Giáo án Tổng kết Chương II

Tạo tình huống để HS nhận ra việc nhận diện vật liệu phải dựa trên nhãn, dữ liệu và hồ sơ, không dựa vào cảm quan; từ đó xác định nhiệm vụ ôn tập của tiết học.

GV đặt câu hỏi: «Một mẫu kim loại có màu bạc, có thể kết luận chắc chắn đó là nhôm không? Vì sao?» và «Muốn kết luận một vật liệu có đủ căn cứ sử dụng, cần những thông tin nào?». HS trả lời cá nhân trong 1 phút, sau đó chia sẻ với bạn bên cạnh.

HS nêu được: không kết luận được chắc chắn chỉ bằng màu sắc, vì nhiều kim loại có màu gần giống nhau; cần nhãn, dữ liệu khối lượng riêng và hồ sơ vật liệu. HS ghi vào vở mục tiêu của tiết: hệ thống hóa vật liệu cơ khí và giải hồ sơ tổng hợp.

HS hệ thống hóa được các nhóm vật liệu cơ khí theo nền vật liệu và gắn đúng các khái niệm cơ tính, lí tính, tính công nghệ, thép, nhựa nhiệt dẻo, pha nền với nhóm vật liệu tương ứng.

Nhóm 4 HS thực hiện kĩ thuật khăn trải bàn. Mỗi HS nhận một vùng: kim loại và hợp kim, phi kim loại, vật liệu mới, và vùng trung tâm về tính chất. HS điền nội dung theo Phiếu học tập số 1 và trả lời câu hỏi: «Vì sao nên phân loại theo nền vật liệu trước, sau đó mới xét tính chất và điều kiện dùng?» và «Vì sao kim loại, polymer và composite không có một bảng xếp hạng tốt – xấu chung?».

Sơ đồ phân loại trên khăn trải bàn gồm ba nhóm: (1) Kim loại và hợp kim: thép (hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%), gang, hợp kim nhôm; (2) Phi kim loại: nhựa nhiệt dẻo (có thể mềm khi gia nhiệt và rắn lại khi nguội trong điều kiện thích hợp), nhựa nhiệt rắn, cao su; (3) Vật liệu mới: composite (pha nền là thành phần liên kết và truyền tải tới pha gia cường), vật liệu FGM (thay đổi theo vị trí), hợp kim nhớ hình. Vùng trung tâm ghi ba khái niệm: cơ tính là đặc trưng ứng xử khi chịu lực; lí tính và tính công nghệ là hai nhóm tính chất khác. Kết luận: phân loại theo nền trước, rồi theo tính chất và điều kiện dùng; không có bảng xếp hạng tốt – xấu chung.

HS nắm được quy trình ba bước giải hồ sơ tổng hợp và biết đối chiếu bốn tiêu chí: cơ tính, thép, nhựa nhiệt dẻo, pha nền; nhận ra trường hợp thiếu tiêu chí bắt buộc thì kết luận chưa đủ căn cứ.

Cặp đôi đọc mục Cách giải hồ sơ tổng hợp và điền Phiếu học tập số 2. Các bước gồm: xác định nhiệm vụ và chỉ tiêu cần kết luận; ghi rõ dữ liệu, đơn vị và điều kiện áp dụng; đối chiếu lần lượt bốn điểm (Cơ tính, Thép, Nhựa nhiệt dẻo, Pha nền). Câu hỏi thảo luận: «Khi thiếu một tiêu chí bắt buộc, có thể lấy điểm tốt của chỉ tiêu khác để bù không? Vì sao?»

Phiếu học tập số 2 hoàn chỉnh gồm: (1) Nhiệm vụ: kết luận vật liệu có đủ căn cứ dùng cho chi tiết chịu tải hay không; (2) Dữ liệu: ghi kèm đơn vị và điều kiện áp dụng, tách số liệu giả định khỏi quan sát thật; (3) Đối chiếu bốn điểm: Cơ tính là ứng xử khi chịu lực; Thép là hợp kim sắt–carbon có carbon không quá khoảng 2,14%; Nhựa nhiệt dẻo mềm khi gia nhiệt và rắn lại khi nguội; Pha nền là thành phần liên kết và truyền tải tới pha gia cường. Kết luận: nếu thiếu tiêu chí bắt buộc thì kết luận chưa đủ căn cứ, không được bù bằng điểm tốt của chỉ tiêu khác.

HS củng cố khái niệm vật liệu, phân biệt được mô tả đúng – sai, và vận dụng công thức $m=\rho V$ với đơn vị đồng bộ.

GV tổ chức trò chơi «Giơ thẻ» và sau đó HS kiểm tra nhanh trên học liệu NeoEdu. Phần 1 (câu 1 đến 4): chọn mô tả đúng. Phần 2 (câu 5 đến 8): đánh giá đúng hoặc sai và giải thích. Phần 3 (câu 9 và 10): tính toán khối lượng.

Đáp án: Câu 1: B (Cơ tính là đặc trưng ứng xử của vật liệu khi chịu lực). Câu 2: B (Thép là hợp kim sắt–carbon có hàm lượng carbon không quá khoảng 2,14%). Câu 3: B (Nhựa nhiệt dẻo có thể mềm khi gia nhiệt và rắn lại khi nguội trong điều kiện thích hợp). Câu 4: B (Pha nền là thành phần liên kết và truyền tải tới pha gia cường trong composite). Câu 5: Sai, vì vật liệu cần phù hợp đồng thời về tải, va đập, môi trường, công nghệ và chi phí. Câu 6: Sai, vì nhiều kim loại có màu gần giống nhau, cần nhãn và dữ liệu khối lượng riêng. Câu 7: Sai, vì nhựa nhiệt rắn không tái nóng chảy như nhựa nhiệt dẻo và vật liệu còn có thể lão hóa. Câu 8: Sai, vì composite có thể có tính dị hướng. Câu 9: $m=2{,}7\times 20=54\ \mathrm{g}$. Câu 10: khối lượng thép $=7{,}8\times 10=78\ \mathrm{g}$, khối lượng nhôm $=2{,}7\times 10=27\ \mathrm{g}$, chênh lệch $=51\ \mathrm{g}$.

HS vận dụng quy trình giải hồ sơ tổng hợp để đưa ra kết luận có căn cứ về việc duyệt vật liệu cho một chi tiết thực tế, đồng thời nhận ra giới hạn an toàn khi thiếu dữ liệu.

Tình huống: Xưởng cơ khí đề xuất dùng tấm composite cho chi tiết chịu tải ngang. Hồ sơ chỉ có số liệu kéo theo phương dọc (số liệu giả định, không có quan sát thực tế). Hồ sơ phụ có ghi: một mẫu kim loại không nhãn có màu bạc. HS làm việc nhóm 4 theo Phiếu học tập số 2, trả lời: (1) Có được duyệt tấm composite không? (2) Có nên mài, cắt hoặc đốt mẫu không mẫu để kiểm tra? (3) Mẫu không nhãn nên nhận diện như thế nào? Mỗi nhóm viết kết luận ngắn 5 đến 7 dòng.

Kết luận mẫu: Tấm composite chưa đủ căn cứ duyệt. Số liệu dọc không đại diện tự động cho phương ngang chịu tải; cần dữ liệu phù hợp hướng tải và thiết kế cấu trúc trước khi so sánh. Không mài, cắt hoặc đốt mẫu để thử tại nhà; việc đánh giá do đơn vị chuyên môn thực hiện. Mẫu không nhãn: không kết luận theo màu; cần nhãn và dữ liệu khối lượng riêng, hồ sơ vật liệu, đồng thời tách số liệu giả định khỏi quan sát thật.