Giáo án và PPT Công nghệ cơ khí 11 kết nối Bài 5: Vật liệu phi kim loại

BÀI 5: VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Khi tác động cơ học vào mẫu, vật liệu bị gãy, vỡ. Đây là dấu hiệu nhận biết vật liệu phi kim loại nào?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

1. Phân loại vật liệu phi kim loại

Hoạt động 1.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Vật liệu phi kim loại gồm những loại nào?

Sản phẩm dự kiến:

- Vật liệu phi kim loại gồm 3 loại:

+ Nhựa nhiệt dẻo

+ Nhựa nhiệt rắn

+ Cao su

2. Tính chất cơ bản của vật liệu kim loại và hợp kim

Hoạt động 2.

GV đưa ra câu hỏi:

Em hãy nêu các đặc trưng tính chất cơ học, tính chất vật lí, tính chất hoá học, tính công nghệ của vật liệu kim loại và hợp kim.

Sản phẩm dự kiến:

- Tính chất cơ học: 

+ Có tính đàn hồi nhưng không có tính dẻo. 

+ So với vật liệu kim loại và hợp kim, vật liệu phi kim loại mềm hơn, ngoại trừ kim cương.

- Tính chất vật lí: 

+ Khối lượng riêng của các vật liệu phi kim loại nhỏ hơn các vật liệu kim loại. 

+ Là chất cách điện, do đó chúng không hỗ trợ dẫn nhiệt và điện. 

+ Ở nhiệt độ phòng, các vật liệu phi kim loại có thể được tìm thấy ở thể rắn hoặc thể khi, ngoại trừ bromine là phi kim duy nhất có ở thể lỏng. 

+ Các vật liệu phi kim loại được đun sôi và nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp.

- Tính chất hoá học: 

+ Không bị oxi hoá, không bị ăn mòn trong các môi trường acid, muối,... 

+ Tuy nhiên theo thời gian, chất lượng của vật liệu phi kim sẽ bị giảm dần do sự lão hoá.

- Tính công nghệ: 

+ Công nghệ đùn thường dùng cho loại vật liệu nhiệt dẻo, cao su; 

+ Công nghệ đúc phun dùng cho nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su; 

+ Công nghệ đúc thổi dùng cho nhựa nhiệt dẻo.

3. Một số vật liệu phi kim loại thông dụng

Hoạt động 3.

GV đưa ra câu hỏi:

Nhựa nhiệt dẻo là gì?

Nhựa nhiệt dẻo có tính chất như thế nào? Nêu công dụng của nhựa nhiệt dẻo.

Sản phẩm dự kiến:

* Nhựa nhiệt dẻo:

- Khái niệm:

Là hợp chất cao phân tử (hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản). 

- Tính chất: 

Nhiệt độ nóng chảy thấp, nhẹ, không dẫn điện, không bị oxi hoá, ít bị hoá chất tác dụng, dễ pha màu, để gia công và có khả năng chế biến lại.

- Công dụng:

Chế tạo bánh răng, bu lông, ốc vít nhựa trong một số máy móc như thiết bị kéo sợi,...

* Nhựa nhiệt rắn:

- Khái niệm: là hợp chất cao phân tử (không thể nóng chảy hay hòa tan trở lại được nữa, không có khả năng tái chế lại).

- Tính chất:

Chịu được nhiệt độ cao, có độ bền cao, nhẹ, không dẫn điện, không dẫn nhiệt và không có khả năng tái sinh.

- Công dụng: 

Dùng để chế tạo:

+ Bánh răng, ổ trượt, thanh nẹp chịu nhiệt của các loại bếp, lò điện; 

+ Vỏ tàu thuyền, ô tô; ống dẫn hóa chất, bể chứa hóa chất; 

+ Các chi tiết trong và trên máy bay (cửa, cánh quạt, khoang hàng, cánh đuôi).

* Cao su

- Khái niệm:

Là hợp chất cao phân tử, gồm hai loại: cao su thiên nhiên và cao su nhân tạo. 

- Tính chất:

Tính đàn hồi cao, độ giãn dài khi kéo đạt tới 700% đến 800%, khả năng giảm chấn động tốt, độ cách nhiệt, cách âm cao.

- Công dụng:

Dùng làm săm lốp, ống dẫn, các phần tử đàn hồi của khớp, trục, đai truyền, vòng đệm, sản phẩm cách điện,...

4. Một số phương pháp đơn giản để nhận biết các loại vật liệu phi kim loại

Hoạt động 4.

GV đưa ra câu hỏi:

Trình bày các phương pháp đơn giản để nhận biết các loại vật liệu phi kim loại?

Sản phẩm dự kiến:

Các phương pháp đơn giản để nhận biết các loại vật liệu phi kim loại:

- Quan sát đặc trưng quang học:

+ Các loại nhựa nhiệt rắn có tính chất trong suốt.

+ Một số nhựa nhiệt dẻo như PVC, PS, PMMA, PC... có tính chất trong suốt; 

+ Một số khác như các loại nhựa HDPE, LDPE, PP, PTFE, PA,... có tính đục mờ.

- Xác định khối lượng riêng:

+ Dùng cân để xác định khối lượng riêng của các loại vật liệu phi kim loại. 

+ Vật liệu phi kim loại tương đối nhẹ, khối lượng riêng dao động từ 0,9 g/cm3 đến 2 g/cm3.

+ Phá huỷ của mẫu khi chịu tác động cơ học:

+ Dùng búa đập, vật liệu nào dễ gãy, vỡ thì có tính giòn lớn hơn.

+ Thường các loại nhựa nhiệt rắn có tính giòn, ngược lại các loại nhựa nhiệt dẻo, cao su mềm dẻo, đập không vỡ.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học,GV yêu cầu HS luyện tập làm bài

Câu 1: Vật liệu phi kim loại gồm

• A. Vật liệu vô cơ, vật liệu hữu cơ
• B. Kim loại, hợp kim
• C. Nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn, cao su
• D. Các vật liệu mới

Câu 2: Cao su thiên nhiên được chế biến từ đâu?

• A. Nhựa cây cao su
• B. Than đá
• C. Dầu mỏ
• D. Cả B và C đều đúng

Câu 3: Phương pháp nhận biết tính chất cơ bản của vật liệu phi kim loại là?

• A. Quan sát đặc trưng quang học
• B. Xác định khối lượng riêng
• C. Phá hủy mẫu bằng tác động cơ học
• D. Cả 3 đáp án trên

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Cao su là?

• A. Vật liệu chảy mềm thành chất lỏng dưới tác dụng của nhiệt độ cao và đóng rắn lại khi làm nguội
• B. Vật liệu rắn hóa ngay sau khi được ép dưới áp suất, nhiệt độ gia công, không thể nóng chảy hay hòa tan trở lại
• C. Vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên hoặc nhân tạo
• D. Cả 3 đáp án trên

Câu 2: Lí do vật liệu phi kim được sử dụng rộng rãi là

• A. Dễ gia công
• B. Không bị oxy hóa
• C. Ít mài mòn
• D. Cả 3 đáp án trên

Câu 3: Ưu điểm của vật liệu phi kim mà các loại vật liệu khác không thể thay thế là?

• A. Tính dẫn điện, dẫn nhiệt, nhẹ, chịu ăn mòn hóa học tốt
• B. Tính cách điện, cách nhiệt, nhẹ, chịu ăn mòn hóa học tốt
• C. Tính cứng, dẻo, dễ rèn dập, dẫn điện, dẫn nhiệt, chịu ăn mòn hóa học tốt
• D. Tính Tính cơ học, vật lí, hóa học, công nghệ nổi trội so với các vật liệu truyền thống