тыс. т; Ni, Sn около 200 тыс. т; Ti около 20 тыс. т; Mg, Bi, Cd, Co, Ag от 1 000 до 10 000 т; Au около 1 000 т; Pt около 10 т; Mn свыше 1 млн т; Cr не менее 200 тыс. т.

Ведущий  2. В следующем задании команды должны определить к какой группе относится металл.

Задание №13 «Классификатор»

Распределить металлы по группам

Ti- титан, Mo -молибден, W - вольфрам, Co- кобальт, Zn- цинк,Al- алюминий, Os- осмий,Cr – хром, V- ванадий,  Sn- олово, Na- натрий, Cu- медь, Mg- магний, Au- золото,  Ag-серебро, Nb - ниобий, Ir- иридий, Pb- свинец, Li-литий, Pt- платина.

Ведущий  2

Металлов много есть, но дело не в количестве:
В команде работящей металлической
Такие мастера, такие личности!
Преуменьшать нам вовсе не пристало
Заслуги безусловные металлов…

Ведущий  1

Задание №14 «Самый, самый …»

Впишите вместо точек в таблицу параметр, характерный для данного металла:
электропроводный, тугоплавкий, легкоплавкий, электропроводный,  легкий, тяжелый, пластичный, распространенный.

Ведущий  1. Теперь поговорим о механических свойствах металлов. Ими  руководствуются в первую очередь  при конструировании изделий. Эти свойства характеризуют способность сопротивляться деформированию и разрушению под воздействием различного рода нагрузок: статических, динамических и циклических. Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это, изменяя свою форму (деформируется). Вспомните какие виды деформации бывают?

Ожидаемый ответ: растяжения, сжатия, изгиба, кручения, среза или сдвига.

Ведущий 2. В следующем задании вспомним виду упругой деформации.

Задание №15 «Назови деформацию»

Укажите  для каждого рисунка вид деформации.

Ведущий  2. Испытания механических свойств металлов важнейшее условие безопасной и долговечной эксплуатации металлических конструкции, особенно если они испытываю циклические нагрузки. Какое свойство металла отвечает за «умение держать удар» или поглощать энергию удара.

Ожидаемый ответ: ударная вязкость.

Ведущий  1. Итак, ударная вязкость - способность сопротивляться ударным нагрузкам. Испытания проводятся на копре, ударом. В следующем задании команды должны вспомнить Каково обозначение ударной вязкости, если использовались определенные концентраторы напряжений.

Задание № 16 Маятник

Каково обозначение ударной вязкости, если использовались следующие концентраторы напряжений.

Ведущий 1. Для того чтобы детали и механизмы служили длительно и надежно, материалы, из которых они изготовлены, должны соответствовать необходимым условиям работы. Именно поэтому важно контролировать допустимые значения их основных механических показателей в том числе  твердость. Твёрдость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела – индентора. Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Какие шкалы используют дл определения твердости металлов?

Ожидаемый ответ. Шкалы Роквелла, Виккерса, Бринелля.

Ведущий  2. Команды в следующем задании должны правильно назвать наименование шкалы в зависимости от индентора, который используется при испытаниях.

Задание № 17 «Шкалы и отпечатки»

Назовите метод испытания на твердость и обозначение твердости, для приведенных на рисунках инденторов.

Ведущий 2. Твёрдость – один из важнейших эксплуатационных показателей деталей механизмом и машин, так как определяет их стойкость и долговечность. Поэтому испытания на твёрдость стандартизированы, и проводятся в строго определённо последовательности. При сопоставлении значений твердости, полученных разными методами, между собой необходимо помнить, что даже при одном и том же способе измерения твердости значение сильно зависит от нагрузки: при меньших нагрузках значения твердости получаются более высокими. Тем не менее в следующем задании команды должны расставить значения твердости, полученные при испытаниях по различным методикам от наименьшего до наибольшего значения.

Ведущий  1

Задание №18 «Калькулятор»

Расставьте значения твердости, полученные при испытаниях по различным методикам от наименьшего до наибольшего значения: HRC45, HRC65, HRA, HRA79, HV280, HB470, HB660, HV682

Ответ: HV280(HB282), HRA72 (HB393), HRC45 (HB426), HB470, HRA79 (HB547), HV682 (HB569), HB660, HRC65 (HB688)

Ведущий 1. Пословица не просто изречение. Она выражает мнение народа. Великий русский писатель Н.А.Добролюбов говорил, что «народные пословицы и поговорки… служат отражением народного ума, характера, верований, воззрений на природу». На протяжении веков они отстаивались, отшлифовывались, оттачивались, переосмысливались народом и становились тем «крылатым словом», которое придает остроту и выразительность нашему языку.

Ведущий 2

…беспрерывно промываются временем и шлифуются рассыпанные в пословицах золотые крупицы народной жизни, борьбы и традиций бесчисленных поколений.
М. Шолохов

Однако следующее задание потребует от команд вспомнить понятие «антоним», потому что мы зашифровали знакомые вам поговорки, заменив почти все слова в них антонимами.

Задание № 19 «Перевертыши»

Определить, какая пословица или поговорка зашифрована.

Каждому слову в «перевертыше» подобрать антоним (слово, противоположное по смыслу) и вспомнить существующую пословицу.

Ведущий 2. Трудно сказать, с каких времен среди народа начали ходить пословицы – устные краткие изречения на самые разные темы. Неизвестно и время возникновения первых поговорок – метких речений, которые способны в разговоре выразительно и точно охарактеризовать что-либо без помощи утомительных и сложных пояснений. Неоспоримо одно: и пословицы, и поговорки возникли в отдаленной древности и с той поры сопутствуют народу на всем протяжении его истории. Особые свойства сделали пословицы и поговорки столь стойкими и необходимыми в быту и речи.

Ведущий  1. В следующем задании мы скрыли её смысл иллюстрациями. Команды должны вспомнить формулировку этих поговорок

Задние №20 Отгадай поговорку!

Ведущий  2

ЗАДАНИЕ №21 Вставьте названия металла в поговорку

Ведущий 1. Кто в детстве не любил загадки?

По определению В.И.Чичерова, «загадка - это иносказательное описание какого-либо предмета или явления, данное обычно в форме вопроса».
Оказывается, человек начал создавать загадки еще в глубокой древности. И составление загадки, ее разгадывание требовали пристального наблюдения действительности, выявления в ней типичного, характерного. Загадка помогала совершенствовать человеческую мысль, развивала наблюдательность, учила воспринимать мир многогранно, образно.

 Задание № 22 Отгадай загадки!

Ведущий 2

Задание № 23 «А ну-ка найди меня!»

«СЛОВО» - «БУКВЫ»=«МЕТАЛЛ»

Какие металлы «спрятались» в картинках «СЛОВО» - «БУКВЫ» = «МЕТАЛЛ»

Ведущий 1

Задание № 24 Сложи!

«СЛОВО» + «БУКВЫ» = «МЕТАЛЛ»

Ведущий 2

Задание № 25 Измени меня!

Ведущий 1. Металлы и их сплавы издавна используются человеком для изготовления инструментов и оружия, украшений и ритуальных предметов, домашней утвари и деталей механизмов.

Чтобы превратить металлические слитки в деталь или изделие, их требуется обработать, или изменить их форму, размеры и физико-химические свойства. За несколько тысячелетий было разработано и отлажено множество способов обработки металлов.

Задание № 26 «Оработка металлов»

Распределите способы обработки металла по группам: Гравировка, чеканка, прокатка, филигрань, ковка, эмалирование, сверление, опиливание, галтовка, дробеструйная обработка, штамповка, травление.

Подведение итогов

Команды должны расшифровать высказывание великого русского ученого о металлах.

Ведущий 1

Металлы разные на свете,
И знать о них должны и взрослые, и дети.
Одни здоровье и покой наш берегут,
Другие к могуществу страну ведут…
Везде металлы на планете: и там, и тут,
И новые истории о них вас ждут…

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4