Giáo án Công nghệ 11 — Công nghệ cơ khí và Công nghệ chăn nuôi

Công nghệLớp 11Phần 2. Công nghệ cơ khí · Chương II. Vật liệu cơ khí

Giáo án Bài 4. Vật liệu kim loại và hợp kim

Kế hoạch bài dạy theo mẫu Công văn 5512/BGDĐT-GDTrH · 1 tiết (45 phút)

Tải Word (.docx) Bài học trên Học liệu

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

Nêu được khái niệm thép (hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%), gang (hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon cao hơn khoảng 2,14%) và hợp kim nhôm (nhóm vật liệu nền nhôm có khối lượng riêng tương đối nhỏ).
Phân biệt được kim loại đen (sắt và hợp kim của sắt như gang, thép) với kim loại màu và hợp kim màu (nhôm, đồng và các hệ khác) dựa trên thành phần kim loại nền.
Giải thích được vì sao không thể kết luận độ bền hay độ cứng của vật liệu chỉ từ màu sắc, do tính chất còn phụ thuộc thành phần hợp kim, xử lí nhiệt, mác và trạng thái vật liệu.
So sánh được định tính tính giòn và khả năng biến dạng dẻo của gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ và nhôm ủ, đồng thời nêu được giới hạn của kết luận đó.
Vận dụng được công thức $m = D \cdot V$ với cùng đơn vị để tính khối lượng và so sánh khối lượng hai khối vật liệu cùng thể tích.

2. Năng lực

a) Năng lực chung

Tự chủ và tự học: Chủ động đọc bảng dữ liệu, tự ghi chép kết luận vào phiếu học tập và tự kiểm tra lại đáp án bài tập.
Giao tiếp và hợp tác: Thảo luận theo cặp đôi, trình bày ngắn gọn kết luận và lắng nghe, phản biện có căn cứ ý kiến của bạn.
Giải quyết vấn đề và sáng tạo: Đưa ra kết luận và giới hạn phương pháp khi phải nhận biết vật liệu từ dữ liệu sẵn có, không dựa vào phá mẫu.

b) Năng lực đặc thù

Nhận thức công nghệ: Phân biệt được thép, gang, nhôm, đồng theo thành phần và đặc điểm cơ bản; nêu được ứng dụng định hướng của từng nhóm vật liệu (thép bền, dẻo; gang đúc tốt, giảm rung nhưng nhiều loại giòn; nhôm nhẹ; đồng dẫn điện tốt).
Giao tiếp công nghệ: Đọc và ghi đúng thuật ngữ, ký hiệu và đơn vị trong bảng so sánh vật liệu; trình bày kết luận bằng bảng và câu ngắn gọn, đủ chủ thể, điều kiện và giới hạn.
Đánh giá công nghệ: Nhận xét được kết luận nào có căn cứ (dữ liệu, hồ sơ mẫu) và kết luận nào vượt điều kiện (suy luận chỉ từ màu bạc); nêu được các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả so sánh.

3. Phẩm chất

Trung thực: Không bịa số liệu; ghi “chưa xác định bằng phép đo” ở những ô không có dữ liệu và thừa nhận giới hạn của phép nhận biết định tính.
Trách nhiệm: Tuân thủ quy định an toàn, chỉ quan sát mẫu nguyên vẹn hoặc bảng dữ liệu do GV chuẩn bị; không bẻ, đập, phá mẫu hay tạo mặt gãy.
Chăm chỉ: Hoàn thành đầy đủ phiếu học tập, tính toán cẩn thận các phép tính khối lượng và ghi chép đầy đủ kết luận trong thời gian quy định.

II. Thiết bị dạy học và học liệu

1. Giáo viên

Bộ mẫu kim loại (gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ, nhôm ủ) đã dán nhãn kín hoặc bộ ảnh mẫu tương ứng; mẫu chỉ được quan sát nguyên vẹn, không thao tác phá hủy.
Phiếu dữ liệu vật liệu ghi rõ loại mẫu, khối lượng riêng ( $\mathrm{g/cm^{3}}$ ) và các thông số định tính do GV cung cấp.
Bảng so sánh định tính năm cột (cứng, dẻo, biến dạng, giòn, màu) được in sẵn hoặc chiếu lên màn hình.
Máy chiếu, bảng phụ, bút dạ; phiếu học tập số 1 và phiếu học tập số 2 được in cho từng nhóm.
Học liệu số NeoEdu: bài giảng, ví dụ và bài tập tương tác tại neoedu.vn/learn/11/technology/ck-bai-4-vat-lieu-kim-loai-va-hop-kim (dùng ở hoạt động luyện tập để HS tự kiểm tra).

2. Học sinh

Vở ghi, bút chì, bút màu để ghi bảng kết luận.
Máy tính bỏ túi để tính khối lượng theo công thức $m = D \cdot V$ .
Điện thoại hoặc máy tính có kết nối mạng để truy cập học liệu NeoEdu (nếu được phép sử dụng trong lớp).

III. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Mở đầu · 5 phút

Nhận diện mẫu kim loại chỉ bằng màu

a) Mục tiêu

Tạo tình huống để HS nhận ra màu sắc không đủ để nhận biết chắc chắn vật liệu, từ đó xác định nhiệm vụ học tập của bài.

b) Nội dung

GV chiếu ảnh bốn mẫu (gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ, nhôm ủ) đã ẩn nhãn và đặt câu hỏi: “Chỉ nhìn màu và bề mặt, em có thể kết luận chắc chắn mẫu nào là nhôm không? Vì sao?” HS suy nghĩ cá nhân khoảng 1 phút, sau đó chia sẻ với bạn bên cạnh.

c) Sản phẩm

Kết luận ban đầu: Không thể kết luận chắc chắn chỉ từ màu, vì nhiều kim loại có màu gần giống nhau; cần thêm nhãn mẫu, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ vật liệu. Từ đó HS xác định nhiệm vụ: tìm hiểu khái niệm thép, gang, hợp kim nhôm và cách so sánh có căn cứ.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Chiếu ảnh bốn mẫu đã ẩn nhãn và nêu câu hỏi: “Nhìn màu có đủ để xác định mẫu nào là nhôm không? Vì sao?”. Yêu cầu HS suy nghĩ cá nhân trong 1 phút.
Học sinh
HS quan sát ảnh, suy nghĩ cá nhân và ghi nhanh ý kiến của mình vào vở.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Yêu cầu HS trao đổi nhanh với bạn bên cạnh; quan sát và gợi ý nếu nhóm chưa nêu được lý do.
Học sinh
HS chia sẻ với bạn cùng bàn. Dự kiến HS trả lời: “Màu bạc của nhiều kim loại na ná nhau nên không chắc chắn”; “Cần biết nhãn hoặc đo khối lượng riêng”.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Mời 2 đến 3 HS trình bày ý kiến; ghi nhanh các lý do lên bảng.
Học sinh
Đại diện HS nêu ý kiến. Dự kiến: “Không chắc chắn vì nhiều kim loại có màu tương tự”; “Phải có nhãn hoặc dữ liệu khối lượng riêng mới kết luận được”.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
Nhận xét và chốt: nhìn màu chưa đủ để kết luận vật liệu; cần nhãn, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ vật liệu. Giới thiệu nhiệm vụ học tập của bài.
Học sinh
HS ghi tựa đề bài học và câu chốt vào vở.

Hoạt động 2.1: Hình thành kiến thức mới · 15 phút

Phân loại kim loại đen, kim loại màu và phân biệt thép với gang

a) Mục tiêu

HS nêu được khái niệm thép, gang, hợp kim nhôm và phân biệt được kim loại đen với kim loại màu dựa vào hàm lượng carbon và thành phần kim loại nền.

b) Nội dung

HS làm việc theo cặp đôi với Phiếu học tập số 1. Đọc khái niệm trong SGK, hoàn thành bảng phân loại và trả lời câu hỏi: (1) Vì sao gọi là kim loại đen? (2) Mốc hàm lượng carbon nào phân biệt thép và gang? (3) Nhôm và đồng thuộc nhóm nào và có đặc điểm gì nổi bật?

c) Sản phẩm

Thép: hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%. Gang: hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon cao hơn khoảng 2,14%. Hợp kim nhôm: nhóm vật liệu nền nhôm thường có khối lượng riêng tương đối nhỏ. Kim loại đen gồm sắt và hợp kim của sắt (gang, thép); kim loại màu và hợp kim màu gồm nhôm, đồng và nhiều hệ khác. Đồng dẫn điện tốt; nhôm nhẹ; thép thường phù hợp chi tiết cần bền, dẻo; gang có ưu điểm đúc và giảm rung nhưng nhiều loại giòn.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Phát Phiếu học tập số 1. Yêu cầu cặp đôi đọc mục khái niệm, hoàn thành bảng phân loại và trả lời ba câu hỏi trong phiếu trong 8 phút.
Học sinh
HS nhận phiếu, đọc SGK và thảo luận cặp đôi để điền phiếu.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Đi quanh lớp, hỗ trợ các cặp còn lúng túng về mốc $2{,}14\%$ và phân biệt nhóm kim loại đen với kim loại màu.
Học sinh
HS đối chiếu nội dung, ghi kết quả vào phiếu. Dự kiến HS trả lời: “Gọi là kim loại đen vì nền là sắt và hợp kim của sắt”; “Thép có carbon không quá khoảng 2,14%, gang cao hơn mốc đó”.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Mời 2 cặp báo cáo phần khái niệm và phần phân loại; yêu cầu các nhóm khác bổ sung hoặc phản biện.
Học sinh
Đại diện cặp đôi trình bày. Dự kiến: “Thép là hợp kim sắt–carbon không quá khoảng 2,14%”; “Nhôm thuộc kim loại màu, khối lượng riêng nhỏ nên nhẹ”.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
Chốt: thép và gang khác nhau ở hàm lượng carbon quanh mốc khoảng 2,14%; kim loại đen là sắt và hợp kim của sắt; nhôm, đồng thuộc kim loại màu. Nhấn mạnh tính chất còn phụ thuộc thành phần hợp kim và xử lí nhiệt.
Học sinh
HS hoàn thiện phiếu và ghi ba ý chốt vào vở.

Hoạt động 2.2: Hình thành kiến thức mới · 10 phút

So sánh định tính tính giòn, khả năng uốn và giới hạn phép nhận biết

a) Mục tiêu

HS so sánh được định tính tính giòn và khả năng biến dạng dẻo của bốn mẫu, đồng thời nêu được những yếu tố làm kết luận bị giới hạn.

b) Nội dung

GV trình chiếu bảng so sánh định tính năm cột (cứng, dẻo, biến dạng, giòn, màu) cho gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ, nhôm ủ. Đây là bảng để đọc, không phải kết quả thí nghiệm. HS thảo luận: (1) Mẫu nào thường giòn hơn? (2) Mẫu nào thường dễ uốn hơn? (3) Vì sao không được kết luận độ cứng chỉ từ tên vật liệu? (4) Ô nào phải ghi “chưa xác định bằng phép đo”?

c) Sản phẩm

Gang xám thường giòn hơn thép carbon thấp và kém thích hợp biến dạng dẻo. Đồng ủ và nhôm ủ thường dễ uốn; thép carbon thấp cũng dẻo, dai hơn gang nhưng phụ thuộc mác, nhiệt luyện và tiết diện. Độ cứng không xếp tuyệt đối chỉ từ tên vì mác, trạng thái và phép đo ảnh hưởng kết quả. Ô không có dữ liệu ghi “chưa xác định bằng phép đo”. Lực tay không phải phép đo độ cứng chuẩn.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Chiếu bảng so sánh định tính và nêu bốn câu hỏi thảo luận. Nhấn mạnh: bảng chỉ để đọc, không tiến hành bẻ, đập hay phá mẫu.
Học sinh
HS đọc bảng so sánh và ghi nhận bốn câu hỏi.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Theo dõi các nhóm, nhắc HS dựa vào dữ liệu trong bảng, không suy luận từ màu sắc đơn thuần.
Học sinh
HS thảo luận theo nhóm 4. Dự kiến HS trả lời: “Gang xám giòn hơn thép”; “Đồng và nhôm ủ dễ uốn”; “Phải biết mác và trạng thái vật liệu”.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Mời một nhóm trình bày câu trả lời cho câu (3) và (4); yêu cầu nhóm khác bổ sung về giới hạn của phương pháp.
Học sinh
Đại diện nhóm trình bày. Dự kiến: “Ô không có số liệu phải ghi chưa xác định bằng phép đo, không bịa số”; “Kết luận đúng cho các mẫu được nêu, không đại diện mọi hợp kim”.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
Chốt: gang xám thường giòn; đồng ủ, nhôm ủ thường dễ uốn; thép carbon thấp cũng dẻo nhưng cần xét tiết diện. Kết luận chỉ là so sánh định tính có giới hạn.
Học sinh
HS ghi kết luận và giới hạn phương pháp vào vở.

Hoạt động 3: Luyện tập · 8 phút

Củng cố khái niệm và tính khối lượng riêng

a) Mục tiêu

HS vận dụng khái niệm thép, gang, hợp kim nhôm và công thức $m = D \cdot V$ để giải các câu hỏi, đồng thời phân biệt được kết luận có căn cứ với kết luận vượt điều kiện.

b) Nội dung

HS làm nhanh bốn câu sau (có thể dùng học liệu NeoEdu để tự kiểm tra):

Câu 1: Mô tả nào giải thích chính xác “Thép”? A. Hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon cao hơn khoảng 2,14%; B. Hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%; C. Nhóm vật liệu nền nhôm thường có khối lượng riêng tương đối nhỏ.
Câu 2: Nhìn màu bạc có thể chắc chắn kết luận mẫu là nhôm không? Đúng hay sai?
Câu 3: Hai khối cùng thể tích 10 cm³: nhôm 2,7 g/cm³, thép 7,8 g/cm³. Thép nặng hơn bao nhiêu gam?
Câu 4: Chọn đúng hai kết luận có căn cứ: A. Nhiều kim loại có màu gần giống nhau; cần nhãn, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ vật liệu. B. Nhìn màu bạc có thể chắc chắn kết luận mẫu là nhôm. C. Gang: hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon cao hơn khoảng 2,14%.

c) Sản phẩm

Câu 1: B (thép là hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%; A và C thuộc gang và hợp kim nhôm). Câu 2: Sai, vì nhiều kim loại có màu gần giống nhau, phải có nhãn, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ vật liệu. Câu 3: 51 g (m thép = 78 g; m nhôm = 27 g; chênh lệch = 51 g). Câu 4: A và C; B sai vì suy luận vượt điều kiện.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Chiếu bốn câu hỏi và yêu cầu HS làm cá nhân trong 4 phút; câu 3 yêu cầu ghi rõ công thức và đơn vị.
Học sinh
HS làm bài cá nhân vào vở.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Quan sát, nhắc HS kiểm tra đơn vị $\mathrm{cm^{3}}$ và $\mathrm{g/cm^{3}}$ khi tính khối lượng.
Học sinh
HS tính toán và chọn đáp án. Dự kiến: “m thép = 7,8 × 10 = 78 g; m nhôm = 2,7 × 10 = 27 g”.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Gọi 2 HS đọc đáp án câu 1 và câu 3; hỏi thêm lý do vì sao câu 2 sai.
Học sinh
HS trình bày đáp án. Dự kiến: “Câu 1 chọn B vì đúng khái niệm thép”; “Câu 2 sai vì màu bạc không đủ căn cứ”.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
Chốt đáp án và nhấn mạnh: kết luận vật liệu phải dựa trên nhãn, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ, không dựa vào màu.
Học sinh
HS đối chiếu và sửa lỗi sai trong vở.

Hoạt động 4: Vận dụng · 7 phút

Lập bảng kết luận hồ sơ mẫu vật liệu

a) Mục tiêu

HS vận dụng kiến thức để lập bảng kết luận cho bốn mẫu về tính giòn và khả năng uốn, trình bày được kết luận, căn cứ và giới hạn an toàn.

b) Nội dung

HS làm việc theo nhóm 4 với Phiếu học tập số 2. Mỗi nhóm lập bảng kết luận cho gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ, nhôm ủ về tính giòn và khả năng uốn, chỉ dựa trên hồ sơ mẫu và bảng dữ liệu. Không tiến hành phá mẫu, không đập, bẻ hay dùng lửa thử mẫu.

c) Sản phẩm

Gang xám thường giòn; ba mẫu còn lại thường có khả năng biến dạng dẻo tốt hơn. Đồng ủ và nhôm ủ thường dễ uốn; thép carbon thấp cũng dẻo nhưng cần xét tiết diện. Đây là so sánh định tính cho các mẫu được nêu, không đại diện mọi hợp kim hay trạng thái nhiệt luyện. Dùng phiếu dữ liệu và mẫu nguyên vẹn; không đập, bẻ hay dùng lửa thử mẫu.

d) Tổ chức thực hiện

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Giáo viên
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Phát Phiếu học tập số 2 và nêu yêu cầu: lập bảng kết luận, ghi căn cứ và giới hạn; nhắc lại nguyên tắc an toàn không phá mẫu.
Học sinh
HS nhận phiếu, thảo luận nhóm 4 để lập bảng kết luận.
Giáo viên
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
Đi quanh lớp, kiểm tra kết luận có căn cứ và có ghi giới hạn; nhắc nhóm không suy ra độ bền chỉ từ màu.
Học sinh
HS điền bảng. Dự kiến: “Gang xám giòn; đồng ủ và nhôm ủ dễ uốn; thép carbon thấp dẻo nhưng cần xét tiết diện”.
Giáo viên
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Mời 1 nhóm trình bày bảng kết luận; yêu cầu nhóm khác góp ý về căn cứ và giới hạn.
Học sinh
Đại diện nhóm trình bày; các nhóm khác nhận xét. Dự kiến: “Kết luận này chỉ đúng cho các mẫu được nêu”.
Giáo viên
Bước 4: Kết luận, nhận định
Nhận xét bảng kết luận và chốt tiêu chí: nêu đúng kết luận, có căn cứ và có giới hạn. Nhấn mạnh tinh thần an toàn và trung thực khi ghi dữ liệu.
Học sinh
HS hoàn thiện bảng kết luận trong phiếu và ghi nhận tiêu chí đánh giá.

Phiếu học tập

Phiếu học tập số 1

Nhiệm vụ: Đọc khái niệm, điền bảng phân loại và trả lời câu hỏi.

Bảng 1: Điền loại vật liệu (kim loại đen hay kim loại màu) và đặc điểm chính cho từng nhóm: Thép; Gang; Hợp kim nhôm; Đồng.
Câu hỏi 1: Vì sao gọi là kim loại đen? Kim loại màu gồm những vật liệu nào?
Câu hỏi 2: Mốc hàm lượng carbon nào phân biệt thép và gang? Thép và gang khác nhau ở điểm nào?
Câu hỏi 3: Nhôm và đồng có đặc điểm nổi bật nào về khối lượng và tính dẫn điện?
Ghi nhớ: Tính chất vật liệu còn phụ thuộc thành phần hợp kim và xử lí nhiệt; không thể suy độ bền chỉ từ màu.

Phiếu học tập số 2

Nhiệm vụ: Lập bảng kết luận cho hồ sơ mẫu, không tiến hành phá mẫu.

Bảng kết luận gồm các cột: Mẫu vật liệu; Tính giòn; Khả năng uốn; Căn cứ; Giới hạn.
Dòng 1: Gang xám.
Dòng 2: Thép carbon thấp.
Dòng 3: Đồng ủ.
Dòng 4: Nhôm ủ.
Yêu cầu: Nêu kết luận định tính; ô không có dữ liệu ghi “chưa xác định bằng phép đo”; không bịa số liệu.
Câu hỏi: Vì sao không được kết luận độ cứng chỉ từ tên vật liệu hoặc lực tay khi thử?
Cam kết an toàn: Chỉ quan sát mẫu nguyên vẹn hoặc bảng dữ liệu; không bẻ, đập, dùng lửa hoặc tạo mặt gãy.

Hướng dẫn về nhà

Hoàn thiện bảng năm cột cứng–dẻo–biến dạng–giòn–màu cho gang xám, thép carbon thấp, đồng ủ và nhôm ủ dựa trên bảng dữ liệu đã học; ô không có dữ liệu ghi “chưa xác định bằng phép đo”.
Tính khối lượng của hai khối cùng thể tích $\mathrm{20\ cm^{3}}$ làm từ nhôm ( $2{,}7\ \mathrm{g/cm^{3}}$ ) và thép ( $7{,}8\ \mathrm{g/cm^{3}}$ ); so sánh và nêu nhận xét.
Tìm trên nhãn hoặc trong đời sống 2 đồ dùng bằng thép, gang, nhôm hoặc đồng; ghi lại vật dụng và giải thích vì sao vật liệu đó phù hợp, dựa trên đặc điểm đã học.
Ôn lại khái niệm thép, gang, hợp kim nhôm và tự kiểm tra trên trang bài học NeoEdu: neoedu.vn/learn/11/technology/ck-bai-4-vat-lieu-kim-loai-va-hop-kim.

Giáo án do NeoEdu soạn với sự hỗ trợ của AI, dựa trên nội dung bài học trên Học liệu. Thầy cô nên đọc lại và điều chỉnh cho phù hợp với học sinh của mình; bản Word để sửa trực tiếp.